档案文献遗产保存的化学因子

档案文献遗产保存的化学因子_档案文献遗产保护理论与实践

3.1.2　档案文献遗产保存的化学因子

档案文献遗产保存环境中的化学因子是危害遗产的化学物质，如空气污染、灰尘、酸性成分、添加剂等。

3.1.2.1　空气污染

档案文献遗产的保存离不开一定的空气环境。正常情况下，洁净空气（按体积计算）含78%的氮气、21%的氧气、0.94%的惰性气体、0.03%的二氧化碳，其他气体约占0.03%。目前，由于社会生产生活条件的变化，环境污染问题日益严重，污染物种类越来越多，数量越来越大，对人类的影响也越来越严重。

“空气污染通常只是大城市和使用含硫燃料的工业区的问题。”^[23]随着全球气候的恶化，空气污染越来越严重，也越来越普遍。据统计，空气中有害成分有100多种环境污染物质。这些污染物不仅危害人类及动植物，对珍贵的档案文献遗产也会产生危害。

（1）空气污染的来源

空气污染主要来源于燃料的燃烧、工业尾气、交通运输工具、动植物腐烂、保管环境等方面。据测算，每燃烧1吨燃料就会向大气中排放5～70千克的废气。在我国的燃料构成中，煤炭占70%以上，石油及天然气占25%左右，其他燃料占5%左右。这些燃料在燃烧过程中排放出大量有害气体。各类交通工具中，汽车是典型的代表。汽车尾气除了给环境带来铅化物、二氧化硫、一氧化碳、氮氧化合物、碳氢化合物等污染物外，还容易产生光化学烟雾，即碳氢化合物（HC）与氮氧化合物（NO_x）在光照条件下发生反应后的反应物和生成物的混合物，其主要成分是臭氧（O₃）、过氧乙酰硝酸酯（PAN）和有机醛类，其中臭氧占90%。

（2）档案文献遗产主要空气污染物及其危害

对档案文献遗产而言，影响最广、破坏最大的主要空气污染物有二氧化硫、硫化氢、氯气、二氧化氮、臭氧等。这些有害气体或者对档案文献遗产产生氧化反应，或者促使其发生水解反应，造成了档案文献遗产的损毁。

①硫化氢

硫化氢（H₂S）主要来源于屠宰厂、垃圾堆、污水池、炼油厂、制药厂、制革厂、人造纤维厂、印染厂、橡胶厂等排放的废气，是一种具有腐败鸡蛋臭味的无色气体。硫化氢易溶于水，在20℃时1体积的水可以溶解2.5体积的硫化氢。一旦溶于水后，硫化氢便成为氢硫酸，是纸张水解的催化剂。硫化氢具有还原性，能促使字迹材料退色。此外，硫化氢在合适的条件下可以通过氧化反应转变为亚硫酸和硫酸。硫酸和亚硫酸进一步离解出的氢离子，促使纸张水解。反应过程如下：

硫化氢对胶片的危害也很大，它除了能够离解出H+危害档案文献外，还能够与胶片中的银发生反应，生成黄色的硫化银，使得胶片泛黄。

②二氧化硫

有机物腐败时产生二氧化硫（SO₂），生产、生活中主要是由含硫的燃料在燃烧和冶炼过程中产生。硫酸厂、火力发电厂、冶金厂、炼油厂、用煤锅炉、火山附近等都可以产生二氧化硫。例如，炼焦时煤中含有0.36%～13.3%的硫，大部分转变为二氧化硫放出。据测，每燃烧1吨煤可产生19千克的二氧化硫，全世界每年要向大气中排放近1.5亿吨的二氧化硫，这个数字还在逐年递增。我国曾制定过有关二氧化硫浓度的标准：一次性排放最大浓度为0.5mg/m³，日平均排放浓度为0.15mg/m³。对于污染较严重的城市来说，二氧化硫的浓度已大大超过了这个标准。二氧化硫具有刺激性臭味，不燃，易溶于水，1体积水中可溶解40体积的二氧化硫。溶于水后能够与水发生作用，产生亚硫酸和硫酸。

SO₂+H₂O═══H₂SO₃

2H₂SO₃+O₂═══2H₂SO₄

当档案文献库房中二氧化硫浓度达到0.5ppm～1ppm时，容易被纸张中的水分吸收，发生上述反应。同时，二氧化硫还能与环境中的氧气作用（在一定的催化剂作用下）转变为酸，存在于纸张中。

SO₂+〔O〕═══SO₃

SO₃+H₂O═══H₂SO₄

在以上变化过程中，表现为酸性的有亚硫酸（H₂SO₃）、硫酸（H₂SO₄）。其中，亚硫酸性质不稳定，存在时间较短。它除了酸性破坏作用外，还具有氧化性，能促使字迹氧化退色。硫酸是二氧化硫危害档案文献的最终形式，它存在时间长，不经过去酸处理会永远保留在档案文献中。建立在以硫为燃料的工厂附近的档案文献库房，由于不断地接触二氧化硫，档案文献不停地吸附和吸收二氧化硫，使得档案文献的硫酸含量不断增加，天长日久，当档案文献硫酸含量达到一定程度时，局部就会形成浓度较高的硫酸，直接危害档案文献。据资料介绍，在2ppm～9ppm的二氧化硫中存放240小时，纸张的机械强度损失达40%。究其原因，纸张中往往含有微量的铁或铜，即使是低浓度的二氧化硫也会转变为破坏性很强的硫酸，从而导致纸张机械强度的下降。

由于大气污染日益严重，全球环境恶化，形成了大量的“酸雨”。“酸雨”的pH值低于5.6，酸度大，对档案文献遗产能造成直接的危害。同时，“酸雨”所造成的偏酸性环境有利于霉菌的生长繁殖，对档案文献可能造成间接危害。

③氯气

氯气（Cl₂）是具有强烈窒息臭味的黄绿色有毒气体。生产盐酸、六六六、滴滴涕、漂白粉、氯乙烯等工厂和使用氯气的单位，都可能排放氯气，局部地区氯气的含量可能很高，例如，烧碱厂在电解食盐水生成烧碱时会产生大量的氯气：

氯气在潮湿的空气中容易生成气溶胶状的盐酸雾粒子，这种酸雾有很大的腐蚀性，促进档案文献的水解和氧化作用，促使字迹退色。氯气可溶于水，溶于水后生成盐酸和次氯酸。后者可以发生分解反应，释放出原子氧：

因此，在档案文献保存过程中，环境氯气的存在意味着给档案文献保管环境中带来了酸和氧化剂。氯气不仅是酸性有害气体，而且是氧化性有害气体。

④二氧化氮

二氧化氮（NO₂）是空气中氮氧化物的主要存在形式之一，呈棕红色，是有刺激性气味的气体，具有很强的氧化性。二氧化氮来源很广，既可以从有机物燃烧得到，也可以从化工厂（尤其是硫酸厂、硝酸厂）的废气中产生，还可以由于雷电或在高温下生成。

二氧化氮性质比较稳定，但溶于水后能生成硝酸。

3NO₂+H₂O═══2HNO₃+NO

硝酸是强酸，可以促进档案文献的酸性水解；同时，硝酸是强氧化剂，易使档案文献载体材料氧化、字迹退色，增强了对档案文献的破坏作用。因此，二氧化氮既是酸性有害气体，又是氧化性有害气体。此外，二氧化氮在光的照射下会发生分解反应，生成一氧化氮和原子氧，原子氧可以与空气中的氧气作用生成对档案文献破坏性很强的氧化性物质臭氧。

⑤臭氧

在一般无严重环境污染条件下，下层大气中的臭氧浓度为1ppm～5ppm，一般沿海地区高空，浓度稍高一些。但在环境污染地区，臭氧浓度有时达到很高。

臭氧的化学性质活跃，是一种强氧化剂，在空气中还会分解成氧气和原子氧，并放出能量：

O₃→O₂+〔O〕+24.3kcal/mol

原子氧的活性比氧气大得多，再加上放出能量，对档案文献具有破坏作用。臭氧可与所有的有机材料反应，使有机物中的碳—碳双键、碳—氮双键等化学键断裂，还能生成过氧化物，这些过氧化物又可按自由基过程继续反应，导致有机材料的变质。

3.1.2.2　灰尘

灰尘是悬浮在空气中的矿物质和有机物质的微粒。在不同的环境条件下，空气中的含尘量不同。根据粗略的测定，在干燥季节，城市街道上每立方厘米空气中约有10万以上的灰尘微粒；在大西洋上空，每立方厘米空气中约有1000多粒微尘；在远离居民和工业区的高山上，每立方厘米空气里只有几十粒微尘。资料表明，世界范围内的粉尘含量日渐增高，大气日趋浑浊，阿波罗7号飞船的宇航员从太空看到美国一些城市及工业区的上空是厚厚的一层烟雾尘埃。随着工业化进程的加快，人为造成灰尘的比例在逐渐上升。

（1）灰尘的来源

灰尘主要来自自然界的变化变迁和人类的生产生活两个方面。例如，岩石的风化，海水蒸发时形成的小的盐粒结晶体，火山爆发喷出的岩浆，植物的花粉等。人类生产生活过程中，燃烧燃料时也向大气排入烟尘。据统计，每烧1吨煤就要给天空增加10公斤以上的煤烟。水泥、矿业、食品、建材、冶炼、钢铁等生产企业也排出各种粉尘。档案文献遗产库房地面、墙壁处理不当时库房内会产生灰尘，工作人员有时也会不慎将灰尘带入库房。

（2）灰尘的性状

灰尘的性状是多方面的，可以分为物理性状、化学性状和生物性状。

灰尘是一种固体杂质，形态不规则，大多数是有棱角的颗粒。这些颗粒有大有小，大的颗粒直径为10μm～100μm，小的颗粒直径只有0.001μm～0.1μm。大于10μm的灰尘颗粒，多为燃烧不完全的小碳粒，由于本身的重力作用能够较快落到地面，称为降尘；小于10μm的灰尘颗粒，其中相当一部分比细菌还小，肉眼看不见，可以几小时甚至几年飘浮在空中，称为飘尘。

灰尘成分比较复杂，具有一定酸碱性，一般是由60%的无机物和40%的有机物组成。无机物包括沙土、煤屑、石灰、纯碱、漂白粉和其他固体物质的粉末，有机物多为多环芳烃等碳氢化合物、花粉等。

灰尘中含有危害人体健康的微粒，包括细菌、霉菌、原生动物等。大小在0.5μm～5μm之间的飘尘对人的危害最大，它可以直接达到肺细胞并沉积，并有可能进入血液送往全身，引起肺病、支气管炎、哮喘、心脏、呼吸道系统等疾病。例如1952年12月，英国伦敦因家庭取暖用煤，排放出的煤烟粉尘在浓雾中蓄积不散，致使居民感到胸闷、咳嗽、喉痛、呕吐，4天内死亡4000人。1956年、1957年和1962年相继发生了同样的烟雾事件，造成数以千计的人死亡，对环境带来很大的破坏。灰尘中所含的有害生物对档案文献的危害是非常严重的。

（3）灰尘的危害

灰尘对于档案文献遗产的危害表现在以下方面：

机械磨损。由于灰尘是一种具有棱角的固体杂质，它们落到档案文献上，在整理、保存和利用过程中，随着档案文献的移动和翻阅，会磨损档案文献，使档案文献起毛，破坏档案文献载体材料的结构、磨损磁性载体档案文献、胶片档案文献、光盘档案文献等载体材料，使其影像模糊，音质变坏，产生噪声，严重影响档案文献信息重现效果。一些与纸张结合不牢的字迹材料（如铅笔字迹等）则更易被灰尘磨损掉。

酸碱性腐蚀。灰尘由于粒径小，表面积非常大，因此，吸附能力很强，可以将空气中的有害物质（如有害气体）吸附在它们的表面，呈酸性或碱性。有些灰尘本身含一定的酸碱性，如苏打、水泥灰尘带有碱性，五氧化二磷灰尘带有酸性。即使是本身不带酸、碱性的灰尘也会吸附某些有害杂质而带有一定的酸碱性。这些灰尘落在档案文献上，会腐蚀档案文献。

吸湿性强。灰尘大都具有吸湿性，带有灰尘的文件更容易受潮。灰尘含量较高的库房，其相对湿度大于清洁的库房。

黏结成档案文献“砖”。在潮湿的环境里，灰尘和水分往往会使纸质档案文献黏结在一起，天长日久就会使档案文献纸张黏结成“砖”。原因是灰尘中含有黏土（Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O），“砖”是由黏土遇水后发生水解反应，生成胶质的氢氧化铝［Al（OH）₃］形成的。有些灰尘本身就有黏性，更容易使档案文献黏结在一起形成档案文献砖。

污染档案文献。灰尘的细小尘埃能牢固地黏附在档案文献上，使档案文献纸张的白度逐渐下降。灰尘大都是带有颜色的微粒，如黑色、黄色、灰色、浅褐色等。这些灰尘落到档案文献上，会污染档案文献，影响字迹和影像的清晰度。

传播微生物。灰尘不仅是霉菌及其他微生物的寄生与繁殖的掩护体，也是微生物（尤其是霉菌孢子）的传播者。霉菌孢子体积小、重量轻，能够吸附在灰尘上到处传播。当其进入库房内，在适宜的环境条件下便生长繁殖，从而造成对档案文献的损害。

因此，灰尘既是影响档案文献遗产寿命的化学因子，重要的机械因子，也是生物因子的携带者。