古籍书库空气微生物生长情况研究

任珊珊

（国家图书馆古籍馆，北京 100034）

空气微生物是指空气中细菌、霉菌和放线菌等有生命的活体，主要来源于自然界的土壤、水体、动植物和人类，多以气溶胶形式存在于空气中[1]。空气微生物对人类健康有极大的影响，一般认为粒径分布在10～30 μm范围内的空气微生物气溶胶可进入鼻腔和上呼吸道；粒径为6～10 μm的会进入支气管中，粒径为1～5 μm的会进入肺部[2]。除了影响人体健康外，空气微生物对图书的危害更大。它们沉降在书籍表面，在适宜的环境（温度、湿度、光线、pH值）下萌发，以纸张、淀粉浆糊、胶料以及油墨等作为养料，对纸质文物造成不可逆的损毁[3]。近年来，空气微生物的研究已经成为图书、文博、档案行业的基础研究内容之一。1992年,王春蕾等[4]对故宫的研究发现，空间不够封闭的总保管组和宫廷组的多数库房空气中的霉菌含量都超过了2 000 CFU/m3。马燕天等[5]发现莫高窟封闭洞窟内的细菌数量远远高于洞窟外检票口处，而真菌数量则相差不大，且由于气候干燥，微生物数量随季节变化的趋势并不明显。三峡博物馆文物库房的空气微生物研究显示，空气微生物总数在不同楼层的文物库房中无显著性差异，采样点最高检出值为180 CFU/m3[6]。采用自然沉降法对中国农业大学图书馆共4层11个采样点进行细菌总数及霉菌总数的检测，发现楼层微生物总数为385～822 CFU/m3[7]。为了加强库房内部环境控制，确保古籍不受有害微生物侵染，并保障工作人员健康，对古籍馆5个重点书库的空气微生物进行采样分析。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 仪器

FA-1六级筛孔式空气微生物采样器（北京明杰蓝天），IPP400培养箱（德国美墨尔特），YXQ-LS-100G立式压力蒸汽灭菌器（上海博讯），SW-CJ-2FD双人超净台（苏州净化），THZ-C型空气恒温振荡器（太仓培英），UPT-30L纯水机（北京三达水）。

1.1.2 培养基

营养琼脂培养基：蛋白胨10 g，牛肉膏3 g，NaCl 5 g，琼脂15 g；pH值7.2～7.4；121 ℃下灭菌20 min。

马铃薯葡萄糖琼脂培养基：马铃薯200 g，葡萄糖20 g，琼脂15 g，水1 000 mL，自然pH值。115 ℃下灭菌30 min。

1.2 方法

1.2.1 采样点的选择

根据古籍在书库内的分布情况，从白石桥馆区四库、白石桥馆区临时库、古籍馆馆区前库、古籍馆馆区中库和古籍馆馆区后库各选取一个书库作为采样区域。以下分别简称为库1、库2、库3、库4和库5。

1.2.2 采样、培养方法

每个采样区域根据面积在对角线上选择3个采样点。采样高度为1.2～1.5 m。每3月进行一次平皿沉降式采样，研究书库微生物浓度的空间分布和季节性变化；进行一次撞击式采样，研究书库空气中细菌的粒径分布[8]。采样结束后将培养皿正向静置数分钟，之后放入生物培养箱中倒置培养。真菌培养条件为28±1 ℃，培养7 d；细菌培养条件为37±1 ℃，培养24 h。

1.2.3 菌落计数

培养完毕后计数培养皿上菌落数量，并根据不同的采样方法选择不同公式计算菌落总数（见公式1、公式2）。

平皿沉降法菌落计数：

式中，X为每立方米空气中的微生物数量，CFU/m3；N为平板暴露5 min，采样培养后，3个平皿上菌落数的平均值；r为平皿底半径，cm。

撞击式采样法：

式中，X为每立方米空气中的微生物数量，CFU/m3；F为采样速度，L/min；T为采样时间，min。

2 结果

2.1 书库空气微生物浓度的空间特征

分别在5个书库设置采样点，采样培养结束后计数培养皿中的菌落数，并计算出各书库空气中的细菌和真菌浓度，结果见表1。经计算可得出，5个书库中空气微生物总浓度范围为550～982 CFU/m3，平均值为739±179 CFU/m3，均低于2 500 CFU/m3，符合标准规定[9]；各书库真菌浓度明显高于细菌。在选取的5个书库中，库1、库4和库5的空气微生物浓度较低，而库2和库3空气微生物浓度则远高于另外3个书库。这是因为库2和库3平时并非用来保存善本古籍，仅在采样阶段作为临时周转库，环境控制能力较弱。

2.2 书库空气微生物浓度的季节性变化

每3月进行一次沉降式采样，每年采样4次，代表冬、春、夏、秋4个季度书库空气微生物浓度随时间变化的情况。书库环境和相对湿度直接影响着空气微生物的生长和存活。书库温湿度同时受到恒温恒湿空调和外界环境影响，在一定范围内波动。温度以夏季最高，冬季最低，采样期间温度范围为16～26 ℃；相对湿度以春秋两季最低，夏季最高，冬季次高，采样期间相对湿度范围为26%～62%，符合外界温湿度波动规律。

表1 国家图书馆不同书库空气中细菌和真菌的浓度

采样培养结束后计数培养皿中的菌落数，并计算出各季节空气中的细菌和真菌浓度，结果见图1。可以看出书库中空气微生物总体浓度以及真菌的浓度都是夏季＞春季＞秋季＞冬季；真菌浓度春季与夏季相当，冬季与秋季相当。

图1 国家图书馆古籍书库空气微生物浓度季节性变化

2.3 书库空气中细菌的粒径分布特征

对书库空气中的细菌进行了撞击式采样。培养后发现库2的细菌浓度最高，库1最低，这一结果与采用沉降法时基本一致。从图2中可以看出空气中的细菌在不同粒径下的浓度分布有极大差别。整体来看，书库空气中细菌的主要粒径分布在第1级和第5级两个级别，即＞7.0 μm和1.1～2.1 μm，，分别占总数的27.22%和21.11%，分布最少的是第3级和第6级，分别为10.00%和7.22%。按不同空间来看，细菌的粒径分布则稍有差别，库1～5粒径分布的峰值分别出现在第1级、第5级、第1级、第2级和第1级。

3 结论与讨论

对古籍书库进行沉降式空气微生物采样，得到古籍馆书库中空气微生物浓度范围为550～982 CFU/m3，其中细菌浓度范围为196～393 CFU/m3，真菌浓度范围为314～589 CFU/m3，真菌浓度明显高于细菌。书库空气中的微生物浓度符合GB/T 30227-2013《图书馆古籍书库基本要求》[15]中空气中菌落总数≤2 500 CFU/m3的规定。

图2 国家图书馆古籍书库空气中细菌粒径分布

5个书库的空气微生物浓度为库5＜库1＜库4＜库3＜库2，这个结果与书库的实际环境控制程度息息相关。库2和库3作为临时周转书库，缺乏温湿度控制系统，环境条件控制能力较弱，空气微生物浓度最高。另外3个书库均设有恒温恒湿空调系统，故库1、库4和库5的空气微生物浓度很低，波动不大。

书库中空气微生物总体浓度以及真菌和细菌的浓度都是在冬季相对较低，春季逐渐升高，于夏季达到峰值，最后在凉爽而干燥的秋季后达到最低值。这是由于书库温湿度在恒温恒湿空调系统的控制下，随着外界环境温湿度的变化，有一定范围的波动。其中温度波动相对较小，而相对湿度却受外部环境影响较大。夏季采样前后北京面临多日强降雨，相对湿度很高导致空气微生物浓度最高。

于夏季针对书库空气中的细菌进行了碰撞式采样，整体来看，书库空气中细菌的主要粒径分布在＞7.0 μm和1.1～2.1 μm。从人体健康角度分析，粒径在1.1～2.1 μm的微生物会随着人体呼吸进入三级支气管，但整体浓度较低，不会造成健康危害。而不同粒径对古籍善本的影响还需进行进一步实验研究。