图书馆纸张耐久性分析及其老化缓解措施研究

史 蓉

（西安医学院图书馆，陕西西安 710068）

图书馆内文献、档案所使用的纸张多为传统的植物制浆工艺制备所得，其内涵成分主要由纤维素、半纤维素及木质素等组成，其余组分主要包括树脂、灰分或部分其他填料。我国的图书馆保存了海量的纸质书籍、档案等，这些书籍、档案具有极高的艺术、历史、学术价值。然而，由于我国的图书馆纸质文献保存技术开发起步较晚，这些珍贵的纸质文献在长期自然保存过程中往往容易出现耐久性下降问题，具体表现为纸张发黄、变脆等，对于纸质文献的长期保存而言极为不利。纸张的耐久性情况与图书馆文献的保存环境、保存条件等具有密切联系［1-3］。本文针对影响纸张耐久性的主要因素进行总结，对其中影响纸张耐久性最为明显的几项因素如纸张酸碱度、所处环境温湿度及保存环境微生物含量等，进行了详细分析，并针对这几项因素的纸张老化缓解举措进行了总结，而对于环境污染、光照等影响程度并不显著的因素的缓解措施进行了简要分析。本文提出的图书馆纸张老化缓解措施可以为图书馆纸质文献保存提供借鉴。

1 图书馆纸张耐久性影响因素分析

1.1 纸张老化机理

纸张的老化是导致纸张耐久性下降的主要原因。孙晖等［4］认为纸张的老化主要指的是纸张在自然环境下因为纸张内部植物纤维及其他物质受到光、热、酸、氧化剂等因素的影响，进而产生一系列物化反应，最终导致纸张出现变色、变脆或腐蚀等的过程。纸张老化机理如图1所示。

图1 纸张老化机理Fig. 1 Aging mechanism of paper

图书纸张的耐久性下降主要是因为纸张中纤维素、半纤维以及木质素发生的水解或氧化反应。由于图书的保存环境不可能永远处于零光照或密封状态，纸张在空气中的氧气、水分、CO2等的作用下会按照图1所示的过程发生一系列的物化反应，最终影响纸张纤维素的强度［5］。此外，随着纸张中羟基、羧基等的大量出现，相邻纤维素链之间还会发生交联反应，在长期较高温度条件下，这种交联反应最终会引起图书馆纸张出现角质化现象，此时的纸张会呈现出玻璃化现象，变得脆而易碎。纸张的木质素在氧化以后会出现颜色变化，大多表现为变黄甚至变红等。一般来说图书馆纸质图书保存环境热度、湿度过高都会加剧纸张耐久性的下降。

1.2 影响纸张耐久性的主要因素

影响纸张耐久性的主要因素包括纸张自身的酸碱性，图书馆纸质文献保存环境的温度、相对湿度，以及纸质文献所处环境的光照条件等（图2）。

1.2.1 酸碱性

闫智培等［6］研究显示，纸张在一般图书馆保存状态下的酸碱性会在自身内部物化反应和外界因素影响下逐渐发生变化。一般情况下随着纸张酸碱性由碱性向酸性变化，纸张的耐久性都会逐渐下降。通常情况下纸张在pH值为9左右时，相同纸张在相同老化条件下老化以后，其耐折度仅损失18%左右，而抗张强度损失约8%左右；当纸张pH值为5左右时，两数据分别为38%和18%。这是因为，pH值的大小会较大程度影响纸张中纤维素的降解速率，酸性条件下纤维素的降解速率快而碱性条件下降解速率慢。

1.2.2 温湿度

许昆等［7］对温度影响纸张耐久性的原理和过程进行分析，认为图书馆内部书籍档案保存温度的高低会对宣纸、铜版纸及书写纸等产生不同的影响。当图书、档案保存温度在25～30 ℃条件下时，纸张耐久性受温度影响最小，若温度超过45℃则图书纸张便会出现较为明显的老化发黄现象；当温度达到60℃左右后，纸张的老化速度随着温度的提升而越来越快。

何秋菊等［8］对相对湿度影响纸张耐久性的原理进行分析，认为相对湿度在55%条件下时纸张的耐久性稳定程度最高，若此时对纸张进行冷冻，纸张的抗张强度会有明显的提升。纸张所处环境的相对湿度在65%左右时，材料的耐久度损失速率开始提升，即便再经过冷冻纸张的抗张强度和撕裂度也还会有明显下降。

1.2.3 光照

胡嘉驹等［9］利用紫外光对新闻纸、宣纸进行照射，对紫外光波长、照射时间等因素影响纸张耐久性的原理进行了分析，认为当紫外光照射波长和时长变化时，几种不同纸张的耐久性都会有明显下降，但不同纸张受光照影响耐久性变化略有差异。光照对纸张耐久性的影响主要来源于光照作用下，纸张纤维素中的C-C键和C-O键会发生断裂，进而引发纤维素发生降解反应，最终导致纤维素的聚合度下降，进而不断破坏纸张的机械强度。

1.2.4 空气污染

现代工业对大气环境的污染极为明显，在图书馆不针对性进行真空密封处理时，基本上所有纸质文献都会受到空气污染的影响。空气中的二氧化氮和二氧化硫等是影响纸质图书耐久性的主要因素。二氧化氮对图书纸张耐久性影响受外部环境相对湿度的影响较大，在相对湿度提升时，二氧化氮对纸张耐久性的负面影响也处于上升态势；反之则下降。这是因为湿度的提升为二氧化氮提供了更多的水分，所形成的酸性环境会对纸张纤维素等的耐久性形成影响。二氧化硫对图书纸张耐久性影响同样会受到相对湿度的影响，且影响规律与二氧化氮极为类似，都会随相对湿度的提升而逐渐加剧对耐久性的负面影响。

1.2.5 微生物

图书馆纸张所处外部环境中的微生物也会对纸张耐久性产生一定的负面影响。据有关学者研究显示，故旧字画纸张中肉色曲霉、杂色曲霉等微生物的含量明显高于相同工艺制作的新纸张［10-12］。这是因为部分微生物的存在会分泌一些纤维素酶，而这些纤维素酶会导致纸张中α-纤维素的含量下降，最终会对纸张的聚合度产生负面影响，导致纸张耐久性和机械强度下降。

2 图书馆纸张老化缓解措施研究

2.1 宏观思路

由前文分析可知，导致图书馆纸张老化的因素主要包括酸碱度、温湿度等。因此，图书馆纸张老化的缓解措施将会主要围绕这几点影响因素进行（图3）。

图3 图书馆纸张老化缓解措施Fig. 3 Mitigation measures for library paper aging

2.2 具体措施

2.2.1 酸碱性控制

图书纸张的酸碱性控制措施主要包括纸张的脱酸处理和装具改良两部分。纸张的脱酸处理主要针对某些严重老化的古籍、档案文献等，主要的脱酸方法有Book Keeper法、Book saver法和韦托法等［13］。脱酸能够充分降低纸张内部降解和外部酸性污染形成的酸性物质含量，使纸张内部酸碱性平衡达到最佳。图书的装具主要指的是图书的包装和保管环境等。装具的改良能够尽可能为图书提供无酸性和氧化性物质的环境，从而尽可能降低图书受到外界物质的负面影响。对于资金充裕的图书馆，可以考虑采用无酸纸板、无酸纸等制作图书的包纸等。

2.2.2 温湿度控制

图书馆的温湿度控制主要包含温度和湿度控制两部分。其中，低温保存技术主要应用于某些珍贵古籍、档案等，这些纸质文献目前或多或少已经出现了老化现象，应格外注重降低其外部保存环境温度，减缓其老化；湿度稳定环境营造，则主要指将某些湿度条件要求类似的书籍存放于相同地点，通过营造稳定的湿度环境降低湿度过高或过低对图书纸张耐久性的影响。

2.2.3 光照条件控制

图书馆对保存环境的光照条件进行控制相对来说较为简单。首先，图书馆仓储环境的建设需要尽量采用无窗结构，如果图书馆现有建筑为有窗结构应尽量采用防紫外线玻璃或不含紫外线和红外线的灯具，尽量减低藏书暴露于光照条件下的时间。其次，对于需要进行电子扫描开展数字化建设的图书馆，要尽量降低珍贵文献的扫描次数和扫描时间，降低珍贵文献暴露于紫外线的时间。在进行扫描时尽量选择LED冷光源降低照度，但处于扫描的实际需求，照度最低值在400lx时也会超过一般古籍的光照要求，因此还是应该以尽量降低扫描次数和扫描时间为主要举措［14］。

2.2.4 空气污染控制

防止空气污染物对图书文献造成影响最理想的方法，并不是构建完全真空的仓储环境。首先，仓储环境需要保持良好的透风，保证纸质文献和装具自身产生的有机物能够顺利排出；其次，控制图书馆中的空气污染可以通过空气净化机实现，将大气污染、室内装修污染等因素对纸张耐久度的影响降至最低；最后，图书装具的改良应尽量保证密闭状态下的装具可以阻隔氮氧化物的进入。

2.2.5 微生物控制

霉菌能够通过分泌纤维素酶来分解图书馆纸张中的纤维素。这种破坏速度远高于其他四种因素［15］。因此，图书馆的微生物控制举措极为重要。首先，图书馆中的图书必须定期进行灭菌处理，尤其在图书入库时必须进行灭菌处理；其次，图书馆要定期检查图书状态，控制好图书馆的卫生情况，减少尘埃、食品残渣等在图书馆中的出现可能性，若发现纸质文献上出现霉斑要将该图书周边书籍全部进行检查并采取灭菌措施。

3 结语

图书馆内部保存了海量的纸质图书、档案资料等，具有珍贵的艺术、学术价值。图书馆纸质文献的保存工作始终是图书馆建设与运营中的重要环节。本文总结了影响图书馆纸质文献纸张耐久性的5种因素，针对5种因素的影响原理提出了针对性的解决措施，可为我国图书馆事业发展提供借鉴。