圖書館紙張耐久性分析及其老化緩解措施研究

史 蓉

（西安醫(yī)學院圖書館，陜西西安 710068）

圖書館內(nèi)文獻、檔案所使用的紙張多為傳統(tǒng)的植物制漿工藝制備所得，其內(nèi)涵成分主要由纖維素、半纖維素及木質(zhì)素等組成，其余組分主要包括樹脂、灰分或部分其他填料。我國的圖書館保存了海量的紙質(zhì)書籍、檔案等，這些書籍、檔案具有極高的藝術(shù)、歷史、學術(shù)價值。然而，由于我國的圖書館紙質(zhì)文獻保存技術(shù)開發(fā)起步較晚，這些珍貴的紙質(zhì)文獻在長期自然保存過程中往往容易出現(xiàn)耐久性下降問題，具體表現(xiàn)為紙張發(fā)黃、變脆等，對于紙質(zhì)文獻的長期保存而言極為不利。紙張的耐久性情況與圖書館文獻的保存環(huán)境、保存條件等具有密切聯(lián)系［1-3］。本文針對影響紙張耐久性的主要因素進行總結(jié)，對其中影響紙張耐久性最為明顯的幾項因素如紙張酸堿度、所處環(huán)境溫濕度及保存環(huán)境微生物含量等，進行了詳細分析，并針對這幾項因素的紙張老化緩解舉措進行了總結(jié)，而對于環(huán)境污染、光照等影響程度并不顯著的因素的緩解措施進行了簡要分析。本文提出的圖書館紙張老化緩解措施可以為圖書館紙質(zhì)文獻保存提供借鑒。

1 圖書館紙張耐久性影響因素分析

1.1 紙張老化機理

紙張的老化是導致紙張耐久性下降的主要原因。孫暉等［4］認為紙張的老化主要指的是紙張在自然環(huán)境下因為紙張內(nèi)部植物纖維及其他物質(zhì)受到光、熱、酸、氧化劑等因素的影響，進而產(chǎn)生一系列物化反應(yīng)，最終導致紙張出現(xiàn)變色、變脆或腐蝕等的過程。紙張老化機理如圖1所示。

圖1 紙張老化機理Fig. 1 Aging mechanism of paper

圖書紙張的耐久性下降主要是因為紙張中纖維素、半纖維以及木質(zhì)素發(fā)生的水解或氧化反應(yīng)。由于圖書的保存環(huán)境不可能永遠處于零光照或密封狀態(tài)，紙張在空氣中的氧氣、水分、CO2等的作用下會按照圖1所示的過程發(fā)生一系列的物化反應(yīng)，最終影響紙張纖維素的強度［5］。此外，隨著紙張中羥基、羧基等的大量出現(xiàn)，相鄰纖維素鏈之間還會發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，在長期較高溫度條件下，這種交聯(lián)反應(yīng)最終會引起圖書館紙張出現(xiàn)角質(zhì)化現(xiàn)象，此時的紙張會呈現(xiàn)出玻璃化現(xiàn)象，變得脆而易碎。紙張的木質(zhì)素在氧化以后會出現(xiàn)顏色變化，大多表現(xiàn)為變黃甚至變紅等。一般來說圖書館紙質(zhì)圖書保存環(huán)境熱度、濕度過高都會加劇紙張耐久性的下降。

1.2 影響紙張耐久性的主要因素

影響紙張耐久性的主要因素包括紙張自身的酸堿性，圖書館紙質(zhì)文獻保存環(huán)境的溫度、相對濕度，以及紙質(zhì)文獻所處環(huán)境的光照條件等（圖2）。

1.2.1 酸堿性

閆智培等［6］研究顯示，紙張在一般圖書館保存狀態(tài)下的酸堿性會在自身內(nèi)部物化反應(yīng)和外界因素影響下逐漸發(fā)生變化。一般情況下隨著紙張酸堿性由堿性向酸性變化，紙張的耐久性都會逐漸下降。通常情況下紙張在pH值為9左右時，相同紙張在相同老化條件下老化以后，其耐折度僅損失18%左右，而抗張強度損失約8%左右；當紙張pH值為5左右時，兩數(shù)據(jù)分別為38%和18%。這是因為，pH值的大小會較大程度影響紙張中纖維素的降解速率，酸性條件下纖維素的降解速率快而堿性條件下降解速率慢。

1.2.2 溫濕度

許昆等［7］對溫度影響紙張耐久性的原理和過程進行分析，認為圖書館內(nèi)部書籍檔案保存溫度的高低會對宣紙、銅版紙及書寫紙等產(chǎn)生不同的影響。當圖書、檔案保存溫度在25～30 ℃條件下時，紙張耐久性受溫度影響最小，若溫度超過45℃則圖書紙張便會出現(xiàn)較為明顯的老化發(fā)黃現(xiàn)象；當溫度達到60℃左右后，紙張的老化速度隨著溫度的提升而越來越快。

何秋菊等［8］對相對濕度影響紙張耐久性的原理進行分析，認為相對濕度在55%條件下時紙張的耐久性穩(wěn)定程度最高，若此時對紙張進行冷凍，紙張的抗張強度會有明顯的提升。紙張所處環(huán)境的相對濕度在65%左右時，材料的耐久度損失速率開始提升，即便再經(jīng)過冷凍紙張的抗張強度和撕裂度也還會有明顯下降。

1.2.3 光照

胡嘉駒等［9］利用紫外光對新聞紙、宣紙進行照射，對紫外光波長、照射時間等因素影響紙張耐久性的原理進行了分析，認為當紫外光照射波長和時長變化時，幾種不同紙張的耐久性都會有明顯下降，但不同紙張受光照影響耐久性變化略有差異。光照對紙張耐久性的影響主要來源于光照作用下，紙張纖維素中的C-C鍵和C-O鍵會發(fā)生斷裂，進而引發(fā)纖維素發(fā)生降解反應(yīng)，最終導致纖維素的聚合度下降，進而不斷破壞紙張的機械強度。

1.2.4 空氣污染

現(xiàn)代工業(yè)對大氣環(huán)境的污染極為明顯，在圖書館不針對性進行真空密封處理時，基本上所有紙質(zhì)文獻都會受到空氣污染的影響?？諝庵械亩趸投趸虻仁怯绊懠堎|(zhì)圖書耐久性的主要因素。二氧化氮對圖書紙張耐久性影響受外部環(huán)境相對濕度的影響較大，在相對濕度提升時，二氧化氮對紙張耐久性的負面影響也處于上升態(tài)勢；反之則下降。這是因為濕度的提升為二氧化氮提供了更多的水分，所形成的酸性環(huán)境會對紙張纖維素等的耐久性形成影響。二氧化硫?qū)D書紙張耐久性影響同樣會受到相對濕度的影響，且影響規(guī)律與二氧化氮極為類似，都會隨相對濕度的提升而逐漸加劇對耐久性的負面影響。

1.2.5 微生物

圖書館紙張所處外部環(huán)境中的微生物也會對紙張耐久性產(chǎn)生一定的負面影響。據(jù)有關(guān)學者研究顯示，故舊字畫紙張中肉色曲霉、雜色曲霉等微生物的含量明顯高于相同工藝制作的新紙張［10-12］。這是因為部分微生物的存在會分泌一些纖維素酶，而這些纖維素酶會導致紙張中α-纖維素的含量下降，最終會對紙張的聚合度產(chǎn)生負面影響，導致紙張耐久性和機械強度下降。

2 圖書館紙張老化緩解措施研究

2.1 宏觀思路

由前文分析可知，導致圖書館紙張老化的因素主要包括酸堿度、溫濕度等。因此，圖書館紙張老化的緩解措施將會主要圍繞這幾點影響因素進行（圖3）。

圖3 圖書館紙張老化緩解措施Fig. 3 Mitigation measures for library paper aging

2.2 具體措施

2.2.1 酸堿性控制

圖書紙張的酸堿性控制措施主要包括紙張的脫酸處理和裝具改良兩部分。紙張的脫酸處理主要針對某些嚴重老化的古籍、檔案文獻等，主要的脫酸方法有Book Keeper法、Book saver法和韋托法等［13］。脫酸能夠充分降低紙張內(nèi)部降解和外部酸性污染形成的酸性物質(zhì)含量，使紙張內(nèi)部酸堿性平衡達到最佳。圖書的裝具主要指的是圖書的包裝和保管環(huán)境等。裝具的改良能夠盡可能為圖書提供無酸性和氧化性物質(zhì)的環(huán)境，從而盡可能降低圖書受到外界物質(zhì)的負面影響。對于資金充裕的圖書館，可以考慮采用無酸紙板、無酸紙等制作圖書的包紙等。

2.2.2 溫濕度控制

圖書館的溫濕度控制主要包含溫度和濕度控制兩部分。其中，低溫保存技術(shù)主要應(yīng)用于某些珍貴古籍、檔案等，這些紙質(zhì)文獻目前或多或少已經(jīng)出現(xiàn)了老化現(xiàn)象，應(yīng)格外注重降低其外部保存環(huán)境溫度，減緩其老化；濕度穩(wěn)定環(huán)境營造，則主要指將某些濕度條件要求類似的書籍存放于相同地點，通過營造穩(wěn)定的濕度環(huán)境降低濕度過高或過低對圖書紙張耐久性的影響。

2.2.3 光照條件控制

圖書館對保存環(huán)境的光照條件進行控制相對來說較為簡單。首先，圖書館倉儲環(huán)境的建設(shè)需要盡量采用無窗結(jié)構(gòu)，如果圖書館現(xiàn)有建筑為有窗結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量采用防紫外線玻璃或不含紫外線和紅外線的燈具，盡量減低藏書暴露于光照條件下的時間。其次，對于需要進行電子掃描開展數(shù)字化建設(shè)的圖書館，要盡量降低珍貴文獻的掃描次數(shù)和掃描時間，降低珍貴文獻暴露于紫外線的時間。在進行掃描時盡量選擇LED冷光源降低照度，但處于掃描的實際需求，照度最低值在400lx時也會超過一般古籍的光照要求，因此還是應(yīng)該以盡量降低掃描次數(shù)和掃描時間為主要舉措［14］。

2.2.4 空氣污染控制

防止空氣污染物對圖書文獻造成影響最理想的方法，并不是構(gòu)建完全真空的倉儲環(huán)境。首先，倉儲環(huán)境需要保持良好的透風，保證紙質(zhì)文獻和裝具自身產(chǎn)生的有機物能夠順利排出；其次，控制圖書館中的空氣污染可以通過空氣凈化機實現(xiàn)，將大氣污染、室內(nèi)裝修污染等因素對紙張耐久度的影響降至最低；最后，圖書裝具的改良應(yīng)盡量保證密閉狀態(tài)下的裝具可以阻隔氮氧化物的進入。

2.2.5 微生物控制

霉菌能夠通過分泌纖維素酶來分解圖書館紙張中的纖維素。這種破壞速度遠高于其他四種因素［15］。因此，圖書館的微生物控制舉措極為重要。首先，圖書館中的圖書必須定期進行滅菌處理，尤其在圖書入庫時必須進行滅菌處理；其次，圖書館要定期檢查圖書狀態(tài)，控制好圖書館的衛(wèi)生情況，減少塵埃、食品殘渣等在圖書館中的出現(xiàn)可能性，若發(fā)現(xiàn)紙質(zhì)文獻上出現(xiàn)霉斑要將該圖書周邊書籍全部進行檢查并采取滅菌措施。

3 結(jié)語

圖書館內(nèi)部保存了海量的紙質(zhì)圖書、檔案資料等，具有珍貴的藝術(shù)、學術(shù)價值。圖書館紙質(zhì)文獻的保存工作始終是圖書館建設(shè)與運營中的重要環(huán)節(jié)。本文總結(jié)了影響圖書館紙質(zhì)文獻紙張耐久性的5種因素，針對5種因素的影響原理提出了針對性的解決措施，可為我國圖書館事業(yè)發(fā)展提供借鑒。