充氮降氧技術在文物害蟲防治工作中的應用研究
日期：2016/12/14 22:03:50 編輯：古代建築史 一、引言?中國古建築營造網 _x"gP)l&d
中國古建築營造網)l w`;|!F&J
文物害蟲是威脅有機質地文物安全的主要因素之一。害蟲對文物的危害通常是漸進的、隱蔽的，在初始階段肉眼不易發現，而一旦發現，問題往往已經比較嚴重了。特別是我國文博界許多單位的保存條件與歐美國家相比，有著明顯的差距，蟲害發生的機率也大得多。因此，認真做好害蟲防治是有機質地文物保護工作中一項需要常抓不懈的重要內容。?
/e u
J;f$_&m5dh0
"^+S5[+iU0 文物害蟲防治一般分為預防和殺滅兩部分。多年來，這項工作大多采用化學方法，包括：平時在庫房或文物櫃內投放樟腦等防蟲藥劑防蟲；發現害蟲後利用化學藥劑進行熏蒸處理來將其殺滅，但都存在著一些不盡人意的地方。防蟲方面，雖然投放樟腦等防蟲劑曾經起到很好的效果，但是近年來發現，樟腦的驅蟲性能大不如前，即使用藥量不斷加大，庫房中出現蟲害的情況亦屢屢發生。究其原因，這是害蟲對樟腦產生了抗藥性導致藥效下降甚至基本無效。在害蟲殺滅方面，所用熏蒸藥劑多為環氧乙烷、溴甲烷、硫酰氟等廣譜殺蟲劑。雖然經過熏蒸處理可將害蟲徹底殺滅，但這些藥劑都是毒性很強的化學氣體，使用中對工作人員和環境都具有一定的威脅。因此，熏蒸殺蟲實在是一種不得已而為之的辦法。即使是投放樟腦等防蟲藥劑，長期使用也不可避免地對人與環境產生一些負面影響。近年來，隨著人們環保意識的不斷提升，這些影響越來越受到重視，文物保護領域常用的熏蒸劑將逐步受到限制。以溴甲烷為例，由於我國是關於破壞臭氧層物質的蒙特利爾國際會議的締約國，根據會議有關協定，至2010年，溴甲烷在我國將被禁止使用。鑒於上述情況，在文物害蟲防治工作中，尋求一些更安全、有效、環保的技術方法已成為文物保護技術人員無法回避的重要任務。?中國古建築營造網0DR-Hu'VHB
中國古建築營造網ay9I V2XF7Js
目前，科技人員普遍認為適當的物理方法是我們應當著力開發的方向。其中充氮降氧技術在某些情況下不失為明智的選擇。氮氣是一種惰性氣體，是空氣中的重要組成部分，具有很好的化學穩定性，在常溫、常壓下，不與其他化學物質發生化學反應。氮氣作為保護性氣體，在很多領域得到應用。利用氮氣的化學穩定性，通過適當的技術手段，使其服務於珍貴文物的保存和保護，日益為文物保護領域的專家學者所關注。有資料介紹，美國的“獨立宣言”就密封於氮氣環境中永久保護；意大利、法國十多年前就成功地將充氮降氧氣調技術應用於文物的保護；近年來北京市文物研究所、湖北省荊州市博物館等單位，先後利用充氮降氧技術在文物保護方面做了一些有益的工作，取得較為滿意的結果；而北京房山雲居寺“99石經回藏”，則是我國應用氮氣庫技術進行文物保護的具有重大影響的典型例證。
:o;U}0_D)hv0?
z
O L5o'v-AphGS6a0 充氮降氧技術應用於害蟲防治，可分為密封保存和殺蟲處理兩大類。其中殺蟲處理針對的是那些已經發現明顯的蟲害問題，需要予以殺滅的情況；而密封保存針對的是那些雖然存在害蟲危害的可能，但卻未發現明顯的蟲害痕跡的情況。顯而易見，前者是一次性的處理，後者是長期性的防范。中國古建築營造網 J
}V1q$^b
?
Tp?Hmh0 二、充氮降氧密封保存?
_
r%K4^ {F0
2Hjd0v`m0 充氮降氧密封保存是將文物放在密閉空間內，通過充氮置換，除去空間內的氧氣及腐蝕性氣體。因此，它不僅具有防蟲的功效，而且還能防止霉菌、氧化等問題的發生。需要注意的是，經充氮降氧密封保存處理後，密閉空間不宜反復開啟，因為每次開啟後都要重新進行密封置換，這將大大增加成本。此種方法適用於提用率很低的文物保存。對於那些使用流通率較高的文物，除非有復制品可以替代，否則一般不提倡采用這種保存方法。經過多年的實踐證明，采用充氮降氧密封的保存方法，對有機質文物的質地，對顏色和字跡無任何影響，是一種非常理想的無毒殺蟲和防霉菌、氧化方法。?中國古建築營造網 Ye Iy/[
7F}@P9H!a Z0 根據保存的文物質地、規格、數量等因素，充氮降氧密封保存可選擇袋、盒、櫃、庫等幾種形式，現分別介紹如下：?
w4jK l7Fkl2v_ }+D3]0中國古建築營造網%@(HW3c1o [!} pM
1.充氮降氧密封保存袋?中國古建築營造網pm5Q-Cm/`
g L'{"kX n$\U o0 保存袋常用材料為耐低溫聚乙烯塑料，將其做成開口袋狀，並預留捆扎封口長度，同時設計有進氣、出氣、測氣的功能口。保存袋的特點是：簡單實用、成本低廉、操作方便、適用范圍較為廣泛，在出土文物的現場應急除氧處理中使用較多，亦可用於異型文物的長、短期保護存放。保存袋的操作程序為：將文物放入袋中——折疊捆扎封口——抽氣充氮氣(由專用氮氣設備完成)——捆扎進、出氣口——充氣完畢，此時文物已處於氮氣保護狀態。?
Ta0s)C"YZg
R0
st8JS \)v)T02.充氮降氧密封保存盒?
x5w"|
l(h%gFTR0中國古建築營造網9ibvT:ZGgV
保存盒一般是用有機玻璃做成密封容器，設計有進氣口、出氣口、測氣口、呼吸袋等。用保存盒存放文物便於控制溫度、濕度和氣體成分，使文物處於一種恆溫、恆濕、低氧狀態中。同時具有操作簡單，便於觀察、運輸等優點。保存盒通常用於單件文物的長期保存或展示。其操用程序為：將文物從端蓋放入盒中——密封端蓋(可做成活蓋)——抽氣充氮氣(由專用氮氣設備完成)——關閉進、出氣口——充氣完畢，此時文物已處於氮氣保護狀態。?中國古建築營造網 T(i:W&k$l1yq
QA(S Ne%C b_.`03.充氮降氧密封保存櫃?
X!tdy5b J8p0中國古建築營造網IB:_7n9l+e I l H
保存櫃一般是用金屬板或有機玻璃等材料加工制作成帶門窗的封閉文物櫃，結構形式類似於帶視窗的立式冷櫃，櫃體上設計有進氣口、排氣口、測氣口、呼吸袋、溫度顯示、濕度顯示、氧含量顯示等系統。保存櫃根據櫃體的大小，可以存放不同數量的文物，使之處於一種安全的保護氛圍之中，同時便於文物的觀察和研究。保存櫃的操作程序與保存盒類似。一般情況下，氣體調整時間約為2～4小時。中國古建築營造網^*X1kB V]1u{?]
?
;?$@U%J;l;e04.充氮降氧密封保存庫?
Wn n
VQ/r}0
] PS0hWwzl ` l&~0 和上述保存袋、盒、櫃相比，充氮降氧密封保存庫要復雜得多。它又稱為氮氣庫，主要由氣密性結構(庫體)、制氮系統、調溫調濕系統、氣體淨化裝置、監測控制系統組成。氣密性是氮氣庫區別於其它類型庫房的一個最重要的特點。氮氣庫不僅要求結構具有良好的隔熱性能，以減少外界熱量對庫內溫度的影響，更重要的是還要求結構具有很好的氣密性，能夠減少或消除外界空氣對庫內氣體成分的影響，從而能長時間地維持庫內所要求的氣體成分。?
BojI_{X ~O0
3TV&a&l!Z0]0 制氮系統是為達到和保持庫內氮氣要求所必須的設備，是氮氣庫系統中最重要的組成部分。碳分子篩制氮機是氮氣庫系統常用的一種制氮設備。它是以碳分子篩為吸附劑，以空氣為原料，利用變壓吸附原理進行氮氧分離制取高純度氮氣的氣體分離設備。碳分子篩制氮機具有產氣量大、設備結構簡單、操作靈活等特點，並且在去除氧氣、產生氮氣的同時，還能有效地去除其它有害氣體成分。調溫調濕系統可以調節庫內的溫度濕度，達到恆溫恆濕的要求。氣體淨化裝置，可對進入庫內的氣體進行過濾和淨化，濾除二氧化硫等有害氣體和灰塵，使庫內氣體保持潔淨狀態。監測控制系統可對庫內溫度、濕度、氮氣純度進行檢測，控制制氮系統、調溫調濕系統的運行。目前很多配套使用計算機控制系統，具有溫度、濕度、氮氣等數值的設定，數據的采集、顯示、存儲、查詢、報警、打印等多種功能。?
*^ a `"h*l0
2U h d tV7z0[Page]中國古建築營造網1z1H/j;q4M%I}1H%w*c
中國古建築營造網%i1qX;};V Dx}2j
三、充氮降氧殺蟲處理?
&TQ,`Pt4NP r0中國古建築營造網.s$F&Qn Y JJ
充氮降氧殺蟲機理是利用充氮促使環境內氧氣濃度降低至0?3%以下，使害蟲處於嚴重缺氧狀態，造成害蟲窒息死亡。特別是真空充氮加壓殺蟲，在抽真空的過程中能使害蟲體內的水份外溢，細胞原生質脫水，代謝產物不能正常排洩，導致中毒；在充氮保壓的情況下，蟲體外壁受到的壓力增大，氮氣通過害蟲的呼吸系統(即氣管與氣門)，被壓入蟲體，進一步破壞了蟲體內的細胞結構，從而加速了害蟲的死亡。?
S/Oz PS1X6okQ0中國古建築營造網 a H)k2dFX.y ^9r
充氮降氧殺蟲分為兩種方式：?中國古建築營造網:JU m
R0R Qe P
中國古建築營造網-|H2@L3t@
1.真空充氮加壓殺蟲?
'P&w {$~ ?H-@i0
k6N-Vt}Y0 真空充氮加壓殺蟲系統，由真空容器、真空泵、氮氣鋼瓶或氮氣發生器、減壓閥、單向氣流電磁閥及DDC—電磁真空帶充氣閥等設備組成。其中真空容器應符合壓力容器有關規定，設計壓力：12kg／cm2。操作程序為：首先開動真空泵將容器抽至負壓，2小時後，再充氮氣使容器內壓力保持在1.6kg／cm2之標准內，並維持內部氧濃度在0.2%以下，如此充氮保壓60小時後，則可將各類成蟲、幼蟲、蛹、卵全數殺死(表1)。真空充氮加壓殺蟲是一種非常安全的殺蟲方法，只是裝置費用較為昂貴。?
W
F"Jck~/I6v0中國古建築營造網,^]@f2d$JH k}
2.常壓狀態充氮殺蟲?
u1T
B8DwtYp0中國古建築營造網*[ ?X%N"[U z8n0\
常壓狀態充氮殺蟲裝置配置簡單，使用方便，操作中不需要電力供應，具有很強的適應性。該裝置由箱體(應設有進氣孔、出氣孔)、氮氣鋼瓶(濃度99.999%)、氧濃度指示劑、正負壓力表、溫濕度計、氣體流速表、流量壓力表等組成。其操作過程為：首先將待處理文物放入箱內，同時放入氧濃度指示劑，將箱蓋蓋好，注入大量高純氮氣置換2小時後，待箱內氧濃度指示劑變色，指示氧含量低於0.3%以下時，便可將氮氣改以微量(20ml／min)注入箱內，將氮氣鋼瓶輸出壓力調整為0.2kg／cm2，稍稍打開箱體的排氣孔，使箱內壓力略高於箱外壓力，嚴防箱外空氣滲入箱內。有資料報道，上述條件保持14天，即可除去成蟲、幼蟲、蛹、卵等各個蟲態的害蟲。操作中需注意的是應隨時控制好箱內的溫濕度，以求在低氧標准氛圍內，達到徹底除盡蟲害之目的。?中國古建築營造網Y.vd8u8a |
1@%BjV F e S*q5k R Y{03.幾個參數的探討?
7|nu*C,v"s%^0中國古建築營造網$j3Eod6r6_
應用充氮降氧技術殺滅文物害蟲，無論是真空加壓充氮，還是常壓狀態充氮，溫度、濕度、氧氣濃度和處理時間都是重要的影響因素，需要予以特別注意：?中國古建築營造網vf W)X nb$j
(1)處理溫度?中國古建築營造網.O1A9_${lDg
j
溫度對殺蟲效果影響很大，低於20℃時，殺蟲的效率很低，因此希望處理溫度不低於25℃。一般說來，溫度越高，殺蟲效果越好。實際工作中，考慮到對文物材質自身的影響，處理溫度大多控制在30℃左右。?中國古建築營造網_G8BBI'n{
(2)處理濕度?
']/@:h0H$s$F(|0 一般說來，處理濕度越低，殺蟲效果越好。但是，對於常壓裝置中氮氣不斷輸入的進氣方式，氣體濕度過低，可引起材料的過分干燥。因此，人們普遍認為將相對濕度控制在55%左右，較為適宜。?中國古建築營造網 [email protected]?+r-V7~!}
(3)氧氣濃度?中國古建築營造網(P L CP0FB.R:g
氧氣濃度與害蟲致死效率的關系因害蟲種類的不同而不同。實驗表明，在溫度為25℃，相對濕度為55%的條件下，要使充氮降氧殺蟲達到最佳效果，氧氣濃度至少也要低於3000ppm(0.3%)。使氧氣濃度保持在很低的水平，對殺蟲效果是至關重要的。?中國古建築營造網*LYr%S)N
(4)處理時間?中國古建築營造網t;W4H
U-b%f{;w
常壓狀態充氮殺蟲需要有足夠的時間，一般認為不能少於14天。情況不同，處理時間亦不盡相同。例如：要殺滅木雕深處的害蟲，就需要將處理時間延長，具體應該延長多少，還有待進一步的模索與探討。?
np9w f H%Qg0
k$fg wI0 四、結語?中國古建築營造網~'Nk HV)Zfp d:A
中國古建築營造網-cE&]0BZ
充氮降氧技術，作為文物害蟲防治的一種方法，被人們普遍看好。不僅如此，它還具有其他一些有益的功能。例如：纖維質地文物在自然環境條件下保存，受空氣中氧氣和有害氣體的影響，纖維會發生氧化和酸化水解反應，造成文物變色和強度下降，這就是通常所說的老化。如果將充氮降氧技術應用於纖維質地文物的保護，就可以防止酸化和氧化反應的發生。再如：空氣中的氧氣和有害氣體是金屬質地文物腐蝕、生銹、礦化的重要誘因，將金屬文物進行充氮降氧封存，能夠收到很好的保護效果。因此可以說，充氮降氧技術適於許多種類的文物保護，深入開展這方面的研究與應用，具有顯著的意義。
v O%e9V Y _ u0中國古建築營造網`myvaqm
表1：檔案圖書害蟲在充氮保壓狀況下致死時間
R6Fo0y R;D8GD0
※相關文章
熱門文章
熱門圖文
|
