Исследования в консервации культурного наследия. Выпуск 2 - Коллектив авторов

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 28о.

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

В результате обработки ускоренными электронами несколько увеличивается процентное содержание атомов кислорода.

После ускоренного термического старения (100оС, 3 суток) содержание атомов кислорода уменьшается.

Для указанных выше четырех образцов бумаги разложение спектра по энергиям связи C1S углерода приведены на рис. 5–8. Из спектров можно заключить, что в результате обработки уменьшается пик 1, соответствующий С-Н, С-С связям, и увеличивается пик 2, соответствующий С-ОН, С-О связям, что происходит вследствие дегидрирования молекулы целлюлозы под действием бомбардировки электронами высокой энергии (см. рис. 5, 6).

После ускоренного старения наблюдается, напротив, увеличение пика 2 и уменьшение пика 1, как у контрольного образца, так и у обработанного вследствие дегидратации целлюлозы (см. рис. 7, 8).

Очевидно, что при обработке ускоренными электронами происходят глубокие изменения в молекуле целлюлозы с разрывом С-Н и С-С связей и, по-видимому, происходит снижение степени полимеризации, как полагают многие авторы. Ослабевают и другие связи, что при длительном старении приводит к деструкции молекулы целлюлозы.

Снижение прочностных характеристик бумаги при обработке ускоренными электронами сокращает сроки хранения документов.

Метод дезинфекции пучком ускоренных электронов может быть рекомендован только для документов временного хранения. Сразу после дезинфекции необходима тщательная полистная очистка документов от остатков плесневых грибов, содержащих живые споры, и хранение документов в условиях, исключающих прорастание спор (ГОСТ 7.50-2002 Консервация документов. Общие требования).

1. Абрамова И. М. Новые разработки в области стерилизации изделий медицинского назначения [Текст] / И.М.Абрамова // Дезинфекционное дело, 1998. – № 3. – С. 25.

2. Загуляева З. А. Дезинфекция библиотечных и архивных материалов токами высокой частоты [Текст] / З.А.Загуляева // Сообщения ВЦНИЛКР. – М., 1960. – Вып. 2. – С. 87–91.

3. Gonzalez M. E., Calvo A. M. Kairiyama E. K. Gamma radiation for preservation of biologicailly damaged paper [Текст] / M. E. Gonzalez, A. M. Calvo, E. K. Kairiyama // Radiation Physics and Chemistry. – V. 63, 2002. – P. 263–265.

4. Phillips G. O., Arthur Jr. J /c/ Effects of high-energy radiation on physical and chemical properties of purifi ed fi brous cellulose [Текст] / G. O. Phillips, Jr. J. Arthur / Eds. T. P., S. H. // Cellulose Chemistry and its Applications. Ellis Horwood Ltd., Chichester. – UK, 1985. P. 290–311.

5. Mayali A. B., Sabharwal S., Deshpande R. S. Development of radiation processes for better environment [Текст] / A. B. Mayali, S. Sabharwal, R. S. Deshpande // Radiation Technology for the Environment. IAEA TEC-DOC 1023. – Vienna, Austria, P. 425–431.

6. Stepanik T. M., Rajagopal S., Ewing D. Electron-processing technology: a promising application for the viscose industry [Текст] T. M. Stepanik, S. Rajagopal, D. Ewing // Radiation Physics and Chemistry. – 1998, V. 52. – P. 505–510.

7. Dziedziela W. M., Rosak I. Some aspects of radiation-Induced Transformations of Cellulose [Текст] / W. M. Dziedziela, I. Rosak // Cellulose Chemistry and Technology. – 1977, V. 11, № 3. – P. 261.

8. Корнеева Г. М., Баскина А. Б. Инициированная деструкция целлюлозы [Текст] / Г.М.Корнеева, А.Б.Баскина. – Фрунзе – Илим, 1985. – С. 45–49.

9. Ребрикова Н. Л. Биология в реставрации [Текст] / Н.Л.Ребрикова. – М.: ГосНИИР. – 1999. – С. 129–138.

10. Башкин Б. С., Спиридонов Н. В. Борьба с биоповреждениями на архивных документах [Текст] / Б. С. Башкин, Н. В. Спиридонов (Методическое пособие). – М.: Главархивсост.

11. Исследование воздействия ускоренных электронов на биоповреждения архивных документов на бумажных и пленочных носителях: Научно-технический отчет 3300/1. – М., 1998.

Рис. 1. Доза поглощенной радиации в зависимости от толщины слоя для воды

Рис. 2. Изменение белизны в зависимости от дозы облучения в процессе искусственного старения

Рис. 3. Изменение сопротивления излому в зависимости от дозы облучения в процессе искусственного старения

Рис. 4. Изменение показателя сопротивления разрыву в зависимости от дозы облучения в процессе искусственного старения

Погрешность при изломе – 16–17 %; погрешность при разрывном грузе – 3–4 %.

Таблица 1. Доза поглощенной листом бумаги радиации в зависимости от толщины слоя документа

Папка № 5 толщиной 6 см проходила зону облучения дважды, облучаясь с обеих сторон.

Таблица 2. Изменение белизны бумаги в процессе ускоренного старения в зависимости от дозы облучения