Monitoring i usuwanie zanieczyszczeń mikrobiologicznych w pomieszczeniach archiwalnych i bibliotecznych Monitoring and removal of microbial contamination in archive and library premises J U S T Y N A S K Ó R A, K A T A R Z Y N A P I E T R Z A K, BEATA GUTAROWSKA, PIOTR PIETROWSKI Istotne zagrożenie dla trwałości zbiorów archiwalnych i bibliotecznych mających postać papierową stanowią mikroorganizmy, szczególnie grzyby strzępkowe. W artykule przedstawiono stan zanieczyszczenia mikrobiologicznego w archiwach i bibliotekach. Dokonano oceny skuteczności dezynfekcji przeprowadzonej metodami: chemicznego zamgławiania preparatem z czwartorzędowymi solami amoniowymi, promieniowania UV oraz jonizacji fotokatalitycznej. Ponadto określono wpływ dezynfekcji metodą jonizacji fotokatalitycznej na skład gatunkowy drobnoustrojów zasiedlających magazyn biblioteczny. W badanych pomieszczeniach odnotowano niskie zanieczyszczenie bakteryjne, natomiast w połowie rozpatrywanych magazynów zanieczyszczenie powietrza grzybami było podwyższone w odniesieniu do dopuszczalnych limitów literaturowych. Stwierdzono większe zróżnicowanie gatunkowe grzybów w pomieszczeniach bibliotecznych niż w archiwach. Przeprowadzone procesy dezynfekcji metodami promieniowania UV oraz jonizacji fotokatalitycznej wykazały wysoką efektywność w przypadku usuwania drobnoustrojów z powietrza i z powierzchni. Metoda chemiczna okazała się mniej skuteczna w eliminacji drobnoustrojów. Wyznaczono czynniki wpływające na skuteczność dezynfekcji. Wykazano konieczność analizy mikrobiologicznej przed i po procesie dezynfekcji. Słowa kluczowe: zanieczyszczenia mikrobiologiczne, grzyby strzępkowe, dezynfekcja, archiwa, biblioteki, chemiczne zamgławianie preparatem z czwartorzędowymi solami amoniowymi, promieniowanie UV, jonizacja fotokatalityczna The significant threat to the durability of archival and library paper collection are microorganisms, especially filamentous fungi. This paper presents the state of microbial contamination in archives and libraries. The evaluation of the effectiveness of disinfection methods: chemical misting with quaternary ammonium salts, UV radiation and photocatalytic ionization was performed. Moreover, the influence of photocatalytic ionisation disinfection on the microorganisms species composition inhabiting the library warehouse was estimated. In the tested premises, the low bacterial contamination was reported, while in the air, the fungi contamination was increased in respect to the literature limits for half of considered warehouses. The higher diversity of fungi species in library premises than in the archive was found. The two carried out disinfection processes - UV radiation and photocatalytic ionisation have shown similar, high effectiveness in microorganisms removal from the air and surfaces, in the case of the chemical method the effectiveness was lower. Factors influencing the efficiency of disinfection were determined. The need for microbiological analysis before and after the disinfection was demonstrated. Keywords: microbial contaminations, filamentous fungi, disinfection, archives, libraries, chemical misting with quaternary ammonium salts, UV radiation, photocatalytic ionization mgr inż. J. Skóra, mgr inż. K. Pietrzak, dr hab. B. Gutarowska, Instytut Technologii Fermentacji i Mikrobiologii, Politechnika Łódzka, ul. Wólczańska 171/173, 90-924 Łódź; dr inż. P. Pietrowski, Centralny Instytut Ochrony Pracy Państwowy Instytut Badawczy, Zakład Ochron Osobistych ul. Wierzbowa 48, 90-133 Łódź PRZEGLĄD PAPIERNICZY 69 STYCZEŃ 2013 35
Wprowadzenie Nieustannie trwający postęp w sposobach gromadzenia informacji oraz rosnące zasoby źródeł elektronicznych nie umniejszyły roli tradycyjnego podłoża przekazów piśmiennych papieru. Występuje on w postaci książek, materiałów archiwalnych i dokumentów historycznych (ksiąg, spisów, akt, fotografii, map, szkiców), które przechowywane są w magazynach archiwalnych i bibliotecznych. Wśród czynników zagrażających zbiorom archiwalnym i bibliotecznym najczęściej wymienia się katastrofy i awarie, czynniki fizykochemiczne, działania człowieka oraz czynniki biologiczne (1). Obecnie, w archiwach i bibliotekach funkcjonują zaawansowane systemy zabezpieczeń (przeciwpożarowe, przeciwpowodziowe, przeciwwłamaniowe i in.) oraz restrykcyjne warunki przechowywania zbiorów (np. wytyczne dotyczące dopuszczalnych wartości temperatury i wilgotności względnej powietrza). Powoduje to ograniczenie i wyeliminowanie czynników szkodliwych dla magazynowanych książek i archiwaliów, z wyjątkiem zagrożeń mikrobiologicznych. Jedną z głównych przyczyn zakażenia książek i materiałów archiwalnych przez drobnoustroje jest zanieczyszczenie mikrobiologiczne powietrza pomieszczeń magazynowych. Powietrze stanowi środowisko przejściowe, umożliwiając transport drobnoustrojów z ich źródła na powierzchnie obiektów archiwalnych i bibliotecznych (2). Źródłem drobnoustrojów w tego typu pomieszczeniach mogą być zawilgocone i zainfekowane przegrody budowlane, zanieczyszczenia przenikające przez systemy wentylacyjno-klimatyzacyjne, pracujący lub przebywający tam okresowo ludzie, jak również wprowadzony do zbiorów skażony mikrobiologicznie papier. Książki i archiwalia, nawet w odpowiednich warunkach przechowywania, atakowane są przez drobnoustroje, które wydzielają do otoczenia produkty przemiany materii, oraz enzymy prowadzące do rozkładu celulozy głównego składnika papieru (3, 4). Wzrost mikroorganizmów następuje początkowo na powierzchni papieru, natomiast w późniejszym okresie strzępki grzybni wnikają do włókien papieru i zmiękczają je. W fazie rozkładu celulozy następuje wydzielanie wody i wytworzenie śluzu, co objawia się wyraźnymi zmianami własności papieru, przede wszystkim osłabioną, bibulastą i rozpulchnioną jego strukturą. Procesom tym towarzyszy najczęściej występowanie przebarwień o różnym nasileniu i wielkości oraz wydzielanie przykrych zapachów. Przebarwienia zazwyczaj są wynikiem migracji barwnika z grzybni do papieru, a ich intensywność zależy od warunków rozwoju grzybów. Mikroorganizmy mogą być przyczyną zniszczeń określanych mianem choroby papieru destrukcji puszystej, kamienienia książek i foxingu. Destrukcja puszysta dotyczy najczęściej papieru magazynowanego na strychach i piwnicach, który miał styczność z porażonym przez grzyby domowe drewnem. Głównym jej przejawem jest specyficzną strukturą papieru: bibulastość, puszystość, napęcznienie oraz widoczny wzrost grzybni. Kamienienie książek dotyka zawilgoconego papieru, który staje się ciemną, twardą i pokrytą śluzem masą, pozbawioną budowy kartkowej. Terminem foxing określa się występowanie drobnych, różnokształtnych, pomarańczowo-rudych plamek, świecących w świetle UV na powierzchni papieru (5-9). Zanieczyszczenie mikrobiologiczne powietrza pomieszczeń archiwalnych i bibliotecznych może wynosić nawet 2,3 10 3 1 10 4 jtk/m 3 (2). Z powietrza magazynów w bibliotekach i archiwach izolowano liczne gatunki drobnoustrojów, jednakże największą zdolność zasiedlania tego środowiska posiadają pleśnie (2, 10). Stwierdzono, iż szczególnie niebezpieczne dla trwałości papieru są grzyby z rodzajów: Chaetomium, Myrothecium, Memnoniella, Stachybotrys, Curvularia, Trichocladium, Botryodiplodia, Acrothecium, Cephalosporium, Verticillium, Botryotrichum, Sepedonium, Trichothecium, Epicoccum, Alternaria, Stemphylium, Trichoderma, Penicillium i Aspergillus (11). Do biodeterioracji książek i materiałów archiwalnych przyczynia się także aktywny rozwój promieniowców takich, jak m.in. Micromonospora chalcea, Microbispora bispora, Streptomyces cellulosae i Streptomyces sporangium. Bakterie, ze względu na swoje wymagania środowiskowe i niewielkie uzdolnienia celulolityczne, odgrywają mniejszą rolę w biologicznym rozkładzie papieru. Jednakże do rodzajów silnie niszczących papier zaliczyć należy: Cytophaga, Sporocotophaga, Cellulomonas, Cellvibrio, Bacillus, Clostridium. Zanieczyszczenie mikrobiologiczne w archiwach i bibliotekach wpływa na stan gromadzonych zbiorów, jak również kondycję zdrowotną ludzi pracujących lub długotrwale przebywających w tych instytucjach. Występowanie powszechnych w magazynach archiwalnych i bibliotecznych grzybów saprofitycznych może być przyczyną licznych schorzeń. Do najczęstszych należą alergie, schorzenia układu oddechowego (astma, AZPP alergiczne zapalenie pęcherzyków płucnych), SBS (zespół chorego budynku, ang. Sick Building Syndrome) oraz mikotoksykozy. W przypadku kontaktu z gatunkami patogennymi istnieje zagrożenie bezpośrednimi infekcjami grzybicznymi (11, 12). Monitoring stopnia zanieczyszczenia mikrobiologicznego w magazynach archiwalnych i bibliotecznych jest istotnym elementem profilaktyki pozwalającej chronić zbiory przed biodeterioracją oraz pracowników przed dolegliwościami zdrowotnymi spowodowanymi głównie inhalacją bio- 36 PRZEGLĄD PAPIERNICZY 69 STYCZEŃ 2013
aerozolu grzybowego. W pomieszczeniach silnie zanieczyszczonych drobnoustrojami bardzo często niezbędne jest wykonanie dezynfekcji. Metody dezynfekcji powietrza i powierzchni, w zależności od użytego czynnika dezynfekcyjnego, dzieli się na chemiczne oraz fizyczne. Najpowszechniej wykorzystywaną chemiczną metodą dezynfekcji archiwaliów i książek jest fumigacja tlenkiem etylenu (EtO) w komorze dezynfekcyjnej. W Polsce używa się 16 komór stacjonarnych oraz jedną mobilną. Ze względu na duże zagrożenie zdrowotne personelu podczas dezynfekcji z tlenkiem etylenu (właściwości rakotwórcze, mutagenne, toksyczne i drażniące), w ciągu kolejnych dwóch lat proces ten będzie wycofywany w wielu krajach (13, 14). Dezynfekcja chemiczna obejmuje także metodę aerozolowania (zamgławiania) polegającą na rozpylaniu w powietrzu wodnego roztworu związku chemicznego w postaci aerozolu o średnicy kropel 5-50 µm. Proces może być przeprowadzany za pomocą zamgławiaczy dynamicznych (na zimno) lub termicznych (na gorąco). Skuteczność takiej dezynfekcji zależy od rodzaju i wrażliwości mikroorganizmów, stężenia środka dezynfekcyjnego, czasu dezynfekcji i warunków środowiska. Wśród chemicznych inhibitorów rozwoju drobnoustrojów najczęściej wykorzystuje się czwartorzędowe sole amoniowe, alkohole, fenole, utleniacze (np. nadtlenki), kwasy, zasady, a nawet związki metali ciężkich. Muszą one być nieszkodliwe dla ludzi i zwierząt, łatwe w użyciu, trwałe i skuteczne w szerokim zakresie ph, nie mogą niszczyć przedmiotów dezynfekowanych (15, 16). Spośród metod fizycznych do dezynfekcji magazynów wykorzystuje się najczęściej promieniowanie UV lub jonizację fotokatalityczną. Promieniowanie UV wykazuje największe właściwości przeciwdrobnoustrojowe w granicach długości fali 240-280 nm, najbardziej aktywne jednak są promienie o długości 250-265 nm. Właściwości dezynfekcyjne tego promieniowania polegają na pochłanianiu go przez zasady purynowe i pirymidynowe oraz aminokwasy aromatyczne, co w konsekwencji prowadzi do zmian fotochemicznych w kwasach nukleinowych i białkach. Szczególnie użyteczne są promienniki zamknięte, tzw. lampy przepływowe, stosowane powszechnie w szpitalach, które zapewniają bezpieczeństwo personelowi przy ciągłym trybie pracy urządzenia. Skuteczność tej dezynfekcji zależy od długości emitowanej fali, natężenia promieniowania, czasu naświetlania, stopnia zanieczy sz czenia powietrza cząstkami stałymi (zapylenie), ruchu powietrza, występowania wentylacji, ruchu ludzi, wilgotności powietrza (17, 18). Jonizacja fotokatalityczna jest procesem, w którym w cząsteczkach półprzewodnika (dwutlenek tytanu TiO 2 ), powstają reaktywne formy tlenu RFT, takie jak rodnik tlenowy (O 2- ), rodnik hydroksylowy (OH ), nadtlenek wodoru (H 2 O 2 ) oraz ozon (O 3 ). Mechanizm inaktywacji drobnoustrojów za pomocą jonizacji fotokatalitycznej polega na destrukcji błony komórkowej, lipidów, polisacharydów, a tym samym dezintegracji struktury komórkowej. Do skutecznej dezynfekcji tą metodą wymagane są powierzchnia reaktywna (TiO 2 ), tlen, woda i światło ultrafioletowe. Jonizację fotokatalityczną wykorzystuje się także do oczyszczania powietrza w pomieszczeniach mieszkalnych oraz w samochodach (19, 20). Ze względu na dużą wagę zanieczyszczenia mikrobiologicznego w archiwach i bibliotekach oraz potencjalne zastosowanie różnych metod usuwania drobnoustrojów z tego środowiska, zagadnienia te są aktualnym problemem badawczym. W artykule przedstawiono analizę stanu mikrobiologicznego magazynów archiwalnych i bibliotecznych oraz porównanie skuteczności trzech metod dezynfekcji wykonanej dla pomieszczeń najsilniej zanieczyszczonych drobnoustrojami. Cel badań Celem badań były: ocena zanieczyszczenia mikrobiologicznego powietrza i powierzchni w magazynach archiwalnych i bibliotecznych, ocena skuteczności dezynfekcji przeprowadzonej metodą zamgławiania chemicznego, promieniowania UV oraz jonizacji fotokatalitycznej w magazynach najsilniej zanieczyszczonych drobnoustrojami, ocena jakościowa mikrobiocenozy powietrza przed i po dezynfekcji metodą fotokatalitycznej jonizacji w celu wskazania gatunków wrażliwych i opornych na przeprowadzoną dezynfekcję. Obiekty badań Badania wykonano w dwóch bibliotekach oraz dwóch archiwach zlokalizowanych w Łodzi. W każdej instytucji analizowano po 2 pomieszczenia magazynowe. W badanych obiektach określono temperaturę i wilgotność używając higrometru PWT- 401 (Elmetron, Polska). Stężenie pyłu w powietrzu określono za pomocą miernika zapylenia DustTrak DRX (model 8533, TSI, USA). Poziom ozonu w trakcie dezynfekcji badano miernikiem S-200 (Aeroqual, Nowa Zelandia). Charakterystykę badanych pomieszczeń przedstawiono w tabeli 1. Metody badań Pobór prób do analizy zanieczyszczenia mikrobiologicznego powietrza i powierzchni Czystość mikrobiologiczną powietrza oznaczano używając próbnika MAS-100 Eco Air Sampler (Merck, Niemcy). Pobrano 50 l i 100 l powietrza na podłoże MEA (Malt Extract Agar, Merck, Niemcy) z chloramfenikolem (0,1%), do oznaczenia ogólnej liczby grzybów PRZEGLĄD PAPIERNICZY 69 STYCZEŃ 2013 37
Tabela 1. Charakterystyka magazynów archiwalnych i bibliotecznych Table 1. Characteristics of archive and library warehouses Instytucja Kubatura badanych pomieszczeń [m 3 ] Średnia temperatura powietrza [ C] Średnia wilgotność względna powietrza [%] Stężenie pyłu w powietrzu [mg/m 3 ] PM2,5 PM10 (<2,5μm) (<10μm) Archiwum I 222-236 22,0 36,2 nb nb Archiwum II 176-405 19,3 31,5 0,060 0,064 Biblioteka I 69-222 23,0 51,4 0,062 0,090 Biblioteka II 123-138 18,5 27,3 0,027 0,029 Przeznaczenie badanych pomieszczeń Magazynowanie akt miasta Łodzi, ksiąg ze spisami ludności, map Łodzi i województwa, archiwalnych fotografii Magazynowanie akt dawnych fabryk, akt sądowych Magazynowanie współczesnych książek popularno-naukowych Magazynowanie książek oraz czasopism popularno-naukowych Nb nie badano PM2,5 pył respirabilny o średnicy mniejszej niż 2,5 μm PM10 pył zawieszony o średnicy mniejszej niż 10 μm i na podłoże TSA (Tryptic Soy Agar, Merck, Niemcy) z nystatyną (0,2%), do oznaczenia ogólnej liczby bakterii. Próby powietrza zostały pobrane w 3-4 miejscach w każdym pomieszczeniu w dwóch powtórzeniach. Próby z powierzchni zostały pobrane za pomocą płytek odciskowych RODAC Envirocheck (Replicate Organism Detection And Counting, Merck, Niemcy) z podłożem TSA z neutralizatorami (bakterie) i podłożem Sabouraud (Merck, Niemcy) (grzyby). Próby z powierzchni zostały pobrane w 3-5 miejscach w każdym pomieszczeniu w dwóch powtórzeniach. Określenie ilości drobnoustrojów w powietrzu i na powierzchniach Próby inkubowano w 30 C przez 48 h (bakterie) i w 27 C przez 5 dni (grzyby). Po inkubacji liczono wyrosłe kolonie a uzyskany wynik, z uwzględnieniem objętości pobranego powietrza i powierzchni badanego obiektu, przeliczono odpowiednio jako jtk/m 3 i jtk/100 cm 2. Za wynik końcowy przyjęto średnią arytmetyczną wszystkich powtórzeń w danym miejscu. Identyfikacja mikroorganizmów Uzyskane w wyniku posiewu redukcyjnego czyste kultury bakteryjne scharakteryzowano makroskopowo, a następnie przeprowadzono badania wybranych cech diagnostycznych: barwienie Grama, test na katalazę, test na oksydazę (Microbiologie Bactident Oxydase, Merck, Niemcy). Następnie, dla bakterii, których częstość występowania była większa niż 25%, przeprowadzono testy API (BioMérieux, Francja): API 50 CH, API STAPH i API 20 NE. Drożdże diagnozowano stosując test API C AUX. Identyfikację grzybów strzępkowych przeprowadzono na podstawie obserwacji makro- i mikroskopowych szczepów hodowanych na pożywce CYA (Difco, USA) oraz YES (Yeast Extract with Supplements), korzystając z kluczy taksonomicznych (21,22). Diagnostykę drobnoustrojów wykonano także przed i po procesie dezynfekcji metodą jonizacji fotokatalitycznej. Dezynfekcja analiza ilościowa Proces dezynfekcji przeprowadzono w jednym z magazynów biblioteki I. Dezynfekcja metodą jonizacji fotokatalitycznej została przeprowadzona jonizatorem, posiadającym funkcję dostosowania wydajności dezynfekcji do kubatury pomieszczenia. W trakcie procesu mierzono stężenie ozonu w powietrzu (nie stwierdzono obecności ozonu w powietrzu w trakcie prowadzenia procesu). Urządzenie pracowało w trybie 24-godzinnym przez 7 dni. Dezynfekcja metodą promieniowania ultrafioletowego została przeprowadzona przy użyciu lamp przepływowych wyposażonych w trzy promienniki UV. W badaniu wykorzystano trzy lampy rozstawione w każdym magazynie, które pracowały w trybie 24- godzinnym przez 7 dni. W celu oceny skuteczności dezynfekcji metodą jonizacji fotokatalitycznej i promieniowania UV, z powietrza i powierzchni obiektów zabytkowych, półek oraz ścian znajdujących się w magazynach pobrano próby kontrolne przed dezynfekcją oraz w 1, 2, 3, 4 i 7 dniu dezynfekcji. Dezynfekcja metodą zamgławiania chemicznego została przeprowa dzona zamgławiaczem elektrycznym, którego wydajność wynosiła 60l/h, a wielkość tworzonych kropel mgły chemicznej sięgała 0,5-40 µm. Do dezynfekcji został wykorzystany preparat w ilości 1 g/m 3, na bazie czwartorzędowych soli amoniowych (sole tetraalkiloamoniowe, polaminy alifatyczne, sekwestranty). Urządzenie pracowało ok. 20 min. Próby do analizy stopnia zanieczyszczenia mikrobiologicznego powietrza i powierzchni obiektów znajdujących się w magazynach pobrane były przed dezynfekcją oraz po 3 i 5 dniach po procesie. Po przeprowadzonych dezynfekcjach lub w trakcie ich trwania obliczono maksymalną redukcję liczby drobnoustrojów (R) w powietrzu oraz na powierzchniach wg wzoru: 38 PRZEGLĄD PAPIERNICZY 69 STYCZEŃ 2013
R x x x max min = max 100% gdzie: x max największa liczba drobnoustrojów [jtk/ m 3 lub jtk/100cm 2 ]; x min najmniejsza liczba drobnoustrojów [jtk/ m 3 lub jtk/100cm 2 ]. Wyniki Warunki klimatyczne przechowywania zbiorów rekomendowane w Normie PN-ISO 11799:2006 to 14-18 C i do 40-50% wilgotności względnej powietrza (23). Badane instytucje charakteryzowały się temperaturą przechowywania zbiorów nieznacznie przekraczającą wartości wskazane w normie. W przypadku biblioteki I odnotowano także podwyższoną wilgotność względną powietrza (tabela 1). Pył respirabilny (frakcja o średnicy cząstek mniejszej niż 2,5 μm) we wszystkich rozpatrywanych magazynach przekraczał dopuszczalny limit podawany przez Światową Organizację Zdrowia (WHO), wynoszący 0,025 mg/m 3 (24). W pomieszczeniach znajdujących się w archiwum II i bibliotece I stwierdzono także wysokie stężenie pyłu zawieszonego o cząstkach mniejszych od 10 μm, wobec wartość dopuszczalnych przez WHO (0,050 mg/m 3 ) (24). Szczególnie wysokie zapylenie wykryto w magazynach biblioteki I. Nadmierne stężenie pyłów może być czynnikiem sprzyjającym wzrostowi mikroorganizmów dostarcza on substancji odżywczych, dzięki którym formy przetrwalne mogą rozpocząć aktywny rozwój, chroni również drobnoustroje przed negatywnym wpływem czynników środowiska np. promieniowania UV. Ponadto pył docierający do pęcherzyków płucnych w układzie oddechowym człowieka może być odpowiedzialny za schorzenia alergiczne. Zanieczyszczenie mikrobiologiczne powietrza było na najniższym poziomie w pomieszczeniach archiwum II. W instytucji tej odnotowano średnią liczbę bakterii i grzybów wynoszącą odpowiednio: 1,1 10 2 jtk/m 3 oraz 3,8 10 2 jtk/m 3. Największe zanieczyszczenie mikrobiologiczne powietrza, odnotowano dla magazynów biblioteki I. Wykryto w tych pomieszczeniach liczbę Tabela 2. Zanieczyszczenie mikrobiologiczne w badanych magazynach archiwalnych i bibliotecznych Table 2. Microbiological contamination in tested archive and library warehouses Instytucja Archiwum I Archiwum II Bakterie Ogólna liczba w powietrzu [jtk/m 3 ] Śr: 4,4 10 2 Min: 1,3 10 2 Max: 5,5 10 2 OS: 1,6 10 2 Śr: 1,1 10 2 Min: 2,0 10 1 Max: 8,5 10 2 OS: 5,2 10 2 Ogólna liczba na powierzchniach [jtk/100cm 2 ] Śr: 3,6 10 1 Min: 2,8 10 0 Max: 9,2 10 1 OS: 4,3 10 1 Śr: 5,0 10 2 Min: 5,0 10 0 Max: 1,2 10 4 OS: 3,9 10 3 Najczęściej izolowane gatunki Bacillus licheniformis, B.megaterium, B. pumilus, B. subtilis, Leuconostoc mesenteroides, Micrococcus flavus, M. sp., Micromonospora sp., Nocardia sp., Pseudomonas oryzyhabitans, Staphylococcus cohnii, S. lentus, S. xylosus Grzyby Ogólna liczba w powietrzu [jtk/m 3 ] Śr: 2,3 10 2 Min: 8,7 10 1 Max: 3,7 10 2 OS: 1,4 10 2 Śr: 3,8 10 1 Min: 2,0 10 1 Max: 1,6 10 2 OS: 1,2 10 2 Ogólna liczba na powierzchniach [jtk/100cm 2 ] Śr: 1,2 10 2 Min: 5,6 10 0 Max: 1,1 10 2 OS: 8,6 10 1 Śr: 4,0 10 2 Min: 5,0 10 0 Max: 2,6 10 3 OS: 1,2 10 3 Najczęściej izolowane gatunki Aspergillus versicolor, Beauveria sp., Chrysonilia sitophila, Cladosporium herbarum, C. macrocarpum, Paecilomyces variotii, Penicillium carneum, P. crustosum, P. digitatum, P. hirsutum, P. italicum, P. janthinellum, P. olsonii, P. viridicatum, Rhizopus nigricans, Cryptococcus humicola, Rhodotorula sp. Biblioteka I Biblioteka II Śr: 4,7 10 2 Min: 2,5 10 2 Max: 3,3 10 2 OS: 2,1 10 2 Śr: 2,7 10 2 Min: 2,0 10 1 Max: 3,3 10 3 OS: 1,3 10 3 Śr: 3,4 10 2 Min: 7,4 10 1 Max: 7,6 10 2 OS: 3,8 10 2 Śr: 1,0 10 1 Min: 5,0 10 0 Max: 1,5 10 1 OS: 7,3 10 0 Aneurinibacillus aneurinilyticus, Bacillus circulans, B. licheniformis, B. mycoides, B. pumilus, B. subtilis, Kocuria kristinae, Micrococcus sp., Nocardia sp., Pseudomonas alcaligenes, P. stutzeri, Staphylococcus lentus, S. xylosus Śr: 3,4 10 2 Min: 2,2 10 2 Max: 6,1 10 2 OS: 1,5 10 2 Śr: 5,0 10 1 Min: 2,0 10 1 Max: 4,0 10 2 OS: 1,3 10 2 Śr: 1,2 10 2 Min:2,4 10 1 Max: 4,3 10 2 OS: 2,0 10 2 Śr: 1,0 10 3 Min: 5,0 10 0 Max: 6,4 10 3 OS: 3,9 10 3 Acremonium verticillium, A. alternata, A. consortiale, A. tennuissima, Aspergillus flavus, A. niger, A. ochraceus, A. versicolor, Botrytis cinerea, Chaetomium globosum, Cladosporium herbarum, C. macrocarpum, Epicoccum nigrum, Eurotium amstelodami, Mucor circinelloides, Penicillium carneum, P. chrysogenum, P. crustosum, P. griseofulvum, P. italicum, P. polonicum, P. waksmanii, Rhizopus nigricans, Talaromyces wartmannii, Trichoderma koningii, Trichoderma viride, Ulocladium sp., Candida sphaerica Śr średnia; Min Max wartość najniższa i najwyższa; OS odchylenie standardowe PRZEGLĄD PAPIERNICZY 69 STYCZEŃ 2013 39
Rys. 1. Udział procentowy poszczególnych rodzajów drobnoustrojów w powietrzu w bibliotece I przed i po dezynfekcji metodą jonizacji fotokatalitycznej Fig. 1. Percentage of particular microorganisms in the air in Library I before and after photocatalytic ionisation disinfection bakterii na poziomie 4,7 10 2 jtk/m 3 oraz grzybów na poziomie 3,4 10 2 jtk/m 3 (tabela 2). W dwóch spośród czterech badanych instytucji stwierdzono liczebność grzybów w powietrzu na wyższym poziomie niż proponowany limit literaturowy wynoszący 2,0 10 2 jtk/m 3 (25). Liczba bakterii na powierzchniach w bibliotece II kształtowała się na najniższym poziomie, w odniesieniu do pozostałych badanych pomieszczeń i wynosiła średnio: 1,0 10 1 jtk/100 cm 2. Najniższą liczebność grzybów określono w przypadku przedmiotów zlokalizowanych w archiwum I i bibliotece I (1,2 10 2 jtk/100cm 2 ). Największą liczebność bakterii na powierzchniach stwierdzono w magazynach archiwum II (5,0 10 2 jtk/100cm 2 ), natomiast grzybów w bibliotece II (1,0 10 3 jtk/100cm 2 ) (tabela 2). Wysoka kontaminacja powierzchni w tych instytucjach może być związana z lokalnymi porażeniami materiałów, których wybór do analiz podyktowany był sugestiami personelu. Niepokojący jest fakt wysokiego skażenia grzybami obiektów gromadzonych w bibliotece II (przy niewielkiej kontaminacji bakterii), co stanowi realne niebezpieczeństwo inicjacji procesów biodeterioracyjnych w magazynach tej biblioteki. Analiza rodzajów zanieczyszczeni mikrobiologicznego magazynów archiwalnych i bibliotecznych wykazała, iż w obu typach pomieszczeń najczęściej występują bakterie z rodzaju: Bacillus, Micrococcus, Pseudomonas, Kocuria, Staphylococcus oraz promieniowce z rodzaju Nocardia i Micromonospora. Skład jakościowy grzybów w archiwach i bibliotekach był bardziej różnorodny w przypadku pomieszczeń bibliotecznych. W obu rodzajach magazynów dominowały grzyby: Aspergillus, Cladosporium, Penicillium, Rhizopus. W archiwach izolowano także rodzaje: Beauveria, Chrysonilia, Paecilomyces oraz drożdże: Cryptococcus sp. i Rhodotorula sp. W magazynach bibliotecznych stwierdzono również występowanie rodzajów pleśni: Acremonium, Alternaria, Botrytis, Chaetomium, Epicoccum, Eurotium, Mucor, Talaromyces, Trichoderma, Ulocladium oraz drożdży z rodzaju Candida. Z analizy skuteczności dezynfekcji powietrza (tabela 3) wynika, że najskuteczniejszą metodą w usuwaniu bakterii okazało się promieniowanie UV, redukcja liczby drobnoustrojów wyniosła R=98%. Grzyby były usuwane z najwyższą efektywnością przy pomocy jonizacji fotokatalitycznej (R=80%). W przypadku zamgławiania chemicznego, nie uzyskano obniżenia liczby grzybów, natomiast bakterie zredukowane zostały zaledwie o 44%. W czasie dezynfekcji powierzchni, najwyższą redukcję drobnoustrojów na poziomie 99% uzyskano dla metody promieniowaniu UV. Niższą efektywność uzyskano w przypadku metody jonizacji fotokatalitycznej, sięgała wartości redukcji R=61 76%. Podobnie jak podczas oczyszczania powietrza, najniższą redukcję liczby drobnoustrojów odnotowano po dezynfekcji chemicznej R=26 74%. Analizując skuteczność dezynfekcji, stwierdzono, że istotnym elementem jest tu ocena jakościowa mikroorganizmów zasiedlających dane środowisko. Identyfikacja mikroorganizmów obecnych w powietrzu i na powierzchniach przed i po procesie dezynfekcji pozwala na ustalenie zróżnicowanej oporności drobnoustrojów na stosowaną metodę dezynfekcji. Ocenę jakościową powietrza przed i po dezynfekcji dokonano na przykładzie metody jonizacji fotokatalitycznej w bibliotece I i przedstawiono na rysunku 1. Z analizy jakościowej wynika, że na dezynfekcję metodą jonizacji fotokatalitycznej wrażliwe są grzyby z rodzajów: Alternaria, Botrytis, Mucor oraz bakterie Bacillus sp., Kocuria kristinae, Sphingomonas paucimobilis, Stenotrophomonas maltophilia. Natomiast drobnoustrojami opornymi na ten rodzaj dezynfekcji są grzyby strzępkowe Penicillium sp., Cladosporium sp. oraz bakterie Brevundimonas vesicularis i promieniowce. Stwierdzono, że po procesie dezynfekcji zwiększył się znacznie udział procentowy w puli wszystkich wyizolowanych drobnoustrojów szczepów Cladosporium sp., Brevundimonas vesicularis oraz promieniowców, prawdopodobnie zajęły one wolną niszę pozostawioną przez mikroorganizmy wrażliwe. Aby usprawnić przebieg dezynfekcji, 40 PRZEGLĄD PAPIERNICZY 69 STYCZEŃ 2013
Tabela 3. Zanieczyszczenie mikrobiologiczne w pomieszczeniu magazynowym w bibliotece I podczas dezynfekcji Table 3. Microbiological contamination in library I warehouse during disinfection Ogólna liczba w powietrzu [jtk/m 3 ] Max** redukcja drobnoustrojów w powietrzu R [%] Ogólna liczba na powierzchniach [jtk/100cm 2 ] Max** redukcja drobnoustrojów na powierzchniach R [%] Czas [doba] grzyby bakterie grzyby bakterie Jonizacja fotokatalityczna 0* Śr: 3,7 10 2 Śr: 2,4 10 2 Śr: 1,4 10 2 Śr: 9,4 10 1 OS: 9,9 10 1 OS: 1,3 10 2 OS: 1,2 10 2 OS: 7,6 10 1 1 nb nb Śr: 1,4 10 2 Śr: 4,8 10 1 OS: 1,1 10 2 OS: 6,1 10 1 2 Śr: 7,7 10 1# Śr: 2,4 10 2 grzyby: 79,5 Śr: 7,0 10 1 Śr: 4,4 10 1 grzyby: 61,4 OS: 5,4 10 2 OS: 1,7 10 2 bakterie: 80,8 OS: 6,1 10 1 OS: 2,7 10 1 bakterie: 76,1 3 Śr: 3,1 10 2 Śr: 4,7 10 1# Śr: 9,1 10 1 Śr: 2,3 10 1 OS: 1,8 10 2 OS: 3,0 10 2 OS: 7,6 10 1 OS: 1,8 10 1 7 Śr: 1,7 10 2# Śr: 6,3 10 1# Śr: 5,5 10 1 Śr: 5,1 10 1 OS: 3,9 10 2 OS: 3,5 10 1 OS: 3,7 10 1 OS: 1,8 10 1 Promieniowanie UV 0* Śr: 1,7 10 2 Śr: 1,7 10 2 Śr: 1,2 10 2 Śr: 8,4 10 2 OS: 6,1 10 1 OS: 7,4 10 1 OS: 5,1 10 1 OS: 5,4 10 1 1 Śr: 5,5 10 1# Śr: 2,0 10 2 Śr: 1,0 10 2 Śr: 1,5 10 2 OS: 2,6 10 1 OS: 1,2 10 2 OS: 3,7 10 1 OS: 4,9 10 1 2 Śr: 2,7 10 2 Śr: 1,6 10 2 Śr: 6,3 10 1 Śr: 1,5 10 2 OS: 1,1 10 2 OS: 8,3 10 1 grzyby: 71,4 OS: 3,6 10 1 OS: 5,2 10 1 grzyby: 98,8 3 Śr: 2,1 10 2 Śr: 3,3 10 0# bakterie: 98,4 Śr: 8,0 10 1 Śr: 1,2 10 2 bakterie: 99,1 OS: 6,5 10 1 OS: 8,2 10 0 OS: 7,8 10 1 OS: 3,3 10 1 4 Śr: 6,7 10 1# Śr: 1,0 10 2 Śr: 2,8 10 0# Śr: 8,3 10 1 OS: 5,6 10 1 OS: 8,1 10 1 OS: 4,9 10 0 OS: 6,5 10 1 7 Śr: 1,7 10 2 Śr: 6,7 10 1 Śr: 1,4 10 0# Śr: 1,4 10 0# OS: 7,1 10 1 OS: 6,6 10 1 OS: 2,4 10 0 OS: 2,4 10 0 Zamgławianie chemiczne 0* Śr: 4,7 10 2 Śr: 2,2 10 2 Śr: 7,4 10 1 Śr: 6,6 10 1 OS: 5,0 10 2 OS: 8,2 10 1 OS: 6,1 10 1 OS: 7,1 10 1 3 Śr: 6,1 10 2 Śr: 7,7 10 1# grzyby: - Śr: 7,2 10 1 Śr: 4,4 10 1 grzyby: 74,3 OS: 2,5 10 2 OS: 3,2 10 1 bakterie: 44,2 OS: 5,4 10 1 OS: 2,1 10 1 bakterie: 26,4 5 Śr: 7,1 10 2 Śr: 4,5 10 2# Śr: 1,9 10 1 Śr: 5,8 10 1 OS: 3,4 10 2 OS: 1,0 10 2 OS: 1,2 10 1 OS: 4,1 10 1 * - przed dezynfekcją; # - statystycznie istotne różnice względem próby przed dezynfekcją (0), ANOVA z poziomem istotności P<0,05; Śr Średnia arytmetyczna; OS Odchylenie standardowe; nb nie badano; - brak redukcji **- wartość maksymalna należałoby proces powtórzyć wybierając inną metodę, na którą wrażliwe byłyby wymienione drobnoustroje. Podsumowanie Podwyższona wilgotność względna powietrza oraz wysokie zapylenie w magazynach biblioteki I mogą być czynnikiem sprzyjającym rozwojowi mikroorganizmów w tych pomieszczeniach. Duża ilość pyłu respirabilnego może powodować schorzenia układu oddechowego, w tym alergie u pracowników tych magazynów. W badanych pomieszczeniach odnotowano niskie zanieczyszczenie bakteryjne, natomiast zanieczyszczenie powietrza grzybami było podwyższone w odniesieniu do dopuszczalnych limitów literaturowych dla połowy magazynów (2/4 instytucje). Analiza rodzajów zanieczyszczenia mikrobiologicznego magazynów archiwalnych i bibliotecznych wykazała, iż w obu typach pomieszczeń najczęściej występują bakterie z rodzaju: Bacillus, Micrococcus, Pseudomonas, Kocuria, Staphylococcus, promieniowce z rodzaju Nocardia i Micromonospora oraz grzyby z rodzaju: Aspergillus, Cladosporium, Penicillium, Rhizopus. Większą różnorodność gatunkową grzybów odnotowano dla pomieszczeń bibliotecznych. Dezynfekcja pomieszczeń magazynowych zmniejszyła zanieczyszczenie mikrobiologiczne, w konsekwencji poprawiając stan higieniczny tych obiektów. Wykazano podobną, wysoką skuteczność promieniowania UV oraz jonizacji fotokatalitycznej. Najmniej korzystny efekt w usuwaniu zanieczyszczenia mikrobiologicznego odnotowano po dezynfekcji chemicznej metodą zamgławiania preparatem na bazie czwartorzędowych soli amoniowych. Dla wszystkich badanych metod dezynfekcji uzyskano wyższą redukcję liczby drobnoustrojów z powietrza niż z powierzchni, wyjątek stanowi promieniowanie UV. PRZEGLĄD PAPIERNICZY 69 STYCZEŃ 2013 41
Ważne jest, aby podczas badania skuteczności dezynfekcji przeprowadzić analizę mikrobiologiczną przed i po procesie, która scharakteryzuje środowisko oraz wskaże drobnoustroje wrażliwe i oporne na rozpatrywaną metodę oczyszczania. Na podstawie przeprowadzonych badań, wyznaczono czynniki ograniczające skuteczność dezynfekcji, takie jak: zapylenie powietrza (czynnik ochronny dla mikroorganizmów), nasilony ruch pracowników (unoszenie bioaerozolu) oraz skażone miejscowo mikrobiologicznie eksponaty (dodatkowe źródło mikroorganizmów w środowisku). Wytypowano również czynniki sprzyjające efektywnej dezynfekcji: czas: im dłuższy, tym wyższa skuteczność oraz podwyższona wilgotność względną powietrza w zakresie wwp=30-70%. Prezentowane badania są wynikiem realizacji projektu NCBiR nr III.B.03 (2011-2013) Opracowanie zasad oceny i profilaktyki zagrożeń powodowanych przez szkodliwe czynniki biologiczne w środowisku pracy przy wykorzystaniu wskaźników zanieczyszczenia mikrobiologicznego program wieloletni Poprawa bezpieczeństwa i warunków pracy II etap, koordynowany przez Centralny Instytut Ochrony Pracy Państwowy Instytut Badawczy. Literatura 1. Zyska B.: Mikrobiologiczna korozja materiałów, Wyd. Naukowo-Techniczne, Warszawa 1977. 2. Libudzisz Z., Kowal K, Żakowska Z.: Mikrobiologia techniczna, Mikroorganizmy i środowiska ich występowania, Wyd. Naukowe PWN, Warszawa 2009. 3. Borrego S., Guiamet P., Gómez de Saravia S., Batistini P., Garcia M., Lavin P, Perdomoa I.: The quality of air at archives and the biodeterioration of photographs, Intern. Biodeterioration & Biodegradation 64, 139-145 (2010). 4. Skóra J., Gutarowska B., Koziróg A.: Grzyby mikroskopowe jako czynnik zagrażający trwałości papieru oraz zdrowiu pracowników w pomieszczeniach bibliotecznych i archiwalnych, Przegl. Papiern. 67, 12, 755-762 (2011). 5. Strzelczyk A., Karbowska-Berent J.: Drobnoustroje i owady niszczące zabytki i ich zwalczanie, Wyd. Uniwersytetu Mikołaja Kopernika, Toruń 2004. 6. Zyska B., Żakowska Z.: Mikrobiologia materiałów, Wyd. Politechniki Łódzkiej, Łódź 2005. 7. Strzelczyk A., Zykubek K.: Ocena zniszczeń mechanicznych i mikrobiologicznych zbiorów z lat 1800-1914, przechowywanych w czterech polskich placówkach bibliotecznych i archiwalnych, Notes Konserwatorski 13:160-180, Wyd. Biblioteki Narodowej, Warszawa 2007. 8. Helbig A., Gutarowska B.: Ocena zanieczyszczenia pleśniami pomieszczeń w Oddziałach w Żywcu i Oświęcimiu Archiwum Państwowego w Katowicach, Notes Konserwatorski 13:113-128, Wyd. Biblioteki Narodowej, Warszawa 2010. 9. Zotti M., Ferroni A., Calvini P.: Mycological and FTIR analysis of biotic foxing on paper substrates, Intern. Biodeterioration & Biodegradation 65, 569-578 (2011). 10. Gutarowska B.: Przegląd metod oceny zanieczyszczenia mikrobiologicznego powietrza, Problemy jakości powietrza wewnętrznego w Polsce,Wydawnictwo Instytutu Ogrzewnictwa i Wentylacji Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2011. 11. Woźniak M., Tymińska A.: Mikrobiologiczne aspekty konserwacji starodruków, III Konferencja Naukowa Rozkład i Korozja Mikrobiologiczna Materiałów Technicznych, materiały konferencyjne, 186-193, Łódź 2003. 12. Szostak Kot J.: Zagrożenia mikrobiologiczne związane z powietrzem pomieszczeń, w: Innowacyjność w kształtowaniu jakości wyrobów i usług, (red.) J. Żuchowski, 526-531 Wyd. Politechniki Radomskiej, Radom 2006. 13. Drewniewska-Idziak B., Sobucki W.: Hiszpańsko-czeski system dezynfekcji tlenkiem etylenu, Notes Konserwatorski 3, 152-162 (1999). 14. Naczelna Dyrekcja Archiwów Państwowych. Postępowanie z zalanymi archiwaliami i dokumentami. Informacje dotyczące metod ratowania archiwaliów i dokumentów zalanych podczas powodzi. www.archiwa.gov.pl 15. Brycki B.: Chemiczne inhibitory biodeterioracji, Materiały IV Konferencji Międzynarodowej Rozkład i Korozja Mikrobiologiczna Materiałów Technicznych, 272-292, Łódź 2006. 16. Gutarowska B., Brycki B., Koziróg A., Brycka J.: Dezynfekcja powietrza metodą zamgławiania chemicznego, Instal 3, 30-33 (2010). 17. Gutarowska B., Kancler M.: Dezynfekcja powietrza metodą UV z zastosowaniem lamp przepływowych Medivent, Instal 6, 26-29 (2009). 18. Krogulski A., Szczotko M.: Redukcja stężenia mikroorganizmów w powietrzu przepływowe lampy UV, Materiały Konferencji Międzynarodowej Rozkład i Korozja Mikrobiologiczna Materiałów Technicznych, 116, Łódź 2009. 19. Fujishima A., Zhang X.: Titanium dioxide photocatalysis: present situation and future approaches, C. R. Chimie 9, 750-760 (2006). 20. Fujishima A., Honda K.: Electrochemical photolysis of water at a semiconductor electrode, Nature 238, 37 38 (1972). 21. Samson R.A., Hoekstra E.S., Frisvad J.C.: Introduction to foodborne fungi, Centraalbureau voor Schimmenuturees, Baarn 1996. 22. Flannigan B., Miller J.D.: Health implications of fungi in indoor. w: Samson R.A., Flannigan B., Flannigan M.E., Verhoeff A.P., Adan O.C.G., Hoekstra E.S. [red.]. Health implications of fungi in indoor environments. Elsevier Science, Amsterdam 1994. 23. Norma PN-ISO 11799:2000 Informacja i dokumentacja Wymagania dotyczące warunków przechowywania materiałów archiwalnych i bibliotecznych. 24. WHO Air quality guidelines for particulate matter, ozone, nitrogen dioxide and sulfur dioxide, Global update 2005, WHO. 25. Górny R.L.: Biologiczne czynniki szkodliwe: normy, zalecenia i propozycje wartości dopuszczalnych, Podst. Metody Oceny Środ. Pr. 41, 3, 17-39 (2004). Praca recenzowana 42 PRZEGLĄD PAPIERNICZY 69 STYCZEŃ 2013