館藏文物保存環(huán)境調(diào)查與監(jiān)測(cè)分析

□于沁

一、引 言

文物保存在特定的環(huán)境中，環(huán)境因素影響著文物的保存時(shí)間和質(zhì)量。就館藏文物保護(hù)而言，對(duì)文物保存環(huán)境實(shí)施有效的監(jiān)測(cè)和控制，提升對(duì)珍貴文物的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控能力，最大限度地防止或減緩環(huán)境因素對(duì)文物的破壞作用，是預(yù)防性保護(hù)珍貴文物的關(guān)鍵。為此，太原市博物館針對(duì)館藏文物開展了一系列預(yù)防性保護(hù)項(xiàng)目的工作。

為提升館藏文物預(yù)防性保護(hù)能力，提高館文物收藏環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、質(zhì)量評(píng)估、有效調(diào)控和預(yù)防管理水平，更好地保護(hù)館珍藏文物，太原市博物館開始組建比較完善的館藏文物保存環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，配置環(huán)境友好性囊匣，運(yùn)用多種調(diào)控手段對(duì)館藏文物保存環(huán)境實(shí)施有效的“穩(wěn)定、潔凈”調(diào)控，建立館內(nèi)文物保護(hù)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控機(jī)制。本研究以太原市博物館館藏文物庫(kù)房為例，對(duì)文物保存環(huán)境參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)分析，為進(jìn)一步調(diào)控文物庫(kù)房環(huán)境條件積累經(jīng)驗(yàn)，奠定基礎(chǔ)。

二、文物庫(kù)房環(huán)境指標(biāo)的確定

太原市博物館文物庫(kù)房分為庫(kù)區(qū)和庫(kù)前區(qū)兩部分，位于博物館地下一層。館藏文物種類繁多，各類質(zhì)地的文物對(duì)保存環(huán)境的要求各不相同，館藏文物按文物的種類分別放置于不同的庫(kù)房?jī)?nèi)。

1.溫濕度

研究表明，文物保存環(huán)境的溫濕度是最重要的兩個(gè)指標(biāo)。對(duì)于文物保存所需的溫濕度控制范圍，目前國(guó)際上博物館界沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，但是文物藏品庫(kù)房?jī)?nèi)應(yīng)保持溫濕度的相對(duì)穩(wěn)定無(wú)突變。根據(jù)聯(lián)合國(guó)教科文組織（UNESCO）《博物館在運(yùn)輸和展覽中保護(hù)方法和標(biāo)準(zhǔn)》中提出的規(guī)定，結(jié)合山西地區(qū)的實(shí)際情況，參照山西博物院的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行：竹木、紙質(zhì)、絲織等有機(jī)纖維質(zhì)地文物：16-18℃ 55%RH；金屬類、陶瓷類：20-22℃ 40%RH。全年溫度變化應(yīng)保持在3℃的范圍內(nèi)，相對(duì)濕度變化應(yīng)保持在5%范圍內(nèi)。

2.甲醛

甲醛是主要的現(xiàn)代裝飾裝修材料所散發(fā)出的一種污染物，在空氣中氧化成甲酸后，對(duì)文物的危害更大。我國(guó)室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB/T18883-2002）要求甲醛濃度應(yīng)低于0.08ppm（0.10mg/m3），而對(duì)于館藏文物保存環(huán)境國(guó)外推薦標(biāo)準(zhǔn)則為低于0.04ppm（0.005mg/m3）。

3.光照

《博物館照明設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB/T23863-2009）規(guī)定藏品庫(kù)區(qū)中，周轉(zhuǎn)庫(kù)房（地面）的標(biāo)準(zhǔn)照度值≤50lx，藏品庫(kù)房（地面）的標(biāo)準(zhǔn)照度值≤75lx，藏品提看室（0.75m水平面）的標(biāo)準(zhǔn)照度值≤150lx。對(duì)于展品或藏品而言，應(yīng)減少燈光和天然光中的紫外輻射，使光源的紫外線相對(duì)含量小于20 μW/cm2。

4.空氣污染物

通常把存在于文物保存環(huán)境中，含量、持續(xù)時(shí)間和化學(xué)性質(zhì)對(duì)文物產(chǎn)生影響的氣體稱為博物館空氣污染物。揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC），是多種低分子量有機(jī)化合物的總稱，這些化合物對(duì)文物具有潛在的影響。我國(guó)室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 18883-2002）要求VOC濃度應(yīng)低于0.6mg/m3（8小時(shí)均值），相當(dāng)于300ppb。

5.空氣環(huán)境質(zhì)量

Purafil根據(jù)多年經(jīng)驗(yàn)以及與其它研究機(jī)構(gòu)合作，逐步完善了環(huán)境質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，利用反應(yīng)檢測(cè)技術(shù)來(lái)分級(jí)，提出直接用銀、銅的反應(yīng)速率對(duì)環(huán)境分級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)在，很多檔案館、博物館、圖書館等已經(jīng)采用了反應(yīng)監(jiān)測(cè)作為他們環(huán)境控制程序中的一部分。該標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

空氣品質(zhì)分級(jí)推薦中，博物館、博物館庫(kù)房級(jí)別：S2/C2/P2。

三、方 法

以太原市博物館館藏文物庫(kù)房為例，以中轉(zhuǎn)庫(kù)、1-15號(hào)庫(kù)為監(jiān)測(cè)對(duì)象。選取2018年2月的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

太原市博物館文物庫(kù)房?jī)?nèi)的環(huán)境參數(shù)是通過(guò)“館藏文物保存環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)平臺(tái)”采集的，博物館文物保存環(huán)境監(jiān)測(cè)站主要包括如下三個(gè)方面：

1.無(wú)線傳感實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)終端、中繼、網(wǎng)關(guān)等設(shè)備。

2.監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)硬件及平臺(tái)軟件。

3.離線檢測(cè)分析用手持式環(huán)境監(jiān)測(cè)儀和被動(dòng)采樣分析裝備。

系統(tǒng)的主要功能是實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)文物保存環(huán)境基本參數(shù)的變化，并通過(guò)無(wú)線通信技術(shù)將監(jiān)測(cè)數(shù)傳輸?shù)奖O(jiān)測(cè)中心，以達(dá)到及時(shí)了解、查詢環(huán)境質(zhì)量及其變化的目的。根據(jù)不同文物組合選用溫度、濕度、有機(jī)揮發(fā)物（VOC）、光照度、紫外線5個(gè)環(huán)境指標(biāo)監(jiān)測(cè)終端，對(duì)重要文物柜架及庫(kù)房設(shè)計(jì)安裝有機(jī)污染物、無(wú)機(jī)污染物和含硫污染物3個(gè)環(huán)境質(zhì)量參數(shù)評(píng)估的空氣質(zhì)量評(píng)估監(jiān)測(cè)終端。

四、結(jié)果與分析

1.溫濕度

圖一 各庫(kù)房溫度箱型圖

表1 空氣污染物環(huán)境質(zhì)量分級(jí)

從預(yù)防性保護(hù)的理念出發(fā)，文物的保存需要“穩(wěn)定、潔凈”的環(huán)境。其中，“穩(wěn)定”是指控制溫度、濕度等環(huán)境因素在適宜指標(biāo)下的平穩(wěn)性，防止出現(xiàn)較大幅度的波動(dòng)。館文物庫(kù)房?jī)?nèi)部在設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)了溫度緩沖區(qū)域，便于整個(gè)庫(kù)房與外界的溫濕度交換。

2018年2月溫度監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，庫(kù)房溫度范圍為14.7℃-19.1℃，全距（極大值與極小值之差）為0.8℃-2.9℃，標(biāo)準(zhǔn)差為 0.2℃-0.76℃，均值均在15.56℃-17.6℃。極小值出現(xiàn)在12號(hào)庫(kù)，極大值出現(xiàn)在中轉(zhuǎn)庫(kù)，整體溫度均偏低，存在偏低的環(huán)境。目前文物12號(hào)庫(kù)是瓷器庫(kù)，瓷器對(duì)溫度的要求一般為20℃-22℃，這就要求提高庫(kù)房溫度。

2018年2月濕度監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，庫(kù)房濕度范圍為9.41%-61.3%，全距（極大值與極小值之差）為15.7%-45.49%，標(biāo)準(zhǔn)差為5.01%-9.29%，均值均在37.79%-46.12%。極小值出現(xiàn)在14號(hào)庫(kù)，極大值出現(xiàn)在15號(hào)庫(kù)，整體濕度較為適宜。目前文物15號(hào)庫(kù)是書籍庫(kù)，因此應(yīng)用高效、對(duì)文物友好安全的調(diào)濕劑、吸附劑等被動(dòng)調(diào)控功能材料，或采用微動(dòng)力電子調(diào)濕器、凈化器以及除濕機(jī)、增濕機(jī)等主動(dòng)調(diào)控裝置來(lái)控制文物保存環(huán)境的濕度以保證其穩(wěn)定無(wú)突變。

圖二 各庫(kù)房濕度箱型圖

2.甲醛

2018年2月，使用英國(guó)產(chǎn)PPM-HTV型甲醛測(cè)定儀對(duì)太原市博物館文物庫(kù)房的甲醛濃度進(jìn)行檢測(cè)。表2為中轉(zhuǎn)庫(kù)和1-15號(hào)庫(kù)甲醛濃度檢測(cè)結(jié)果，結(jié)果顯示1號(hào)庫(kù)、3號(hào)庫(kù)的甲醛濃度含量最低，為0.002ppm；14號(hào)庫(kù)的甲醛濃度含量最高，為0.025ppm。所有庫(kù)房的甲醛濃度均低于我國(guó)室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB/T18883-2002）要求的甲醛濃度0.08ppm，說(shuō)明文物庫(kù)房?jī)?nèi)甲醛污染很小或幾乎可以忽略不計(jì)。

3.光照

2018年2月，使用全數(shù)字照度計(jì)和全數(shù)字紫外輻照度計(jì)分別對(duì)太原市博物館文物庫(kù)房的光照度和紫外線強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，表3為檢測(cè)結(jié)果。

太原市博物館文物庫(kù)房除中轉(zhuǎn)庫(kù)外沒有外窗，所有文物庫(kù)房均采用人工照明，每個(gè)庫(kù)房?jī)?nèi)安裝飛利浦節(jié)能燈，型號(hào)為TL-DColored36WYellow1SL/25。如無(wú)工作人員進(jìn)入文物庫(kù)房，則所有照明燈具關(guān)閉；如有工作人員進(jìn)入文物庫(kù)房，則照明燈具打開，中轉(zhuǎn)庫(kù)照度保持在80lx-130lx，超過(guò)《博物館照明設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB/T23863-2009）中對(duì)藏品庫(kù)區(qū)光照度的規(guī)定。

紫外線強(qiáng)度在無(wú)工作人員進(jìn)入文物庫(kù)房時(shí)均為0μW/cm2，工作人員進(jìn)入文物庫(kù)房時(shí)在0.02μW/cm2-0.08μW/cm2范圍內(nèi)波動(dòng)，滿足對(duì)光特別敏感的文物紫外線強(qiáng)度的理論限值0.1μW/cm2。15號(hào)庫(kù)為書籍庫(kù)，書籍類文物對(duì)光特別敏感，起破壞作用的主要是紫外線，它能分解書籍中的有機(jī)成份，使紙張變黃、老化。因此要安裝紫外窗簾、將文物儲(chǔ)藏在避光的儲(chǔ)藏柜和囊盒中以減少紫外線對(duì)書籍的損壞。

表2 甲醛濃度檢測(cè)結(jié)果

表3 光照水平檢測(cè)結(jié)果

圖三 各區(qū)域VOC箱型圖

4.空氣污染物

揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC），是多種低分子量有機(jī)化合物的總稱，這些化合物對(duì)文物具有潛在的影響。2018年2月有機(jī)化合物監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，文物庫(kù)房?jī)?nèi)VOC均在0ppb-1279ppb之間，整體含量存在數(shù)據(jù)偏高的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，91.91%的VOC數(shù)據(jù)低于300ppb。文物庫(kù)房在腐蝕有害氣體控制方面沒有安裝任何凈化設(shè)備和空氣過(guò)濾系統(tǒng)，造成送進(jìn)文物庫(kù)房的新風(fēng)中有機(jī)化合物濃度超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)要求，再加上館藏文物自身和庫(kù)房建筑本身釋放產(chǎn)生多種污染的有害氣體，使得文物庫(kù)房空氣質(zhì)量愈來(lái)愈差。

空氣污染對(duì)博物館內(nèi)各種文物都會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞，尤其是青銅器，銀器，紙張類等文物。由于空氣污染源的分布狀況，污染物的種類、性質(zhì)、存在形態(tài)及理化特性多種多樣，也由于文物材質(zhì)種類，制作工藝，保存狀況等因素千差萬(wàn)別，因此空氣污染物對(duì)文物的危害情況也極不相同。事實(shí)上,空氣污染對(duì)文物的損害是觸目驚心的，這是必須面對(duì)且要急需解決的重大問題。鑒于現(xiàn)有條件，只有通過(guò)柜架囊匣小環(huán)境來(lái)改善文物儲(chǔ)存條件。

5.空氣環(huán)境質(zhì)量

無(wú)線環(huán)境質(zhì)量評(píng)估變送器需要對(duì)有機(jī)污染物、無(wú)機(jī)污染物和含硫化合物三種成分進(jìn)行檢測(cè)，因此需要在變送器里安置三個(gè)石英晶振片，每個(gè)石英晶振片分別鍍涂對(duì)有機(jī)污染物、無(wú)機(jī)污染物和含硫化合物高度敏感的聚合物材料。三個(gè)石英晶振片共用一套數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)，通過(guò)時(shí)分的方法對(duì)有機(jī)污染物、無(wú)機(jī)污染物和含硫化合物三種成分進(jìn)行監(jiān)測(cè)。聲光電智聯(lián)電子的QCM監(jiān)測(cè)終端采用基頻率為9×106Hz的石英晶振片，帶入Sauerbrey方程，我們得到單位面積石英晶振片質(zhì)量變化與頻率變化的關(guān)系如下：

如果以30天為累積周期，mg/m2為單位，頻率變化對(duì)應(yīng)的基頻率為9000000Hz，可得銅、銀反應(yīng)累積當(dāng)量的分級(jí)范圍，結(jié)果如表4：

2018年2月空氣環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，文物庫(kù)房?jī)?nèi)級(jí)別為S5/C1/P1，與空氣品質(zhì)分級(jí)推薦中博物館庫(kù)房級(jí)別S2/C2/P2相比，含硫污染物超標(biāo)，有機(jī)污染物和無(wú)機(jī)污染物符合要求。因此要減少裝修產(chǎn)生的污染氣體對(duì)庫(kù)房環(huán)境的影響，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)文物庫(kù)房的換氣處理，并安裝凈化過(guò)濾設(shè)施，凈化室內(nèi)空氣質(zhì)量。

表4 空氣環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)結(jié)果

五、結(jié) 論

本文通過(guò)館藏文物保存環(huán)境監(jiān)測(cè)平臺(tái)的監(jiān)測(cè)，得出以下結(jié)論：

博物館內(nèi)文物庫(kù)房溫度范圍為14.7℃～19.1℃，相對(duì)濕度范圍為9.41%～61.3%，整體溫度偏低，整體濕度較為適宜。為維持穩(wěn)定的溫濕度環(huán)境，建議配備空調(diào)系統(tǒng)、獨(dú)立柜架并有一定量的調(diào)濕劑、吸咐劑及除濕機(jī)、增濕機(jī)等平衡庫(kù)房?jī)?nèi)的濕度。

甲醛濃度含量范圍為0.002ppm～0.025ppm，所有庫(kù)房的甲醛濃度均低于我國(guó)室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB/T18883-2002）要求的甲醛濃度0.08ppm。

中轉(zhuǎn)庫(kù)照度保持在80lx～130lx，超過(guò)《博物館照明設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB/T23863-2009）中對(duì)藏品庫(kù)區(qū)光照度的規(guī)定。紫外線強(qiáng)度在無(wú)工作人員進(jìn)入文物庫(kù)房時(shí)均為0μW/cm2，工作人員進(jìn)入文物庫(kù)房時(shí)在 0.02μW/cm2-0.08μW/cm2范圍內(nèi)波動(dòng)，滿足對(duì)光特別敏感的文物紫外線強(qiáng)度的理論限值0.1μW/cm2。建議安裝紫外窗簾、將文物儲(chǔ)藏在避光的儲(chǔ)藏柜和囊盒中以減少紫外線對(duì)書籍的損壞。

有機(jī)化合物VOC均在0ppb～1279ppb之間，其中整體含量存在數(shù)據(jù)偏高的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，91.91%的VOC數(shù)據(jù)低于300ppb。建議安裝凈化設(shè)備和空氣過(guò)濾系統(tǒng)等來(lái)改善文物儲(chǔ)存條件。

空氣環(huán)境質(zhì)量級(jí)別為S5/C1/P1，與空氣品質(zhì)分級(jí)推薦中博物館庫(kù)房級(jí)別S2/C2/P2相比，含硫污染物超標(biāo)，有機(jī)污染物和無(wú)機(jī)污染物符合要求。建議對(duì)文物庫(kù)房安裝凈化過(guò)濾設(shè)施，凈化室內(nèi)空氣質(zhì)量。

利用館藏文物保存環(huán)境監(jiān)測(cè)平臺(tái)對(duì)太原市博物館文物庫(kù)房環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)。這一結(jié)果對(duì)開展環(huán)境的調(diào)控工作具有十分重要的理論意義。