CN115088726A - 一种用于石质文物的除苔杀菌试剂及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种一种用于石质文物的除苔杀菌试剂及其应用。包括如下质量百分比含量的成分：活性成分0.05％～0.1％，其余为溶剂，其中，所述活性成分包括2‑甲基‑4异噻唑啉‑3‑酮和5‑氯‑2甲基‑4异噻唑啉‑3‑酮，按质量比计，2‑甲基‑4异噻唑啉‑3‑酮:5‑氯‑2甲基‑4异噻唑啉‑3‑酮为1:1‑2:1。本发明中除苔杀菌试剂与防护试剂防治效果好，防护时间长，没有毒性，绿色环保，对周边环境不会产生影响。
Description
技术领域
本发明涉及除苔杀菌剂技术领域，尤其涉及一种用于石质文物的除苔杀菌试剂及其应用。
背景技术
石质文物我国重要的文物类型，特别是石窟寺摩崖造像在我国分布广泛、规模宏大、气势宏伟，集中反映了古代社会的宗教信仰、艺术观念、技术工艺和社会发展水平，是研究我国古代宗教史、艺术史、科技史、中外文化交流史等方面的珍贵资料，也是极具艺术魅力和突出普遍价值的文化瑰宝。根据最近普查资料，我国现存石窟寺及摩崖造像数6000余处。因石窟寺摩崖造像大多露天保存，长期受各种自然因素的侵蚀，特别是南方地区砂岩石窟寺摩崖造像，潮湿多雨的自然环境给苔藓地衣和微生物风化岩石表面提供了附着繁衍的生态圈，因而，苔藓地衣及微生物侵蚀是潮湿地区露天石质文物最普遍、最严重的病害，也是石质文物保护的关键问题。
苔藓及微生物对石质文物的危害包括表面风化和深入侵蚀，它们或是产生生物膜、分泌色素覆盖在文物表面，损害其艺术价值；或是因为根劈、黏液膨胀干缩、营养物质交换等物理作用，造成文物从微尺度到影响结构稳定性的机械损伤；还因为产生有机酸等新陈代谢产物，与空气、降尘、矿物盐发生化学反应，在文物表面形成硬壳，或是直接改变岩石成分，造成不可逆转的风化、剥蚀等损害。
由于各种条件的限制，我国对野外石质文物表面苔藓和微生物的防治研究仍然非常薄弱，几乎为空白：尽管偶尔做过一些检测，极少有野外石质文物系统开展了苔藓与微生物病害调查，防治方法研究及防治效果跟踪监测。相关文献报告表明，文物保护专业人员对于石窟表面苔藓及微生物病害的特点了解不多，缺乏系统防治方法与效果跟踪评估，一些保护工程仅依靠化学药剂喷杀，不仅实际效果难以保证，而且有效防护时间短，极易在短时间内再次生长，经常喷杀还会对周边环境产生一定影响。
发明内容
针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种用于石质文物的除苔杀菌试剂及其应用，其解决了现有技术中存在的对野外石质文物表面苔藓和微生物的防治效果差、有效防护时间短问题。
本发明一方面，提供一种用于石质文物的除苔杀菌试剂，包括如下质量百分比含量的成分：活性成分0.05％～0.1％，其余为溶剂，
其中，所述活性成分包括2-甲基-4异噻唑啉-3-酮和5-氯-2甲基-4异噻唑啉-3-酮，按质量比计，2-甲基-4异噻唑啉-3-酮:5-氯-2甲基-4异噻唑啉-3-酮为1:1-2:1。
进一步地，所述溶剂为乙醇或水。
本发明另一方面，提供一种用于石质文物的防护试剂，包括上述用于石质文物的除苔杀菌试剂和有机硅氧烷。
进一步地，所述有机硅氧烷与除苔杀菌试剂的质量百分比为10％-15％。
本发明又一方面，提供一种石质文物的除苔杀菌的方法，包括以下步骤：
S1苔藓及微生物鉴定：对苔藓剂和微生物取样，鉴定苔藓和微生物种属；
S2试剂配制：检测除苔杀菌试剂对苔藓和微生物抑制的浓度和配比，配制除苔杀菌试剂和防护试剂；
S3除苔杀菌：利用步骤S2配制的除苔杀菌试剂处理苔藓和微生物；
S4清洗：对处理过的石质文物表面进行清洗；
S5防护：利用步骤S2配制的防护试剂处理石质文物表面。
进一步地，步骤S3中，将配制的除苔杀菌试剂涂于石质文物表面后，间隔30分钟重复操作，重复次数为3次。
进一步地，步骤S4中，所述清洗的方法为机械法或低压蒸汽法。
进一步地，步骤S5中，将防护试剂涂于石质文物表面后，间隔1小时重复操作，重复次数为2次。
进一步地，在步骤S4、S5中还包括对石质文物表面进行色差检测，具体包括以下步骤：
经清洗或防护试剂处理后，待石质文物表面干燥，检测石质文物表面的色差变化△E，其中，△E≤5；干燥时间为72小时。
本发明再一方面，提供一种用于石质文物的除苔杀菌试剂、一种用于石质文物的防护试剂在石质文物保护修复中的应用。
术语“有机硅氧烷”为硅氧烷的烷基取代物，例如甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷。本发明具体实施例中，以甲基三甲氧基硅烷为例进行具体说明。
本发明的技术原理为：本发明的除苔杀菌试剂和防护试剂中，2-甲基-4异噻唑啉-3-酮、5-氯-2甲基-4异噻唑啉-3-酮通过断开细菌、真菌、藻类蛋白质的键而起杀生作用的，与微生物接触后，能迅速地不可逆地抑制其生长，导致微生物细胞的死亡，对细菌、真菌、藻类起到抑制和杀灭作用。通过对苔藓、微生物种属的检测，可以得到对苔藓和微生物最有效的浓度和配比，起到提高防治效果的目的。防护试剂中的有机硅氧烷渗入岩石后，能与砂岩表面或毛细孔四周壁的活性羟基发生缩合反应，形成－Si－O－Si－键，将风化松散颗粒连接起来，达到加固目的，而惰性憎水基R在表面展开，改变砂岩毛细管壁的表面张力，使水与管壁的接触角增大，阻碍水分向岩体内部渗透，可抑制石质文物表面苔藓地衣生长，进而可以保护和延长除苔杀菌试剂的效果，起到提高防治效果、延长有效防护时间的目的。
相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：
1、本发明包括了苔藓地衣及微生物鉴定分析、杀灭处理、清洗、防护、效果监测整个过程操作方法，处理过程更加系统和科学，避免了以往单一除苔杀菌措施缺乏针对性与有效监测的问题。
2、本发明中的灭活和清洗处理可以将石窟寺摩崖造像岩石表面的苔藓地衣与微生物有效杀灭，并将岩石风化裂隙中的萎缩了苔藓假根与灭活微生物孢子尽可能清除，使防护试剂更好地渗入到岩石内部。
3、本发明的防护试剂渗透性好，试剂渗入风化岩石后，有机硅氧烷不仅能将除苔杀菌试剂锁定在风化岩石中，而且能对风化岩石表面具有加固和防水作用，可避免灭活材料遭受雨水冲刷流失，使其效果具有长效性。
4、本发明中除苔杀菌试剂与防护试剂的配制简单便捷，在野外较差条件下也可快速配制使用。
5、本发明中除苔杀菌试剂与防护试剂防治效果好，防护时间长，对石质表面没有负作用。
6、本发明中的2-甲基-4异噻唑啉-3-酮(MIT)、5-氯-2甲基-4-异噻唑啉-3-酮(CIT)等材料常作为化妆品和个人护理品的防腐剂，在规定浓度下，毒性极小，绿色环保，对周边环境不会产生影响，同时MIT和CIT在除苔杀菌方面具有协同增效作用。
附图说明
图1为实施例1中混合细菌与真菌最低杀菌效果图，左侧为混合真菌，右侧为混合细菌，其中，A为活性成分浓度为0.05％，MIT与CIT的质量比为2:1；B为0.05％MIT；C为活性成分浓度为0.05％，MIT与CIT的质量比为1:1；D为0.05％CIT；A-D中所用溶剂均为水。
图2为实施例1处理前苔藓的根茎。
图3为实施例1处理2天后苔藓的根茎。
图4为实施例1处理前苔藓状况，其中，编号1～6为活性成分浓度分别为0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、0.1％，MIT与CIT的质量比为2:1；编号7～11为活性成分浓度分别0.1％、0.09％、0.08％、0.06％、0.05％，MIT与CIT的质量比为1:1；12为0.1％MIT液、13为0.1％CIT液，1～12所用溶剂均为水。
图5为实施例1处理2天后苔藓状况。
图6为实施例1处理6个月后苔藓状况。
图7为实施例2处理前造像表面苔藓状况。
图8为实施例2喷涂除苔杀菌试剂5天后造像表面苔藓状况。
图9为实施例2表面防护处理2天后造像表面状况。
图10为实施例2表面防护处理1年后造像表面状况。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明中的技术方案进一步说明。
实施例1除苔杀菌试剂的配制
S1苔藓及微生物鉴定：按微生物与苔藓取样方法对试验区苔藓地衣及微生物进行取样，分析微生物的门和属，以及优势菌群。
S2杀菌实验：在实验室将微生物样品进行混合，分离纯化，得到混合细菌与混合真菌，采用牛津杯试验测试MIT、CIT抑菌剂及其混液的抑制效果，结果如图1所示，其中A为活性成分浓度为0.05％，MIT与CIT的质量比为2:1；B为0.05％MIT；C为活性成分浓度为0.05％，MIT与CIT的质量比为1:1；D为0.05％CIT；A-D中所用溶剂均为水。
由结果可知：A的效果最好，同时A的效果明显优于B、D的效果。由此可见，活性成分中MIT与CIT组成的混合物的除苔杀菌效果明显优于单独含有CIT或MIT的试剂的除苔杀菌效果，说明活性成分中MIT和CIT具有协同增效作用。
S3除苔试验：在试验区分别采用不同浓度与不同配比的除苔杀菌试剂处理苔藓地衣，每间隔30分种喷一次，共处理三次，然后用聚乙烯膜将其表面覆盖，防止雨水冲淋。采用显微镜观察石窟寺摩崖造像岩石表面风化层中苔藓根茎萎缩状况；在不清洗的情况，持续观察岩石表面苔藓地衣状况。
结果如图2-6所示，由结果可知，处理前造像岩石表面长有绿色苔藓(图4)和苔藓根茎褐红色，根茎粗116μm(图2)。编号为6的活性成分浓度0.1％，MIT与CIT的质量比为2:1的除苔杀菌试剂处理2天后，苔藓根茎萎缩并发黑，根茎粗95μm(图3)，苔藓明显枯黄，而其他除苔杀菌试剂处理的苔藓仅局变黄(图5)，处理6个月后，所有处理区域的苔藓地衣都是枯死，没有返活迹象(图6)，这说明编号为6的活性成分浓度0.1％，MIT与CIT的质量比为2:1的除苔杀菌试剂杀灭时间最短、见效快，比较适合现场处理。
防护试剂的配制：在编号为6的除苔杀菌试剂中加入质量百分比为15％的甲基三甲氧基硅烷。
实施例2石质文物的除苔杀菌
S3除苔杀菌：采用编号为6的除苔杀菌试剂喷涂石窟造像表面，每次喷湿，共处理三次。然后用聚乙烯膜将其表面覆盖3天，防止雨水冲淋。
S4清洗：5天后，用机械法清除岩石表面苔藓尸体，然后采用低压气蒸汽清洗，采用手持式显微镜对岩面裂缝中苔藓根系及菌丝的清洗效果进行监测，在不损石窟寺摩崖造像表面风化层的条件下，尽可能将岩石孔隙中苔藓假根及可溶盐清除。岩面干燥后，选择一个测试区用柯尼卡美能达CM-700kd色差仪测量岩面色度，之后按照步骤S3采用编号为6的除苔杀菌试剂喷涂石窟造像表面，每次喷湿，再处理两次。
S5防护：待岩石表面干燥后，将实施例1中配制好的防护试剂在其表面喷涂2遍，每次间隔1小时；用聚乙烯膜覆盖表面，保持72小时不被雨水侵湿。岩面干燥后，再次测测量同区域的色度，计算两次测试色差变化值△E为1.55，表明处理前后造像表面颜色基本没有变化。
效果检测：持续观察造像表面状况，结果如图7-10所示。由结果可知：除苔杀菌前，造像表面长满绿色苔藓(图7)；除苔杀菌试剂处理5天后，苔藓发黄枯萎(图8)；经清洗、再次除苔杀菌处理2天后，苔藓基本消失(图9)；防护处理1年后，造像表面仍没有长苔藓地衣(图10)，并且保存完好，表面没有开裂现象，说明防护试剂对造像表面没有破坏作用，可以很好的保护造像的完整性，不会产生负作用。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种用于石质文物的除苔杀菌试剂，其特征在于：包括如下质量百分比含量的成分：活性成分0.05％～0.1％，其余为溶剂，
其中，所述活性成分包括2-甲基-4异噻唑啉-3-酮和5-氯-2甲基-4异噻唑啉-3-酮，按质量比计，2-甲基-4异噻唑啉-3-酮:5-氯-2甲基-4异噻唑啉-3-酮为1:1-2:1。
2.如权利要求1所述的一种用于石质文物的除苔杀菌试剂，其特征在于：所述溶剂为乙醇或水。
3.一种用于石质文物的防护试剂，其特征在于：包括权利要求1或2所述的一种用于石质文物的除苔杀菌试剂和有机硅氧烷。
4.如权利要求3所述的一种用于石质文物的防护试剂，其特征在于：所述有机硅氧烷与除苔杀菌试剂的质量百分比为10％-15％。
5.一种石质文物的除苔杀菌的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1苔藓及微生物鉴定：对苔藓剂和微生物取样，鉴定苔藓和微生物种属；
S2试剂配制：检测除苔杀菌试剂对苔藓和微生物抑制的浓度和配比，配制除苔杀菌试剂和防护试剂；
S3除苔杀菌：利用步骤S2配制的除苔杀菌试剂处理苔藓和微生物；
S4清洗：对处理过的石质文物表面进行清洗；
S5防护：利用步骤S2配制的防护试剂处理石质文物表面。
6.如权利要求5所述的一种石质文物的除苔杀菌的方法，其特征在于：步骤S3中，将配制的除苔杀菌试剂涂于石质文物表面后，间隔30分钟重复操作，重复次数为3次。
7.如权利要求5所述的一种石质文物的除苔杀菌的方法，其特征在于：步骤S4中，所述清洗的方法为机械法或低压蒸汽法。
8.如权利要求5所述的一种石质文物的除苔杀菌的方法，其特征在于：步骤S5中，将防护试剂涂于石质文物表面后，间隔1小时重复操作，重复次数为2次。
9.如权利要求5所述的一种石质文物的除苔杀菌的方法，其特征在于：在步骤S4、S5中还包括对石质文物表面进行色差检测，具体包括以下步骤：
经清洗或防护试剂处理后，待石质文物表面干燥，检测石质文物表面的色差变化△E，其中，△E≤5；干燥时间为72小时。
10.权利要求1或2所述的一种用于石质文物的除苔杀菌试剂、权利要求3或4所述的一种用于石质文物的防护试剂在石质文物保护修复中的应用。
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