趙丹丹 潘路

摘 要：常用的評(píng)價(jià)有機(jī)合成材料耐腐蝕性能的理化分析技術(shù)，在評(píng)價(jià)文物保護(hù)所用有機(jī)合成材料的耐微生物性能上并不是都適用的，需要針對(duì)材料的特性進(jìn)行探索研究。文章綜述了國內(nèi)外近幾十年文物保護(hù)領(lǐng)域用過的評(píng)價(jià)保護(hù)材料的耐微生物性能的分析技術(shù)，并總結(jié)和討論，期冀為文物保護(hù)工作者進(jìn)行材料篩選時(shí)提供技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：文物保護(hù)材料;微生物腐蝕;分析技術(shù)

自人工合成高分子材料產(chǎn)生，文物保護(hù)工作者就將其應(yīng)用于文物的加固、黏結(jié)和表面封護(hù)。一般認(rèn)為，相對(duì)于天然有機(jī)材料，有機(jī)合成材料具有更好的耐候性、化學(xué)穩(wěn)定性、耐光性、耐水性和耐微生物性能。對(duì)有機(jī)合成材料在文物保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用研究，目前主要集中在其理化性能的研究，對(duì)于材料可能遭受的生物侵害缺乏關(guān)注。20世紀(jì)50年代就有關(guān)于聚醋酸乙烯酯感染微生物的報(bào)道;20世紀(jì)60年代，蘇黎世克洛滕機(jī)場電力系統(tǒng)的絕緣材料因真菌腐蝕而發(fā)生短路。與此同時(shí)，用在文物保護(hù)領(lǐng)域的有機(jī)合成材料感染微生物的報(bào)道也開始見著于報(bào)。意大利北部盧尼的古羅馬遺址中所使用的環(huán)氧樹脂和丙烯酸-有機(jī)硅合成樹脂材料上發(fā)現(xiàn)了桿狀裂絲藻。斯洛伐克德文地區(qū)一尊建于1989年的雕像，暴露在室外環(huán)境多年后，從雕塑上分離出15種細(xì)菌和23種真菌，該雕塑用環(huán)氧樹脂1505制作。干燥的丙烯酸樹脂被認(rèn)為是最能抵抗微生物腐蝕的材料之一，然2004年在米蘭大教堂的大理石上發(fā)現(xiàn)了大量黑色的真菌，這些大理石曾于1972年用丙烯酸樹脂保護(hù)過，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，這些真菌的滋生和保護(hù)材料的使用有直接關(guān)系。2003年冬，由于庫房漏水，卡曼地區(qū)一批早期用苯并三氮唑緩蝕后再用B72和蠟封護(hù)過的銅器被發(fā)現(xiàn)滋生大量微生物，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)保護(hù)材料B72和蠟有明顯的被微生物腐蝕現(xiàn)象。一種常用于室外文物保護(hù)的Incralac丙烯酸清漆發(fā)現(xiàn)被酵母菌侵染。意大利的里米尼Malatestiano寺廟用丙烯酸樹脂保護(hù)，在老化的樹脂裂隙中發(fā)現(xiàn)了黑霉菌的生長。

文物保護(hù)有機(jī)合成材料感染微生物的現(xiàn)象引起了文物保護(hù)者的關(guān)注，針對(duì)這個(gè)現(xiàn)象的研究也隨之展開。20世紀(jì)50年代就有文物保護(hù)工作者運(yùn)用現(xiàn)代分析技術(shù)評(píng)價(jià)了幾種用在遺址保護(hù)上的聚醋酸乙烯酯的耐微生物性能。20世紀(jì)80年代，蓋蒂保護(hù)研究所聯(lián)合布盧姆菲爾德學(xué)院進(jìn)行了包含幾種天然樹脂、聚醋酸乙烯酯、丙烯酸樹脂、聚氨酯、有機(jī)硅、無機(jī)硅酸材料在內(nèi)的16種文物保護(hù)材料的耐微生物性能測(cè)定。國際博物館協(xié)會(huì)保護(hù)委員會(huì)現(xiàn)代材料與當(dāng)代藝術(shù)工作組2005—2008年更是成立“微生物腐蝕”研究專題，項(xiàng)目組將現(xiàn)代光譜學(xué)技術(shù)和傳統(tǒng)技術(shù)結(jié)合，評(píng)價(jià)多種文物保護(hù)有機(jī)合成材料的耐微生物性能。

文保工作者更關(guān)注有機(jī)保護(hù)材料和文物本體的結(jié)合，評(píng)價(jià)保護(hù)材料在預(yù)防文物遭受微生物腐蝕的有效性。

1 有機(jī)合成材料的微生物腐蝕理化分析技術(shù)

目前在材料染菌實(shí)驗(yàn)中使用的檢測(cè)方法主要有兩大類：一類方法是針對(duì)材料表面微生物的檢測(cè)，包括用肉眼及光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、透射電鏡等觀察微生物的生長狀況;以及通過測(cè)量氧的消耗量、微生物代謝產(chǎn)物的量，或生物量的變化來間接檢測(cè)材料退化程度，實(shí)用技術(shù)包括生化需氧量、溶解有機(jī)碳、二氧化碳生成量、ATP含量等。另一類方法是針對(duì)微生物作用前后的材料物化性質(zhì)變化，包括結(jié)構(gòu)鑒定、形態(tài)及形貌分析、分子量及分布鑒定、流變性、熱分析技術(shù)、力學(xué)性能和電學(xué)性能測(cè)定等幾個(gè)大的方面。

國際上多個(gè)國家和地區(qū)根據(jù)實(shí)際情況均發(fā)布了有機(jī)合成材料耐微生物性能的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，如國際ISO標(biāo)準(zhǔn)（ISO022196：2007）、美國的ASTM標(biāo)準(zhǔn)（ASTM G21-96）、日本的JIS標(biāo)準(zhǔn)（JIS Z 2801-2000）以及我國的SAC標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 31402-2015）等。

可被應(yīng)用于評(píng)價(jià)有機(jī)合成材料耐微生物性能的理化分析技術(shù)，因材料結(jié)構(gòu)和形態(tài)不同，每種評(píng)估技術(shù)的優(yōu)劣勢(shì)也不同，分析材料性能的方法也因材料使用環(huán)境不同而不同。

從20世紀(jì)70年代起，部分學(xué)者開始了較多的針對(duì)不同類別材料的耐微生物性能測(cè)試和評(píng)價(jià)技術(shù)的探索與研究，如Eubeler等①總結(jié)了2009年（發(fā)稿時(shí)間）之前文獻(xiàn)中已發(fā)表的應(yīng)用于有機(jī)合成材料的耐微生物性能研究的理化分析技術(shù)。這些分析技術(shù)和生物分析技術(shù)相互結(jié)合，互為補(bǔ)充，為評(píng)價(jià)材料的耐微生物性能提供可靠參考。

另外，滿足某些物理形態(tài)的有機(jī)合成材料的拉伸強(qiáng)度（ISO 527-3）、撕裂強(qiáng)度測(cè)試是最簡單也是最常用的檢測(cè)材料力學(xué)性能的方法，且已有相應(yīng)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。與光學(xué)顯微鏡相結(jié)合的生長分級(jí)法，依據(jù)ASTM測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，將待測(cè)材料作為唯一碳源，并將微生物對(duì)材料的降解分為5個(gè)級(jí)別，來評(píng)價(jià)微生物在樹脂材料上的生長速率。電化學(xué)阻抗法是目前認(rèn)為較為有效、靈敏地反映材料初期化學(xué)結(jié)構(gòu)細(xì)微變化的技術(shù)。

2 文物保護(hù)有機(jī)合成材料的微生物腐蝕理化分析技術(shù)

文物保護(hù)所用有機(jī)合成材料，除了滿足文物保護(hù)要求的耐候性好、可逆性較好等原則外，還要具有一定的滲透能力、保護(hù)性（如成膜性、疏水性等），與文物有良好的相容性。②針對(duì)不同的環(huán)境下微生物腐蝕的文物保護(hù)材料樣品，測(cè)試方法并不是通用的。因此，用于評(píng)價(jià)文物保護(hù)所用有機(jī)合成材料的耐微生物性能的分析技術(shù)也需要進(jìn)行針對(duì)性的探索研究，尤其是保護(hù)材料與文物本體結(jié)合的情況下。

在基于相關(guān)領(lǐng)域研究方法探索的基礎(chǔ)上，文物保護(hù)工作者也進(jìn)行了大量的針對(duì)文物保護(hù)有機(jī)合成材料耐微生物性能理化評(píng)價(jià)技術(shù)探究。本文將所查閱文獻(xiàn)中所用的理化分析方法列表，詳見表1。

基于ASTM標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)方法常用于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)評(píng)價(jià)文物保護(hù)有機(jī)合成材料的耐微生物性能，生長分級(jí)法被用于評(píng)價(jià)文物保護(hù)材料的老化速率，視覺觀察（裸眼和光學(xué)顯微鏡）的分析方法能直觀體現(xiàn)材料表面微生物生長的形貌，很適用也最為常用。重量法早期被用于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)評(píng)估文物保護(hù)所用有機(jī)合成材料的耐微生物性能研究，但由于保護(hù)所用樹脂材料的微生物腐蝕通常僅僅是一種表面腐蝕，一定時(shí)間內(nèi)腐蝕量又較小，這種方法并不是很靈敏適用。評(píng)價(jià)材料耐微生物性能的物理測(cè)試方法中，掃描電鏡（SEM）分析是最為常用、最為適用的方法，這種方法待樹脂充分干燥后進(jìn)行噴金處理，既可用于觀察材料表面的微生物生長形貌，又可觀察微生物對(duì)材料表面的破壞（如腐蝕裂隙等）。本文筆者在研究文物保護(hù)材料TBH的耐微生物腐蝕性能時(shí)，能用掃描電鏡快捷、清晰地觀察到微生物對(duì)保護(hù)材料的腐蝕破壞（圖1、圖2）。