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【直播内容回顾 4 】 文物虫害防治应用案例分享—森罗股份周华华
2022-06-10



5月15日博物馆头条,文博头条联合森罗股份在“5•18国际博物馆日”前夕,推出“文化遗产预防性保护之文物常见害虫与防治”线上学术论坛活动。此次直播提供直播回放。

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小编本期将对主讲嘉宾天津森罗科技股份有限公司副总经理、低氧技术研究院副院长、高级工程师周华华老师分享的精彩内容进行回顾。

 



主讲4

文物虫害防治应用案例分享

 


周华华老师主要结合文物虫害的防治难点,介绍多年来研制开发的高密封环境下气调保护技术(cathse技术)以及运用此技术在文物虫害防治中的应用案例,主要从以下四方面进行分享。


01 文物虫害防治难点


有机藏品在高湿环境下,易发生虫害、霉斑,机械强度下降,甚至蛀蚀破坏其完整性;反之,含水量下降,易收缩变形、柔韧性和机械强度降低;此外,受酸性有害气体等影响,文物还面临着酸化、氧化、变黄等问题。cathse技术

 

虫蛀损伤

周华华老师主要从文物虫害损害方面谈及文物长期文物储藏过程中虫害防治的难点。为什么难防难治,归结原因有如下几点:

有机藏品中富含虫、霉赖以生存的营养物质;

虫卵、幼虫、成虫、虫蛹等虫态繁衍周期短;

多数馆藏设备夜间及节假日断电,环境温湿度交替致虫霉滋生;

文物展储环境密封性差,温湿度波动大,外界霉菌、虫卵孢子侵入。
针对虫害防治的难点,过去常用的杀虫方法包括化学熏蒸、物理辐射、真空充氮和低温冷冻等。随着技术的不断发展,响应文物预防性保护所倡导的“绿色、安全、环保”理念,常压低氧气调技术作为一种对文物、人体无害的物理杀虫方式展现出优势。cathse技术

综合来看,各种杀虫方法的优缺点如下:

化学熏蒸:效率高,但有残留、损害藏品、污染环境,危及人员健康,使用受限;
物理辐射:表面消杀,损伤藏品,难以杀灭内部害虫及霉菌,不利于人员健康;
真空充氮:单次处理量小、易造成机械损伤,不适宜漆木器、大型文物及脆弱文物;
低温冷冻:降温使藏品水分蒸发,回温使文物表面易结露,温度变化导致藏品受损;
常压低氧气调:常压操作、纯物理方法,安全无毒、可对批量藏品、大体量藏品等进行消杀处理;根据虫害种类、藏品体量、虫蛀深度等适当延长杀虫时间。
因此,综合比较,常压低氧杀虫在杀虫处理方面有一定的优势。


02 高密封环境下气调保护技术介绍(cathse技术)


在重点分享常压低氧气调杀虫案例之前,先给大家介绍了高密闭环境下智能气体调控保护技术(controlled atmosphere technology of high sealed environment),这是森罗公司结合多年的经验总结归纳出来的,简称cathse技术


“cathse”是一个技术体系,它由围护结构密封、气体洁净、温湿度调控、氧含量调控、智能控制和信息化等五项技术互为支撑,形成“恒湿、洁净、低氧、稳定”的气体环境。通过对文物环境的预测、分析与调控,最大限度地避免文物累积性损害,实现“杀虫防虫、防霉抑菌、防污染、防化学腐蚀、防火”等综合效果。cathse技术

周华华老师对五项技术分别进行了介绍。


① 围护结构密封技术


围护结构针对馆藏环境主要是以库房、储藏柜、展柜为主。对杀虫而言,主要是以杀虫室和杀虫柜为主。围护结构的高气密性可以阻隔大气中灰尘、温湿度、有害生物、氧和污染气体等对气调空间内藏品的影响,维持密封空间内环境的稳定。衡量密封性能,通常用“换气率”来表示。cathse技术


提高围护结构的换气率,其根本原因在于:

降低外界温湿度干扰,维持储藏空间环境稳定;

降低配套设备运行频率及工作时间,减少波动,节约能耗;

配套恒湿净化模块,无需供电,即可长时间稳定维持;

隔离有害气体及虫卵霉菌孢子等侵入,保持洁净。

森罗股份专注于cathse密封工艺与密封材料研究,迭代开发的高气密展示/储藏库房、高气密展柜、高气密储藏柜、常压低氧杀虫室和杀虫柜等系列产品,密封性最高可达100天换气一次,优于相关标准50倍以上。高气密性带来的好处有很多,就低氧杀虫而言,配套设备不用持续运行,长时间维持低氧状态。以天津博物馆常压低氧杀虫室为例,平均每3天氧含量变化0.1%。cathse技术

  


② 气体洁净技术

采用多级复合带压过滤,可滤除0.01μm以上的污染物、有害生物和有害气体;并通过多相催化过滤技术,去除对文物有害的so2、no2、甲醛、tvoc等污染气体,采用开环置换及“自洁净技术”,自动清除藏品展储空间内的有害气体,避免有害气体累积性损伤,长久保持空间内的气体洁净。cathse技术


③ 温湿度调控技术

湿度对于文物来说是非常关键的,湿度偏高会造成藏品的霉变,湿度偏低又会造成纸张等文物的干裂、卷曲。采用主被动湿度调控技术,相对湿度可在10%~95%范围调控;被动模式下,无需恒湿设备,湿度日较差≤3%rh,可维持一年以上。杀虫期间,湿度一般控制在相对湿度40%-60%的范围内。cathse技术





④ 氧含量调控技术

采用分子级氮氧分离技术,制取纯度95%~99.999%的氮气,满足不同质地藏品的长期预防性保护储藏,避免氧化、光化学氧化、化学或电化学腐蚀、虫蛀霉变、褪色变色、腐败异味等;同时,还能满足考古发掘现场即时保护、虫霉防治等需求。对于低氧气调杀虫来说,最关键的就是最大限度的降低氧含量,采用该技术,杀虫柜和杀虫室内的氧含量可以降到0.1%。cathse技术


⑤ 智能控制与信息化技术

“智能检测控制与信息化技术”可对多空间环境进行监测,自动控制气调设备按照设计指标实现调控。系统集成了数据采集、存储、传输、分析与故障诊断等,并借助于互联网、云平台技术,随时随地通过手机、计算机查看运行状态,满足博物馆藏品“智慧保护、智慧管理、智慧服务”。利用智能检测控制技术对气调空间内的参数自动检测与调控,并利用大数据、物联网、云平台等信息化技术,实现信息化与可追溯化管理。cathse技术

 


03 文物虫害防治应用案例


森罗股份在初期虫害防治方面做了大量科研工作。比如,与国家档案局档案科学技术研究所开展的低氧环境杀虫抑菌试验,与国家图书馆开展的低氧条件下纸质藏品的老化试验,为低氧气调技术在文化遗产保护领域虫害防治与保护储藏奠定了基础。值得一提的是,与中国人民大学开展的低氧气调技术在纸质档案虫、霉防治与储藏保护中的应用研究,荣获“国家档案局优秀科技成果二等奖”。cathse技术

★ 文物虫害防治——防

对于虫害防治最理想的办法就是做好“防”,让虫害生长不起来,相信这也是文化遗产保护工作者共同的愿望。实现“防”需要常采用相应的控制措施,将空间内氧含量控制在2%-15%范围内,就可以达到很好的防虫目的。


为达到良好的虫害防治效果,上海图书馆在老馆和新馆均建设了常压低氧杀虫室和低氧展示库房,氧含量可以在2%~15%范围内调节,在虫害防治的基础上,满足藏品的长期储藏。cathse技术




★ 文物虫害防治——治

森罗股份结合低氧气调法研制开发了常压低氧气调杀虫系统,主要由高纯制氮显控装置、杀虫室/柜以及检测系统等组成,杀虫室/柜可以共用一套设备,采用“一拖多”模式,降低了主机设备的数量或规格,更加经济高效;真正做到了“没虫要防,有虫要治”。智能化的数据采集与信息化系统,实现了远程数据监控。系统原理图如下:


低氧气调杀虫系统针对不同的场景需求,匹配相应的杀虫空间与设计。比如,新建馆在前期规划时就可以直接设计出杀虫室或杀虫柜;空间比较狭小的老库,无法进行改造,可以开发针对性产品。

★ 应用案例

  • 天津博物馆——常压低氧气调杀虫室



杀虫室30m³;,主要是针对于馆藏藏品、木制家具、漆木器、丝纺织品等进行定期消杀与入库前消杀处理。该系统氧含量最低到0.1%,经测试,氧含量平均日变化量为0.03%,因此在整个杀虫周期内,基本上是很少开机的,节约能耗。经国家档案局档案科学技术研究所检验,常压低氧杀虫室对黑毛皮蠹的杀虫性能,可实现100%杀虫。cathse技术

  • 四川图书馆——常压低氧气调杀虫室 杀虫柜



委托第三方对常压低氧气调杀虫的效果进行验证,结果表明,低氧条件下可以100%的杀灭虫蛹蛾卵。中国人民革命军事博物馆、中国丝绸博物馆等也采用的常压低氧气调杀虫室与杀虫柜。cathse技术

按照结构形式,将低氧杀虫库房分为展示库房、非展示库房和半展示库房。除上述展示库房外,还有一些藏品需要避光保存,甚至低温冷冻保存。比如故宫博物院选用的就是非展示性杀虫库房。

  • 故宫博物院——低氧/冷冻双功能杀虫库


 

故宫博物院选用的是低氧/冷冻双功能,既可以实现低氧气调杀虫,同时,还可以实现低温冷冻杀虫,二者选其一,都可以达到很好的杀虫目的。周华华老师表示在库体设计阶段投入了大量精力,最终解决了高密封条件下,避免温度调节引起杀虫室内压力变化,而对库体造成不可逆转的损伤。

此外,库房还可以选择功能预留,比如国内某知名大学采用了冗余设计,杀虫室预留低温冷冻功能。后期若有需要增加低温冷冻功能,仅需增加低温冷冻机组即可。另外,还可以建成半展示库房,增大库房空间利用率,兼具展示功能。cathse技术


对于空间受限、有灵活性要求以及成本要求的情况,可选用常压低氧杀虫柜或常压低氧杀虫服务。

常压低氧杀虫柜



常压低氧杀虫柜最低氧含量可达0.1%,容积可根据实际场景定制,在供电方面,也可以选择ac220v或ac380v供电电源,每套主机可供1~3台杀虫柜使用,满足独立调控,分批次杀虫处理。cathse技术

常压低氧杀虫服务

针对文物数量多、新馆搬迁、预防性杀虫以及虫害爆发等情况,实现批量、集中、快速、安全的杀虫服务。杀虫服务可以根据文物量、场地等确定柔性围护结构形式,就地密封处理后消杀。常压低氧杀虫服务密封形式包括柔性气柱帐篷、柔性气密帐和柔性气密袋。



以南京栖霞古寺为例,采用柔性低氧气调杀虫袋对寺内的5000册经书进行低氧杀虫处理,经第三方权威机构对害虫进行生物性和体视镜观察,害虫致死率达100%。cathse技术


04 产品应用情况


常压低氧杀虫系统以及杀虫服务,已经在100余家博物馆和私人收藏机构得到应用。

 

最后,周华华老师提出后期会一直在文物虫害防治方向进行深耕,结合使用需求,进行技术及产品的改进升级,真正做好文物虫害防治工作,为文化遗产保护与利用贡献一份力量。


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