博物館環境控制技術研究

［摘要］博物館環境的優劣直接影響著藏品的壽命，因此，控制和改善博物館藏品保存環境是博物館工作的重要內容，也是“預防性保護”的核心。本文從影響博物館藏品保存的主要環境因素，以及國際、國內對博物館藏品保存環境的要求入手，闡述了博物館內溫濕度、光照度、有害氣體、微生物等環境控制技術，以期為加強博物館的環境控制、進一步做好文物藏品的預防性保護工作提供理論基礎。

［關鍵詞］博物館；藏品保存；環境控制

［中圖分類號］G260 ［文獻標識碼］A ［文章編號］1005-3115（2012）12-0104-05

博物館是文物收藏與陳列的機構，由于文物是由多種不同材料所組成，而各種材料受自然和人為等因素的影響會發生損害，有的甚至不堪一擊。所以，博物館收藏、陳列文物既要滿足觀眾對文物欣賞的要求，又要考慮保存環境對文物的破壞作用。

一、影響博物館藏品保存的主要環境因素

博物館環境包括博物館建筑內的小環境及建筑物周圍的大環境（即自然環境）。影響環境變化的因素較多，包括環繞在博物館周圍的自然界的空氣、水、土壤、巖石、植物、陽光及人類及其活動等綜合因素。一般情況下，外部的大環境變化影響著小環境變化，就博物館各種不同質地的藏品而言，由于光、氧老化反應機制不一，各類環境因素對其影響程度也各不相同。現從溫度和相對濕度、光、污染氣體等幾個方面加以分析：

（一）溫度和相對濕度

溫度和相對濕度是博物館藏品保存中的兩項重要環境因素，任何材料所組成的藏品都有它最適宜的溫度和濕度條件的界限，如果超過這個界限，就容易發生病害。博物館藏品是由不同材質組成的，不同材質在自然環境中均會發生化學反應，使藏品受到損害。而化學反應的速度與溫度有關。一般溫度升高10℃，反應速度增加2～4倍。溫度的升高除加快化學反應速度外，還會對某些材質的藏品引起其物理性能（如膨脹系數）變化而造成破壞性的影響。

穩定的相對濕度在藏品保存中起著非常重要的作用，已經證實，相對濕度的急劇變化，幾乎對各類材質的藏品（除極少數外）均會造成不良后果。如濕度對鐵、銅器產生腐蝕影響，銀器在高濕度環境中失去光澤的速度將會加速；絲毛棉麻染織品在高濕度環境下褪色速度增快；濕度變化還會引起絲織品、紙張和木質文物的老化；在濕度作用下，玻璃藏品常發生一種“玻璃病”，其癥狀是玻璃表面產生細裂紋失去透明性，有的甚至粉化剝落。相對濕度高于65%時，將導致微生物（特別是霉菌）生長，相對濕度低于30%時，將導致有機類文物變脆或者龜裂。另外，相對濕度波動太大將導致有機類文物機械受力發生變化，引起尺寸改變，或者變形。

溫度和相對濕度的變化對藏品的復合影響更是不容忽視，會使腐蝕加速，對藏品的破壞更大。

（二）光線

光線是一種頻率很高的電磁波，光的干涉、衍射效應說明光具有波動的性質，光電效應又說明光具有粒子的性質。因此，光是一種同時具有波動性和粒子性的電磁輻射，稱為光輻射的波粒二象性。有關學者從20世紀50年代起就開始研究光線對博物館藏品，特別是紡織品、染料和紙質品的退化作用。嚴格地說，光線對博物館的藏品都是有害的。因為任何波長的光都可發射光子，光子被藏品上的吸光物質所吸收，使吸了光子的原子處于激發狀態，引起光老化作用。

光線對有機材料有相當大的破壞力，會造成光化學效應而導致劣化、變質或變色的現象。如絲織品在光照作用下引起的復雜反應導致纖維的分子斷裂，使其弱化；木質在光照下會改變顏色，光照還會改變木質和象牙的含濕量，木質變形、開裂，象牙也會產生裂紋；清漆、定影劑等對紫外線敏感而褪色，暴露在光照下將導致油質及樹脂中部分揮發物的損失，減少重量，表面侵蝕及涂層收縮。清漆還會變得更難于用溶劑溶解，發生氧化，形成有特殊結構的分子構造等。

（三）污染氣體

污染氣體是指人類活動產生大量的有害物質逸散到空氣中，使大氣正常組成中增加了多種新成分。當其達到一定濃度時，對物質產生不利影響。對文物產生危害的污染氣體主要有SOx、NOX、O3、HCHO、有機酸、CO2、顆粒物質等。

大氣中的硫化物有SO2、SO3、硫酸及硫酸鹽、硫化氫等。其主要污染源多來自燃料燃燒時硫生的氧化作用。SO2本身是一種弱酸性氣體，但其十分容易進一步氧化生成SO3，SO3再與空氣中的水結合生成極具破壞力的硫酸，從而嚴重損害各類藏品。

氮氧化物主要來自汽車排放的廢氣。發動機高速運轉時NOX含量高達數千μg/g。NOX是酸性氣體，生成硝酸會腐蝕金屬和纖維，NOX也是氧化性氣體，在光的作用下釋放初生態氧而生成O3，導致光化學煙霧的形成。

臭氧主要來源于大氣層、汽車廢氣形成的光化學煙霧及某些電器設備。其中光化學煙霧產生的O3濃度最為嚴重，其濃度甚至可超過1000μg/m3。臭氧是一種強氧化劑，幾乎能毀壞所有的有機化合物，如紡織品、染料、檔案材料、皮革等，也能增加銀、鐵的氧化速度和銀、銅的硫化作用。

污染氣體SOX、NOX、O3主要來自室外。在某種條件下室內也會產生一些污染氣體，如有機酸、甲醛、二氧化碳等，這些氣體對某些材料的文物亦相當有害。如：木材含揮發性有機酸，鉛在有機酸氣體中生成碳酸鉛，從而對含鉛成分的器物產生腐蝕；甲醛是一種目前室內環境中普遍存在的污染氣體，博物館內也不例外。甲醛主要來源于三合板中的脲醛樹脂，該氣體不但對人體有害，其對無機材料中的玻璃、陶瓷釉彩、蚌殼、金屬等也有潛在的危險；高濃度的二氧化碳對石質文物、壁畫等的保存十分不利。

總懸浮顆粒物中含酸堿性的化學微粒、金屬粉塵、微生物霉菌孢子、動物皮毛、植物纖維、昆蟲排泄物及蟲卵等，對書畫、絲織品、皮毛類藏品會造成嚴重影響，可使其變色、褪色、酥脆。另外，藏品表面附著的大量塵埃對藏品也有損害，塵埃是細菌、霉菌的良好載體，當空氣中的總懸浮顆粒物和濕氣結合在一起降落在藏品上時，便形成一層適宜于細菌、霉菌等微生物寄生的外皮覆層，很難在不損壞藏品的前提下去除。

（四）微生物、昆蟲和害蟲的危害

霉菌和害蟲對博物館文物藏品的破壞也十分嚴重，博物館內環境若出現通風不良、陰暗、潮濕、溫度偏高、空氣中灰塵較多的情況，就很容易滋生霉菌。這些微生物種類繁多，它們含有非常細的線狀體，叫作菌絲。菌絲結合在一起，形成菌堆，長出含有孢子的果實體。在潮濕、溫暖和黑暗的條件下極易繁殖，會玷污和破壞文物。霉菌孢子在環境空氣中的活動有一定規律，并與環境灰塵含量成正比，灰塵越多的地方，霉菌孢子的數量越大。

總之，不同材料的藏品對各種環境因素的敏感程度不同，其主要環境影響因素也不同，各環境因素達到一定數值或濃度時才會對某類藏品產生較明顯的影響，多種環境因素并存時產生的協同效應會使藏品的受損加速，對藏品的破壞更嚴重。

二、國際、國內對博物館藏品保存環境的要求

由于博物館環境對于藏品保護的重要性，自20世紀60年代起，國際文物保護機構和發達國家就已制訂頒布了有關標準，以對博物館藏品保存環境進行控制。1960年，國際博物館協會（ICOM）搜集整理了歐美各國博物館溫濕度控制標準，并向世界其他博物館進行推薦執行；英國國家美術館科學顧問湯姆森1986編著的《博物館環境》一書全面論述了各種環境因素對不同組成材料文物的影響，并提出了環境控制標準。此書近年由國家文物局博物館司和甘肅省文物局組織翻譯，并于2007年由科學出版社正式出版。美國國家標準局1983年制訂了以紙張為主的檔案資料保護的污染物氣體環境質量標準等。

經國內外博物館藏品保護科技人員的長期研究實踐，目前已基本公認的博物館建筑物內環境氣候的標準數值是：

（一）博物館藏品保存環境溫度、相對濕度和光照水平標準

溫度為15℃～25℃，相對濕度為45％～65％，在此數值范圍內緩慢地波動，對保存藏品是適宜的。但這是泛指各類藏品而言，不同質地的藏品，有其更嚴格的溫濕度控制范圍，即最佳保存環境。如竹木漆器類藏品相對濕度為55％～65％；紡織品、紙質類藏品相對濕度為50％～55％；金屬類藏品相對濕度為45％～50％，有條件者金屬類藏品的相對濕度可控制在35％。做到藏品分類收藏，區別控制環境氣候，是最理想的辦法，但目前實現這個要求，尚有實際困難。在一般條件下，首先要控制在泛指各類藏品的標準數值范圍。

博物館采光照明執行《博物館照明設計規范》。對光線特別敏感的絲毛棉麻制品、紡織品、書畫、拓片、書籍、文獻、郵票、壁畫、彩塑、彩陶、動植物標本等藏品，其照度標準≤50勒克斯（lux）；對光敏感的油畫、皮革、骨角制品、象牙制品、竹木制品和漆器等藏品，其照度標準≤150勒克斯；對光不敏感的青銅器、鐵器、金銀器、玉石、陶瓷、玻璃、琺瑯器和巖礦標本等藏品，其照度標準≤300勒克斯。藏品庫房的照度標準為50～100勒克斯。

對光特別敏感藏品的年曝光量標準為12萬，即50勒克斯的照度，相當于每日曝光8小時在全年300天中的曝光量。對光敏感藏品的年曝光量標準為36萬，即150勒克斯的照度。照明光源的紫外線相對含量應小于75微瓦/流明。博物館藏品保存環境溫度、相對濕度和光照水平標準詳見表1。

環境相對濕度日波動值不得大于5％。環境氣溫日較差不得高于2～5℃。

（二）空氣質量標準

博物館空氣質量應執行《環境空氣質量標準一級標準》（見表2）。在建筑材料和藏品保存設備材料中，揮發性氣體甲醛、苯、氨、氡氣（放射性氣體）及有機酸等在博物館建筑物內的最高允許濃度限值見表3。

三、博物館環境控制技術

博物館環境控制包括博物館周圍大環境的治理及博物館內小環境的改善兩個方面。一般來說，治理博物館外部的大環境實屬不易，為使博物館藏品的保存環境得到改善，較為現實的做法是著手改善建筑區內的小環境，即通過改善和控制藏品庫房、展廳及包裝運輸等環節的環境條件，使之達到或接近博物館藏品安全保存所要求的標準范圍，使得由環境因素（溫度、濕度、空氣污染、生物、光線等）造成的老化變質的速度降到最低限度。

（一）溫濕度控制

博物館環境溫度的過高或過低，濕度的過大或過小都會對文物產生不利的影響。因此，必須采取一定的措施加以控制，使之達到或接近藏品安全保存所要求的條件范圍。在博物館中一般采取以下方法控制溫濕度：

１.宏觀系統控制

主要依靠中央空調系統。但在很多情況下，博物館要將多種不同質地的文物陳列于同一個展廳中展覽，而各種不同質地的文物對環境溫濕度的要求不同。所以，在制定展廳環境溫濕度的控制范圍時，就需要采取妥協的方法，按照展品數量多的種類，或者按照展廳中最重要的文物設置展廳溫濕度控制的范圍。

２.展柜微環境控制

展柜內的微環境直接影響著展品的壽命。首先，要加強展柜的密封性，因為一個密封性良好的展柜能為文物保存提供一個相對穩定的溫濕度條件；其次，利用智能型展柜，即在展柜中加裝加濕和除濕設備，或在展柜中放入硅膠等調濕材料，及時調節展柜內的溫濕度范圍。

（二）光照控制

光線控制也是博物館環境控制的一部分。博物館是各種文物、自然標本和藝術品收藏、保護、研究、展示和宣傳的機構。為了妥善地保護好這些珍貴的歷史和文化財產，必須盡可能地使之免受光學輻射（包括可見輻射、紫外輻射和紅外輻射）的損害；為了給觀眾創造良好的視覺環境，又需要提高展品的照度，光學輻射對展品的損害則會相應增加。為此在博物館應解決、處理好這對矛盾，達到既有利于觀賞、又有利于保護的目的。

由于太陽光譜中含有波長很短的紫外線，紫外線能量高，破壞力極強，因此文物應盡量限制受紫外線輻射的強度。一般地說，博物館不允許用自然光采光，而應使用人工燈光照明，并采用無紫外線熒光燈照明。對紅外輻射，可以采用紅外輻射少的光源（如熒光燈）或采用冷光束鹵鎢燈等，或在燈前面安裝能吸收紅外輻射的濾光器。

同時，因光化學反應具有后效性和累積性，光的強度越大，光照時間越長，對文物的損害越大。因此，博物館應盡量減少不必要的照射時間，有條件的博物館最好安裝紅外感應的調光系統。也就是當觀眾走近展品時，光線會自動加強，當觀眾離開時，光線自動變暗。這樣既可以保證觀眾對文物欣賞的要求，又可以保證文物免遭過度光照的影響。還可以利用復制品，定期更換展品等措施，降低光照對博物館藏品的損害。

（三）有害氣體控制

如前所述，空氣中的有害氣體同樣嚴重威脅著博物館藏品的安全，因此控制并消除有害氣體對文物的影響也是博物館環境控制的重要方面。對此可采取下列防治措施：首先，博物館建設之初即應遠離空氣污染的工廠區和鬧市區，盡量建在環境比較好的山林或公園。如果館址不能改變，則要搞好館內綠化，爭取綠化面積在40%以上。其次，博物館裝修裝飾材料、展柜材料及庫房保管材料等均選用安全環保材料，文物保存前先要對環境進行凈化處理，去除環境中的有害氣體。再次，確保陳列室各展柜密封良好，防治有害氣體及灰塵進入，庫房保存應配置囊匣。第四，在展廳及庫房空調通風口安裝過濾凈化系統，過濾灰塵及有害氣體。第五，在展廳入口安裝風屏，觀眾進入展廳時使用一次性鞋套等，減少參觀者可能帶來外來生物或灰塵等污染源；在庫房入口設置風淋消毒間等。

（四）微生物和害蟲的控制

博物館控制害蟲和微生物應采用“以防為主，防治結合”的方針。在預防方面，一是要搞好庫房內外環境衛生，經常保持文物藏品環境的清潔衛生，清除衛生死角，庫房和展廳要盡量做到凈化空氣，及時清除降塵，最大限度地減少霉菌孢子的數量，以避免霉菌和害蟲玷污和破壞文物。二是在建筑方面，首先，庫房要選在地勢較高而干燥的地段，并遠離糧庫、煙庫、商品庫和居民住地；其次，博物館建筑物的室內裝飾材料應選用防霉材料，庫房、展廳內壁、地面要防霉和易于除塵，門、窗的密封性要好，屋內不能有孔洞、縫隙。三是要嚴格文物的入庫制度。工作人員進入庫房時務必穿著干凈工作服，換上拖鞋，接觸文物前切記洗手并戴上白手套，限制裝運文物的箱子、捆扎的繩子、包裝箱、包裝紙等器具和材料進庫。文物入庫前應做好除塵處理；文物工作人員和文物入庫最好經過隔離室，防止新入庫的藏品帶進塵埃、蟲霉等有害物質。對于已經生長霉菌和害蟲的文物，應立即隔離，并進行滅殺菌蟲處理，杜絕霉菌和害蟲隨藏品入庫蔓延，危害其它文物。

另外，隨著國際、國內間的交流日益頻繁，博物館藏品赴外展覽的機會越來越多，因此，博物館藏品的保存環境不僅僅局限于博物館空間，包裝和運輸期間藏品的保存環境也越來越受到博物館工作者的重視。如選擇無污染、隔濕、絕熱和具有減震功能的包裝材料和切實可行的包裝方法，設計制作安全可靠的包裝箱，選擇合理的運輸方式并進行運輸全程的保存環境監測和控制，以及確保異地展覽環境的安全等等，都是博物館藏品安全保存的重要環節。

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