古籍書庫空氣微生物生長情況研究

任珊珊

（國家圖書館古籍館，北京 100034）

空氣微生物是指空氣中細菌、霉菌和放線菌等有生命的活體，主要來源于自然界的土壤、水體、動植物和人類，多以氣溶膠形式存在于空氣中[1]。空氣微生物對人類健康有極大的影響，一般認為粒徑分布在10～30 μm范圍內(nèi)的空氣微生物氣溶膠可進入鼻腔和上呼吸道；粒徑為6～10 μm的會進入支氣管中，粒徑為1～5 μm的會進入肺部[2]。除了影響人體健康外，空氣微生物對圖書的危害更大。它們沉降在書籍表面，在適宜的環(huán)境（溫度、濕度、光線、pH值）下萌發(fā)，以紙張、淀粉漿糊、膠料以及油墨等作為養(yǎng)料，對紙質(zhì)文物造成不可逆的損毀[3]。近年來，空氣微生物的研究已經(jīng)成為圖書、文博、檔案行業(yè)的基礎研究內(nèi)容之一。1992年,王春蕾等[4]對故宮的研究發(fā)現(xiàn)，空間不夠封閉的總保管組和宮廷組的多數(shù)庫房空氣中的霉菌含量都超過了2 000 CFU/m3。馬燕天等[5]發(fā)現(xiàn)莫高窟封閉洞窟內(nèi)的細菌數(shù)量遠遠高于洞窟外檢票口處，而真菌數(shù)量則相差不大，且由于氣候干燥，微生物數(shù)量隨季節(jié)變化的趨勢并不明顯。三峽博物館文物庫房的空氣微生物研究顯示，空氣微生物總數(shù)在不同樓層的文物庫房中無顯著性差異，采樣點最高檢出值為180 CFU/m3[6]。采用自然沉降法對中國農(nóng)業(yè)大學圖書館共4層11個采樣點進行細菌總數(shù)及霉菌總數(shù)的檢測，發(fā)現(xiàn)樓層微生物總數(shù)為385～822 CFU/m3[7]。為了加強庫房內(nèi)部環(huán)境控制，確保古籍不受有害微生物侵染，并保障工作人員健康，對古籍館5個重點書庫的空氣微生物進行采樣分析。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 儀器

FA-1六級篩孔式空氣微生物采樣器（北京明杰藍天），IPP400培養(yǎng)箱（德國美墨爾特），YXQ-LS-100G立式壓力蒸汽滅菌器（上海博訊），SW-CJ-2FD雙人超凈臺（蘇州凈化），THZ-C型空氣恒溫振蕩器（太倉培英），UPT-30L純水機（北京三達水）。

1.1.2 培養(yǎng)基

營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基：蛋白胨10 g，牛肉膏3 g，NaCl 5 g，瓊脂15 g；pH值7.2～7.4；121 ℃下滅菌20 min。

馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基：馬鈴薯200 g，葡萄糖20 g，瓊脂15 g，水1 000 mL，自然pH值。115 ℃下滅菌30 min。

1.2 方法

1.2.1 采樣點的選擇

根據(jù)古籍在書庫內(nèi)的分布情況，從白石橋館區(qū)四庫、白石橋館區(qū)臨時庫、古籍館館區(qū)前庫、古籍館館區(qū)中庫和古籍館館區(qū)后庫各選取一個書庫作為采樣區(qū)域。以下分別簡稱為庫1、庫2、庫3、庫4和庫5。

1.2.2 采樣、培養(yǎng)方法

每個采樣區(qū)域根據(jù)面積在對角線上選擇3個采樣點。采樣高度為1.2～1.5 m。每3月進行一次平皿沉降式采樣，研究書庫微生物濃度的空間分布和季節(jié)性變化；進行一次撞擊式采樣，研究書庫空氣中細菌的粒徑分布[8]。采樣結(jié)束后將培養(yǎng)皿正向靜置數(shù)分鐘，之后放入生物培養(yǎng)箱中倒置培養(yǎng)。真菌培養(yǎng)條件為28±1 ℃，培養(yǎng)7 d；細菌培養(yǎng)條件為37±1 ℃，培養(yǎng)24 h。

1.2.3 菌落計數(shù)

培養(yǎng)完畢后計數(shù)培養(yǎng)皿上菌落數(shù)量，并根據(jù)不同的采樣方法選擇不同公式計算菌落總數(shù)（見公式1、公式2）。

平皿沉降法菌落計數(shù)：

式中，X為每立方米空氣中的微生物數(shù)量，CFU/m3；N為平板暴露5 min，采樣培養(yǎng)后，3個平皿上菌落數(shù)的平均值；r為平皿底半徑，cm。

撞擊式采樣法：

式中，X為每立方米空氣中的微生物數(shù)量，CFU/m3；F為采樣速度，L/min；T為采樣時間，min。

2 結(jié)果

2.1 書庫空氣微生物濃度的空間特征

分別在5個書庫設置采樣點，采樣培養(yǎng)結(jié)束后計數(shù)培養(yǎng)皿中的菌落數(shù)，并計算出各書庫空氣中的細菌和真菌濃度，結(jié)果見表1。經(jīng)計算可得出，5個書庫中空氣微生物總濃度范圍為550～982 CFU/m3，平均值為739±179 CFU/m3，均低于2 500 CFU/m3，符合標準規(guī)定[9]；各書庫真菌濃度明顯高于細菌。在選取的5個書庫中，庫1、庫4和庫5的空氣微生物濃度較低，而庫2和庫3空氣微生物濃度則遠高于另外3個書庫。這是因為庫2和庫3平時并非用來保存善本古籍，僅在采樣階段作為臨時周轉(zhuǎn)庫，環(huán)境控制能力較弱。

2.2 書庫空氣微生物濃度的季節(jié)性變化

每3月進行一次沉降式采樣，每年采樣4次，代表冬、春、夏、秋4個季度書庫空氣微生物濃度隨時間變化的情況。書庫環(huán)境和相對濕度直接影響著空氣微生物的生長和存活。書庫溫濕度同時受到恒溫恒濕空調(diào)和外界環(huán)境影響，在一定范圍內(nèi)波動。溫度以夏季最高，冬季最低，采樣期間溫度范圍為16～26 ℃；相對濕度以春秋兩季最低，夏季最高，冬季次高，采樣期間相對濕度范圍為26%～62%，符合外界溫濕度波動規(guī)律。

表1 國家圖書館不同書庫空氣中細菌和真菌的濃度

采樣培養(yǎng)結(jié)束后計數(shù)培養(yǎng)皿中的菌落數(shù)，并計算出各季節(jié)空氣中的細菌和真菌濃度，結(jié)果見圖1。可以看出書庫中空氣微生物總體濃度以及真菌的濃度都是夏季＞春季＞秋季＞冬季；真菌濃度春季與夏季相當，冬季與秋季相當。

圖1 國家圖書館古籍書庫空氣微生物濃度季節(jié)性變化

2.3 書庫空氣中細菌的粒徑分布特征

對書庫空氣中的細菌進行了撞擊式采樣。培養(yǎng)后發(fā)現(xiàn)庫2的細菌濃度最高，庫1最低，這一結(jié)果與采用沉降法時基本一致。從圖2中可以看出空氣中的細菌在不同粒徑下的濃度分布有極大差別。整體來看，書庫空氣中細菌的主要粒徑分布在第1級和第5級兩個級別，即＞7.0 μm和1.1～2.1 μm，，分別占總數(shù)的27.22%和21.11%，分布最少的是第3級和第6級，分別為10.00%和7.22%。按不同空間來看，細菌的粒徑分布則稍有差別，庫1～5粒徑分布的峰值分別出現(xiàn)在第1級、第5級、第1級、第2級和第1級。

3 結(jié)論與討論

對古籍書庫進行沉降式空氣微生物采樣，得到古籍館書庫中空氣微生物濃度范圍為550～982 CFU/m3，其中細菌濃度范圍為196～393 CFU/m3，真菌濃度范圍為314～589 CFU/m3，真菌濃度明顯高于細菌。書庫空氣中的微生物濃度符合GB/T 30227-2013《圖書館古籍書庫基本要求》[15]中空氣中菌落總數(shù)≤2 500 CFU/m3的規(guī)定。

圖2 國家圖書館古籍書庫空氣中細菌粒徑分布

5個書庫的空氣微生物濃度為庫5＜庫1＜庫4＜庫3＜庫2，這個結(jié)果與書庫的實際環(huán)境控制程度息息相關。庫2和庫3作為臨時周轉(zhuǎn)書庫，缺乏溫濕度控制系統(tǒng)，環(huán)境條件控制能力較弱，空氣微生物濃度最高。另外3個書庫均設有恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)，故庫1、庫4和庫5的空氣微生物濃度很低，波動不大。

書庫中空氣微生物總體濃度以及真菌和細菌的濃度都是在冬季相對較低，春季逐漸升高，于夏季達到峰值，最后在涼爽而干燥的秋季后達到最低值。這是由于書庫溫濕度在恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)的控制下，隨著外界環(huán)境溫濕度的變化，有一定范圍的波動。其中溫度波動相對較小，而相對濕度卻受外部環(huán)境影響較大。夏季采樣前后北京面臨多日強降雨，相對濕度很高導致空氣微生物濃度最高。

于夏季針對書庫空氣中的細菌進行了碰撞式采樣，整體來看，書庫空氣中細菌的主要粒徑分布在＞7.0 μm和1.1～2.1 μm。從人體健康角度分析，粒徑在1.1～2.1 μm的微生物會隨著人體呼吸進入三級支氣管，但整體濃度較低，不會造成健康危害。而不同粒徑對古籍善本的影響還需進行進一步實驗研究。