γ射线辐照降解文化遗产材料中氯菊酯的可行性研究及其去污效果评估

【编辑推荐】针对文化遗产物品中农药残留危害博物馆从业者健康的问题，研究人员创新性采用30 kGy剂量γ射线辐照技术，系统评估了干燥/湿润条件下棉、木、植物纤维及羽毛模型材料中氯菊酯(PMT)的降解效果。GC-MS分析显示最高去除率达94%，SEM证实材料形态未受损，为博物馆藏品农药去污提供了安全高效的新方案。

　　

博物馆珍藏的文物正面临一个隐形威胁——数十年来用于防虫的农药残留。氯菊酯(PMT)作为高效廉价的合成拟除虫菊酯类杀虫剂，虽能有效抵御虫害，但其持久性残留却对接触文物的保护人员构成健康风险。传统去污方法如超临界流体萃取(SFE)或激光清洗存在设备门槛高、适用性有限等问题，亟需开发普适性强且不损伤文物的去污技术。

国际原子能机构(IAEA)资助的研究团队创新性地将核技术应用于文化遗产保护领域。研究人员选取棉布、木材、植物纤维和羽毛四种典型文物基质材料，通过气相色谱-质谱联用(GC-MS)精确量化30 kGy剂量γ射线在干燥/湿润条件下对PMT的降解效果，结合色度分析和扫描电子显微镜(SEM)评估材料完整性。相关成果发表于《Radiation Physics and Chemistry》。

关键技术包括：1) 建立不同浓度PMT标准溶液的γ射线剂量-降解率模型；2) 模拟文物实际保存状态设计干湿两种处理条件；3) 采用GC-MS检测残留农药浓度；4) 通过CIE Lab*色空间系统量化颜色变化；5) SEM观察材料微观结构变化。

【标准溶液实验】
不同初始浓度(1/5/10 ppm)的PMT溶液经50-100 kGy辐照后降解率均超77%，证实γ射线可有效裂解PMT分子结构。

【模型材料去污效果】
干燥条件下棉布PMT去除率达93%，但羽毛仅16%；湿润处理使羽毛去污率跃升至94%，揭示水分对含角蛋白材料的辐射降解具有促进作用。

【材料完整性评估】
色度分析显示除湿润处理的羽毛(ΔE>5)外，其余样品颜色变化均未超过肉眼可识别阈值；SEM证实所有样品微观形貌未发生显著改变。

该研究首次证实γ射线可安全高效降解文物基质中的PMT残留，突破性地发现水分对羽毛类材料的去污增强效应。相较于传统方法，该技术具有穿透性强、处理批量大、无需接触文物等优势，为博物馆大规模去污作业提供了新选择。研究团队特别指出，针对不同材质需优化湿度参数，尤其羽毛类文物需严格控制辐照环境湿度以避免色变。国际原子能机构正以此为基础制定文化遗产辐射处理标准，推动核技术在文物保护领域的创新应用。