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森罗股份:浅谈影响纸质文物的外部因素(二)
2022-02-18


  概  述 


前面章节提到了纸质文物在人类历史长河及文明传承的重要性,并对影响纸质文物保存的外部环境——“氧化性气体与有害生物”进行了分析。纸质文物在长期储存中,容易出现霉烂、老化、变黄、变脆、字迹发生褪色等现象。这些现象与外部因素——“湿度”具有密切关联性。

本次文章浅谈影响纸质文物保护外部因素——湿度,并分析湿度造成纸质文物湿胀干缩、水解、脆化及生物损害的原因。

湿度对纸质文物的影响 
  • 纸质文物的湿胀干缩



对大多数有机材质文物而言,类似于温度导致的热胀冷缩现象,湿度会导致该类文物发生湿胀干缩。而且湿度的变化在这些文物表面产生的湿胀干缩现象往往比温度变化产生的热胀冷缩现象更加显著。

易受到湿度变化引起湿胀干缩现象的纸质文物,其细胞中的水分有两种:一种是自由水,另一种是细胞内的结合水。一般来说,材质中自由水含量的变化对其性质的影响不大,但结合水量的变化则会明显导致这类材料性质的改变。

该类文物的干燥过程一般是先失去其体系内的自由水。当细胞腔中不含有或极少含有自由水时,如果细胞壁中微毛细管系统内的水蒸气分压力仍比空气中的大,则水蒸气从细胞壁内向外部移动,并向大气中蒸发,使得结合水含量减少。表现在宏观上就是材质开始出现收缩、翘曲甚至爆裂以及机械强度大幅度降低的状况。若外界环境湿度再次升高,使得微毛细管系统内的水蒸气分压力比空气中的小,水蒸气从空气往细胞壁中渗透,导致其内结合水含量增大时,它们又将出现膨胀、变形等状况。


  •  纸质文物的水解



很多有机质文物如纸张,主要由纤维素构成的。在高湿度的环境中,纤维素易从空气中吸收水分。吸水后的纤维素除了会发生变形外,还有可能在酸性污染物等其他因素的参与下,发生水解而断裂,造成纤维素强度的明显降低甚至丧失。


在纤维素的酸性水解反应中,水首先电离成H+和 OH-。由于水是弱电解质,常温下电离度很小,因此只有水存在时,纤维素的水解速率是非常缓慢的。其实,在仅有少量水存在的情况下,短时间内不仅不会破坏纤维素类文物,反而会增加其强度。这是因为纤维素分子如果含有适量水分,会在其间产生氢键,造成纤维素分子紧密整齐排列,反而使纤维素具有更强的柔韧性和可塑性。但是如果在高湿度环境下,空气中同时存在SO2、H2S等酸性污染物时,情况则完全不同。

这些酸性物质易和水发生反应生成无机酸。无机酸是强电解质,几乎都呈离子状态,从而在水中产生大量氢离子。氢离子可与纤维素上的氧原子结合,使其变得不稳定,容易和水反应,使纤维素长链在该处断裂,同时又放出氢离子。因此,高湿度环境再加上酸的参与,将会显著加快纤维素的水解速率,造成纤维素材质文物强度的降低,更严重者将导致其糟朽。

  •  纸质文物的脆化


虽然高湿度会造成纤维素类文物的水解,但这并不意味着较低湿度就一定有利该类文物的保存。对大多数纸质而言,过低的湿度也会带来损害。导致纸质文物出现破裂、纤维断裂和脆化的损害。一般40%RH是纤维素类文物储存环境湿度的下限,即在湿度低于40%RH 的环境中,纸质文物可能会面临出现破裂、纤维断裂和脆化等问题的风险(长期处于特殊环境的除外)。虽然新鲜的纸张在低相对湿度条件下脆化并不显著,但随着材料的老化,该类问题将逐渐突显出来。


  • 纸质文物的生物损害


高湿度是诱发文物生物损害的主要原因之一。在微生物中,对文物侵害最大的是霉菌。湿度对霉菌等微生物的形态、生理产生着决定性的作用。潮湿环境是霉菌生长所必不可少的物质。


相关研究表明,65%RH是霉菌生长的湿度界限。在65%RH以下的湿度环境中,霉菌不易滋生。当然除了高湿度以外,霉菌的生长还和温度及空气运动速率有关。总体而言,霉菌需要在温暖、潮湿且不易流动的空气环境下生长。因此,打破霉菌赖以生存的环境,可以抑制霉菌的滋生。

大多数对文物有害的昆虫也活跃于湿度较高的环境下。较低的相对湿度可以起到抑制昆虫活动的作用,但无法杀灭昆虫。

一般情况下,相对湿度过高,会促进真菌和霉菌的滋生;相对湿度过低,则会引起纸质文物的缩水和开裂。


二、以防为主  防治结合 


纸质文物的保护贵在以防为主,防治结合,只有把防做好,才抓住了技术保护的根本。

国家文物局制定发布的《博物馆藏品保存环境试行规范》中对文物保存环境温湿度做出来明确规定:环境相对湿度的日变化不应超过5%RH,纸张、文献、经书等纤维素类文物保存环境标准中温度20℃,湿度50%RH-60%RH。

天津森罗科技股份有限公司应用“CATHSE”技术,研制开发的系列恒湿产品,包括恒湿库房、恒湿展柜与储藏柜,为满足纸质藏品的预防性保护,根据藏品储藏需求在40%RH至65%RH范围选定某一湿度进行精准调控,湿度调控准确度小于3%RH。

控湿模式分为主动型和被动型。当选择被动调控模块,无需供电,可自动建立并保持文物储藏环境中相对湿度的稳定性,符合文物预防性保护理念及最小干预原则。


 


注:公司为某纪念馆设计的节能型气密恒湿展柜
湿度长期稳定在50%RH~55%RH,湿度日较差≤1%RH 




参考文献
[1]郑文晖. 纸质档案的保护策略及方法[J]. 兰台世界, 2007,7,20~21
[2]郑爱平, 刘静, 吴乐颂. 博物馆人工环境控制与节能研究[J]. 中国环境保护优秀论文集, 2005, 1948~1951.
[3]吴元炜. 文物博物馆的温湿度环境及其它[J]. 17~20
[4]司广辉.馆藏纸质文物保护环境中的现状和问题探析[J].收藏与投资,2021,12(10):41-43.
[5]周杰.浅谈博物馆展厅文物保存环境及调控措施[J].文物鉴定与鉴赏,2019,8,120-121.

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