文物保護與環境的關係

2021-02-18 廣東綜合材料繪畫與美術作品修復

     文物按材質可簡易區分為有機質、無機質、混合媒材及金屬四類。有機類文物如:古籍、書畫和紡織品等;無機類文物如:陶瓷、玻璃、石器等;混合媒材如:油畫、照片和彩繪木雕等;金屬則泛指金、銀、銅、鐵、錫器等。一般而言,導致文物劣化的原因分為內因及外因。內因可理解為先天問題,與文物的製作過程、技術及選材有關;外因包括人為及自然環境兩大因素,前者可避免,後者則需透過改善文物的儲存環境來延緩其劣化速度。

(金屬文物鏽蝕。圖片來源於加拿大文保中心)

環境是一個複雜無比的系統,它無時無刻在變化。地處中國南部的廣東省,屬熱帶和亞熱帶季風氣候,常年溫暖潮溼,這種氣候環境不利文物的長期保存。與文物保護相關的環境要素包括溫度、溼度、光照、蟲害和空氣汙染等,這些要素往往是共同作用下對文物產生影響。不同材質的文物對環境要求各不相同,為了營造適合文物材質特點的儲存環境,廣東地區的文物收藏單位普遍會考慮以空調及抽溼機來調控環境;無疑,在不考慮能耗的前題下,這是最有效而直接的方法。

      文物保存環境要求列點如下      

1、溫度:為營造一個既適合文物保存,又使人感到舒適的溫度範圍,一般會把文物的保存溫度設定在18 ~ 22ºC之間,然而,其講究的是一種恆定,即使溫度有改變,亦只能緩慢地進行,否則,急速的溫度變化只會加劇文物的劣化。

2、溼度:文物保存環境的相對溼度一般須控制在65%以下,尤其有機質及金屬文物更不適宜存放於溼度較高的環境中,以防止黴菌孳生及加速金屬文物的鏽蝕。

3、光照:光照對有機類文物的危害較大,適宜的光照強度及時間需視乎文物對光線的敏感性而定,譬如在光線長期照射下可導致彩色照片褪色等。

(由於光照導致照片褪色。此圖片來源於網絡)

4、蟲害及空氣汙染:蟲害及空氣汙染多與保存環境的衛生狀況有關,所以應注意經常更換及清洗空調和抽溼系統的過濾網格,吸塵比掃地有用,勤抹及適時清洗一切的工具和設備。

(蟲害。圖片來源於陳志亮)

昔日,考古發掘工作者甚少意識到對出土文物作出適時保護的重要性,因而導致很多珍貴的文物永久消失或病危,當出現問題後才考慮搶救則為時已晚。目前,國內很多考古隊都聘有專業的文保及科研人員,他們緊隨考古隊工作,並在考古發掘的第一線搶救、保護出土文物。據報導,被稱為「世界第八大奇蹟」的秦陵兵馬俑,於上世紀七、八十年代出土時,只有極少數的陶俑能保留有表面的彩繪;究其因由,與陶俑出土過程中,部分彩繪因黏附於土塊而與俑體分離,剩下來仍與俑體黏連的彩繪,則因出土前後環境的突變,導致彩繪層發生捲曲、龜裂和剝落,最終只剩下素灰色的外表。所以,不論是地上還是地下文物,劣化原因均與環境關係密切,而深入了解文物的保存環境,才能找對造成文物劣化的根由。

(有彩繪的兵馬俑。此圖片來源於國家地理中文網)

文物保護的環境要素有溫度、溼度、光照、蟲害和空氣汙染等五項,其中,溫度 —— 常表示為空氣的冷熱程度。一般認為,文物在自然環境中所起的化學反應就意味著文物受到損害,而化學反應的速度與溫度關係密切,當溫度每升高10℃,其反應速率將成倍增加。因此,若從文物保護角度出發,尤其對有機質文物而言,保存溫度越低,對延長文物「壽命」越有利。然而,文物的儲存及展示,必須考慮到人體的舒適程度;以及儲存與展示區域之間的溫度差,一般不宜有太大的溫度變化,即使有改變,亦只能緩慢地進行。另外,從文物材質的熱膨脹係數得知,溫度對文物的破壞影響分直接和間接作用:直接破壞主要是由於組成文物的兩種或以上的材料,受熱膨脹或遇冷收縮時體積變化不同,變化速度也各異,因而導致文物開裂等。間接破壞是由於溫度改變引起相對溼度變化,而對文物產生破壞影響。

文物材料

綫性熱膨脹系數(x10-5)

陶瓷玻璃

0.45 ~ 1.00

0.49 ~ 5.40

0.70 ~ 1.20

環氧樹脂

6.00 ~ 7.00

溼度 ——表示空氣潮溼的程度,與溫度息息相關,因空氣中水氣的多寡由溫度高低而定,溫度高,則包含的水汽量多,反之亦然;因此,一般都以 「相對溼度」 來表示當前空氣的潮溼程度。文物保存環境的相對溼度一般須控制在65%以下,尤其有機質及金屬文物更不適宜存放於高溼度的環境中,以防孳生黴菌及加速金屬文物鏽蝕。在金屬文物保護中,構成「青銅病」的氯化亞銅在相對溼度低於35%時,其狀況是穩定的;而隨著溼度增加,空氣中的水份作為催化劑,大大加速了氯化亞銅的反應,使 「青銅病」 不斷向內、外擴張,致使整件青銅器最終完全粉碎。另外,大氣環境中充斥著各種微生物,如黴菌和真菌等,這些微生物在較高溼度的環境下會被活化,並以有機質文物作為其營養源,從而使文物變質、受損。如:受黴害的紙本文物,常見現象為紙材表面上出現不均勻的褐色斑點,這些斑點大都由黴菌及金屬雜質構成,若在紫外燈下觀察,黴菌所造成的斑點有螢光反應,而文保術語謂之「褐斑」或「狐斑」。

(青銅病,圖片來源於博寶藝術網)

(黃褐斑。圖片來源於李鐵軍)

文物的組成材料多種多樣,若從科學角度出發,基本是由分子和原子構成。不同材質的文物具有不同的物理和化學性質,並對外界溫、溼度的改變產生相應變化。眾所周知,溫溼度升高,物質體積會膨脹;溫溼度下降,物質體積則會收縮。在此必須重申,文物保護對環境中溫度及溼度的要求,須講究一種恆定的環境,否則,急速的溫溼度變化只會加劇文物的劣化。舉一事例,記得回歸前夕,很多居澳葡人在澳門的古董店購入大量中式家具,該批家具裝箱運回葡萄牙後不久,部分木質家具出現明顯裂隙,而帶彩繪的屏風,更有明顯顏料層起甲和剝落等情況。這現象表明,氣候環境的改變對文物所造成的危害不容忽視。

(溼度對紙質藏品的影響。圖片來源於陳志亮)

光線照射能反映文物表觀之顏色,以繪畫作品為例,適度的光照能豐富文物的美學色彩,達致最佳視覺效果。然而,光可生熱,光照所形成的光能及熱能都會對文物構成危害,尤其對有機材質文物的損害則更大及更明顯,譬如在光線長期照射下可導致彩色照片褪色等。因此,控制光照強度及時間能緩減有機質文物的劣化速度,數據顯示,一輛常年停泊戶外的汽車,其車頂油漆三年的曝光量與一幅具五百年歷史的畫作無異。光是一種輻射,分紅外輻射、可見輻射和紫外輻射三種。其中,紅外輻射容易使物體溫度升高,紫外輻射帶有較高的能量,兩者均不利於文物的長期保存,尤以後者更甚。傳統照明系統中較常使用的鎢絲燈和螢光燈,若以紫外輻射量的多寡來比較,則鎢絲燈少於螢光燈、螢光燈少於日光,所以,就預防紫外輻射對文物的破壞來說,其首要是避免日光照射。

(長時間光照導致左一二冊書籍褪色。圖片來自於廣州美術學院藝術品修復保存研究基地)

      不同文物其適宜的光照度不同,要點及數值已於上表介紹。光照度的單位是勒克司(Lux),一勒克司的照度等於每平方米一流明(Lumen)的光通量,即1lux=1lumen / m2。另外,為減少光線對文物所造成的損害,最有效的方法是減少曝光及縮短照度時間,然而,適宜的光照才能讓欣賞者感到舒適及清晰,因此,在保護及欣賞角度兩者間必須取得一個平衡。考慮以上兩點,光照度一般不低於50 lux或高於300 lux;過低會影響鑑賞;過高則易造成眼睛不適及不利文物保存。

隨著城市急速發展,空氣汙染的問題逐漸浮現。很多市民認為,空氣汙染物主要來自機動車輛尾氣、建築修路工程和工廠 ( 發電廠、水泥廠等 ) 三方面。空氣中顆粒物的大小以其直徑表示,粒徑大於15微米較易沉降,少於15微米則一直保持懸浮態,直到黏附於物體的表面,而粒徑最小的顆粒物可達0.01微米。如:在吸菸場所懸掛繪畫作品,長時間下來畫面會形成焦油狀的棕色斑點。研究指出,新建的混凝土建築物會於首兩年間釋放出0.01微米粒徑的顆粒物,若在新建築內放置或展示文物,會存在一定危險。

除顆粒物外,現代化城市最主要的三種氣體汙染物是二氧化硫SO2、氮氧化物NOx及臭氧O3。以二氧化硫為例,容易氧化成三氧化硫,再與水分子生成硫酸,而酸雨的形成便與二氧化硫直接有關。硫酸易與碳酸鈣類文物反應,如:石灰石、大理石和壁畫等,反應後轉變成硫酸鈣 – 即石膏,容易受雨水的衝刷而被侵蝕。另外,空氣汙染多與保存環境的衛生狀況有關,應注意經常更換及清洗空調和抽溼系統的過濾網格,如條件許可,安裝空氣過濾系統以有效去除室內的顆粒物、淨化空氣環境。

自然界中,昆蟲幾乎無所不在,它們以有機物為食糧,即使在惡劣(乾燥、潔淨)的環境下仍能生長、繁殖,這對於保護有機質文物來說,無疑是一大挑戰,必須嚴肅處理。為嚴格控制昆蟲對文物的危害,一般來說,文物庫存區域、博物館和文物修復實驗室等均嚴禁飲食,甚至連攜帶食物進出也不容許。而進入庫房的有機質文物,如:古籍、書畫、檔案、紡織品、木雕和家具等,均需預先經過滅蟲處理,否則,只要任何藏品內存有活昆蟲及蟲卵,當進入庫房,昆蟲即可迅速 「開枝散葉」 、「傳宗接代」 。

(昆蟲活動。圖片來源於廣州美術學院藝術品修復保存研究基地)

一般常見的害蟲有:衣魚、衣蛾、煙甲蟲、蟑螂和白蟻等。據記載,古人為保護書籍,使用多種措施來預防蟲害,如:染紙避蠹,即使用染有萬年紅(紅丹,Pb3O4)的紙夾於書內,以防止蠹蟲啃蝕。唐代張彥遠《歷代名畫記》中強調,「凡煮糊必去筋」 ——在書畫裝裱過程所使用的漿糊,有粉漿與麵漿之分,粉漿即剔除麵粉中的麵筋後,由剩下的澱粉煮成;而麵漿則直接以麵粉製作而成的漿糊,這兩種漿糊的區別在於麵漿的黏度大於粉漿,但由麵漿所裱的書畫,易受蟲害,尤其容易吸引蟑螂光顧。此外,明代周嘉冑在《裝潢志》中亦提出在漿糊內加入花椒、白礬和乳香來達驅蟲。以上舉例,均見前人對防備蟲害已有深入研究。

(衣魚。圖片來源於網絡)

(衣蛾。圖片來源於網絡)

(煙甲蟲成蟲。圖片來源於網絡)

(白蟻。圖片來源於網絡)

然而,蟲害問題早已引起文保工作者的高度重視,這不單對檔案館、圖書館和博物館內的有機質藏品構成危害,對木建築的影響更大、更深遠。因地理環境及文化因素使然,我國的古代建築中大量使用木材,據悉,絕大多數的歷史文物建築,其木質結構要麼曾受祝融之災,要麼曾被蟲蛀,因考慮到結構安全,這些有問題的木構件在歷年維修時常被替換,致使原木構件已甚難在文物建築上得見。廣東地區的文物經常遭受白蟻為患,要防白蟻,必先了解其生活習性。白蟻喜吃木材及含纖維素的物質,主要生長在溫暖潮溼的地區,因此,位處熱帶及亞熱帶的廣東地區,其氣候環境特別適合白蟻繁殖。可能很多人都曾遇見過這樣的一個境況:雨後悶熱天氣,黃昏時分,有飛蟻撲向室內的燈光。這些飛蟻,便是白蟻。它們從舊蟻巢飛出,跌落地面後,翅膀會脫落,當雌雄配對,會選擇在陰暗潮溼又有食物的地方建造新巢。其實,白蟻屬等翅目昆蟲,由卵、幼蟲至成蟲,屬不完全變態;而螞蟻屬膜翅目昆蟲,經卵、幼蟲、蛹至成蟲,屬完全變態。故此,諸君莫再以為白色的螞蟻就是白蟻了!

(被白蟻啃噬的法語書,圖片來源於網絡)

(白蟻的不同形態,圖片來源於網絡)

最後,關於滅蟲技術方面,現在較多使用真空充氮殺蟲法,其原理是把有蟲害的文物放進密封的容器內,然後抽出空氣,並注入氮氣使其內的含氧量降低,在持續一段時間後,害蟲等生物自會因缺氧窒息而全部死亡。若為木建築,可考慮安裝某公司所生產的白蟻族群滅治系統,其藥餌成份可令白蟻因無法脫皮成長而死亡,繼而可徹底滅掉整個蟻穴。

【 完 】

參考文獻:

1) 郭宏,《文物保存環境概論》,科學出版社,2001年9月。

2) ﹝英﹞加瑞·湯姆森,《博物館環境》,科學出版社,2007年5月(中文譯本)。

3) 戴自榮  陳振耀,《白蟻防治教程》,中山大學出版社,2002年4月。

文章來源:

1)  《文物保護與環境的關係(1)》,華僑報,2009年8月23日;

2) 《文物保護與環境的關係(2)》,華僑報,2009年8月30日;

3) 《文物保護與環境的關係(3)》,華僑報,2009年9月06日;

4) 《文物保護與環境的關係(4)》,華僑報,2009年9月13日。

作者簡介:

陳志亮

澳門文物保存修復學會 會長

廣東省美術家協會綜合材料繪畫與美術作品保存修復藝委會 委員

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