受控冷冻灭虫法的风险控制.pdf

第 卷 第 期 年 月文物保护与考古科学 .收稿日期:修回日期:基金项目:国家社会科学基金重大项目()资助作者简介:刘家真()女武汉大学信息管理学院教授国家古籍保护专家委员会委员中国图书馆学会古籍整理与文献保护专业委员会委员研究方向为文化遗产保护 :.文章编号:():././.受控冷冻灭虫法的风险控制刘家真(武汉大学信息管理学院湖北武汉)摘要:受控冷冻灭虫的关键在受控受控指标包括冷冻温度、降温速度与冷冻时间受控的目的是要达到彻底灭虫 冷冻温度与降温速度直接影响到被冷冻物品的形体安全保障物品安全为前提的受控冷冻灭虫需要管控风险 基于文献分析、相关问题的调研与理论研究发现温度不够低、降温速度不够快以及灭虫时间过短都会造成灭虫不彻底的风险 极端低温与快速降温带来物品的损伤与被冷冻物品的材料性质相关将在极端低温与热冲击力下必然会损坏的材料排除在冷冻灭虫的许可范围之外科学地选择冷冻温度与加强冷冻灭虫过程管控可使受控冷冻灭虫化险为夷即以保证藏品安全为前提的彻底灭虫关键词:受控冷冻灭虫死亡率物品损坏风险因子管控中图分类号:.文献标识码:引 言受控冷冻灭虫法()是指对冷冻过程进行严格控制的灭虫方法在我国常简称为冷冻灭虫法 昆虫在致死低温区其体液会结成冰晶虫体原生质将遭受机械损伤、脱水和生理结构被破坏从而导致死亡 只要温度足够低持续冷冻的时间足够长危害藏品的任何昆虫都无法在冷冻的环境中存活 但作为藏品灭虫的工具该冷冻法必须保障在藏品安全的前提下做到彻底灭虫且高效与经济由此必须对冷冻过程中某些特定的量与过程加以管控 受控冷冻灭虫法对以下几项指标必须严格控制)冷冻温度 冷冻温度应覆盖目标害虫的冰点温度 可冻死害虫但不会损坏藏品)冷冻时间 在冷冻温度下使死亡率达的时间)迅速降温 为避免昆虫在缓慢降温过程中获得抗寒的能力冷冻灭虫需要迅速降温昆虫可通过增加虫体组织中甘油和糖的浓度来降低其冰点使原来设置的冷冻温度无法使其体液结冰 昆虫还可通过向其体液注入一种特殊的核蛋白来控制体内结冰即使冷冻数月在物品解冻后其中的害虫仍然能够复苏 要获得这类抗寒能力昆虫需要有足够时间进行代谢变化和生境准备综合虫害管理工作组()指出冷冻设备若能够在 内将被冷冻的物品降到害虫的冰点就不可能给害虫产生“防冻剂”的时间正是由于受控冷冻灭虫法是依据昆虫的致死温度、持续冷冻时间和昆虫如何在寒冷中生存的知识设计的其百分之百致死昆虫的能力毋容置疑 由此受控冷冻灭虫法成为化学熏蒸法的替代方法之一受控冷冻灭虫法在全球收藏单位已经成功应用多年至今仍然是杀灭藏品害虫的有用工具但在灭虫过程中发现若不遵守科学的程序就有可能对藏品造成伤害 国内暂无在受控冷冻灭虫工作中藏品有受到伤害的报道但在实际操作中对可以冷冻的对象、冷冻温度与操作方式等尚未有清晰的指南 为了降低我国藏品在冷冻灭虫过程中风险本文基于国际上的相关经验与教训系统地阐述了可能导致冷冻灭虫中的风险问题以及降低风险的管控方法第 期刘家真:受控冷冻灭虫法的风险控制 藏品损坏风险在受控冷冻灭虫过程中被冷冻的物品会经受来自以下 个方面的风险:极端低温降温速率带来的热冲击力温湿度变化等 了解这些风险的成因利于规避风险与采取恰当的对策预防藏品在冷冻过程的损坏.藏品损坏的风险成因冷冻过程中可能造成物品形体损伤的因素是多方面的这些损伤通过目视检查、显微镜和摄影等方法可被观察到在受控低温冷冻中常见的损坏主要是水害以及物品的形体损坏 水害主要发生在温度改变带来的相对湿度变化使受冷冻物品表面出现凝露而造成水痕这个问题通过聚乙烯袋的密封等措施很容易控制物品在低温中形体损坏的风险与其构成材料的特性相关主要影响因素包括材料的热膨胀系数、刚度、导热性和强度等对于无法避免形体损坏的物品应排除在受控低温冷冻灭虫法之外.极端低温 一般说来只要严格遵守冷冻操作规程以下材料采用受控冷冻灭虫或检疫是安全的:纸张与墨水书写或印刷的文献不含玻璃、金属纽扣等饰品的干燥织物(包括丝织品与毛织品等)干燥的生物标本羽毛皮革有机纤维编织物(如藤条、竹条制作的篮筐等)木雕非彩绘和漆木制品等在受控冷冻灭虫过程中被处理的藏品要经受极端低温(以下)这会对某些类型的材料、物品结构或构造会带来一定程度的损坏)低温脆化 通常情况下低温会使材料的韧性降低材料脆性会有一定程度的加强 任何材料只要脆性增加其断裂的可能性会增大特别是遭遇震动等外力有可能发生不可逆转的损坏如藏品上出现裂纹有的产生脆性断裂等大多数弹性体的硬化发生在 以下而产生脆性断裂时的临界温度从 直到 在此温度范围内变脆的材料包括橡胶、树脂清漆、亚麻油膜(油漆)、合成聚合物、丙烯酸涂料和软乙烯基 如油画与油漆中的亚麻油膜在 时会完全脆化 许多涂层能够耐受的温度也是有限的如丙烯酸涂料在室温和 之间的快速冷却就可能会脆化 材料在低温下的脆化除与材料的特性相关外还受材料老化程度的影响老化后的材料在低温下更容易发脆或造成损坏 材料的脆化还与冷冻速度相关冷冻速度越快越容易脆化但快速冷冻是受控低温冷冻的必须条件一些附着在服饰或其他藏品上的装饰(如珠子、纽扣、别子等)多是由无机材料制成如金属、玻璃、陶瓷或石头等当随同物品一块冷冻处理时它们就有可能开裂或表面出现凝露而污损物品)复合材料膨胀系数失配 与单一材料制成的物品相比复合材料在极端低温下受损的可能性更大 当两种材料的热膨胀系数不同时具有紧密接触的不同材料制成的物品就可能由于膨胀系数失配而产生应力当一种材料受到另一种材料限制时有可能发生开裂、分裂或翘曲例如鼓等又如有涂层或粘合剂的物品在低温中还可能出现剥离现象涂有油漆、清漆、胶水、树胶等涂层的物品如镶嵌的木制品细木工家具漆器或其他有机基材以及一些粘贴物等都有可能出现这一问题涂有粘合剂的物品在低温下风险更大一则是由于粘合剂在低温下易变脆而使粘结失效二则是由于粘合剂内不同成分可能会由于收缩或膨胀速率不同导致粘结作用失效而使粘结处分层并非单一材料构成的物品在冷冻环境中都是安全的由各向异性的多层材料构成的物体也面临该问题尽管它们都是同一材料但每一层材料的膨胀系数均与方向相关且在不同方向上的扩展程度不同 这类物品每层的膨胀系数均可能出现失配由此在冷冻环境中可能出现开裂 动物标本的牙齿、爪子、蹄子、角、动物壳、骨骼以及哺乳动物、鸟类和恐龙的喙等都是由各向异性的多层材料天然生成在冷冻灭虫过程中均具有较大的损坏风险 由于冻结速度不会对热膨胀系数失配产生影响因此无法通过控制冻结速率来减轻这类损害有研究指出在受控冷冻过程中容易出现分层的物品有:粘合剂连接和修复处涂漆或镀金的物品龟壳、海洋贝壳、蜗牛壳等动物壳动物角鲸须树皮树脂和其他附着物.降温速率快速降温可提高杀虫效率与降低灭虫的时间 但温度的迅速变化(从室温急降至 以下)使物品在较短的时间内产生大量的热交换热交换给物品带来热冲击力有可能导致物品材料损伤或失效温度剧变带来材料的尺寸变化也可能使某些 文物保护与考古科学第 卷物品无法承受相对湿度的波动特别是某些无机物、镶嵌物、复合材质的物品、紧绷的物品、材料脆弱或不稳定的物品等 这些物品对相对湿度和尺寸变化特别敏感在温度剧变的冲击下可能会出现结构解体导热性差、热膨胀系数高、弹性刚度大的厚物品(如石头、玻璃和陶瓷等)在温度急剧变化时最容易产生裂纹特别是原来就含有裂纹的材料在低温冲击下更容易呈脆性断裂.温湿度变化温度改变带来的湿度变化使受控冷冻灭虫过程中的湿度难以恒定那些对湿度变化特别敏感的材料就有可能受到伤害如物品出现裂纹或破裂等动物标本的牙齿、骨头、象牙和鲸须含有无机物和有机物成分它们在温度和湿度变化过程中表现不同 例如骨骼的各向异性构造使其在温度发生变化时在不同方向的反应不同这类物品在冷冻过程中受损的风险很大 又如动物壳(龟壳、水产物壳、蜗牛壳等)的天然层状结构在冷冻过程中由于温度的变化而产生的层状结构间的应力会使动物壳层间开裂或剥落等损坏动物牙齿是各向异性的层状结构具有吸湿性湿度对它的影响比温度更大在低温冷冻过程中有可能因为湿度的变化而带来损伤 在冷冻过程中可能出现裂缝的物品有:骨头、牙齿、象牙、有隐患的玻璃、漆木或有涂层的木器、植物材料、蜡和无机材料(如金属、陶瓷和石头等)有细微裂纹的物品在受控冷冻过程中原有的裂纹可能扩展或形成新的裂纹以上风险是有可能缓冲的如将其用无酸薄纸或水洗棉包裹后并放入聚乙烯袋内密封后再置入冷冻设备中.受控低温冷冻的高风险对象美国保护学会()第 届年会上有学者综述了冷冻对藏品可能带来的损坏风险并认为以下 类材质在冷冻灭虫过程中风险较大不宜采用冷冻处理)复合材料构成的物品 复合材料是由两种或两种以上化学性质、物理性质不同的材料按照一定组分构成的人造材料例如玻璃和陶瓷等 复合材料构成的藏品可能有内置的张力一种材料可能会限制另一种材料的运动这类材质构成的物品是不宜进行冷冻灭虫处理的)有裂纹的物品 裂纹的存在暗示着物品内存在潜在的结构弱点在极端低温或温度快速变化中裂纹可能扩展)层状结构与分层结构的物品 层状结构物品在冷冻中受到的伤害主要是分裂包括骨骼牙齿贝壳动物的角等 分层结构物品在冷冻中涂层可能分离例如漆木或采用了粘合剂的物品)油状或蜡状物品 在低温下有时油状或蜡状物品会出现起霜或结晶现象根据已发表的文献将在冷冻过程中出现的损坏案例以及冷冻不宜对象列举如下朱铭美术馆限制使用受控冷冻的对象为:作品表面有厚重或脆弱彩绘层的作品使用黏着剂胶合木材为创作素材的木雕作品过于干燥的木材或潮湿浸水的木材以及对温度敏感的作品都不能以冷冻方式进行除虫台湾故宫博物院研究指出:彩绘书画作品若采用冷冻组成颜料的动物胶有可能会脆掉 依据其成员的集体经验建议不得采用冷冻法处理的材料包括:布面油画和丙烯画未完全干燥的植物标本彩绘纺织品和油漆木材以及音视频材料澳大利亚艺术实验室指出:在冷冻金属、骨头、象牙与高度烧制的陶瓷或被水湿的物品时须加入缓冲材料如干净的棉毛巾等吸湿材料 尽管这将有助于减缓这类物品的损坏但这类物品的损坏还是可能发生的 绘画、玻璃、蜡和某些塑料和橡胶制品在冷冻中是绝对会损坏的 因此建议以下物品不得冷冻处理:纸质工艺品绘画骨和象牙陶瓷磁带、磁盘达盖尔型的玻璃干版相片和湿版相片基于胶片的材料金属(包括带有金属纽扣或螺纹的纺织品)羊皮纸和牛皮纸被水湿的木制物品等丹麦研究人员在对丹麦国家博物馆和被本国认可的其他博物馆的冷冻灭虫调研时发现以下物品在冷冻灭虫中发生了损坏:粘接木框的胶失效木制桶分崩离析未上漆的木材变得干燥木材上的油漆出现裂纹有油漆和清漆的物品出现涂层剥离油漆和清漆在冷冻后变得不透明金属零件上的涂漆剥落墨水瓶破裂镜子破裂书籍和纸张的霉迹变成粉末动物毛从皮毛上的脱落数增加冷冻后可能脆化和开裂的物品:玻璃、陶器、象牙、骨头、牙齿、涂漆物品和人造木板、蜡、皮革、陶瓷、有接头的木质物品、表面有细小裂纹的物品或材料劣化的物品例如裂开或翘曲的镶嵌面板、被拉紧第 期刘家真:受控冷冻灭虫法的风险控制 的弦乐器等因冷冻而变脆的物品:贝壳、树脂和玻璃、油画等可能会轻微的开裂木材即使密封在袋中在冷冻过程中也可能变干 复合物可能会开裂皮革表面结构可能会发生变化若馆藏的材质易脆或是易碎可能不宜选择冷冻杀虫未完全干燥的植物标本严重脆化、易碎的文物彩绘、油画、胶片、木版画、镶嵌木制品、漆木制品、牙制品和鼓、帆布画等木板画彩绘或镶嵌物漆木器和象牙或牙齿等浸水材料帆布或木头上的绘画镶嵌物饰面或涂漆的物品象牙和牙齿紧绷的物品(如鼓)以及含有无机材料的复合材料受控冷冻灭虫过程中可能受损的物品均应避免使用该法灭虫或检疫可采用常压低氧气调法处理 影响昆虫死亡率的主要因素在受控冷冻灭虫过程中影响昆虫死亡率因素主要有 个:昆虫已感受的最终温度冷却速度冷冻持续时间 只有昆虫感受到的温度为其冰点昆虫才有可能死亡 在其冰点范围内持续冷冻足够长的时间才可能杀死昆虫 冷却速度决定了昆虫是否可能通过延长其“冬眠期”而逃过劫难侥幸地在致死温度下存活更长的时间 研究该问题的目的是为了找出最恰当的冷冻温度既可有效灭虫又不会由于温度设置过低而增加物品损坏的风险.昆虫的致死温度与冷冻时间与高温灭虫不同的是冷冻灭虫的温度难以统一因为不同种类的昆虫其冷冻致死的温度不同昆虫冰点()是立即冻死昆虫所需的温度 不同的昆虫以及同种昆虫的不同发育阶段和生理状态都会影响到它们对温度的特定反应因此其冰点也不会相同 表 为某些仓储害虫特定生命阶段的冰点温度表 某些仓储害虫的冰点 昆虫的科学名俗名发育阶段昆虫冰点/黑菌虫成虫.锈赤扁谷盗成虫.长角扁谷盗成虫.地中海粉蛾幼虫.裸蛛甲成虫.锯谷盗成虫.印度谷螟幼虫.蛹.成虫.谷蠹成虫.米象成虫 药材甲幼虫.蛹.成虫.黄粉虱幼虫.蛹.成虫.网衣蛾卵.幼虫.蛹.成虫.赤拟谷盗成虫.文物保护与考古科学第 卷 由上可见昆虫种类不同其冰点相差很大同种但发育阶段不同的昆虫冰点也有差异 例如药材甲的蛹在 就可能冻死而其成虫在 才有可能致死在昆虫冰点温度以下温度越低杀灭昆虫所需的时间就会越少 表 为冷冻致死不同发育阶段的烟草甲所须的时间表 冷冻致死烟草甲的不同温度与时间 虫期温度/致死的最少时间/卵四龄幼虫蛹成虫为确保不同发育阶段的昆虫全部致死英国伦敦博物馆在“博物馆害虫电子教程”中对冷冻灭虫的温度与时间建议如下)须 )须 )高于以上温度至少须 由上可见为了彻底杀灭害虫物品必须冷却到目标害虫的冰点温度以下温度越低昆虫致死时间越短 实践证明受控冷冻灭虫是有效的灭虫失败的原因主要是温度尚未低到足以杀死目标害虫的温度或是没有保持足够长的持续冷冻时间 因此利用冷冻灭虫必须首先确定目标害虫的种类以及其不同发育阶段的冰点温度与死亡率的关系.冷却速度冷却速度直接关系到灭虫效率 缓慢的冷却速度提高了昆虫的耐寒性需要更长的暴露时间才能达到相同的死亡率 冷冻灭虫过程中的冷却速度受多方面影响一是设备本身二是昆虫所在的环境若冷冻设备制冷效果好有较好的空气流动速度其制冷率就高 已有的研究对冷冻设备的制冷要求是要能在 内降低被冷冻物品的温度并使其达到指定温度在冷冻设备内当冷气的前端穿过物品时物品中心的温度是逐步下降的 被冷冻的昆虫多是藏匿在物品内部只有当冷空气穿过昆虫周围的物品才可能使虫体感受到温度的变化 影响昆虫感受到冷却速度的因素包括:被虫害物品的厚度、体积及其材料的导热性能物品周围冷热空气交换的速度等薄物品的温度梯度通常比厚物品小热导率高的物品要比保温性能好的物品能更快地让藏匿其中的害虫感受到致死低温 例如冷空气穿透木头要比穿透纸张需要更长的时间冷空气穿透大的物品或卷紧的物品可能需要更长的时间被冷冻物品周围若留有较多的空间便于冷热空气交流就可提高制冷率 若物品周围被隔热性材料堵塞冷热空气难以交换再好的冷冻柜也难以提高物品被冷冻的速率若物品冷冻速度缓慢藏匿其中的害虫就有足够的时间产生耐寒性由此使冷冻灭虫可能失败或是需要更长的时间才可能杀灭害虫由上可见受控冷冻灭虫的效果不仅与冷冻温度与时间有关还涉及到冷冻物品排放等的科学性 冷冻灭虫的温度与冻结时间冷冻灭虫有两个关键点一是足够低的温度与足够长的冻结时间二是使昆虫尽可能快地接触到致死温度冻死害虫的温度必须低于昆虫能够保护自己的温度即其体液的冰点温度 否则被冷冻的昆虫在环境转暖后就会复苏使冷冻灭虫前功尽弃 冻结的时间至少应为其冰点状况下致死的最短时间否则昆虫会出现假死 使昆虫尽可能快地接触到致死温度是为了避免昆虫在致死温度到来前具有了耐寒第 期刘家真:受控冷冻灭虫法的风险控制 性需要更长时间或置于更低的温度才可能杀死这类驯化后的昆虫前一个条件涉及到对目标昆虫的虫种及影响其生命活动的相关数据的准确了解在收藏单位发现虫害后要马上知晓这些数据是不现实的 为了立即控制虫害只有选择尽可能低的温度或更长的冻结时间以防无法杀死抗寒性较强的害虫 因此 与许多专家建议受控冷冻灭虫的温度为 更低的冷冻温度与更长的冻结时间会更加有效地杀灭藏品内的未知害虫但这也增加了藏品损坏的风险丹麦学者对 家丹麦国家博物馆和本国认可的博物馆使用受控冷冻灭虫的温度、时间以及损坏情况进行了调研发现冷冻温度和时间有从 的 到 的 以上不等两家博物馆甚至在 到 的温度下冻结了 与 在这 家博物馆中有 家发现了由于冷冻而造成的物品损坏见表 表 受控冷冻灭虫与藏品安全 温度/以上藏品损坏报告 个博物馆 个博物馆 个博物馆 个博物馆 个博物馆 个博物馆 个博物馆 个博物馆 个博物馆 个博物馆 个博物馆 个博物馆 个博物馆 个博物馆 个博物馆 个博物馆 个博物馆 由上可见科学地选择受控冷冻灭虫的低温与冻结时间是保障藏品安全与有效灭虫的关键之一.冻结温度的选择由表 可见冷冻的温度越低藏品损坏的风险越大 在不确定目标昆虫的虫种时如何选择适当的冷冻温度使其既可能处在目标害虫的致死温度范围内又最大限度地避免藏品损坏是受控冷冻灭虫首先必须考虑的问题某些昆虫在略高于 时只要低温持续相当长的时间也会死亡例如烟草甲幼虫(表)但危害藏品的大多数害虫必须冷却到 以下才有可能在相当短的时间内完全杀死 需要注意的是许多昆虫可通过排出体内的排泄物和水分来迅速实现短期冷适应 昆虫通常以这种方式保护自己免受低至 的低温伤害因而更有效的杀虫温度应低于 年期间国外曾经使用 作为冷冻致死的低温但不少昆虫在该温区只是冷昏迷需要再次重复冷冻 此阶段未能杀死的昆虫已适应先前的冷冻环境再次冷冻必须更低的温度或者必须延长冻结的时间 实际上如果使用更低的温度通常是不需要进行第二次冷冻的有研究指出对于仓储害虫其冰点温度在 和 之间因物种、发育阶段和生理状态而异 更多的研究指出大多数仓储害虫在 会被冻死 为了藏品免受伤害冷冻灭虫的温度不得低于必须的温度即昆虫的冰点温度 由表 可见不必要的过低温度会使藏品受损风险增大 丹麦的研究还发现当温度冷却至 时某些物品会发生损坏许多研究指出不必将冷冻温度设置为低于 以提高冷冻灭虫的效果 低于 没有额外优势而且增加了某些藏品损坏的风险 例如大多数具有弹性的聚合物的硬化发生在 以下而脆性点多在 在 内冷冻涂有油漆和清漆的物品出现龟裂的风险可忽略不计 若将其冷冻温度设为 以下和 之间出现裂纹是可能的 幸运的是当温度降至 时纺织品、毛皮、羽毛、皮革、纸张和木材等都不会受低温冷冻而损坏有研究对 种博物馆害虫的低温死亡率进行了研究并将已知温度下的持续冷冻的时间或满足固定时间所需的致死温度绘制成图 以便一旦选定了致死温度便可参考该图确定灭虫时间由图 可见只要有足够长的时间大多数危害藏品的昆虫在 都可能被冻死这使一些在低温下脆弱物品的冷冻灭虫成为了可能 美国印第安人史 密 森 国 家 博 物 馆()的大部分收藏品被认为不宜冷冻的如处在张力下的皮革、具有裂缝的材料、彩绘木制品等他们将这些具有风险的藏品密封在聚乙烯袋内并填充一些吸湿性材料在 下至少冷冻了 并没有发生损坏 文物保护与考古科学第 卷图 种博物馆害虫的低温死亡率统计图.加拿大保存协会推荐受控冷冻杀虫的温度为 持续一周 但有研究指出许多接受调查的博物馆报告使用 作为冷冻灭虫温度可能不足以根除某些害虫(如皮蠹等)在实际工作中一些抗寒性很强的昆虫如某些蠹木虫(如粉蠹虫与天牛等)可能需要更低的温度才能致死否则需要进行再次冷冻灭虫 有研究建议受控冷冻灭虫的温度可选择在 到 之间持续一周 藏品中大多数常见的害虫在 都可能杀灭而 适于杀灭耐受性更强的害虫或检疫一些生物标本也可以采用 灭虫 建议冷冻灭虫温度应在零下 而灭虫时间应由昆虫种类确定.冻结时间的考虑尽管图 是基于对三十多种博物馆害虫的致死温度与冷冻时间的统计图在确定了冷冻温度后可参考该图选择持续冷冻的时间 但这些致死温度与时间是针对自由暴露在冷冻环境中同时其冷冻前也并未经历过凉爽或低温环境的昆虫在馆藏环境中冷冻灭虫的冻结时间是受很多因素影响的如昆虫种类及其特性被冷冻物品的材质与空气流通状况以及被处理的藏品在冷冻前所处的环境温度等 因此灭虫时间应比图 昆虫裸露在冷冻室的时间更长冷冻灭虫时间是指害虫感受到致死温度的时间而不仅是冷冻柜显示到达该温度的时间 物品越薄核心温度的变化就越快 物品厚度减半将使冷却时间减少四分之一若物品厚度加倍将使冷却时间增加四分之一 如大型木制物品冷冻温度要穿透木材可能至少需要 个小时 对于象粉蠹虫、天牛这样的木材害虫深藏在木材内部使其感受到温度变化就得相当长时间对于这类材质的冷冻灭虫要比一般藏品的灭虫须更长的时间 同样对于包装过大、被冷冻物品周围空气流通不畅的都需要更长的冷冻时间为了避免昆虫在冷冻灭虫期间的假死或冷昏迷需要适当延长冷冻的时间特别是要考虑被害藏品在冷冻前所在环境温度的状况 若被冷冻灭虫物品已经在 或以上的环境内放置了一个月冷冻灭虫的降温也十分迅速在 以下一周的时间内是有可能杀灭的 倘若被冷冻灭虫物品曾在凉爽的环境内保存一些昆虫会适应寒冷环境并且不会屈服于冷冻 这时还得考虑对这类物品进行冷冻前的预处理否则使其在其冰点温度下致死需要更长的冷冻时间总之对于冷冻灭虫的时间为了确保害虫全部被歼灭在足够低的温度下进行更长时间的处理是安全的不建议减少冻结的时间 否则等物品回到温暖环境昆虫复苏后要将其再度冷冻杀灭需要更低温度或更长的灭虫时间 因此尽管理论上 一周可能杀灭仓储害虫但更多的收藏单位将物品放在冰箱里 周以上有的甚至更长时间 冷冻灭虫的过程控制冷冻灭虫过程关系着灭虫效果与被处理藏品的形体安全整个过程必须严格与科学地把控.冷冻灭虫的基本过程冷冻灭虫的基本过程包括灭虫前的准备、灭虫中的温度与时间控制以及灭虫后的管理工作.冷冻灭虫前的准备冷冻灭虫前的准备工作包括以下 个环节)将易碎物品或精细的物品置于无酸瓦楞纸盒内并勿挤压它们 如果太脆弱而难以处理可使用导热性好的有孔托盘或金属支撑物保护 有孔托盘不仅利于加快空气循环以提高制冷率还可避免冷冻过程中藏品受到伤害)对于必须卷放或折叠的物品小心地卷制与折叠并使其厚度降到最低以提高冷却速度和避免冷却温度的不均匀)将被处理的物品单独放在塑料袋中尽量排空袋内空气然后将袋子紧紧密封以降低冷冻过程中因相对湿度变化和水分迁移给物品带来的第 期刘家真:受控冷冻灭虫法的风险控制 损坏)在进入冷冻柜前将密封好的物品置于室温中保存 冷冻过程中物品周围的温度是会波动的如冷冻与缓慢解冻过程制冷设备的机械故障也会造成冷冻过程中的温度波动 物品周围空气温度的波动直接影响其湿度变化空气湿度改变会直接影响到处于该环境中的物品的含水量升降由此可能会改变有机材质物品(如纸制品、织物、皮革或木头等)的尺寸有的会因此导致裂纹 处在该环境中的无机物(如石头、金属等)也会因其环境湿度变化而出现水珠凝结 冷冻前将物品置于一个空气含量极少的环境中可预防以上问题的发生这就是为什么冷冻前物品必须置于聚乙烯袋密封并尽可能多地排除袋内的空气的原因 聚乙烯袋具有优良的耐低温性能及良好的化学稳定性并具有阻隔水汽功能将物品置于其中可创建一个封闭的系统对于含水量变化敏感或易损坏的物品可用吸湿性材料(如无酸薄纸、棉毛等)包裹再置于聚乙烯袋内排除空气密封 一些被认为冷冻处理有风险的物品经过这样处理大多没有发生损坏 同时袋子本身还可预防冷却的物品在恢复到室温时发生的冷凝将任何冷凝物阻挡在袋外 尽管水汽也会缓慢渗透到聚乙烯袋但其发生的时间远远大于袋子被冷冻的时间为了使被冷冻物品处在一个密封的环境聚乙烯袋的封口十分重要 有研究推荐热封是首选的也可采用防水胶带密封因为在冷冻过程中它们不会失效可确保袋内的空气与其周围环境的隔离胶粘带、自封袋或绳线捆扎在冷冻过程中容易失败由此造成密封的失效.冷冻灭虫过程中的控制当冷冻柜的温度已经达到设定的灭虫温度后才可將被聚乙烯袋密封后的物品放入冷冻柜在此期间尽量不要打开冰柜以减少柜内温度波动与震动到达预定的灭虫时间后关掉冷冻柜回温不要打开冰柜让灭虫物品在冰柜内缓慢地解冻至少 以上在该过程中有以下关键点必须注意)必须在冷冻柜达到指定冷冻温度后才可放入物品而不是先放入物品再降温 其目的是让昆虫感受降温是短促的减少昆虫对低温的适应性以保证杀虫效率)物品的排放 物品在冷冻柜内的排放直接影响到制冷速度与物品冷却的均匀性在排放过程中需要注意以下问题()为尽快让物品冷至冷冻温度被处理的物品不可排放太紧密以确保空气在物品周围充分流动()物品不可堆叠得太厚使被冷冻物品暴露出最大的比表面积以便物品可以被快速降温 物品堆砌太厚不仅延缓降温速度而且还会使物品冷冻不均匀 海外收藏部门建议放置的书籍厚度勿超过 以防其中心部位无法达到指定的低温而使杀虫无效()物品不要直接与冰柜四壁接触要使用传热性好的搁架(如金属架)作为冷冻柜的支架以防热桥出现 不要使用隔热性能好的材料做搁架这会降低物品冷却速度)冷冻温度的检测 冷冻温度应是物品被冷却的温度冷冻时间也应从物品被冷却到设置温度时才开始计算 这是由于物品的实际温度与冰柜显示的温度可能会有差距有研究指出对于大多数物品在冰柜内整个物品温度达到平衡的时间需要一天 因此直接检测被冷冻物品中心位置的温度是最科学的 加拿大保护中心建议若可能应采用在导线上带有探针的温度计检测被冷冻物品(如书籍或纺织品)的中心温度)冰箱故障预警 冰箱出现任何故障都可能会影响到被冷冻物品的安全采用传感器对冷冻机的故障进行报警尤为重要.冷冻结束后的处理关闭冷冻机电源至少 后才有可能使冷冻柜内物品恢复到室温只有被冷冻的物品恢复到室温后才可以将其从冷冻柜中轻轻取出并尽量少地直接触碰以免损坏)取出物品 从冰柜取出物品后最好再在常温下缓冲 后再除去包装以免物品上出现凝结水 在取出被冷冻物品之前有收藏机构建议须先开启工作室内的除湿机待室内湿度达到 时再打开袋子并取出物品以降低物品结露的风险)隔离观察灭虫效果 冷冻灭虫后的物品不能立即返回到藏展环境中以免灭虫不彻底给其他藏品带来虫害因此必须先隔离一段时间(至少 周以上时间)待确实证明没有害虫存活后方可归还到原来的环境中将物品仍然置于袋中并在隔离室进行疫情观察 一般说来未死幼虫或成虫有可能在温暖环境中几天后苏醒而尚未杀死的虫蛹、虫卵需要 周或 文物保护与考古科学第 卷更长的时间才能观察到灭虫效果 因此隔离室内的物品至少应该每周观察一次检查有无新的虫害迹象与活虫出现经过至少 周以上的观察确实没有虫的再次侵扰迹象才可以重新回到藏展处)清理污物与初步检查 在适当的地方(如通风柜、隔离室、室外)清理被虫侵染的物品包括死虫与其蛀屑等 在此过程中若发现活虫必须重新进行冷冻灭虫 启动再次冷冻灭虫需要降低冷冻温度与延长冷冻时间因为这类虫子已经具备了抵抗寒冷的能力.冷冻灭虫的其他关键问题冷冻灭虫除须对以上基本问题进行控制外以下几方面问题也相当重要.冷冻设备的选择冷冻灭虫是否成功除了正确地选择冷冻温度与确定冷冻时间外冰柜内的温度是否能够快速降低也极其重要冷冻柜内温度降低的速度也与冷冻设备的选择相关 冷冻杀虫需要选择专用的冷冻杀虫设备而一些普通冷冻设备难以快速地将温度降至该类昆虫的冰点难以达到杀虫效果一般说来凡是最低温度无法达到并保持在 或更低温度的冷冻设备是不可取的 有研究建议理想的杀虫冷冻设备应可在 和 之间工作 送风式急速冷冻机是优选的因为其强制空气循环可提高冷却速度 最好使用深度冷冻装置而不是家用的普通冰箱更不宜采用自动除霜冰箱 自动除霜冰箱在冷冻灭虫过程中无法保持冷冻柜的温度恒定 在除霜期间冰箱内的温度会上升到预设的冷冻温度以上 依据已有的冷冻设备的特点提出了冷冻设备的建议见表 表 几类冷冻设备的特点 冷冻柜特点选择建议工业制冷设备可达到必要的温度(如 )以确保死亡率价格较高最佳选用无霜家用冰箱无霜家用冰箱可达到并维持 比专业冰箱便宜有效可用冷藏卡车和冷冻食品仓库通常保持在 适于保存食品不足以在较短时间内杀灭所有害虫灭虫时间至少一周以上 由于卡车与冷库的门不能长期保持关闭冷冻温度不稳定建议不用冷冻食品集装箱海上运输食品的冷冻集装箱能够保持 可以选用.降低物品损坏的风险冷冻灭虫过程中相对湿度的变化以及低温下的物品暂时硬化是可能造成被冷冻物品损坏的主要因素 但冷冻后物品开裂的风险不仅来自低温更多是由于操作不当 物品经受低温出现的硬化(或脆化)多是可逆的即在回温后物品可恢复其柔韧性但物品在充分升温之前就可能会受到结构损坏 这种风险包括来自有故障冰箱的电机的振动力、物品尚冷时移动过猛甚至物品本身的重量(如有粘合剂的物品)为降低物品在冷冻灭虫过程中产生裂纹的风险在物品回温前千万不要使其经受振动将物品从冰箱取出宜小心持拿轻取轻放不到其恢复到室温前尽量避免触碰因为这时密封袋内的物品比较脆此外冷冻过程中无法避免裂纹产生的物品是不宜进行冷冻灭虫的被采用的冰箱应该是干净的没有任何其他物品如食品等 这些东西在断电后会对藏品产生污损.某些受害藏品的预处理如果在冷冻灭虫之前昆虫是藏匿在阴凉处它会逐渐适应寒冷气温而增加耐寒性使其在冷冻灭虫中需要更长的时间才能致死 例如烟草甲在 环境中生活一个月就可以获得耐寒性这比生活在 环境中同龄幼虫在低温下更难杀死 表 列举了这两类烟草甲幼虫在致死性低温()下达到 死亡率的最短时间表 两类烟草甲四龄幼虫低温致死的时间比较 致死温度/致死的最短时间/致死的最短时间/注:在 环境中生活 个月的幼虫第 期刘家真:受控冷冻灭虫法的风险控制 由上可见驯化后的幼虫致死时间是同温度下快速降温致死时间的 倍 由表 还可见致死温度越低两者致死时间差距越小致死温度越高致死时间的差距就越大因此对于冷冻前处于凉爽环境(如 以下)中的有虫物品若要采用冷冻灭虫需要进行预处理 很多研究建议将其置于室温下数周以完全去除昆虫抵御寒冷暴露的能力 加拿大保存协会建议将其置于室温下一个月以诱导昆虫从其虫体内去除保护性物质以利于冷冻灭虫 笔者认为对于驯化后的昆虫不宜再采用冷冻灭虫处理可采用常压下的低氧气调杀灭因为这么长的等待时间会给藏品带来更大的危害 结 论受控冷冻灭虫法是具有风险的表 列出了受控冷冻灭虫法的风险因子表 受控冷冻灭虫法的风险因子分析 灭虫不彻底物品受损冷冻温度物品材质特性冷冻时间冷冻温度冷却速度冷却速度驯化后的昆虫管理不当受控冷冻灭虫法是依据昆虫的致死温度、持续冷冻时间以及昆虫如何在寒冷中生存的知识设计的只要温度足够低、冷冻时间足够长以及使被处理物品快速降温彻底灭虫是可行的 其中一个需要特别注意的问题就是冷冻前已经具有抗寒能力的昆虫处理建议对这类昆虫不要再进行冷冻杀灭常压低氧灭虫可以彻底地将其消灭受控冷冻灭虫过程中物品的损坏与被处理物品的材料特性相关对不适于冷冻灭虫的物品应严格排除在冷冻灭虫之外可选用常压低氧灭虫更为安全 为了避免极端低温对藏品带来的损坏应科学地选择冷冻温度 若灭虫前已经对藏品害虫进行了鉴定则可以依目标害虫的冰点温度作为冷冻温度若拟灭虫藏品的害虫虫种未知 是可供考虑的冷冻温度 冷冻时间对藏品形体影响不大 周以上的时间都是极为妥当的选择 为降低冷冻灭虫过程对藏品的可能损害须严格管控冷冻过程包括冷冻设备的选择冷冻前的密封处理冷冻过程中科学地排放物品与对被冷冻物品的温度监控等冷冻解除后物品拿出冷冻柜及打开包装等一系列过程的严格管控鉴于以上风险分析受控冷冻灭虫并不是所有类型藏品都可以选用的灭虫方法对于可以通过受控冷冻灭虫的物品灭虫过程中的风险控制极为重要管控不当会使灭虫无效或是本来可以避免的损坏发生参考文献:.()/.:.:/.().:/./.(/):.:.():.:.?.():.“”.():.():./.().:/./.黄筱如林韵丰.朱铭美术馆藏朱铭木雕作品研究与典藏维护现状探讨.雕塑研究():.():.翁翠萍.保存古籍台北故宫博物院采简便环保无毒冷冻法/.绿色东吴报 .:/./.文物保护与考古科学第 卷/.:/./.:/.().:/././.().:/././.().:/././.().:/./.:.():.岩素芬.图书蛀虫、防虫处理.佛教图书馆馆刊():.():.:.:.():.:.(.)(:).():./.().:/./.(/):./.:.:.():.(.)(:).():.():.():./.().:/./.:.():.第 期刘家真:受控冷冻灭虫法的风险控制 ()():.:(责任编辑 潘小伦校对 马江丽)