Array Коллектив авторов - Исследования в консервации культурного наследия. Выпуск 2

Однако большинство других авторов [4–8] приводят доказательства того, что при жестком электромагнитном облучении происходит разрыв молекулярной цепи целлюлозы и соответственно снижение степени полимеризации целлюлозы. Физико-механические характеристики бумаги не прямо зависят от степени полимеризации целлюлозы. Такие методы физико-механических испытаний, как прочность на разрыв и удлинение при растяжении, меньше зависят от степени полимеризации, чем прочность на излом при многократных перегибах – исключительно важная физико-механическая характеристика бумаги. Последнее обстоятельство и вызвало отказ от данного метода дезинфекции у большинства отечественных исследователей [9].

В настоящее время широко используется в различных областях – в медицине, сельском хозяйстве и в пищевой промышленности – метод стерилизации облучением пучком ускоренных электронов. Этот метод был апробирован и рекомендован научно-методическим советом Главархива г. Москвы [10].

Была проведена научно-исследовательская работа «Исследование воздействия ускоренных электронов на биоповреждения архивных документов на бумажных и пленочных носителях», в работе участвовали РГА НТД, биологический факультет МГУ, ГНП «Торий» [11]. Так как в этой работе физико-механические свойства бумаги так же оценивались по прочности на разрыв и удлинению при растяжении, то мы решили провести независимое, более полное исследование возможности применения метода обработки пучком ускоренных электронов для массовой дезинфекции архивных документов, поврежденных плесневыми грибами.

Исследования проводились по следующей схеме.

1. Сначала были созданы модели архивных папок, заполненных бумагой для печати, толщиной 1 лист, 1 см, 3 см, 6 см (2 шт.).

2. Листы фильтровальной бумаги были заражены плесневыми грибами Aspergillus и Penicillium.

3. Для исследования физико-механических, оптических и химических свойств бумаги были вложены в папки листы бумаги марки Б, состоящей из 85 % сульфатной беленой целлюлозы и 15 % сульфитной беленой целлюлозы без проклейки и наполнителя – 1 серия. А также оберточная бумага, состоящая из 100 %-ной сульфатной беленой целлюлозы, содержащая 0,02 % канифольной проклейки, без наполнителя, и газетная бумага с печатью – 2 серия.

4. Листы бумаги, зараженные грибами, вместе с образцами бумаги, предназначенными для физико-механических испытаний, были вложены в модельные папки на определенную толщину (в см от передней обложки).

5. Для контроля дозы облучения в модельные папки по месту расположения образцов бумаги были вложены дозаторы СОПД(Ф)-5/50.

Облучение проводилось в ООО «РА Д» с использованием линейного ускорителя электронов ЛУЭ-8-5Е.

Режим работы ускорителя:

– энергия ускоренных электронов – 7,5 МЭВ;

– средний ток пучка – 460 мкА.

Доза поглощенной радиации определяется временем экспозиции объекта в пучке электронов и регулируется скоростью и количеством проходов транспортера с объектами в зоне облучения. Доза облучения измеряется в килоГреях 1 кГр = 1 Джоуль/1 кг, скорость транспортера составляла 0,45 м/мин.

Доза поглощенной радиации зависит от толщины слоя нелинейно и зависит от плотности объекта. Пример зависимости дозы облучения от толщины слоя для воды представлен на рис. 1 ( см. Приложение ).

Доза поглощенной бумагой радиации, в зависимости от толщины слоя бумаги в модельных папках, для первой и второй стадии испытаний представлены в табл. 1 Приложения.

Минимальная поверхностная доза облучения была выбрана 15–16 кГр, заведомо выше рекомендуемой (8–10 кГр) методическим пособием «Борьба с биоповреждениями на архивных документах» [10], с тем чтобы, убедившись в уничтожении грибов, можно было бы ее снизить для определения оптимальной дозы.

После обработки определили жизнеспособность плесневых грибов. Для этого фрагменты колоний грибов с листов фильтровальной бумаги, подвергшихся облучению, с помощью стерильного ватного тампона переносили в чашки Петри с питательной средой Чапека и помещали в термостат для выращивания при температуре 28 о.

Влияние обработки бумаги пучком ускоренных электронов на ее физико-механические свойства проводилось традиционным способом, по изменению показателей механической прочности бумаги на излом и на разрыв (ГОСТ 13525.1-79*, 13525.2-80*), по изменению белизны (по коэффициенту отражения на шаровом фотометре) и рН водной вытяжки (ГОСТ 13523-77).

Влияние на долговечность обработанной бумаги оценивалась по изменению вышеперечисленных свойств в результате ускоренного термического старения (ГОСТ 13525.6-68*).

Анализ на жизнеспособность плесневых грибов показал, что в образцах, получивших дозу 0 кГр, которые располагались в конце папки толщиной 6 см и облученной только спереди, рост колоний начинался на 6–9 день, причем время их появления не зависело от дозы облучения.

На основании полученных результатов можно предположить, что облучение пучком ускоренных электронов в дозах от 3 до 29,7 кГр убивает колонии плесневых грибов рода Aspergillus и Penicillium. Но при этом споры грибов сохраняют свою жизнеспособность и при попадании в благоприятные условия прорастают и дают начало новым колониям.

Результаты исследований физико-механических характеристик бумаги приведены на рис. 2–4 ( см. Приложение ), а также в табл. 2–4 ( см. Приложение ).

Анализ полученных данных показал, что в результате обработки пучком ускоренных электронов механическая прочность образцов бумаги по показателю сопротивления излому уже при дозе облучения в 3 кГР снижается на 40 % относительно контрольного образца, не обработанного ускоренными электронами, и на 55 % – после искусственного старения (см. рис. 3). По показателю сопротивления на разрыв снижение механической прочности после обработки происходит на 5–7 % и только при значительном увеличении дозы облучения до 29 кГр – на 10–15 % (папка, обработанная с 2 сторон). Соответственным образом снижается прочность и после термического старения (см. рис. 4).

После обработки пучком ускоренных электронов наблюдается незначительное изменение показателя белизны, однако после термического старения этот показатель значительно снижается, что говорит об инициации окислительных процессов.

Для получения более полной картины воздействия пучка ускоренных электронов на бумагу было проведено изучение деструктивных процессов в целлюлозе методом рентгенофлюоресцентной спектроскопии на приборе «Anger Scan 2».

Атомные концентрации кислорода и углерода в контрольном образце и обработанном ускоренными электронами до и после искусственного старения