真空充氮法与等离子臭氧法对纸质档案霉菌灭活的效果比较研究

■ 黄晓红/昆山市城建档案馆

■ 栾宁丽/江苏省档案馆

■ 徐向东/安徽省档案馆

■ 杨 勇/马鞍山市档案馆

随着档案馆建设水平不断提高，档案管理技术的不断发展，纸质档案管理中的鼠害虫害大幅度减少，而霉菌滋生对纸质档案所产生破坏性越来越受业界的关注和重视。大量的研究表明，霉菌滋生不仅会损害纸质档案原件，影响档案的有效利用，而且会损害档案管理者的身体健康。在长三角地区，特别是江淮之间、长江以南地区最为突出的问题是潮湿引起的霉变和酸化，霉菌对纸质档案的侵蚀不容忽视。

2007年国家档案局制订并实施了《档案虫霉防治一般规则》，对档案虫霉防治工作进行了规范。随后几年，各地档案部门对档案消毒灭菌工作进行了研究并展开了实践。近年来，随着档案保护技术不断发展，纸质档案防霉技术也在不断发展，消毒灭菌方法和防治技术都有所突破。在研究与实践中我们发现，档案消毒灭菌杀虫工作系统性、整体性不强，采用的技术与方法种类虽多，但消毒设备的质量及消毒效果良莠不齐，成为档案保护工作发展的阻碍因素。本文通过实验并对现有文献中实验数据进行分析，对当前两种主流的消毒方式真空充氮消毒法、等离子臭氧消毒法的消毒原理、技术特点以及除霉效果进行分析与比较，为档案行业开展有针对性的霉菌消杀提供技术指导，为各地档案部门开展控制霉菌类档案损害物的工作提供参考和借鉴。

1 霉菌危害分析

1.1 霉菌对档案的危害

霉菌又称丝状真菌或真菌，能在档案库房中生存的霉菌有80多种，其中的50多种对档案安全存在威胁。这些霉菌对档案库房环境的适应性强，而且很容易发生变异，具有分布广泛、在纸质档案上繁殖快的特点[1]。研究可知，对档案产生危害的主要是霉菌[2]，以青霉和曲霉两类为主[3]。李晓楼等研究发现，包括黑曲霉、黄曲霉、木霉、杂色曲霉、桔青霉等在内的20多种霉菌是造成纸质档案损坏的主要菌种[4]。

霉菌会分泌纤维素酶和有机酸等物质腐蚀纸质档案，使纸张褐变脆裂，影响纸张质量[5]。首先，纤维素酶在常温下催化效率极高，可加速水解纸张中的纤维素，5天内可使纸张的牢固性降低50%，3个月可使纸张中纤维素破坏率高达60%，导致纸张的耐久性降低一半。其次，霉菌在繁殖代谢过程中可以分泌出十几种有机酸，可使纸张的pH值下降1—2，产生酸老化现象。再次，霉菌在适宜的环境和条件下可生成多种形态的孢子，孢子为获得营养，会分泌相关的酶来分解纸张中的纤维素、木质素、蛋白质和几丁质等，以维持自身的生长发育和繁殖。研究表明[6]，大多数微生物的代谢产物会持续危害纸张，甚至霉菌死亡后，其有些代谢分泌物如甘油，仍可能会使纸质档案上的霉斑增加，或促使分生孢子的产生。

1.2 霉菌对人体健康的危害

霉菌不仅对纸质档案的破坏性极大，直接影响档案的使用寿命，而且许多霉菌也会引起真菌感染、真菌过敏、真菌中毒，甚至致癌等，危害人体健康。如霉菌毒素能引发化脓性皮肤感染、败血症等，黄曲霉菌、杂色霉菌产生的柄曲霉毒素有强烈的促癌及致癌作用。档案库房空气中飘浮着大量的顽固真菌孢子，若侵入档案人员呼吸道，易引发变异性鼻炎、哮喘、过敏性肺炎等呼吸系统疾病；若侵入皮肤，可能引起荨麻疹、慢性真菌病及皮肤、指（趾）甲癣病等。实际工作中，档案人员手部被真菌感染的病例比较常见[7][8]。此外，霉菌产生的毒素具有较强的耐热性，不易被破坏或消除，污染档案库房环境后能够长期存在，会持续危害人体健康。

2 两种档案消毒方式的原理

2.1 真空充氮消毒法

真空充氮消毒法的灭菌原理是将设备中的空气急速抽取出来，形成真空状态，使设备内的霉菌缺氧死亡，并使霉菌中的水分大量蒸发，使霉菌胞内水分外溢，不能够正常代谢，从而除灭霉菌。充入高纯度氮气绝氧对虫体外壁加压，破坏虫体内细胞结构、呼吸系统等，使霉菌最终窒息死亡。

2.2 等离子臭氧消毒法

臭氧是氧气的同素异形体，氧化力极强，可迅速穿透细胞壁与微生物体内的不饱和键，从而杀灭微生物，还能使不饱和的有机分子破裂。臭氧灭菌主要有以下3种方式：（1）氧化分解微生物内部新陈代谢相关酶，抑制其新陈代谢；（2）直接作用于微生物的细胞器和遗传物质，使其死亡；（3）作用于细胞内部的脂多糖和细胞外膜的脂蛋白，使其发生通透性畸变，最终使微生物溶解死亡。

等离子体作用机制主要包括UV、pH、电场、高速电子和活性氧（ROS）、活性氮（RNS）等杀菌除尘净化作用[9]。等离子体有以下三种方式：（1）高能等离子的粒子对微生物表面产生轰击，形成蚀刻作用；（2）电荷在细胞膜表面不断累积，形成电穿孔；（3）ROS和RNS对膜成分进行氧化；（4）带电粒子在细胞膜上积累产生的电场使膜上蛋白质的三维结构改变，造成蛋白质脱离。

3 霉菌的实验室检测与分析

3.1 样品采集与镜检结果

采样地点为江苏省昆山市城建档案馆。样品采集使用涂抹法，用无菌棉签对物品（档案盒、纸质档案、图纸等）表面进行定面积样品采集，采集面积为25cm2。霉菌培养按照《公共场所卫生检验方法 第4部分 公共用品用具微生物》的要求进行，选择培养基增加大豆琼脂，即在接种后将样品置于28℃环境下，培养7天后进行镜检菌落计数。为确保分析结果，本分析进行多种培养基、多样品、多梯度、平行培养，每个梯度/培养基分别进行5次平行检测，结果为所有平行样品中获得的最终菌落数。

本次霉菌培养完成后，发现所有平皿均发现有霉菌生长，选取各取样点霉菌菌落总数最大的平皿进行镜检，在显微镜下观察霉菌形态。结果显示，整体表现为霉菌种类繁多，不同库房采样点霉菌种类差别不大，霉菌种类主要有根菌、青霉、毛霉、黑葡萄穗霉、杂色曲霉等。此结果与陈菲、燕勇等人[10][11]对库房空气中真菌的检测结果具有一定的一致性。

表1：昆山市城建档案馆霉菌污染现况检测结果

3.2 除霉的效果比较

3.2.1 等离子臭氧消毒效果实验结果

依据《公共场所卫生检验方法 第4部分 公共用品用具微生物》，对室内空气中的霉菌进行灭菌实验。将标准白色念珠菌和黑曲霉菌种接种在PDA培养基平板上，经过培养后观察两类霉菌的菌落数。然后将培养皿放置于等离子体臭氧档案消毒舱内进行处理（温度23℃，湿度65%，臭氧浓度150mg/m3，处理时间60分钟），再用相同的方法采样、接种、培养和统计霉菌菌落数，比较等离子臭氧处理前后培养皿内标准霉菌的生长情况。

在昆山市城建馆的等离子臭氧消毒舱进行霉菌消毒实验，结果显示：等离子臭氧消毒舱对白色念珠菌的杀灭率可达到99%，对黑曲霉的杀灭率达95%以上（表2）。此结果与宋伟晾等[12]在湖州档案馆和上海市徐汇区档案馆得到的实验结果（温度22—24℃，湿度60%，臭氧浓度150mg/m3，处理时间60min）具有一致性（表3）。等离子臭氧消毒法显示出较好的杀灭效果。

表2：等离子臭氧法灭霉效果

表3：等离子臭氧法灭霉效果（实验数据来源：宋伟晾等《纸质档案消毒的新方法——新型档案消毒舱MQ-800W的实验验证》）

3.2.2 真空充氮消毒效果实验结果

张美芳[13]通过实验方法对真空充氮的灭菌效果进行了研究。实验采用黑根霉、黑曲霉的孢子悬浮液，对宣纸、新闻纸、书写纸、胶版纸等不同纸张进行处理，在实验条件下观察观察霉菌生长情况。结果显示，在不同的纸张表面，真空充氮消毒法对黑根霉的杀灭率仅为65%，对黑曲霉的杀灭率仅为60%。此外真空充氮消毒法消毒时间长，需要5天。

表4：真空充氮设备的灭霉效果（实验数据来源：张美芳《真空充氮杀虫灭菌方法的研究》）

4 研究结论与思考

本文通过实验检测和历史数据分析方法对档案霉菌的污染情况和两种不同消毒原理设备的除霉效果进行了比较。结果显示随着档案年份的增加霉菌污染的程度越大，与陈惠琼的研究结果具有一致性[14]。从档案年限上看，近至3—5年、远至30—40年的档案中均发现了根菌、青霉、毛霉、黑葡萄穗霉、杂色曲霉等霉菌，说明以上菌种均比较容易在档案中生长繁殖。由于霉菌不像细菌对生存环境要求那么高，因此档案环境下更容易滋生[15]。建议档案管理部门要分门别类按档案存储年份长短对档案实施除霉处理，以降低霉菌对档案的侵蚀和破坏。

本研究结果显示，档案馆中的纸质档案中，霉菌的种类繁多，其中包含大量对档案有损害作用的优势菌种。优势菌种具有较强的致病特性，档案库房中优势菌主要为青霉属和曲霉属。气喘主要由青霉属真菌是引起，特异反应常由曲霉属真菌引起。相关研究显示[16]，在保存80年的纸质档案中也检测到了马拉色菌和念珠菌，而这两种真菌会导致皮肤疾病和女性某些妇科疾病。

因此，对于新接受和利用过的档案，在入库前需消毒方可入库，可有效防止霉菌及其他有害微生物侵入库房，尤其是霉菌孢子，因其具有强大的存活能力，可黏附在灰尘上飞扬而四处传播，需进行除尘处理。对于库房内存放较久的档案应定期消毒灭菌，在档案霉菌治理策略中以防为主、防治结合，综合运用各种防治手段和方法阻断霉菌和孢子的生长和繁殖，比如通过配置恒温恒湿装置，严格控制档案库房温度湿度，以达到延长档案保存寿命、保障档案从业人员健康的目的[17]。

从设备的消毒效果上看，实验结果显示，等离子臭氧的消毒效果显著优于真空充氮，究其原因，一方面是等离子臭氧具有强大和彻底的霉菌杀灭作用，可以对霉菌进行多维消杀，另一方面可能是真空环境对于霉菌更多的机理可能是抑制作用，在特定的消毒时长内很难将其杀灭，待脱离真空环境之后，真菌很快就可以恢复其生命力和繁殖力，继续损害档案。

对于纸质档案的影响方面，真空充氮方法可以做到对纸张和字迹基本无任何不良影响。沈琳等人[18]的研究也显示，等离子臭氧消毒技术对常见的四类纸张（报纸、宣纸、复写纸和印刷纸）的抗张力、撕裂度和耐折度的影响比较小，对常见的字迹材料（黑色打印字迹、纯蓝墨水字迹和红色墨水字迹）的色差改变也比较小。因此，可以认为等离子臭氧消毒技术对纸质档案的消毒安全可靠。

等离子臭氧消毒设备除了具备霉菌消杀能力强，对纸质档案无损坏的特点，还具备以下特点。（1）等离子体能净化空气。等离子臭氧档案采用的等离子发生器产生的等离子能将消毒舱内尘埃极化并吸附，这些尘埃可以是从外部带入到消毒舱内的，也可以是在消毒过程中产生的，经过这样的处理，使消毒舱内的环境保持无尘状态，使得臭氧的产生质量更高。（2）动态吹扫能深度消毒。消毒时，从喷嘴喷出的臭氧气体可以将经装订的档案纸张吹开，不但可以消毒档案的外表面，同时实现对档案内页的消毒，从而实现对档案由表及里的消毒，充分发挥臭氧的杀菌灭毒的效果。完成消毒舱内臭氧档案表面消毒和必要的臭氧气体去除的过程后，可以再次启动等离子空气净化装置，以净化消毒舱内的空气，去除在臭氧表面消毒时产生的尘埃，清除档案的二次载体污染。

限于目前文献中尚未见到对两种消毒设备整体的消毒效果比较，本文中已有数据的比较尚存在一定局限性，今后还需要对两种消毒设备的实验标准菌、实验条件和实验环境等相关内容进行同步和对照，从而提高研究的可比性和可靠性。本研究中档案的载体是纸质媒介，而实体档案载体的种类繁多，因此对于不同载体档案的防霉技术也需要进一步研究和探讨[19]。

目前常用的消毒方法除了真空充氮消毒法和等离子臭氧消毒法外，还有其他的方法也在实践中得的应用，如冷冻法、环氧乙烷消毒灭菌法、钴60-γ辐照灭菌法、臭氧熏蒸消毒等是目前投入使用比较多的档案消毒灭菌杀虫方法。因此，后期需要进一步夸大消毒设备比较研究的范围，归纳优选档案消毒灭菌杀虫工作方法和技术应用，解决档案消毒灭菌杀虫工作中的堵点与难点，优化档案消毒灭菌杀虫技术一体化综合模式，对提升长三角区域的综合档案馆档案保护水平具有现实意义，也能为全国档案保护工作发展提供有价值的经验。与此同时，也充分发挥区域性国家重点档案保护中心的辐射带动作用，加大档案保护技术、专家人才资源共享力度，为推进长三角区域和全国档案保护工作提供有价值的档案消毒灭菌杀虫示范模式。

原国家卫生部在2009年颁发实施的《消毒产品生产企业卫生许可的规定》，要求消毒产品生产企业向所在地区卫生行政部门申请和备案。当前，各地对档案消毒设备是否纳入消毒产品的范畴尚未达成共识，消毒设备和消毒效果缺乏统一标准，致使一些消毒生产企业的产品质量差强人意，为档案消毒效果和安全性埋下了隐患。因此在积极提倡科技创新和绿色环保消毒技术的大背景下，只有进一步规范档案消毒设备生产企业，为行业提供正规、高效、环保的消毒设备，维护好消毒产品的市场秩序，才能更好地为档案行业的消毒工作和档案从业人员的健康防护提供切实保障。