股票代码:870757

服务电话:022-86996101转8009

学术社区
Academic Community
森罗股份:浅谈影响纸质文物的外部因素(三)
2022-03-10

 前  言 



酸性有害气体是影响纸质档案材料耐久性的主要有害成分之一。酸性气体在被档案、图书等纸张吸附后,会在水分作用下形成强腐蚀性酸,可促使纸张中的纤维素水解生成易碎的水解纤维素;减弱纸张的机械强度,特别是降低纸张的耐折强度;同时,酸还能破坏字迹的发色团,使耐酸性较差的字迹材料(如复写纸字迹等)发生不同程度的褪色。


酸性气体有二氧化硫、硫化氢、二氧化氮、氯化氢、二氧化碳等。


本次文章主要是浅谈与分析酸性气体 —— 二氧化硫与硫化物对纸张文物的损害。

 

1


SO2介绍


二氧化硫(SO2)又名亚硫酸酐,是一种无色、具有剧烈窒息性臭味的气体,是大气中分布广、危害极大的一种酸性气体;易溶于水,每升水中能溶解约40升的二氧化硫,因此,常用它的含量作为评价大气污染的重要指标。




2


H2S危害机理


硫化氢(H2S )气体是空气污染物中硫化合物的重要组成部分,具有腐败鸡蛋的臭味。作为一种有机物腐烂的自然产物,硫化氢广泛存在于大气环境中。


硫化氢对纸质文物的影响,除了极易溶于水而形成具有酸性的氢硫酸外,更重要的是其二次污染物。硫化氢是空气中二氧化硫的主要来源之一,由于生物分解和化学转化,环境中的硫化氢会被空气中的氧或臭氧氧化,生成二氧化硫。

转化过程如下:


H2S+3/2O2SO2+H2O

H2S+O3SO2+H2O


3


SO2另一来源


大气中的二氧化硫既来自天然释放又来自人为污染。天然源主要来自陆地和海洋生物残体的腐解和火山喷发等;人为来源主要来自化石燃料(煤)和石油、天然气为燃料的火力发电厂、工业锅炉等行业的排放;有色金属金属冶炼厂、垃圾焚烧等工业过程以及各类燃油发动机及机动车尾气排放等。

4


酸雨的形成


二氧化硫不仅直接危害文物,而且容易发生各种化学反应,生成危害性更大的二次污染物——三氧化硫(SO3)和硫酸雾,这些污染物随着降雨降落到地面,就形成“酸雨”。



5


SO2转化过程


当二氧化硫接触到凝结有水的颗粒物,就会形成亚硫酸,在催化物(微量铁、锰、钾或其他金属的颗粒物)存在的情况下,进一步被氧化成硫酸。


SO2+H2OH2SO3

H2SO3+1/2O2→(固体催化)→H2SO4


另一种情况是,二氧化硫先被氧化为三氧化硫,再与水反应形成硫酸。紫外线辐射可以在无催化剂的情况下完成二氧化硫向硫酸转化。因此,日光照射会加剧二氧化硫向硫酸的转化。


SO3+H2OH2SO4

 

6


SO2危害机理


纤维素材质的文物吸附空气中的二氧化硫,在文物表面转变为三氧化硫及硫酸,这会加速纤维素的水解。正如文中上述,当文物表面有残留的微量铁和其他催化剂时,会加速二氧化硫转变成三氧化硫和硫酸的过程。这也是相同纸质文物在不同环境下,氧化酸化速率不同的原因。


纸质藏品所储藏环境的相对湿度对纸质藏品保护也起到至关重要的作用。当相对湿度比较高时,二氧化硫将明显加速纤维素类文物的侵蚀速率。


此外,侵蚀速率还与纸质藏品自身的强度、劣化程度等相关。尤其是民国时期以后的纸张,多以机械造纸为主,制作过程中加入了呈酸性的添加剂,导致纸张更加脆弱,纸张耐久性相比于手工纸差,木质素含量相对较高。而木质素与二氧化硫的亲和力高,易吸附二氧化硫等酸性气体污染物,进而加速纸张的分解。


图片

 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。做好文物预防性保护就要从根本上解决文物展藏环境的“洁净、稳定、恒湿”等问题。


天津森罗科技股份有限公司提出的“高密闭环境下智能气调保护技术”(Controlled Atmosphere technologyof High Sealed Environment),简称“CATHSE”。该技术是由围护结构密封、气体洁净、温湿度调控、氧含量调控、智能控制和信息化等构成的技术体系。


该技术以高气密围护结构为基础,隔离了外界污染性气体的侵入,再采用气体洁净及温湿度调控模块定期或持续的对文物展储空间内的气体进行处理,将空间内原有的污染性气体以及展陈装具、文物自身等挥发的有害气体含量降至较低水平,最大限度地避免文物累积性损害,实现文物“防酸化、防氧化、防腐蚀”等综合效果。


应用CATHSE技术对高气密洁净库房、展柜、储藏柜内的二氧化硫进行检测,气体质量优于GB/T30227-2013《图书馆古籍书库技术要求》的规定,结果详见下图。




参考文献
[1]陈颢. 纸质文物保护与修复初探[J]. 文物修复与研究,2016(00):451-457..
[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]. 中日博物馆建筑文物保护国际会议文集, 1995:17~20.
[4]崔玉洲. 纸质文物保护技术及环境控制对策[J]. 文物鉴定与鉴赏,2018(11):104-105..

[5]王欢欢. 纸质文物酸化原因及防治[C]. 中国文物保护技术协会第九次学术年会论文集,2016:179-182.

部分图片来源网络,如有侵权,请联系删除

股票代码:870757

低氧气体环境调控产品及整体解决方案供应商

电话:022-86996101
邮箱:marketing@cnrotech.com
官网:www.cnrotech.com
地址:天津市北辰科技园区高新大道66号
森罗股份公众号
森罗股份气调氧护
森罗股份低氧健身
森罗股份小助手
Copyright © 2019 - 2022 天津市森罗科技股份有限公司  备案号:津ICP备2021003647号-1  All Rights Reserved