【文物风险管理】脆弱文物高性能保存装备及应用—森罗股份董事长郭晓光
2023-10-09
9月27日，第一届“文物保护技术装备学术研讨会”在重庆市召开。森罗股份董事长郭晓光在文物风险管理专题研讨会上，围绕“脆弱文物高性能保存装备及应用”做主题演讲。
森罗股份郭晓光董事长在专题研讨会上发言照片
一 脆弱文物受环境影响因素
脆弱文物是我国宝贵的文化遗产，但受保存环境中温湿度波动、气体污染、氧化腐蚀、生物侵害等综合因素影响，极易受损，因而需要采用更高性能的装备对其进行保存和保护。
本文将通过以下几个研究来分享脆弱文物与高性能保存装备的关联性。
二 脆弱文物与高性能保存装备的关联性
（1）高性能保存装备主要指标
高性能保存装备是指性能指标优于现有标准或现有设备的保护装备，主要可分为超高密封、宽泛湿度调控、恒湿稳定、洁净、氧含量控制几方面：
优于现有标准10倍以上的高密封展柜、储藏柜和库房；
湿度从10%到95%rh范围调控，并能够稳定维持的高密封展柜、储藏柜和库房，满足脆弱金属文物、有机文物的长期展示和保护储藏；
能避免断电或频繁调湿引起的文物“累积性”损坏的节能型恒湿、洁净储藏柜和展柜，实现藏品1000天以上的恒湿保存；
最高过滤等级可达0.01μm,可滤除颗粒物、虫卵、霉菌等；有效去除酸性气体、氧化性气体、tvoc、甲醛等；
氧含量从0.1%到21%调控，抑制脆弱文物的氧化、劣化，满足文物杀虫抑菌。
（2）金属文物低氧控湿保存技术研究
金属文物常常面临化学、电化学腐蚀。相关资料显示，低湿、低氧、洁净环境有利于金属文物的保护保存。
2021年，森罗股份参与了由国家博物馆主持申报的“国家文物局金属文物保护重点科研项目”，开展“馆藏脆弱铁质文物低氧控湿保存展示与本体监测技术研究”，有以下几点收获：
湿度、氧对铁质文物腐蚀速率影响
实验表明，湿度≤10%基本无化学腐蚀，受氧浓度影响较小。从相对湿度与氧消耗速率曲线可以看出，随湿度的增加，氧消耗（电化学腐蚀）速率加快。
湿度在20%～50%rh之间时，氧浓度越大，腐蚀速率越快。
将预腐蚀铁片分别置于低湿展柜、自然环境（50%～80%rh）和恒湿箱（80%rh）内进行对比试验时发现：环境湿度增加，表面锈层增厚,锈蚀产物颜色加深，腐蚀严重。同时，实验也证实：稳定、低湿（低氧）的密封环境，能够有效减缓铁试片的腐蚀。
展柜密封性对湿度稳定性的影响研究
在湿度50%～70%rh的外部条件下，将相同数量的除湿剂放入不同密封性的展柜，观察其湿度变化情况，可以看出：密封性高的展柜可快速建立低湿环境，并长期维持柜内湿度；而密封性低的展柜则很快接近环璄湿度。试验表明，高密封保存装备更有利于脆弱金属文物的长期保护。
（3）有机文物与高性能保存装备的关联性
有机文物在长期储藏过程中，存在断电或调湿引起的湿度频繁变化，形成环境湿度失调和对文物形成“累积性”损害。同时，还面临着酸化、氧化、降解、虫蛀、霉变等问题。
节能型恒湿洁净储藏柜、展柜等装备，无需供电条件下，可为文物提供1000天以上的“恒湿、洁净、稳定”保护环境，平均节能90%左右，大大降低了运营维护成本，符合国家文物局提出的文物领域绿色低碳发展举措。
< 节能型恒湿洁净储藏柜 >
< 节能型恒湿洁净展柜 >
主动型恒湿洁净展柜、储藏柜和库房，由于气密性高，减少了设备调控次数，平能节能70%左右。
有机文物恒湿保存应用研究
以西安事变纪念馆为例，自2019年使用至今，稳定工作近4年，展柜内湿度一直维持在50%rh左右，平均日较差≤2%。
天津师范大学图书馆使用节能储藏柜存放木质雕版，稳定工作己超过4年。
有机文物洁净保存
近十年来，经过多次对柜内气体质量进行检测，各项指标达到或优于gb/t 27703等相关标准要求。
2014年，通过与国家图书馆用氮气对纸张的保护研究，采用纸张加速老化实验方法，对五种不用质地纸张的白度、折叠次数、撕裂度以及ph值进行了测试。实验证明，从对纸张的保护来看，通氮气防老化效果最好，通空气防老化效果次之，密封保存防老化效果最差。
有机文物容易生虫发霉，常压低氧气调杀虫防霉方法已在国内外得到推广应用。南京栖霞寺运用常压低氧气调方式进行经书杀虫，并委托国家档案局档案科学技术研究所对扫出害虫种类进行识别以及生物性、体视镜观察，未发现活虫，害虫致死率达100%。
2017年，森罗股份与中国人民大学进行低氧气调技术对纸质档案霉菌防治研究，发现低氧对霉菌有明显抑菌作用，且在低氧条件下，相对湿度≤30％，可以较好地实现纸质档案的抑菌目的。
（4）饱水木质文物脱水干燥保护研究
在北京五里坨出土明代描金彩绘棺椁的脱水保护中，森罗股份与首都博物馆合作，应用“文物精准控湿脱水系统”，通过精准控制环境与文物间的湿度差，间接控制饱水文物水分蒸发速率，避免因蒸发太快导致的文物变形干裂。
历经3年，环境湿度由97%rh降至70%rh，棺椁均匀稳定脱水、漆层保存完好。
三高性能保存装备应用
基于“密封、洁净、稳定、低氧和智能信息化”的文物预防性保护理念，根据客户不同需求，设计出了不同用途的高性能保存装备，并应用于不同场景：
充氮和冷冻多功能杀虫系统--故宫博物院
气密恒湿低氧展柜--中国铁道博物馆
高气密恒湿低氧展示库房--上海图书馆东馆
气密恒温恒湿洁净储藏库房—眉山三苏祠博物馆
高气密恒湿洁净库房--山东省文物考古研究院
气密恒湿洁净沿墙展柜--蒲松龄纪念馆
大型高气密恒湿低氧独立展柜--元明清天妃宫遗址博物馆
更多案例的应用场景及性能指标，详见森罗股份公众号。
