[转载]转载 抢救虫虫危机!纸质文物害虫之物理防治:

抢救虫虫危机!纸质文物害虫之物理防治:以灰衣鱼为例
夏沧琪
国立嘉义大学林产科学暨家具工程学系助理教授
黄俊翰
国立嘉义大学林产科学暨家具工程学系硕士生 【摘要Abstract】
衣鱼喜以纤维、浆糊等为食物,常造成纸质文物之重大危害,本文针对文物害虫灰衣鱼
(Ctenolepisma Longicaudata)进行探究,尝试了解其习性并以物理法进行防治。分别采用低氧法、加马射线照射法和冷冻法进行衣鱼防治试验,并针对成虫以及其虫卵之致死率及活性进行评估。研究结果显示,灰衣鱼取食时对於纸质种类具有选择性,以机制棉纸餵食之重量损失最高。控制环境之温度在22℃以下时不利於衣鱼卵之孵化。低氧法与冷冻法试验皆能有效灭杀灰衣鱼及其虫卵,试验结果显示,灰衣鱼虫卵较成虫耐低氧和低温环境,低氧法处理6 天内可有效灭虫,而冷冻法杀虫处理则需要低温冷冻3 天。加马射线照射试验结果显示,以 400Gy 照射剂量能够使灰衣鱼及卵之致死率达 100%。藉由研究成果期能获得有效的灰衣鱼防治方法,以提供文物维护之参考。
The aim of this research is to investigate the habits and physical methods
in order to against gray silverfish (Ctenolepisma Longicaudata), pilot project
includes hypoxia method, gamma-ray irradiation and freezing method for the
mortality rate and activity evaluation of the adults and eggs of gray silverfish. The feeding test with different papers of gray silverfish selected showed that, machine-made mian paper owned the highest weight losing rate. To maintain ambient temperature at 22℃ can detriment the hatching of eggs. Hypoxic method and the freezing test each area could effectively control gray silverfish and eggs. The results showed that the eggs of hypoxia and low temperature are more resistant than that of adult, 6 days of hypoxia treatment could be effective for silverfish control and the effective of cryogenic freezing treatment time are 3 days. The gamma-ray irradiation dose trials show that, 400Gy can obtain 100% of eggs and gray silverfish mortality rate. This study was expected to provide effective methods for silverfish control.
【关键词Keywords】灰衣鱼;致死率;物理防治法;文物
Gray Silverfish (Ctenolepisma Longicaudata); Mortality; Physical Method;
Cultural Property
壹、前言
台湾气候高温潮湿,适合昆虫生长,威胁文物之害虫种类多达70 多种 1,大陆地区曾在西元1988 年进行大规模文物害虫调查,结果指出大陆地区常见的档案文物害虫危害程度最大的为档案窃蠹、菸甲虫、药材甲虫、衣鱼及黑胸散白蚁 2,而威胁东南亚地区之文物主要以白蚁和衣鱼这两种害虫居多3,此将造成文物收藏或资料保存上的不便,衣鱼是居家环境中常见的害虫,其寿命长且能够数个月不进食,生理机能仍不受影响,故很难将其完全清除4。现今图书馆收藏的媒材种类越来越多元,而基本上仍是以纸质类基材为主。纸质文物系由碳水化合物的纤维素与木质素、造纸原料及染料构成,而危害纸张的外在因素有阳光、湿度、温度、时间及生物性之害虫等5。虽然纸张保存得当时可达到「纸寿千年」的境界,然而若不慎遭受文物害虫之啃食,文物将成为支离破碎的纸屑残片,造成书中文字无法阅读,导致书籍的价值完全丧失6。国内外在文物害虫的生物学特性、防治害虫方法及效果方面之相关研究文献有100 多篇7,针对常见的文物害虫衣鱼的研究却相对较少见。衣鱼会危害天然以及合成之纤维制品,留下鳞片和黄色污渍与黑色排泄物,且会引起人体之过敏反应8,灰衣鱼(Ctenolepisma Longicaudata)因体型较普通衣鱼(Lepisma Sacchrina)大,对文物的破坏程度也较为严重 9。基此,针对本土常见的灰衣鱼进行研究实有其必要。文物害虫防治处理主要可分为物理法以及化学法,物理法包含低氧法、高低温法、放射线法等。化学法主要以药剂进行害虫处理,除昆虫生长调节剂以及费洛蒙外,文物害虫防治上最常使用即为熏蒸处理,经常使用在大批感染虫害或新入藏的文物档案上。利用熏蒸方式使其药剂留存於表面,除了需要训练博物馆工作人员使用这类杀虫剂之外,损害珍贵古物和文物之风险始终存在著10。本研究进行灰衣鱼习性调查并尝试采用物理方式防治灰衣鱼,评估并尝试找出有效的文物害虫防治之道,提供博物馆以及典藏库房的纸质文物环境条件之参考,共同为纸质文物创造良好典藏环境,使纸质文物得以永久保存。
贰、衣鱼种类知多少
一、衣鱼之生态习性及危害
衣鱼为原始无翼之昆虫,属於缨尾目(Thysanura),缨尾目的昆虫特徵是胡萝卜外型的身躯、短的脚、细长的触角,在身体尾端长著三根尾须,全世界约有 370 种11。因其常出没於衣柜蛀食衣物及具有银色鳞片以及纺锤型外观故名衣鱼,除了对衣物的蛀蚀外,更是常见的文物害虫,淀粉、糖类、高蛋白及纸类等,皆为衣鱼取食之来源。图书馆工作人员经常可於古籍线装本区发现衣鱼踪迹。
衣鱼为夜行性昆虫,喜欢寻找隐蔽且潮湿的地方躲藏,所以白天很难发现它们的行踪,早在距今2.8 亿年前的泥盆纪就已经有它的存在纪录12,在温暖的空间内终年可活动繁殖,当温度低於4℃时活动力降低。成虫耐饥饿的能力强,在未进食下仍可活300 天左右 13。衣鱼之虫期相当长,寿命可长达5~6 年,并会连续脱皮,一生可脱皮80 次以上,平均约一个月脱皮一次。交尾之雌虫可产50~70 个卵,未交尾者仍可产下5-10 个卵。
据前人报告指出,在温度适宜时普通衣鱼完成一世代需3 个月,在不良条件下完成一世代延长至1~2 年,当37℃时仅需11 个星期 14。平均体长约为1/2 吋,幼虫至成虫阶段之外型相似。在美国所发现的衣鱼种类有13 种,Mallis 提出会造成文物危害的6 种衣鱼15 如图1 所示。
Acrotelsa CollarisCtenolepisma Longicaudata
(灰衣鱼,Gray silverfish)
Ctenolepisma Auadriseriata
(四线衣鱼,Fourlined silverfish)
Lepisma Sacchrina
(普通衣鱼,Common silverfish)
Thermobia Campbelli Thermobia Domestica
(毛衣鱼、斑衣鱼,Firebrat)
图1 常见造成文物危害的六种衣鱼外观形态16 17
衣鱼取食的食物,包含淀粉或面粉,来源多为碳水化合物、植物纤维。而裱褙时常用的淀粉、浆糊等材料以及书籍之胶合处,经常能见到衣鱼之侵蚀痕迹,而且幼虫一样具有危害能力18。它们啃食纸面上所涂布的胶以及浆糊黏贴处。它们可能取食壁纸的背面,造成壁纸日后与墙面剥离。衣鱼会取食装订成册的文件合订本含淀粉的胶装黏合处,和一些含亚麻制的书籍封面。储存文件、书籍和其它的印刷品特别容易受到衣鱼侵扰,尤其在高湿度环境,主要诱因为浆糊和胶料,较少取食羊毛等动物性的纺织品,谷物中的淀粉和谷粉也许为它们优先侵扰的对象,酶和纤维素消化菌在肠道分解纤维素纸以及其他木制品,不进食之下衣鱼仍能存活约一年左右 19。温度是影响缨尾目的重要因素,低温导致高死亡率,特别是在幼虫时期。衣鱼进入建筑物的方法为透过纸盒、书籍或其他材料而被携带入室内。缨尾目是相当重要的档案害虫,然而衣鱼也会侵害粮食。衣鱼是长寿命的个体,如果在适度的生产率下,数量会慢慢地增长。大量害虫对纸质文物的损害程度更是剧烈,研究报告亦曾指出衣鱼会引起人体之过敏反应20。
二、衣鱼之侦测
定期翻阅检查是可以了解有无衣鱼造成损害的最简单方法。书籍装订处出现刮落的碎屑,黏合的档案附近有否不规则的啃食形状,纸张的边缘出现了缺口,在大量衣鱼族群下将导致更多直接穿透纸张的孔洞,其他进食迹象包括有排泄物、鳞片以及黄色污痕21。文物书籍以外之环境可藉由肉眼或手持放大镜检视到细小深色的排遗和鳞片污染,并可推测虫体族群的大小22。此外可将纸涂上薄薄的一层面粉浆糊,把纸置放在疑似衣鱼出没的区域,藉以观察衣鱼的取食情形。如果衣鱼出现,该纸样将会显现出衣鱼啃食的痕迹,图2、3 及图4 为灰衣鱼危害纸张及污染之照相。常应用来确认衣鱼的存在的两种陷阱,第一种是使用小瓶子,将瓶子内部涂上一些面粉而瓶身外部贴上贴纸以提供攀爬之表面,瓶子置放在暗处或角落,衣鱼进入瓶内将无法爬出瓶外而被困。第二种为一般黏性的陷阱,可以应用於监测蟑螂数量亦适用於衣鱼之检测23。
图2 衣鱼啃食纸张的痕迹
图3 衣鱼之排遗污染
图4 衣鱼之排遗及黄色污渍
参、文物虫害之防治法
西元1972 年美国环境品质委员会提出有综合性虫害管理( Integrated Pest Management, IPM),是哂酶鞣N综合技术防治对农作物有潜在危险的各种害虫:首先要在最大限度下借助自然控制力量,兼用各种能够控制族群数量的综合方法,如农业防治法、利用病原微生物、培育抗性农作物、害虫不育法、使用诱引剂、性费洛蒙、大量繁殖和释放寄生性和捕食性天敌等,必要时使用杀虫剂24,这种做法也延伸至博物馆、图书馆或档案保管单位。透过充分利用日常监察工作去决定是否需要及何时执行文物害虫之防范,然后透过利用物理、机械、文化培养、生物及教育等策略去将害虫数目减低以避免侵扰及破坏,然而使用低毒除害剂作处理方才是最后的手段25。
一、物理防治方法
物理防治就是利用温湿度、绝氧、辐射等物理作用,使害虫致死或抑制其繁殖,从而达到防治害虫的目的。
调整环境温度及相对湿度
昆虫本身对相对湿度很敏感,以档案窃蠹为例,假如温度从30℃降到23℃,虫卵的孵化率变化不大(都维持在70%左右),可是相对湿度如果从 60%降到 55%,虫卵的孵化率马上就降到31%,所以,相对湿度是保存书籍时一个相当关键的控制因素。普通衣鱼为例卵孵化在22.2℃环境下需43 日,而在32.2℃下仅需19 日,普通衣鱼需3.5 年才能发育为成虫,适合的环境(22.2~26.7℃,相对湿度75~ 97%),2 年即可发育为成虫。毛衣鱼常在面包店烤箱或其他温暖的区域附近出没,因为他们喜欢在32.2℃以上的环境。因此在面包店或仓库中存放面粉的温暖环境,会出现许多毛衣鱼。在适当条件下卵在12~13 日将孵化。室温维持32.2~41.1℃约6 周产卵。当毛衣鱼曝露於48.9℃以上或0℃以下一小时即能灭除虫体,控制温度高於或低於这两个标准时可有效处理毛衣鱼26。Mallis 在报告中提到,温度在零度以下或高於112℉(44.4℃)导致毛衣鱼幼虫100%的死亡率 27。类似的温度控制范围内预计会出现其他相似品种,相对湿度降低能减缓衣鱼增加的数量或灭除之。环境中的温、湿度不但影响卵孵化率或天数,Sweetman 在费洛蒙研究中发现,缨尾目昆虫所分泌之费洛蒙不易溶解在相对湿度55~97%之环境中,导致这类昆虫无法引发群聚行为 28。藉由监控文物环境温、湿度,可有效抑制文物害虫之生长,故档案库房长年控制在20℃以下,相对湿度不超过65%,即可有效减少或防止虫害情形发生 29。
低氧除虫法
氧气本身为无色、无臭、无味,化学性活泼之气体,在大自然空气约含有21%,一般食品工业常以脱氧剂来吸除氧气防止食品发霉变质,低氧法对人体、图书、环境而言均属无害,此种降低氧浓度除虫之原理,可使害虫於缺氧状况下,造成体内水分外溢严重脱水而亡30。各种除虫方法中,低氧除虫法是将微环境内氧气浓度降低至低氧浓度或无氧状态,使微环境内之害虫不利生存引发致死反应。经低氧处理后之文物并无杀虫药剂残留问题,并且适用於各种材质,成为近年来文物维护中所推广的方法。脱氧剂使用相当广泛,举凡是食品、电子仪器、医疗相关、文物档案甚至金属防锈等皆可应用31,已有相当多的研究进行以调节大气环境(Controlled Atmospheres, CA)来控制谷物及仓库食品之害虫研究。调节气体成分包括将所有空气全面置换,人为调整成所需之气体成分,通常为二氧化碳气体和氮气,透过气压帮浦注入气体 32。
Jay 等人发现当氧气浓度为0.8~0.97%时,死亡率将随著相对湿度下降而升高33。Jay和Cuff 发现赤拟谷盗的死亡率和脱水现象关系,在氮气浓度为97%、氧气浓度为3%时较诸氮气浓度99%、氧气浓度 1%时之死亡率为低,而主要死因系为脱水死亡,此现象证实高浓度氮气为影响虫体脱水死亡之主因34。
放射线法
放射线法是在 西元1968 年得到国际原子能总署、国际粮农组织及世界卫生组织认可其安全,放射线来自於放射性元素之原子核分裂,诸如工业上最常被采用之钴60 或是铯137,加马射线(Gamma Ray)为波长介於10-11～11-14 M 之电磁波,Tsang-Chyi Shaih 西元1980 年国际公认10 kGy 是可靠安全值,目前全世界有超过30 个国家,数十种产品,采用放射线法35。我国於1983 年就已经通过食品辐射照射法,且订立标准(卫署食字第 号公告),食物照射(Food Irradiation)技术主要项目之一即为灭虫处理Insect Disinfestations)36。
加马射线是高能量有很强的穿透力,意味著此种射线可诱发被照射材质内部之改变,引起生物效应造成生物受伤或致死。如果剂量应用适当,加马射线与活细胞接触时,将会以最低剂量促使DNA 分子受损造成细胞的死亡37,加马射线可在常温下进行、节省能源、无残毒、易控制、污染少等独特优点,与传统的化学熏蒸检疫处理作比较,无论从灭菌杀虫效果、处理速度还是从环境保护的角度看,加马射线照射处理法都有明显的优势,适合应用在数量庞大的档案资料上。一般以0.5~3kGy 的低辐射剂量,即可有效杀灭常见的文物害虫,在此剂量照射下对於纸张的拉力及耐摺力影响较小且纸张色差与白度之关系皆未呈现明显变化38。
低温除虫法
冷冻杀虫法於1976 年由美国耶鲁大学贝尼克图书馆首先使用,在-23℃下,冷冻7天,在-29℃温度下,冷冻3 天,对37000 册图书进行杀虫处理,结果没发现活虫,对纸张无危书,证实此法是可行的,随之在欧洲得到推广,并进行深入研究。低温对纸张的理化性能,经试验表明均无不良影响。在-5~-30℃的低温条件下,冷冻
3~30 天,纸张的白度、撕裂度、耐拉力、耐折强度等并无显著变化,字迹也无明显色差39。有机纤维质地档案藏品用冷冻法杀虫是可行的,低温冷冻杀虫是易於推广的新技术,不受气温、季节限制仅用一般普通冰柜即可随时处理,方法简便易行且成本低亦不影响人体健康 40。进行冷冻法除虫作业时先将档案装入塑胶袋中封紧,放入-20℃的冷冻柜7 天,经7 天后取出静置1 天进行回温,回温后即可回库房上架,倘若档案已有虫卵,最好在回温约7 天后,再以冷冻法处理7 天,如此将可杀死各种虫态的害虫41。
二、化学法虫害防治
化学法主要以药剂进行害虫处理,除昆虫生长调节剂以及费洛蒙外,文物害虫防治上最常使用之防治方式即为熏蒸处理。
传统的害虫防治法
中国历史上很早就有长期收藏和保存古籍、绘画等动作,期间一直在探索防虫蛀蚀的方法并积累了丰富的经验。早在汉魏时,先民就知道用黄蘗汁染纸避蠹的方法,黄蘗又叫黄柏,属芸香科落叶乔木,其乾皮呈黄色,味苦,气微香。最常用的是关黄柏和川黄柏。经分析,黄柏皮中含有生物碱,主要是小柏碱(C20H19O5N)。小柏碱是黄柏的主要化学成分,呈黄色、味苦,它有一个与之互变异构的醛体,这种生物碱具有碱性的含氮有机化合物,既是染料又具有杀虫作用42。东晋葛洪(西元281-341 年)在《抱朴子》一书中就讲到黄蘗染纸,具有防蛀避蠹的功能。我们发现敦煌的佛经大部分是黄纸写的,年代虽久,但没有发现被虫蛀的痕迹。《齐民要术》卷三注:「书橱中置放麝香木瓜令蠹鱼不生。」其中”蠹鱼”即为衣鱼。明代曹昭《格古要论》曰:「防虫用樟脑亦佳。」迄今仍被应用中43。
熏蒸法防虫
经多年的试验结果证明熏蒸防虫的效果不错,但使用的药物均为剧毒气体且对熏蒸容器的密闭性要求很高,加药驱虫作为防虫的辅助手段对文物可达到一定的驱避和防虫作用,但若文物内部已侵入害虫则效果防治不佳,化学熏蒸处理经常使用在大批感染虫害或新入藏的文物档案上。现今仍有许多国家采用具危险性的化学熏蒸剂来灭除害虫或霉菌,尤其在亚洲过去经常使用日制的熏蒸剂 ”约其棒”,特色为渗透性高除虫效果佳,对文物颜色影响不明显,却因其中成分含有溴化甲烷与环氧乙烷,其对人体及环境危害严重,农委会自民国97 年全面取消溴化甲烷应用於检疫及装船前处理以外的其他用途。而环氧乙烷具爆炸性,所以文物熏蒸剂约其棒之两种成分在我国皆因危害环境及健康而遭环保署禁用44,目前文物熏蒸法所采用之熏蒸剂对虫害防治效果不佳,且可能造成文物材质产生变色或锈蚀等影响。
肆、灰衣鱼物理法防治之探究
一、试验材料
灰衣鱼(Ctenolepisma longicaudata Escherich)
试验用灰衣鱼系在各处搜集而得者(委请嘉义大学生物资源学系萧文凤教授鉴定)。将所捕捉之衣鱼依其体型、来源、种类分别饲养在塑胶容器中,将环境维持於室内温度30~26℃之间,相对湿度控制在75~90%,图5 所示为衣鱼生长周期纪录,试验用衣鱼及衣鱼卵则如图6 所示。试验所使用之灰衣鱼为生长120 日龄以上之虫体。
灰衣鱼卵 本试验所使用卵皆为饲养所采收的成熟之虫卵,并挑选形状圆润饱满无异状,以塑胶培养皿饲育,并将环境维持於室内温度26~ 30℃之间,相对湿度控制在75~90%。
图5 灰衣鱼(Ctenolepisma longicaudata)生长周期记录
图6 试验用灰衣鱼卵及成虫(A 为卵之SEM 照相;B 为成虫)
二、试验方法
衣鱼卵孵化试验
取20 颗成熟衣鱼虫卵,置入於直径9 cm 的塑胶培养皿进行饲养,每组进行三重复。把试样置於恒温恒湿机内,并控制相对湿度为80%,以调节温度的变化来进行分析,设定的温度为22, 26, 30, 34 及38℃,并於每日固定时间观察其繁殖情况并记录之。孵化率之计算公式如下:
孵化率(%)=孵化幼虫数 / 虫卵总数 × 100(%)
衣鱼食性之探讨-纸样餵食试验
采用试验纸样种类如下,
表1 为试验纸样之基重:
表1 试验用纸样之基重
类别
楮皮纸机制棉纸手工棉纸典具帖仿古楮皮纸 新闻纸
分析
滤纸铜版纸
基重(g/m2)
19.8592.0231.884.3912.9549.2892.71156.48
取各种纸样分别裁切尺寸为4×5 cm2。每格塑胶容器分别置入纸样并秤重。挑选体型相
近的20 只衣鱼分别置入塑胶容器内。以10 日为单位秤重记录,并计算重量损失;秤重前将纸放於内含矽胶乾燥剂之乾燥皿进行乾燥处理,并使用真空帮浦排气10 min,静置1 hr后称重。
应用加马射线照射处理灰衣鱼及卵试验
衣鱼卵照射剂量为0, 20, 40, 60, 80 及100 Gy 一共6 种剂量标准。置入书本内衣鱼成
虫及虫卵经加马射线处理之观察放置衣鱼及虫卵之书本外观(图7),将30 颗衣鱼卵分别置入书内洞中模拟书中衣鱼卵藏置其中之状态,并以合板固定,於当日内随即送往核能所研究照射场进行Co60 加马射线照射。
图7 裁切孔洞之尺寸示意图书籍内部裁切出三个孔洞,每册书以合板上下固定模拟书中衣鱼藏身之状态,经照射后采用灰衣鱼卵最佳孵育环境之温度32℃45进行孵育。逐日记录孵化情形,并持续观察后续之生长情形。卵孵化以恒温恒湿机控制相对湿度为80%、温度32℃下进行衣鱼卵孵化率之观察。
应用常态低氧法除虫试验
除虫试验装置如图8 所示,尺寸为50×35×44 cm3、厚度1.8 cm 之压克力板组合46,将成年之衣鱼及衣鱼虫卵置入其内进行试验。为了人类的健康以及降低环境之污染,基於此观点而研发出本除虫箱,采用安全的氮气作为置换气体,取代化学药剂,达到除虫之目的。以厚度15 mm 以上的透明之压克力板为材料,具有良好透视功能以便观察箱内除虫状况。用高纯度惰性气体氮气灌入,与箱内的氧气做置换减低氧浓度,当箱内氧气浓度降至 0.3%以下时,方能造成害虫死亡。
图8 常态低氧除虫试验装置(杨时荣先生提供)
本试验首先将 20 只衣鱼置入透明的聚苯乙烯置物盒内。再将置物盒与电子式温湿度剂置於除虫箱内,开启湿氮气进气阀使湿度保持相对湿度为65%。持续维持固定天数,试验时间分别为充氮2, 3 及4 日,把虫体移置观察器皿观察,确认死亡衣鱼并记录之。
应用脱氧剂进行除虫试验
本试验分别使用Ageless-ZP、RP-K、Agelong-G 三种品牌之市售脱氧剂进行处理并评估灭虫之功效。脱氧剂和衣鱼所置入之容器为市售之食物保鲜盒,三种脱氧剂皆采用氧浓度指示剂(Ageless EYE)进行氧浓度之监测,当氧浓度高於5%时呈现蓝色,氧浓度低於0.1%时则呈现红色。并辅以日本三菱公司DTM-302 液晶温湿度计进行定期温湿度追踪。每一试验组分别各以20 只灰衣鱼成虫进行试验如图9 所示,三种脱氧剂个别置入内之容器中,脱氧时间控制在6, 12, 24, 48, 72, 96 及120 hr 为开启观察时间点,以确定衣鱼数量。室内环境控制温度持续在26℃。
图9 脱氧剂进行脱氧处理前作业示意图
应用冷冻法进行除虫试验
1. 此实验主要是采用冷冻低温法进行灰衣鱼及其虫卵之致死试验,并以模拟灰衣鱼以及虫卵存在於档书籍保存时不同相对位置上,将试验的环境位置区分为书本外侧、书本内侧夹板处理书等一共三个组别来进行分析探讨,如图10 所示。
图10 模拟灰衣鱼以及虫卵出没之环境位置,A 挖孔之尺寸图;B 书本外侧组(置於书表面)、书本内侧组(置於书内孔洞中)C 夹板处理书组
2. 书本外侧组:直接以培养皿盛放虫体,书本内侧组:将灰衣鱼置入书中之孔洞内,书本上下以另两本书相夹,夹板处里书组: 同书本组之处理后再以纤维板两面相夹,最后皆以夹鍊袋将其密封并将袋内空气尽量挤出置入冰箱内进行处理,在固定时间下取出,置於室温中至少24 hr 待其回温后再进行虫体死亡确认47,虫卵则置入恒温恒湿箱内观察日后孵化率。致死率计算公式如下:
致死率(%)=虫体死亡数 / 试验虫体总数 × 100 (%)
3. 试验温度:冷冻低温处理之温度分别控制於-25 , -20 , -16 及-5℃。
伍、灰衣鱼物理法防治之结果
一、衣鱼卵孵化试验
图11 为相异温度下衣鱼之孵化率变化图。试验结果显示温度在30℃时於16 日孵化率为80%,在18 日时孵化率达100%;在34℃时第17 日后之孵化率可达 80%,而约需要20 日的时间才能让衣鱼卵接近全部孵化。另外当温度在26℃时其孵化所需的时间则更久,需在第32 日才会有衣鱼孵出,所需的时间与前些温度条件下相差有2 倍左右。至於当温度在38℃以上时,未发现有衣鱼的孵化。温湿度会影响卵的存活及孵化,卵在22℃可孵化;超过37℃则无法孵化48,与本试验之结果一致,所以推断可能因为温度太高,而阻碍了虫卵的孵化。因此确定,最适合衣鱼之幼虫孵化的温度为30℃,高於38℃时则会导致衣鱼死亡,低於22℃时则不利於衣鱼之孵化需69 日之孵化时间。
图11 相异温度下衣鱼之孵化率之变化
二、衣鱼食性之探讨-纸样餵食试验
此试验纸样进行分析如图12 所示,a 显示经60 日纸样餵食试验后,机制棉纸的重量损失量最多(26.6mg),典具帖次之(22.9mg),以分析滤纸之重量损失量最低(13.65mg)。由此可知,衣鱼最喜爱食用的纸样为机制棉纸及典具帖。
图12 衣鱼对不同纸样之啃食影响
三、应用加马射线照射处理灰衣鱼及卵试验
加马射线之照射结果如图13 所示,空白组(照射剂量0Gy)与10Gy 两种剂量对衣鱼卵孵育率皆90%以上,而孵化后之衣鱼幼虫也无死亡现象。衣鱼有经20Gy 照射后孵化率开始明显降低,幼虫死亡率达39.13%,40Gy 剂量照射后孵化率30%,幼虫存活率是0%,剂量50Gy 以上孵化率为0%。生物组织对辐射线的敏感程度,与组织细胞分裂成正比,与其分化成反比,在进行细胞分裂的组织对辐射比较敏感49。衣鱼卵期正是胚胎发育且细胞分裂频繁时期,对加马射线照射之影响程度较成虫敏感,所以仅20Gy 的加马照射就有显著的抑制效应。
加马射线照射结束后观察10 天400Gy 达到完全灭虫功效,推算半致死剂量为90Gy。40Gy 与60Gy 死亡率皆为20%,在死亡时间上60Gy 在4 天内达到20%死亡率,40Gy 需经6 天以上方能造成20%的死亡率。
图13 经加马射线照射后衣鱼卵之孵化率及幼虫致死率
图14 说明至少400Gy 以上方能全面灭杀衣鱼族群。完全抑制卵孵化剂量为60Gy,若使用400Gy 更可同时灭杀卵及衣鱼。经本试验证实除去衣鱼最低剂量为400Gy。档案文物及衣物初感染害虫时,入侵的衣鱼数甚少,容易藏身,难以察觉。但经数世代之繁殖后,则可造成严重为害。由本研究之结果认为400Gy 的加马照射,诸如使卵及成虫死亡。我国卫生署公布的食物灭虫照射剂量为1000Gy。文物档案经400Gy 灭虫照射之剂量,符合食品级安全剂量,亦无任何安全上的顾虑,而剂量之使用越低对档案文物之影响也将减低。
图14 衣鱼经加马射线照射后之致死率
四、应用常态低氧法除虫试验
经由澳洲盖提博物馆委托美国加州大学进行实验证明,温度在25℃、相对湿度55%、氧浓度0.3%以下,在此条件内处理14 日,所有虫、卵、蛹均可尽除50。本研究之除虫试验箱在常态低氧除虫试验以每分钟25 mL 之流量填充氮气进行灰衣鱼卵低氧充氮试验,由表4可观察到衣鱼卵在低氧状态下11 日内可达到 100%之死亡率。成虫需要在不同相对湿度下最久致死时间为7 日。与低氧处理成虫表2 结果相符,在相对湿度愈高而低氧处理效果则降低。
表2衣鱼卵经常态低氧除虫试验之结果
相对湿度致死率100%所需天数
相对湿度80 %11天
相对湿度55-65 %9天 相对湿度20 %5天
注:温度固定为26℃
除虫试验箱在常态低氧除虫试验以每分钟25 mL 之流量填充氮气进行20 只灰衣鱼之低氧试验。由表3 和表4 可观察到衣鱼在低氧状态下6 日后可达到100%之死亡率。
表3衣鱼经常态低氧除虫试验之结果
充氮日数活虫数死亡数量活性
4300反应迟缓
5282无反应
6030死亡
注:温度固定为26℃
表4衣鱼经常态低氧除虫试验之结果
RH(%)充氮所需日数(Day)致死现象发生致死率达100%
204天5天
655天6天
806天7天
注:温度固定为26℃
Viond 之报告中致死虫卵试验的时间为14 日51,而本试验使用此除虫箱,在温度26℃及相对湿度65%下仅需6 日即可使衣鱼致死。
五、应用脱氧剂进行除虫试验
脱氧效果如图15 所示,以RP-K 之致死效果最迅速,在12hr 时即可达到百分之百的致死率,其次在Agelong-G 及Ageless-ZP202 两者脱氧剂的处理上,分别需要3 天以及5 天即可达到百分之百的死亡率。
图15 经120 hr 之脱氧剂处理灰衣鱼成虫之致死率图16 所示微环境内5 天中相对湿度变化监测方面,Agelong-G 及Ageless-ZP202 在 微环境密封后至1 hr 相对湿度呈上升趋势,RP-K 则无明显之温度变化图16 经脱氧剂处理120 hr 后对相对湿度之影响图17 为脱氧剂对衣鱼卵致死率与时间关系,衣鱼卵监测时间至第168hr,致死结果系由日后孵化率推得。致死率随观测时间增长而上升,对照组致死率0%,影响致死率之最短时间为RP-K 脱氧剂。
图17 经脱氧剂处理灰衣鱼卵之致死率
六、应用冷冻法进行除虫试验
灰衣鱼之冷冻处理
试验结果皆显示灰衣鱼致死率随冷冻时间增加而上升,较低温之温度条件使得灰衣鱼能够在缩短致死所需时间。如图18 结果所示,书本外侧组於温度-5℃时灰衣鱼成虫之致死所需时间最长,需处理6hr 后其致死率才可达98%,然而温度於-25℃时则灰衣鱼成虫致死效果最好,冷冻时间1hr 时其致死率已达100%,书本内侧组与夹板处理书组在低温致死时间上都较书本外侧组长,而书本内侧组与夹板处理书组达到致死率100%之时间点相近(图19及20)。
图18 冷冻处理对书本外侧组灰衣鱼致死结果
图19 冷冻处理对书本内侧组灰衣鱼致死结果
图20 冷冻处理对夹板处理书组灰衣鱼致死结果
此现象与日本东京文化财研究所三浦定俊等人曾以低温方式进行所有纸质或木质之文物害虫之冷冻处理实验有明显的差异,其结果显示以-20℃及-30℃两种低温条件下处理分别要5 天以及14 天所有文物虫害能够达到100%之致死效果,相较於日本东京文化财研究所之处理法可有效节省更多时间和电量来处理更多文物52。而冷冻所需时间仍需视冷冻处理之文物之厚度及多寡进行调整。
灰衣鱼卵之冷冻处理
灰衣鱼卵在低温试验后於室温下置放24hr,由夹链袋和书本孔洞中取出置入恒温恒湿箱内待其孵化结果,其中无法孵化出灰衣鱼幼虫之卵即视为致死之反应。灰衣鱼成虫与灰衣鱼卵之冷冻处理试验结果相互比对,可以发现灰衣鱼虫卵致死所需时间皆较灰衣鱼成虫要来得长。其中最短100%致死率所需时间,-25℃需要低温时间2hr 为图21 书本外侧组;最长皆需要72hr 致死所需时间为图22 书本内侧组与图23 之夹板处理书组。
图21 冷冻处理对书本外侧组灰衣鱼卵致死结果
图22 冷冻处理对书本内侧组灰衣鱼卵致死结果
图23 夹板处理书组灰衣鱼卵致死结果
参考岩素芬之研究可知,大部分的文物害虫会在低温下死亡,为避免虫卵在低温下未被杀死,可在第一次低温处理后拿出档案,放置室温下一星期后,再重复一次低温处理53。而本试验找到灰衣鱼卵之致死所需低温时间,可以一次作业达到防治灰衣鱼卵之目标。
陆、心得分享
本研究系针对衣鱼之食性及物理方法进行灰衣鱼防治之探讨,仅列举试验所得与文物保存先进分享。
一、在研究中发现最灰衣鱼啃食量最大之纸样为机制棉纸,啃食量最少之纸样为新闻纸,试验所选用之8 种纸张基重及灰分多寡与损失量无显著相关。
二、试验证实灰衣鱼虫卵在30℃时具有最佳的孵化率,而高於38℃及低於22℃时则会降低孵化率甚至造成死亡。
三、将灰衣鱼卵或灰衣鱼置入书内进行加马射线照射,其剂量对灰衣鱼之天数影响结果证实400Gy 为灭除纸质文物上衣鱼有效剂量。卵较灰衣鱼不耐加马射线之照射。
四、常态低氧试验箱内微环境在相对湿度55~65%时,灰衣鱼6 天即可造成100%死亡率,卵在低氧环境需要9 天方能达到孵化率0%,调整相对湿度 80%以上时,灰衣鱼需要7天达到致死率100%,而卵则需要 11 天。
五、脱氧剂试验结果显示灰衣鱼致死效率以RP-20K 最佳,约12hr 内即可使所有衣鱼因缺氧而致脱水死亡,鲜霸(Agelong-G500)与Ageless-ZP202 在试验过程中因湿度较高对於灰衣鱼之致死反而不利,皆须72hr 以上才能达到扑杀之效果。
六、经冷冻除虫试验结果可得知,灰衣鱼在相异温度之间有不同之冷冻效果,模拟灰衣鱼及卵存在之书本出没位置,在虫卵致死率达100%时之低温冷冻所需之时间标准,冷冻法所需低温时间在-25℃与-20℃下需要3hr 以上,-16℃环境内需要5hr,而-5℃则需要72hr 方可达於灭虫之效果。以此时间标准可有效防治所有灰衣鱼之族群对文物之危害。
七、未来针对文物害虫衣鱼之防治,建议应朝向更有效、无公害、无毒、价廉、易操作之方向发展,同时对於忌避剂之发展重於毒杀剂灭杀方法之研究。
【本研究为第二作者硕士论文研究之一部分,承蒙嘉义大学生物资源学系萧文凤教授鉴定衣鱼品种及指导试验之进行、核能所照射厂陈家杰博士、林彬先生协助进行照射试验及国立中央图书馆台湾分馆提供充氮低氧除虫设备,使本试验顺利完成,谨此特申谢忱】。
注释
1 洪王徽恢,台湾地区中文善本图书虫害防治之研究(汉美图书有限公司,1991),页36-40。
2 李景仁、冯惠芬,图书档案保护技术手册(北京市:档案出版社,1992),页600。
3 冯惠芬、李景仁、赵秉中,档案图书害虫及其防治(北京市:档案出版社,1985),页78-90。
4 P. E. Sloderbeck, Silverfish and Firebrats(Kansas state University, 2004, pp.1-2 .
5 夏沧琪,「谈纸质档案的微生物危害与防治」档案季刊(2001 创刊号),页46-58。
6 岩素芬,「图书蛀虫、防虫处理」 佛教图书馆馆刊 43(2006),页47-49。
7 张美芳,「档案害虫其抗药性及生化机制的研究」(中国人民大学博士学位论文摘要,2003),页8。
8 同注4,页1-2。
9 三浦 定俊、山野胜次、木川いカ「文化财の生物被害对策の现状-臭化メメメ熏蒸の代替对应策ににいに」文化财の保存科学 44 卷(2000),页20-23。.
10 J. Dawson,, “The Effects on Insecticides on Museum Artifacts and Materials”. In A Guide to Museum Pest Control, Foundation of the American Institute for Conservation of Historic and Artistic Works and the Association of SystematicCollections (1988), pp. 135 50.
11 同注4,页1-2。
12 D.Grimaldi, and M. S. Engel, Evolution of the Insects(Cambridge :Cambridge University Press, 2005), pp. 147-152.
13 S. B.Jacobs, Entomological Notes. (Pennsylvania state University, 2003).
14 萧文凤,「衣鱼与衣蛾之生态与防治」中华环境有害生物(2005),(检索日期:2010 年6 月1 日)。
15 A. Mallis and R.V. Caur. “Silverfish”. In: Mallis, A. (ed.). Handbook of Pest Control. Franzek and Foster : (1982),p.1101 . 16 J. A. Adams, “Methods of Rearing Lepismatids,” in P. S. Galtsoff, F. Lutz and J. G (1959) pp. 261 263. 17 L.A.Zycherman, J.R.Schrock, A Guide to Museum Pest Control.Association of Systematics Collections. ( Washington,1988) , p. 205. 18 同注1,页36-40。
19 同注4,页1-2。
20 同注4,页1-2。
21 同注15,页1101。
22 W. Olkowski, S. Daar, and H. Olkowski, Common-Sense Pest Control. (CT:Taunton Press,1991).
23 同注22。
24 同注7,页8。
25 同注22。
26 同注22。
27 同注15,页1101。
28 H. L.Sweetman, “Physical Ecology of the Firebrat, Thermobia Domestica (Packard)”. Ecological Monographs,8(1939), pp.285-311 .
29 郭莉珠、张美芳、张建华,档案保护技术学教程 中国人民大学出版社(2000),页202。
30 杨时荣,「低氧处理在图书保存与虫菌防治上的应用」书苑 38 期(1998),页1-66。
31 林灿煌、张灿河、李微,「去氧包装原理及去氧剂的研究和发展状况」食品工业科技 第5 期(2004),页115-116。
32 M. Calderon, “Introduction” In M. Calderon and R. Barkai-Colan [eds.], Food Preservation by Modified Atmospheres, (Boca Raton, Florida:CRC Press, 1990). pp. 3-8 .
33 E. G.Jay, R. T. Arbogast, and G. G. Peraman, Jr., “Relative Humidity: Its Importance in the Control of Store-productInsects with Modified Atmospheric Gas Concentrations” J. Stored Prod. Res. 6 (1971), pp.325-329 .
34 E. G. Jay, & W. Cuff, “Weight Loss and Mortality of Three Life Stages of Tribolium Castaneum (Herbst) When Exposed to Four Modified Atmospheres” J. Stored Prod. Res. 17. (1981), pp.117-124 .
35 P.Loaharanu, “Rising Calls for Food Safety. Radiation Technology Becomes a Timely Answer” IAEA Bull. 43 (2001), pp.37-42 .
36 彭武康,「加马射线对烟甲虫之致死效果」台湾昆虫 22 (2002),页157-162。
37 夏克胜、王力、王甲绪、张化一,「辐照检疫处理技术简介」检验检疫科学 11:3 (2001),页 59-61。
38 夏沧琪,「γ-射线应用於霉害纸质档案之灭菌处理」档案季刊 7:2 (2008),页18-33。
39 同注3,页78-90。
40 姚建、刘虹、陈小琳,「使用冷冻方法防治昆虫标本虫害」昆虫知识 42:1(2005),页96-98。
41 蔡燕青,「史料档案维护及保存之以管窥见」台湾图书馆管理季刊(2006),页69-76。
42 张鸿铭,「纸质档案保存维护」(2006),〈http://e-archivist.archives.gov.tw/ch/images/03_13 _1.pdf : pp.122〉(检索日期:2010 年6 月1 日)。
43 同注7,页8。
44 岩素芬,「灾难预防与紧急处理-虫害篇」文化资产保存与维护研习班(2000)-文化资产预防性保护与急难防护专业人员培训,页39-48。
45 夏沧琪、蔡妙真、黄俊翰、宜城、吴湘嵋,「纸质文物衣鱼危害及防治之探讨」彰云嘉大学校院盟学术研讨会论文集(2007),页417-422。
46 同注29,页61-66。
47 Thomas J. K Strang, “Controlling insect Pests with Low Temperature”, CCI Note3/3, (Canadian Conservation Institute,1997), pp.1-4 .
48 同注14。
49胡灿、陈家杰、彭武康,「加马射线对米象(Sitophilus Oryzae) (Coleoptera: Curculionidae)之致死效应」台湾昆虫 22 (2002),页 229-236。
50 Viond Daniel, “Insect Control in Museums: An Overview”. In O. Keith ,Pest Management in Museums (1995) .
51 同注50。
52同注9,页20-23。
53 同注44,页39-48。