【修复那些事儿】纸质文献酸化- 大数跨境

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2021-08-23

导读：保存纸质文献的目的是为了长期利用,但纸张酸化使长期保存纸质文献面临挑战.文章采用综述的方式,论述了酸与纸张使

保存纸质文献的目的是为了长期利用,但纸张酸化使长期保存纸质文献面临挑战.文章采用综述的方式,论述了酸与纸张使用寿命的关系以及酸化纸文献的维护策略:脱酸,干燥环境中冷藏以及信息内容的转换.详细地论述了不同维护策略的选择条件,特别着重讨论了脱酸对象的选择原则以及如何规避脱酸过程中的风险.适合图书馆、档案馆与博物馆的工作人员应对大量馆藏文献酸化的解决方案的确立.

我国的纸质文献浩如烟海、种类丰富，包括书籍、档案、字画、报刊等，其承载了大量历史、文化和科技信息，具有重要的社会价值。

纸张是有机物，容易受到自然和人为等多种因素的破坏，其中纸张酸化是影响纸质文献长期保存的重要原因。酸可以催化纤维素水解，此过程中酸本身并不消耗，持续危害纸质文献，造成纸张颜色加深、强度下降等。

引起纸张酸化的因素众多，其中纸张木质素氧化形成有机酸、使用过程中添加明矾、鞣酸铁墨水和铜基颜料的应用、微生物代谢等是常见原因。

1. 纸张木质素氧化

纸张的主要成分是纤维素、半纤维素及木质素，其中纤维素为长链多糖分子，相对稳定；半纤维素是由木糖、阿拉伯糖和半乳糖等几种多糖组成的异质多聚体，相较于纤维素，更易在酸性环境中分解；木质素是一种广泛存在于植物体中的芳香性高聚物，结构不稳定，经过氧化后会形成有机酸，导致纸张酸化。

中国传统手工纸以麻、桑皮、构皮、檀皮等韧皮纤维为主要原料，木质素含量低，通过长期浸泡、高温蒸煮、反复捶打等手工方式脱胶后留下的韧皮纤维较长，残留的酸性物质少。此外，脱胶过程中会加入生石灰或者草木灰等弱碱性物质辅助脱胶，因而韧皮纤维类手工纸的pH为7～9，能够缓冲环境中的酸性物质，具有优良的耐久性。手工纸自然酸化的过程比较缓慢，导致其酸化的主要因素是装裱或者熟化纸张等工序中添加的明矾。

现代机制纸原料是用机械或者化学方法处理的木纤维，与韧皮纤维相比，木纤维含有大量性质不稳定、容易氧化成酸的木质素。机制纸加工过程中使用物理或者化学方法分散纤维，常用物质包括硫酸盐、亚硫酸盐等酸性物质，导致机制纸酸度较高，老化迅速，保存状况较差，是需要引起重视的一类纸质文献，多见于近现代的档案、信件、报刊和书籍等。

2. 明矾的引入

明矾的引入方式同样存在手工纸和机制纸的差异，手工纸中明矾的引入与中国传统书画创作和观赏方式有关，包括调制颜料、书画装裱、书画用纸熟化等；机制纸中的明矾是造纸过程中使用的明矾、松香施胶剂。清朝末期，机制纸开始在我国纸质文献中出现，以书籍和档案为主，偶见书画作品，这批纸张的酸度高，老化腐蚀严重。

手工纸中的明矾以胶矾水的形式引入，胶矾水由明矾和胶料按照一定比例配制而成，是古代书画装裱、全色、调配颜料、熟化纸张必不可少的材料。中国工笔画大师于非闇认为中国画“除了水墨画和着色的大写意画外，差不多都要利用矾水来固定颜色”。现代学者也认为胶矾水能固定颜色、防止洇染，在古旧书画重新装修和修复过程中发挥了重要作用。但胶矾水就像一把双刃剑，既为绘画和装裱提供了保护，又容易导致传统手工纸纸张的酸化，《芥舟学画编》就曾提到：“作画家宜痛绝矾纸，矾纸作画，笔意涩滞，墨色浮薄，且不百年而碎裂无寸完。余蓄夏太常墨竹，是散金矾纸本，笔墨尚好，而纸本遍体破碎，不可装璜，惜哉”，现代研究也证实胶矾水对纸绢书画有负面作用。

机制纸中的明矾是造纸过程中添加的松香施胶剂。施胶剂能够阻止或减缓水向纸张中渗透，增加纸张的强度和平滑度。1807年，松香施胶法发明，1850年之后的机制纸皆用松香进行施胶。造纸过程中，水中的纤维及松香胶都是带负电荷的，两者之间存在着静电相斥的作用，加入的硫酸铝作为沉淀剂，把松香胶沉淀物附着在纤维上。施胶后，明矾中的硫酸根残留在纸张中，在潮湿环境中加剧纸张的酸化，导致“酸化纸”危机。经检测，1700～1900年所制的欧洲及美国文化用纸酸碱度为4.0～4.9，我国大陆及台湾地区在该时期生产的机制纸的pH也在5以下，19世纪及20世纪以前所造的机制纸文献酸化问题十分严重。

3. 金属离子的腐蚀

纸张中的金属离子基本上来源于含铁和铜的颜料和染料。含铁材料在纸质文献中以鞣酸铁墨水为主，多见于近现代的书写档案。鞣酸铁墨水主要成分为硫酸亚铁、没食子酸或鞣酸，酸度较高，pH在1.6～1.82之间，属于强酸性，对纸张有明显的腐蚀作用。在保藏过程中，墨水进一步分解，没食子酸水解成为鞣酸和葡萄糖；鞣酸和墨水中的硫酸亚铁生成无色水溶性鞣酸亚铁，鞣酸亚铁氧化成为蓝紫色非水溶性焦桔酸亚铁，在反应过程中，从焦桔酸上分裂下来的羟氧基和硫酸离子形成硫酸，导致纸张酸化。

铜基颜料包括天然矿物和人工合成的含铜颜料，天然矿物包括氯铜矿、蓝铜矿、孔雀石、青金石等，在中国古代工笔重彩画中应用较多；人工合成的含铜颜料包括酞菁铜和乙酸铜等，多见于20世纪30年代后的印刷品。在光照较少的环境下，含铜绿色颜料涂覆的纸张常发生氧化作用形成醛基和酮，进一步形成羧酸，这是纸张酸化降解的原因之一，此外含有乙酸铜的颜料，游离出的乙酸根离子也能导致纸张酸化。

4. 微生物与纸质文献酸化

构成纸质文献的纤维为多糖结构，能为真菌的生长提供丰富的营养物质，在适宜温湿度条件下，空气中的真菌孢子容易在纸质文献中滋生，导致纸质文献产生霉菌病害。纸质文献中常见的真菌种类有黑曲霉、黄曲霉、米曲霉、根霉、木霉、链格孢、毛壳菌、枝状枝孢、撕裂蜡孑L菌、聚多曲霉和瘤孢棒囊孢壳等。霉菌会在纸质文献上留下难以去除的色斑，还会减少纸张的α-纤维素含量、降低纤维素聚合度、增加木素和羧基的含量，加速纸张老化。

霉菌本身即为文献病害，而且被霉菌污染的纸张如不进行脱酸处理，将持续加速文献的酸化。霉菌引起纸张酸化的机理与其代谢产物有关。链格孢和瘤孢棒囊孢壳代谢产生水分，水分既是纸张酸化的条件，也提供了适宜霉菌生长的环境，造成恶性循环。更为糟糕的是，黑曲霉、枝状枝孢、瘤孢棒囊孢壳等代谢产生的纤维素酶系，能够分解纤维素，直接产生酸性物质，其中黑曲霉情况尤为特殊，具有多种活性强大的酶系，除了可以代谢产生纤维素酶外，还可代谢产生淀粉、酶、蛋白酶和果胶酶等，这些酶分解有机质产生葡萄糖酸、柠檬酸、没食子酸和抗坏血酸等多种有机酸，增加纸张的酸性。