超临界CO2 处理对奥斯维辛-比克瑙国家博物馆历史棉、皮革及纸张表面完整性的影响评估

【编辑推荐】为解决历史文物微生物污染与消毒技术兼容性问题，研究人员首次评估了超临界二氧化碳（scCO2 ）对奥斯维辛博物馆珍贵藏品（棉、皮革、纸张）的表面影响。通过SEM、FTIR和XPS分析发现，scCO2 处理会导致材料分层、纤维侵蚀等损伤，但为优化文物消毒技术提供了关键参数依据。

　　

在文化遗产保护领域，历史文物面临的微生物侵蚀问题日益严峻。奥斯维辛-比克瑙国家博物馆收藏的皮革鞋履、棉质衣物和纸质文件，作为二战历史的原始见证，其材质中的纤维素、胶原蛋白等有机成分成为微生物滋生的温床。传统消毒方法如环氧乙烷因致癌性被禁用，而γ射线或化学试剂又易造成文物损伤。超临界二氧化碳（scCO₂
）技术因其非热特性、无残留等优势，在医疗和食品灭菌领域已有成功应用，但其对脆弱历史材料的兼容性尚未明确。

为解决这一难题，来自奥斯维辛-比克瑙国家博物馆的研究团队在《The Journal of Supercritical Fluids》发表论文，首次系统评估了scCO₂
对博物馆藏品的处理效果。研究采用两种参数方案：低压短时添加H₂
O₂
（110 bar/40°C/20分钟/200 ppm）和高压长时纯scCO₂
（205 bar/40°C/3小时），通过扫描电子显微镜（SEM）观察形貌、傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析化学键变化、X射线光电子能谱（XPS）检测表面元素组成，结合色差仪量化颜色变化。

Macroscopic evaluation
宏观观察显示处理前后样品无明显差异，但色差分析揭示历史棉布ΔE>5（显著变色），而皮革和纸张ΔE<3（视觉不可辨）。

Discussion
SEM图像显示皮革出现胶原纤维分层和裂纹，归因于scCO₂
对蛋白交联结构的破坏；棉纤维表面侵蚀与半纤维素溶解有关；纸张边缘毛躁则可能源于部分粘合剂被萃取。FTIR谱图中皮革酰胺键强度降低、纸张羟基峰位移，证实分子层面改变。XPS检测到皮革表面氮含量下降1.5%，印证胶原降解。

研究结论指出，当前参数下的scCO₂
处理会对历史材料造成不可忽视的损伤，但损伤机制与压力-时间参数强相关。这为优化文物消毒工艺划定了安全阈值，提示需探索更低压力/温度的组合方案。尽管存在局限性，该研究首次建立了scCO₂
与脆弱文物相容性的评估框架，为平衡灭菌效率与文物安全提供了科学基准。团队特别强调，任何消毒技术应用于奥斯维辛藏品时，必须优先保持其作为历史证据的原始状态——这不仅是技术挑战，更是对历史的敬畏。