森羅股份：淺談影響紙質文物的外部因素（二）
2022-02-18
一 概 述
前面章節提到了紙質文物在人類歷史長河及文明傳承的重要性，并對影響紙質文物保存的外部環境——“氧化性氣體與有害生物”進行了分析。紙質文物在長期儲存中，容易出現霉爛、老化、變黃、變脆、字跡發生褪色等現象。這些現象與外部因素——“濕度”具有密切關聯性。
本次文章淺談影響紙質文物保護外部因素——濕度，并分析濕度造成紙質文物濕脹干縮、水解、脆化及生物損害的原因。常壓低氧氣調殺蟲系統。
2 濕度對紙質文物的影響
對大多數有機材質文物而言，類似于溫度導致的熱脹冷縮現象，濕度會導致該類文物發生濕脹干縮。而且濕度的變化在這些文物表面產生的濕脹干縮現象往往比溫度變化產生的熱脹冷縮現象更加顯著。
易受到濕度變化引起濕脹干縮現象的紙質文物，其細胞中的水分有兩種：一種是自由水，另一種是細胞內的結合水。一般來說，材質中自由水含量的變化對其性質的影響不大，但結合水量的變化則會明顯導致這類材料性質的改變。常壓低氧氣調殺蟲系統。
該類文物的干燥過程一般是先失去其體系內的自由水。當細胞腔中不含有或極少含有自由水時，如果細胞壁中微毛細管系統內的水蒸氣分壓力仍比空氣中的大，則水蒸氣從細胞壁內向外部移動，并向大氣中蒸發，使得結合水含量減少。表現在宏觀上就是材質開始出現收縮、翹曲甚至爆裂以及機械強度大幅度降低的狀況。若外界環境濕度再次升高，使得微毛細管系統內的水蒸氣分壓力比空氣中的小，水蒸氣從空氣往細胞壁中滲透，導致其內結合水含量增大時，它們又將出現膨脹、變形等狀況。
很多有機質文物如紙張，主要由纖維素構成的。在高濕度的環境中，纖維素易從空氣中吸收水分。吸水后的纖維素除了會發生變形外，還有可能在酸性污染物等其他因素的參與下，發生水解而斷裂，造成纖維素強度的明顯降低甚至喪失。常壓低氧氣調殺蟲系統。
在纖維素的酸性水解反應中，水首先電離成H+和 OH-。由于水是弱電解質，常溫下電離度很小，因此只有水存在時，纖維素的水解速率是非常緩慢的。其實，在僅有少量水存在的情況下，短時間內不僅不會破壞纖維素類文物，反而會增加其強度。這是因為纖維素分子如果含有適量水分，會在其間產生氫鍵，造成纖維素分子緊密整齊排列，反而使纖維素具有更強的柔韌性和可塑性。但是如果在高濕度環境下，空氣中同時存在SO2、H2S等酸性污染物時，情況則完全不同。
這些酸性物質易和水發生反應生成無機酸。無機酸是強電解質，幾乎都呈離子狀態，從而在水中產生大量氫離子。氫離子可與纖維素上的氧原子結合，使其變得不穩定，容易和水反應，使纖維素長鏈在該處斷裂，同時又放出氫離子。因此，高濕度環境再加上酸的參與，將會顯著加快纖維素的水解速率，造成纖維素材質文物強度的降低，更嚴重者將導致其糟朽。常壓低氧氣調殺蟲系統。
雖然高濕度會造成纖維素類文物的水解，但這并不意味著較低濕度就一定有利該類文物的保存。對大多數紙質而言，過低的濕度也會帶來損害。導致紙質文物出現破裂、纖維斷裂和脆化的損害。一般40%RH是纖維素類文物儲存環境濕度的下限，即在濕度低于40%RH 的環境中，紙質文物可能會面臨出現破裂、纖維斷裂和脆化等問題的風險（長期處于特殊環境的除外）。雖然新鮮的紙張在低相對濕度條件下脆化并不顯著，但隨著材料的老化，該類問題將逐漸突顯出來。常壓低氧氣調殺蟲系統。
高濕度是誘發文物生物損害的主要原因之一。在微生物中，對文物侵害最大的是霉菌。濕度對霉菌等微生物的形態、生理產生著決定性的作用。潮濕環境是霉菌生長所必不可少的物質。
相關研究表明，65%RH是霉菌生長的濕度界限。在65%RH以下的濕度環境中，霉菌不易滋生。當然除了高濕度以外，霉菌的生長還和溫度及空氣運動速率有關?？傮w而言，霉菌需要在溫暖、潮濕且不易流動的空氣環境下生長。因此，打破霉菌賴以生存的環境，可以抑制霉菌的滋生。
大多數對文物有害的昆蟲也活躍于濕度較高的環境下。較低的相對濕度可以起到抑制昆蟲活動的作用，但無法殺滅昆蟲。常壓低氧氣調殺蟲系統。
一般情況下，相對濕度過高，會促進真菌和霉菌的滋生；相對濕度過低，則會引起紙質文物的縮水和開裂。
二、以防為主 防治結合
紙質文物的保護貴在以防為主，防治結合，只有把防做好，才抓住了技術保護的根本。
國家文物局制定發布的《博物館藏品保存環境試行規范》中對文物保存環境溫濕度做出來明確規定：環境相對濕度的日變化不應超過5%RH，紙張、文獻、經書等纖維素類文物保存環境標準中溫度20℃，濕度50%RH-60%RH。常壓低氧氣調殺蟲系統。
天津森羅科技股份有限公司應用“CATHSE”技術，研制開發的系列恒濕產品，包括恒濕庫房、恒濕展柜與儲藏柜，為滿足紙質藏品的預防性保護，根據藏品儲藏需求在40%RH至65%RH范圍選定某一濕度進行精準調控，濕度調控準確度小于3%RH。
控濕模式分為主動型和被動型。當選擇被動調控模塊，無需供電，可自動建立并保持文物儲藏環境中相對濕度的穩定性，符合文物預防性保護理念及最小干預原則。
注：公司為某紀念館設計的節能型氣密恒濕展柜
濕度長期穩定在50%RH~55%RH，濕度日較差≤1%RH
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