二功能 Na₂B₈O₁₃·4H₂O 在纸质文化遗产综合虫害防治与酸化缓解中的应用

保护脆弱纸页免受微小入侵者的侵害

古旧书籍、档案和纸质艺术品比看上去更为脆弱。微小的甲虫可以悄然在其中打洞并留下粉屑，而酸性污染则会慢慢侵蚀纸纤维。本研究探讨了一种可直接构建到存储盒和纸张中的新材料，既能杀灭并驱避昆虫，又能减缓酸化损伤，为将不可替代的文献和艺术品更安全地保护到后代提供了一种可行途径。

害虫与酸化为何威胁我们的历史

图书馆、档案馆和博物馆中的纸质珍藏面临双重威胁。昆虫啃食纤维素、粘合剂和织物，使书页布满通道和孔洞，削弱结构并损害外观。它们的排泄物和酶还会使纸张着色并进一步劣化。同时，来自环境或物件自身的酸性气体会降低纸张的 pH 值，使其变脆变黄。现有的虫害防治方法通常需要权衡：冷冻或去氧等物理处理对文物较温和，但速度慢且后勤复杂；化学熏蒸动作快但可能留下对工作人员和藏品有害的残留物。因此迫切需要更安全、持久且同时有助于防止酸化损伤的方案。

内置于存储材料中的双重作用盐

研究人员将注意力集中在四水合八硼酸钠（sodium octaborate tetrahydrate）上，这是一种已在农业中使用、对人类毒性较低的硼酸盐。他们通过将薄宣纸浸入溶液并干燥，使该盐进入纸张，然后用处理过的纸张制作档案盒和测试纸样。研究还将该盐与用于饲养三种常见档案害虫的面粉混合：烟草甲虫、红面粉甲虫和锯齿谷象甲。为了模拟实际的害虫处理情形，他们在真空室内将该化学品与低氧条件结合，测试了稳定（连续）真空与反复在低压与常压之间循环的“间歇式”真空两种方式。

快速的虫害控制与强效驱避力

在不同无机粉末于真空下的测试中，所有粉末的致死效果都优于单独的真空处理，但该硼酸盐表现尤为突出。与氧化锌、银或其他参照物相比，它使混合昆虫群体更快达到完全死亡。在较低真空度下，未处理的昆虫仅缓慢因缺氧而死亡，而接触硼酸盐的昆虫在一周内就达到了100%死亡率。在更高真空度下，对照组的死亡率有所上升，但与硼酸盐的组合仍然是最快见效的。最显著的结果来自间歇式真空：当真空室在低压与常压之间循环，同时昆虫接触硼酸盐时，所有四种受测害虫在24小时内全部死亡。压力波动可能损伤昆虫体表与呼吸管道，而硼酸盐则干扰其生理过程，形成强有力的“二重打击”。

材料如何伤害昆虫但保护纸张

为了观察害虫体内发生的变化，团队分析了在间歇式真空下接触硼酸盐的烟草甲虫幼虫的基因表达。他们发现与构建昆虫外壳、运输糖类以供能以及合成控制生长和蜕皮的关键激素相关的基因发生了变化。参与氨基酸与脂质分解、能量产生和维持细胞膜的通路均受到干扰。总体来看，这些变化指向广泛的代谢危机：防护涂层减弱、能量供应被打断以及发育信号出错，最终导致死亡。同时，用硼酸盐处理的纸张制作成档案盒和测试样本时表现出截然不同的行为。昆虫强烈回避处理过的表面，转而聚集在未处理的纸上，被迫接触处理面的一部分个体在一天内死亡。在人工酸性气氛中，存放在处理过盒子内的纸张保持了更高且更稳定的 pH，相较于普通盒子内的纸张更不易酸化，这表明硼酸盐作为内置缓冲剂可中和进入的酸性气体。

为书籍与文献提供更安全的防护

从日常角度来看，这种材料将档案盒和纸张转变为主动的防护层。掺入硼酸盐的包装能驱赶昆虫、慢性毒杀留在其上的害虫，并在配合短时的间歇式真空处理时更为有效，能够在一天之内清除虫害。与此同时，它能在酸性污染物侵入前吸收并中和它们，防止纸张变脆。尽管仍需进一步研究以确认对人类和材料的长期安全性，这一双重功能的方法指向了这样一种未来：将易损古籍置于合适类型的盒子中，就能在不显山露水中持续保护其免受虫害与酸化的双重侵害。

引用: Cao, J., Liu, X., Zhang, R. et al. Dual-function Na₂B₈O₁₃·4H₂O for integrated pest management and acidification mitigation in paper-based cultural heritage. npj Herit. Sci. 14, 283 (2026). https://doi.org/10.1038/s40494-026-02571-y

关键词: 纸张修复, 文物害虫, 档案存储, 硼酸盐处理, 酸化控制