Болезнь Байна - Byne's disease

Пораженный панцирь брюхоногого моллюска (молодь тегула ) из коллекции музея.

Болезнь Байна , более точно известная как байнезийский распад , представляет собой своеобразное и необратимо разрушающее состояние (в результате продолжающейся химической реакции ), которое часто поражает раковины моллюсков и другие известковые образцы, которые хранятся или демонстрируются в течение длительных периодов времени. Это является одной из форм выцветания из солей , образованных в результате реакции кислотных паров с основной известковой поверхностью. Выцветы иногда могут внешне напоминать рост плесени.. Впервые описанный в начале 19 века, байнезийский распад не был хорошо изучен почти сто лет спустя. Состояние названо в честь человека (Л. Байна), который наиболее известен тем, что описал его в конце 19 века, хотя он не был первым человеком, описавшим его в печати. Кроме того, Байн ошибочно предположил, что это состояние было вызвано бактериями , и поэтому состояние стало называться «болезнью».

Помимо раковин моллюсков, этой форме разложения подвержены различные другие образцы естественного происхождения, в том числе яичная скорлупа, а также некоторые окаменелости и образцы минералов , которые состоят из карбоната кальция . Это состояние беспокоит музейных ученых, а также всех, у кого есть частная коллекция подобных образцов. Чтобы избежать байнезийского распада, использование металла, инертных полимеров и бескислотных материалов архивного качества предпочтительнее обычной бумаги, материалов на основе древесины, обычных клеев и лаков в условиях сбора. Обработка пораженных образцов включает мытье и тщательную сушку с последующим перемещением в архив.

Появление

Кристаллизованные солевые кластеры ( высолы ), вызванные болезнью Байна на поверхности панциря брюхоногих моллюсков.

Некоторые затронули раковины моллюсков. Выцветы отчетливо видны на обоих экземплярах. Этот распад был сознательно произведен в экстремальных условиях.

Болезнь Байна может проявляться в виде порошкообразного белого налета на раковине или другом известковом образце. Также часто создается впечатление, что образец был «заражен» плесенью ; однако при увеличении выясняется, что плесневый вид представляет собой рост кристаллов солей.

История

В 1839 году британский натуралист и малаколог Томас Браун (1785–1862) кратко упомянул об этой форме ухудшения в своей книге «Учебник конхолога» . Агнес Кеньон также описала это состояние в 1896 году, предположив, что «частицы солевого раствора в атмосфере, очевидно, оказывают разъедающее действие».

Происхождение названия

В 1899 году британский конхолог- любитель и натуралист Лофтус Сент-Джордж Байн (1872–1947) описал это состояние в презентации Конхологическому обществу Великобритании в Ирландии и повторил это снова в другой презентации в июне того же года.

... тусклость сначала пронизывает внешность некоторых гладких видов более заметно, например, Conus , Cypraea и особенно Naticidae . Затем серые кислотные высолы, имеющие вкус и сильный запах уксуса, покрывают всю поверхность подобно порошку, несомненно, поднимаясь изнутри, и вскоре образцы почти безвозвратно разрушаются.

Байн был убежден, что масляная кислота присутствует вместе с ацетатом кальция в пораженных оболочках, хотя он никогда не описывал методы, которые он использовал в так называемых «обширных химических испытаниях», которые, как он утверждал, применил к этим образцам . Среди других выводов он предположил, что масляная кислота возникла в результате бактериальной активности. Он также пришел к выводу, что эффект разложения «переходил от раковины к раковине и от ящика к ящику», и поэтому это состояние было названо «болезнью».

Разъяснение и разрешение

Истинная природа «болезни» была частично выяснена в 1934 году, когда британский правительственный химик Джон Ральф Николлс объяснил, что дубовые шкафы в Музее естественной истории в Лондоне выделяют пары уксусной кислоты, которые атакуют хранящиеся в них раковины.

В 1985 году, почти через 150 лет после того, как болезнь Байна впервые была упомянута в литературе, Норман Х. Теннент и Томас Бэрд опубликовали обширное исследование по этому вопросу. Их глубокий анализ, включающий множество сложных и изощренных методов, таких как дифракция рентгеновских лучей , инфракрасная спектроскопия , термогравиметрический анализ и спектроскопия ядерного магнитного резонанса , наконец, выявил истинную природу процесса распада. Они определили вовлеченные вещества ( соли кальция ), а также химические реакции, которые их породили. Они пришли к выводу, что болезнь Байна на самом деле не является заболеванием и на самом деле вызывается простыми химическими реакциями, которые происходят в присутствии кислых паров, исходящих из непосредственной среды, в которой хранятся образцы.

Химия

Раковина Corbicula fluminea , пресноводного двустворчатого моллюска, подвергшегося воздействию влажного и кислого воздуха. Этот распад был сознательно произведен в экстремальных условиях. Темная периостракум в этой раковине - нормальный вариант.

Более светлая и неповрежденная оболочка Corbicula fluminea.

Бинезийский распад обычно начинается, когда образцы хранятся или выставляются на обозрение в течение значительных периодов времени в замкнутом пространстве. Сам метод хранения обычно вызывает эту проблему, когда контейнеры, шкафы или витрины полностью или частично сделаны из дерева , фанеры или других деревянных изделий, таких как мазонит , или когда образцы окружены или находятся в контакте с различными другими видами материалы на основе целлюлозы, способные превращать водяной пар в кислый .

К другим потенциально опасным материалам относятся картон неархивного качества, картон , бумага , хлопок и пробка , которые со временем выделяют кислые пары. ПВХ и полиуретановые пластмассы также представляют собой проблему, поскольку они также разлагаются и со временем выделяют кислые пары. Существенным фактором является высокая влажность воздуха, а также отсутствие вентиляции образцов. Высокая температура окружающей среды может увеличить скорость разложения.

Как правило, в шкафах или витринах, которые полностью или частично изготовлены из дерева, гидролиз из ацетильных групп в древесине гемицеллюлозах создает уксусную кислоту . Скорость образования уксусной кислоты пропорциональна концентрации сложных эфиров в древесине, влажности, температуре и общей кислотности окружающей среды. Кислые пары могут также выделяться из формальдегида, который может образовываться в древесине как продукт разложения лигнина . Кислые пары также могут выделяться повсеместно распространенными формальдегидными смолами (обычно карбамидоформальдегидными смолами ).

В первом случае уксусная кислота реагирует с карбонатом кальция (одним из основных компонентов пресноводных, морских и наземных раковин, яиц птиц и других подобных образцов) с образованием соли ацетата кальция . Формальдегид может окисляться кислородом воздуха с образованием муравьиной кислоты , которая затем имеет в основном те же эффекты, что и уксусная кислота , реагируя с карбонатом кальция с образованием соли. Соли ( ацетат кальция и формиат кальция ) кристаллизуются через внешнюю поверхность особи, разрушая его мелкие детали и подвергая больше областей для дальнейшей реакции. По мере прогрессирования состояния кристаллы соли накапливаются на поверхности образца, которая становится все более эродированной.

Химическая реакция карбоната кальция и уксусной кислоты происходит следующим образом:

CaCO ₃ + 2 CH ₃ COOH → Ca (CH ₃ COO) ₂ + H ₂ O + CO ₂

Химическая реакция карбоната кальция и муравьиной кислоты происходит следующим образом:

CaCO ₃ + 2 CH ₂ O ₂ → Ca (HCOO) ₂ + H ₂ O + CO ₂

Химическая реакция карбоната кальция и серной кислоты происходит следующим образом:

CaCO ₃ + H ₂ SO ₄ → CaSO ₄ + H ₂ O + CO ₂

В этой последней реакции карбонат кальция реагирует с серной кислотой и производит сульфат кальция, воду и диоксид углерода.

Профилактика и лечение

Когда образцы должны быть помещены в контейнер любого размера для длительного хранения или демонстрации, постоянное использование материалов только архивного качества предотвращает развитие болезни Байна. Таким образом, в музейных коллекциях образцов, которые могут быть уязвимы для этой реакции, используются такие материалы, как металлические шкафы и витрины, бумажные этикетки архивного качества и лотки для карточек. Также стоит упомянуть, что морские ракушки после сбора необходимо тщательно промыть пресной водой, чтобы удалить соль, которая находится на раковине и в ней, а затем тщательно высушить перед хранением. Соль притягивает влагу и делает раковины более уязвимыми для байнезийского разложения.

На следующей диаграмме показаны неархивные материалы и их архивные эквиваленты:

По возможности следует полностью избегать использования древесины и производных целлюлозы . Многие лаки и краски являются хорошо известными источниками выбросов летучих органических соединений (ЛОС), некоторые из которых могут быть кислотными и, таким образом, могут повредить образцы карбоната кальция. Из-за этого следует избегать и этих покрытий ; лаки и краски на водной основе считаются менее вредными, и им следует отдавать предпочтение.

Поскольку реакции, участвующие в бинезийском распаде, требуют наличия определенного количества влаги в воздухе, чтобы они имели место, сохранение воздуха в некоторой степени сухим, то есть поддержание относительной влажности окружающей среды под контролем, является полезным. Это достигается за счет тщательного контроля относительной влажности (с помощью таких инструментов, как гигрометр ) и применения осушителей при необходимости; иногда достаточно простых систем кондиционирования воздуха . Чрезвычайно низкая влажность может повредить некоторые образцы, поэтому рекомендуется соблюдать осторожность. Обычно считается, что относительная влажность около 50% является достаточной. Также возможно применение сорбентов, содержащих сильное основание , такое как гидроксид калия , внутри среды хранения для защиты образцов от разложения. Копировальная бумага или фильтровальная бумага, пропитанная КОН, являются некоторыми дешевыми примерами сорбентов, которые можно использовать. Эти сильные основания предпочитают реагировать с кислотой, поэтому они успешно конкурируют с образцами карбоната кальция за любые кислотные пары, которые могут присутствовать. Основания также помогают снизить общую концентрацию кислоты в замкнутом пространстве.

К сожалению, повреждение образцов необратимо; однако гниение можно остановить промыванием или замачиванием образцов в воде с последующей очень тщательной сушкой. Затем образцы должны быть помещены в среду, состоящую только из архивных материалов, в полностью архивной обстановке.

Болезнь пирита

В коллекциях, содержащих окаменелости , высокая влажность может также повлиять на окаменелости пирита (или его более реактивного полиморфного марказита ) (сульфида железа) в примерно аналогичных условиях, что известно как болезнь пирита . Сульфид железа может реагировать с водой и кислородом с образованием сульфатов железа и серной кислоты , которые затем могут производить Bynesian распад.

использованная литература

внешние ссылки

• СМИ, связанные с болезнью Байна на Викискладе?