水淹纸质档案的微生物特性分析_李冰.pdf

档案保护 年第期 水淹纸质档案的微生物特性分析李冰（中国人民大学信息资源管理学院，北京 ）摘要：近年来受极端天气影响，各地灾害频发，其中洪涝灾害对于纸质档案的破坏尤为严重，不仅能使档案制成材料遭受致命性损坏，还极易造成微生物污染。为了解洪涝灾害发生后水淹纸质档案的微生物特性，以郑州某医院水淹纸质档案为研究对象，对其上的微生物进行采样、鉴定与分析，得出水淹纸质档案的性能明显下降，其上滋生的微生物种类多达百余种，除了档案库房中常见的微生物类型外，还有由于洪水、医院等特殊环境带来的大量具有致病性的微生物，严重威胁着档案本体和抢救人员的安全。关键词：水淹档案；纸质档案；有害微生物；微生物鉴定中图分类号：收稿日期：作者简介：李冰，博士，师资博士后，研究方向为档案保护技术，：。引言近年来受极端天气影响，洪涝灾害频发，据统计，仅 年全国共发生 次强降雨过程，其中月中下旬河南、山西相继遭遇特大暴雨，并进而引发了严重的洪涝灾害；月上中旬湖北随州、襄阳、孝感等地也受到暴雨引发的洪涝灾害侵袭；而 年月山西省又遭遇了暴雨引发的山洪灾害，造成了人民生命财产的重大损失。同时，洪涝灾害的发生还严重威胁着纸质档案的安全，不仅直接造成档案制成材料的致命性损坏，还极易繁殖出大量的霉菌、细菌、病毒等，造成微生物污染，威胁着档案本体和抢救人员的安全，进而给后续水淹纸质档案的应急抢救工作带来更为严峻的挑战。当前有关水淹纸质档案的研究主要集中在应急抢救与保护对策方面，例如荆秀昆、陶琴二人均对抢救水浸纸质档案的程序和方法进行了论述；向立文等提出了水灾后档案抢救工作与应急管理方面的建议；陈菲指出洪涝灾害下档案生霉的风险会加剧，并着重探讨了灾害来临和抢救过程中对于档案生霉的防治措施。现有研究虽涉及洪涝灾害下水淹档案的微生物生长与防治内容，但对于微生物种类及其特性是否与档案上常见的微生物种类有所差异等问题尚未展开研究。只有在了解了档案微生物种类、判断其危害性之后，才能有针对性地做好防护措施，以便后期在档案抢救、修整过程中保证人员的安全。基于此，选取 年月河南省郑州市某医院水灾后纸质档案为研究对象，对档案上微生物生长情况及其特性展开研究，以期为后续开展水淹纸质档案的微生物防治工作奠定基础。实验研究在洪水的冲击下，档案散落、挤压、破损，同时由于洪水迟迟未能消退，档案在污水中浸泡了多日，其上繁殖出大量的霉菌、细菌等。为全面了解水淹纸质档案的微生物病害情况，特开展档案本体性能测定实验和微生物鉴定实验。实验材料 档案样品实验样品取自于河南省郑州市某医院档案室保存的病历档案和会计档案。水灾发生以后，首先开展了该批档案的应急抢救工作，将受灾档案先集中保存在DOI:10.16113/ki.daxtx.2023.02.002 年第期档案保护 冷库中，冷冻温度为，通过降低恶化反应速度来尽量延缓档案微生物的繁殖；后续分批将冷库区的档案转移到修整区，进行进一步消毒、干燥、修整等工作。冷库区与修整区保存的水淹纸质档案如图、图所示。从图中可知，无论是冷库区还是修整区的档案上均长有霉菌。图冷库区档案受损情况图修整区档案受损情况 试剂及主要设备实验仪器：水分仪、色差仪、酸度计、便携式电子显微镜、（简称 ）微生物自动化文库制备仪。实验 试 剂 与 材 料：去 离 子 水、棉 签、无 菌 密封袋。实验内容 水淹档案本体性能测定实验 实验目的水淹档案受污染严重，已明显长出霉菌，纸张性能下降。通过测定水分含量、值、长霉与空白处色差变化、霉菌污染处的纸张纤维结构来了解水淹后纸质档案性能。检测方法水分测定：将档案垫高 ，水分仪模式设定为，专门测定纸质材料水分；测定时将水分仪放置在档案上，待显示数值稳定后读数，测定的水分单位为；水分差值的计算公式为：水分差值（）处理前水分（）处理后水分（）。值测定：在档案最上层的长霉点，用带有平头电极的酸度计对档案表面 进行测定。色差测定：在档案纸张表面选定长霉点和空白点，分 别 读 取 色 度 值（，）和（，），利用色差公式计算测定点的色差。显 微 观 察：显 微 镜 观 察 使 用 的 是 便 携 式 电 子 显 微镜，放大倍数 倍，自带照明灯，观察档案长霉处的显微形貌。微生物的分子生物学鉴定实验 实验目的洪水中含有的微生物种类多样，再加上医院的特殊环境中可能存在着较多的致病性菌种，档案在这种情况下浸泡多日，必然造成其上滋生的微生物物种情况极度复杂，而肉眼可见的霉菌仅是档案上附着微生物的极小部分，还有上百种细菌、真菌、病毒是肉眼不可见的。因此，需要通过微生物分子生物学实验来科学鉴定这些微生物类型，并分析其特性。鉴定方法微生物样品的采集：用无菌棉签分别在修整区和冷库区的档案表面，特别是长霉、污斑处轻轻摩擦，将棉签装入无菌采样试管中，并置于无菌冰盒中低温保存，送至基因测序实验室进行检测。微生物宏基因组 测序：第一步，将采集的所有 样 品 进 行 均 质 化 处 理；第 二 步，使 用 制备测序文库，每次测序过程中使用含 细胞的磷酸盐缓冲盐水提取两个独立的 阴 性 对 照；第 三 步，将 所 有 构 建 的 文 库 在 系统上进行测 序；第 四 步，数据分析，将所有测序结果通过质量控制过滤器（文库浓度 ，）进行数据筛选，微生物读数被定义为每百万唯一读数（）的比值，比值 样品。结果与分析 档案本体检测结果与分析 水淹档案的纸张性能通过测定三份档案样本，可知水淹档案的纸张性能在长霉处与空白处发生了较为明显的变化。水分含量上，长霉处均大于空白处，长霉严重的位置水分含量增长了 ，微生物在生长繁殖过程中代谢出水分，导致档案局部湿度增大，进一步影响了纸张强度；在酸度上，长霉处的酸性比空白处更强，这是由于霉档案保护 年第期 菌在生长繁殖过程中会代谢出乙酸等有机酸，使其酸性增强，并进一步加速纸张的酸化和水解速度；在纸张色差变化上，长霉处的纸张颜色变化明显，同时霉菌、霉斑会覆盖在字迹上，严重影响档案的识读。由此可见，纸张本身含水率过高会加速微生物的生长繁殖，为其提供适宜的生长条件，而与此同时，微生物代谢所产生的有机酸又会增加纸张的酸度，这些因素均造成了纸质档案的逐步腐蚀，甚至破碎、缺损。表水淹档案的纸张性能测定纸张性能样本样本样本含水量（）空白处 长霉处 水分变化 值空白处 长霉处 变化量 色差空白处（，）长霉处（，）色差变化 水淹档案微生物的显微观测结果水淹档案样本在电子显微镜下放大 倍，能够清晰地看到档案纸张表面布满菌丝，如表所示。其中，档案脊背和上下边沿霉菌滋生严重，霉菌滋生严重处纸张的粘连情况也较重，给后续的纸张干燥修整等工作带来了困难。同时，档案袋封口有胶水处的长霉也较多，这是由于胶水中含有的淀粉蛋白、聚乙二醇等物质为霉菌、细菌等微生物提供了适宜的生长环境，在常温下微生物会很快地生长繁殖。表水淹档案的微生物滋生情况及显微观测采样编号采样点采样点采样点采样位置档案脊背和上下边沿档案内页档案袋封口处样本图片显微图片 微生物鉴定结果与分析经过 微生物菌种鉴定分析，在冷库区共鉴定出微生物 个属，包括细菌 个属，真菌 个属，病毒个属，寄生生物个属；在档案修整区，共鉴定出微生物 个属，包括细菌 个属，真菌 个属，病毒个属，寄生生物个属。从鉴定出的优势菌种以及具有特殊致病性的微生物两方面对水淹档案上的微生物特性进行分析，以期进一步了解水淹纸质档案的微生物污染程度及其潜在危害。水淹纸质档案微生物优势菌种分析在分子进化研究中，系统进化树的推断能够揭示出生物进化历史和机制。根据鉴定结果，集中对水淹纸质档案的微生物优势菌种构建系统进化树（见图和图）。进化树中每条树枝代表一类物种，物种进化树从左至右依次为分类层级，分别表示域、门、纲、目、科、属水平的物种，支点附近分别为该分类名称和其对应丰度数值（即鉴定出的微生物比重）。年第期档案保护 图冷库区微生物系统进化树图修整区微生物系统进化树档案保护 年第期 从图冷库区、图修整区的微生物系统进化树图可以看到，水淹纸质档案的微生物优势菌种主要涉及子囊菌门（）、半知菌亚门（）、接合菌门（）下的多种真菌，以及变形菌门（）、放线菌门（）、厚壁菌门（）下的多种细菌。为了解优势菌种的具体特性，从属水平上展开进一步研究，冷库区和修整区的优势菌种比较结果见表。在属水平上，冷库区水淹纸质档案的微生物以毛壳菌属、木霉属、葡萄穗霉属、曲霉属、青霉属、镰刀菌属为优势菌，以上均为真菌。而通过对我国档案库房的霉菌调研可知，“在档案馆中出现的霉菌分属 属 种或变种，其中优势种属 种，对档案带来危害和影响的主要霉菌有：根霉、曲霉、青霉、毛霉、木霉、芽枝霉、毛壳霉等”。对比水淹纸质档案鉴定出的真菌和一般档案库房中的真菌类型，发现二者有一些差异，例如毛壳菌属、葡萄穗霉属、镰刀菌属在水淹纸质档案上占据了较多的比重，其中“毛壳菌为异养型微生物，主要依靠须根从外界获取生长和繁殖所需的营养物质，本身分泌出分解纤维素的物质，不断破坏纸张纤维的表面 结 构，导 致 纤 维 破 碎、断 裂、粉 化，直 至 消 失 殆尽”；在海啸侵蚀过的纸质文献上曾分离出葡萄穗霉菌，可以推断葡萄穗霉常见于水灾或海啸，并容易形成黑色霉斑；而镶刀菌属是常见的污染粮食的真菌，在一定的环境条件下能产生毒素引起人中毒。此外，冷库区水淹纸质档案上的细菌则主要以假单胞菌属、土壤杆菌属、苍白杆菌属、根瘤菌属、鞘氨醇单胞菌属、不动杆菌属为优势菌种。表冷库区和修整区的优势菌种比较类型冷库区修整区菌种名称（中文）菌种名称（英文）占鉴定出微生物比重菌种名称（中文）菌种名称（英文）占鉴定出微生物比重真菌毛壳菌属 赛多孢子菌属 木霉属 镰刀菌属 葡萄穗霉属 链格孢属 曲霉属 青霉属 青霉属 木霉属 镰刀菌属 外瓶霉属 篮状菌属 炭疽菌属 放射毛霉属 轮枝菌属 拟青霉属 乌霉菌属 赛多孢子菌属 细菌假单胞菌属 分枝杆菌属 土壤杆菌属 根瘤菌属 苍白杆菌属 土壤杆菌属 根瘤菌属 链霉菌属 鞘氨醇单胞菌属 苍白杆菌属 不动杆菌属 壤霉菌属 分枝杆菌属 芽孢杆菌属 鲍特菌属 副球菌属 链霉菌属 鞘氨醇单胞菌属 假诺卡氏菌属 微杆菌属 气单胞菌属 短波单胞菌属 肠杆菌属 慢生根瘤菌属 丛毛单胞菌属 假单胞菌属 微杆菌属 军团菌属 无色杆菌属 博斯氏菌属 窄食单胞菌属 糖多孢菌属 年第期档案保护 修整区水淹纸质档案的真菌以赛多孢子菌属、镰刀菌属、链格孢属等为优势菌种，其中赛多孢子菌属在纸质档案或者文物上并不多见。细菌则以分枝杆菌属、根瘤菌属、土壤杆菌属、链霉菌属、苍白杆菌属、壤霉菌属、芽孢杆菌属、副球菌属、鞘氨醇单胞菌属等为优势菌种。对比两处不同环境下的微生物优势菌种类型，可以看到，冷冻区真菌的相对丰度值较大，细菌相对较小，而修整区则正好相反，且二者在具体的优势菌种种类上也有所不同。其原因主要是冷冻区的湿度较大，为真菌的生长提供了有利的环境，当档案转移到修整区后，环境湿度降低，通风增加，并且修整区的部分档案经过了一定的消毒处理，杀灭了部分霉菌，使修整区的真菌污染相对减少。与此同时，细菌的生长也由于两处温湿度、光照、通风等环境条件的改变发生了一些变化，例如分枝杆菌属是专性需氧型细菌，最适温度为，低于 不生长，修整区的温度在 左右，更适宜其生长繁殖。具有特殊致病性的微生物特性分析水淹纸质档案上的微生物除了档案常见的一些霉菌外，还有多种较为特殊的致病性细菌、霉菌、病毒等，对人体也造成了潜在危害，其中较为有代表性的致病性微生物类型见表。表具有特殊致病性的微生物类型菌种名（英文）菌种名（中文）类型分布区域 弧菌属细菌冷库区 布鲁氏菌属细菌冷库区修整区 分枝杆菌属细菌冷库区修整区 军团菌属细菌冷库区修整区 窄食单胞菌属细菌冷库区修整区 曲霉属真菌冷库区修整区 篮状菌属真菌冷库区修整区 赛多孢子菌属真菌冷库区修整区 巨细胞病毒属病毒冷库区修整区 棘阿米巴属寄生生物冷库区修整区 耐格里属寄生生物修整区弧菌属包括几十个弧菌种，其中霍乱弧菌能够在世界温暖地区引起霍乱疾病，造成该地区的严重公共健康问题；同时创伤弧菌也易导致全身性感染或开放伤口感染，如治疗不及时病死率较高。布鲁氏菌病是“由布鲁