2017下__文物保存环境概论

一种化学成分组成

多种化学成分组成

均匀系统

非均匀系统

热动平衡

一切物体都在不停地运动

扩散速率，即无规则运动的剧烈程度，与温度的高低有关。

热力学第零定律

分子热运动

加重由于不均匀干燥造成的变形或开裂损害

加固剂反迁

压强不变的情况下，固态物质长度的相对改变量，与温度改变量△T之比。

α=△L/（L*△T）

土遗址

大型石质文物

不同矿物的体积膨胀系数各异

由两种及以上材质组成的文物，各材质的热膨胀系数不同

温度变化，使土体或岩石里外受热不均

土遗址

石质文物

古建筑

金属文物的锈蚀层

金属状

粉末状

特点

不同温度下三种物理状态

状态转变

玻璃化及黏流温度是选择聚合物保护文物时的一个重要指标。这是因为：一方面如果聚合物的Tg和Tf过低（接近室温），在室温较高的情况下，
聚合物易出现变软的趋势，从而造成材料的冷变形（主要对于粘接剂）或者将灰尘黏附到涂层的表面。另一方面如果聚合物的Tf和Tg太高，
在温度比较低的情况下，材料就会出现过硬、过脆的现象，从而导致受力时聚合物出现开裂或者无法适应文物的内部运动。

特点

嗜冷、兼性嗜冷、嗜温、嗜热、超嗜热

酶的活性

细胞质膜的流动性

影响物质溶解度

对温度的分度方法所做的规定

经验温标

理想气体温标

热力学温标

最低温度为零点

开尔文/开/K

T=t+T0=t+273.15

特点

文物保存环境监控

常用

原理

特点

适用

两端温差与电势差有关

1传导【室内热量或冷量】
2对流【室外空气】
3辐射【外界太阳】

在屋顶上铺设一层隔热材料，即保温层，以提高隔热效果
【评价材料：热导率，需要热导率小的】
生活中，性价比最高的隔热材料：干燥的空气
对材料的选择要求：多孔的轻质材料【空气多】、吸水率低【空气干燥】
常见的的屋顶保温材料：松散保温材料、板状保温材料
【泡沫塑料板：文物储存空间较推荐的屋顶隔热材料】

空气间层隔热屋顶：在屋顶的面层和基层之间设有一定的空间，空间里充满了空气，
利用空气的隔热能力阻止或延续外部热量向室内的传导。

通风间层隔热屋顶就是这部分空气流动起来，不断使被加热的空气排出隔热间层

通风间层就是在屋顶设置架空通风层，使其上层表面遮挡阳光辐射，同时利用风压和热压作用把间层中的热空气不断带走，
使通过屋面板传入室内的热量大为减少，从而达到隔热降温的目的。

基本要求：小而少，且可封闭。

窗户在密闭情况下的隔热能力

阻止热辐射

基本要求：可隔热，可密闭

隔热原理：在门上加装一些设施或者在空间内/外进行一些格局的调整，才能减缓外界环境对内部环境的影响。

隔热具体方式

为了增大传热面积，提高换热效果，常在光管加热器的金属管上安装导热性能良好的金属薄片，
使薄片和光管紧密接触，从而增大了传热面积，提高加热效率

优点：热量稳定、效率高、结构紧凑，避免泄露的可能
缺点：一般仅能制热，而无法产生制冷效果

原因：其细胞壁的构造和化学组成

径向：从树干中心到边缘，
弦向：与径向垂直的线

原因：与树木的种类、木质本身的构造等均有关

解释理论：
1.早材与晚材的影响
2.径向木射线的抑制作用
3.细胞径向壁与弦向壁中木素含量的差异的影响
4.木质各细胞干燥过程本身的不均匀收缩
5.径壁、弦壁纹孔数量及其周围纤丝角度变大的影响

1.表面水分的蒸发和内部水分的扩散相互适应，便能正常干缩，不产生应力

2.在开始时便急剧干燥，由于高的内外含水率梯度，
产生较大应力，造成损害

有些麻绳或多绞线变现出和湿涨干缩相反的状态

在大气压力一定的情况下，
空气的任意两个独立状态参数确定之后，
其余的状态参数也就随之确定

1.在安装前（湿球未接触水前）应检查两支温度计读数是否一致，不一致--更换
2.使用时，将其放置在空气较为流畅的地方，不可置于死角亦不可置于风口处测量
3.在没有护管的普通干湿球温度计的使用过程中，应避免太阳光线对温度计的直接照射，否则会带来较大误差
4.湿球的导水纱布应使用：脱酯棉纱，应保持清洁并经常更换，纱布在湿球测温泡上缠绕一又四分之一周，以便水分蒸发，湿润纱布的水应使用蒸馏水
5.测量时应提前半小时将湿度计置于被测环境中，当T小于0时，不可使用该仪表【固有局限】
6.温度计示数最多可读到1/4℃，【也即误差】，带来RH>2%的误差。

1.避免人的呼吸和体温造成的影响
2.操作时，仪器处于观测者的上风位置

结构简单、经久耐用、价格低廉

1.T读数往往偏高，辐射的影响也比较大
2.粗糙的仪器，不能在小空间内使用

湿度计上装有一个小型机械风扇或电动风扇
两支温度计的测温泡上套有双层辐射防护管

1.该湿度计一般没有储水装置，每次使用前需要向湿球温度计的脱脂棉上滴加蒸馏水
2.加水时应注意保护金属护管，避免将水黏溅到护管内壁
3.提前将阿斯曼湿度计放入待测环境中平衡15-30min，而后再开始测量
4.测量时先打开仪器中的风扇，2-4mi后再开始读数
5.湿球温度计测温泡上的脱脂棉纱布要经常更换，以保持其柔软、清洁

1.更加精密
2.室内外皆可测量
3.测量速度快

1.不能用于测量小空间的空气湿度
2.机械通风会破坏被测空间的状态

最好不超过2-3根毛发，力求其性能一致

灵敏、准确、测量误差为2%RH，可用于远距离观测

1.线性度和产品的互换性差，
2.只适于测量洁净空气的RH，不能测量含尘、含腐蚀性气体和含水雾的空气，因为这些因素会伤害感湿元件
3.电阻湿度计测量头的有效期一般为半年，过期后需要重新校正或更换

灵敏度高、产品互换性好、响应速度快、湿度的滞后量小、便于制造，容易实现小型化和集成化；
可以在较宽的温度范围内进行测量，成为高温环境测量RH的有力工具之一；适合在大气环境或工业环境中使用

舒适性空气热湿处理

工艺性空气热湿处理

1.门窗

2.通风孔洞

日变化

年变化

日变化

年变化

1.背阴面比向阳面RH高
2.下部比上部RH高
3.地面四角和框架之下RH高

对RH的改变是暂时的，且温度波动还有可能对部分文物带来损害

1.湿冷却减湿

2.吸湿剂减湿

如何迅速合理地把大量液态水转化为气态

1.喷雾型

2.蒸汽型

空气进入喷水室内，喷嘴向空气喷淋大量的雾状水滴，空气与水滴接触，二者产生热、湿交换，达到所要求的的温、湿度。

可以实现空气处理的各种过程

耗水量大、占地面积大、水系统复杂、水易受污染等

利用室内外空气自然压力差进行的通风

典型的机械通风是利用通风机通过管道进行的强制通风

纺织品、漆木器、皮革、骨角质等

金属和玻璃

聚碳酸酯板或聚丙烯酸板

木质--提高密闭性则必须使用铝箔等材质的水汽封条，拐角处应密闭，开口处也应增加密封垫

密封性能欠佳的展柜因为存在缝隙，外界环境的空气和水分将会通过缝隙的空气对流、水分扩散以及由于每日的温度波动或空气压力而产生

内外水分的交流

密封性能欠佳--每2小时换气一次
密封性能较好--1次/1天
密封性能非常好--0.3-0.5次/天--控制的重点主要放在透过柜子材质扩散的水蒸气上

评价装有缓冲材料的展柜特性

展柜和室内相对湿度的差值降到开始值一半的时间，例如，展柜外60%，展柜内40%，当展柜内RH变为40+（60-40）/2=50时所需要的时间

T=4*M*B/N

1.所有的吸水材料都具有湿度缓冲的功能：木材、纸张、棉花等
2.很多文物本身具有湿度缓冲的能力
3.选择比文物材质更敏感的材料作为湿度缓冲剂

原因

结果

影响因素

1.温度的小幅波动在所难免，选取必须是在博物馆或文物存储空间日常T范围内能够固定所需RH的，同时湿度固定点随T的改变波动尽可能小
2.选择的饱和盐溶液在能够符合要求的前提下，其酸、碱度应尽可能接近中性
3.选择的盐溶液最好不要含有对调节环境中文物有害的离子
4.尽可能经济、易得

最早：硫酸锌--含有结晶水的干燥盐

当前

缓冲量大，即水的储量大，且维护简单

溶入和析出的盐晶体会趋于蔓延到容器的边缘并进入展柜里。

1.硅胶对水的吸收与脱附的速率要明显高于木质、纸张等材质
2.它的水分容量虽小于可溶盐饱和溶液，但要远大于其他材质
3.硅胶颗粒作为固体，易于控制，且其化学惰性强，不易燃

在作为缓冲剂前，应将硅胶颗粒平铺并放置在需要缓冲的目标相对湿度及温度环境下平衡至少两周，
之后，他们会依据目标RH得到一个平衡含水率，然后就可以作为这个RH下的缓冲剂

对于一个密封环境，缓冲硅胶的用量1m³空间中1kg就足够了。

为了保证硅胶的缓冲效果，不论硅胶采用何种包装方式，在使用时都应该将硅胶应可能地平铺开，硅胶层的厚度最好控制在2-3cm

发光体在单位时间内辐射出的光（包括红外线、可见光和紫外线）的总能量

瓦特（焦耳每秒）

功率P

W/㎡

对可见光灵敏度高，对颜色不敏感

暗视场条件下

对可见光灵敏度较低，对颜色较敏感

量视场条件下

将卷状钨丝通上电流，并被加热到白炽状态2700-3050K时，利用热辐射发出可见光而进行照明。

大约是1000小时

寿命终结往往是因为灯丝的熔断【升华】

1.发光效率最低，大多数通过它的电能都会被转化为热能，少部分转化为光能
2.紫外线含量最低
3.使用寿命短
4.显色性最好

减小热效应

利用低气压的汞蒸气在放电过程中辐射紫外线，从而激发荧光粉发出可见光

1大多数荧光灯的显色性较差
2.发出的可见光中紫外线的含量较高
3.发光效率高，节能

吸收紫外线

降低热效应

同白炽灯，不同在于，其加热温度更高，并在玻壳内充入卤族元素（一般是I）
钨蒸汽被“冷却”到大约800℃时和卤素原子通过化学反应结合在一起，形成卤化钨，
在扩散作用下向玻壳的中心部位移动，卤化钨不稳定，遇热分解为卤素蒸汽和金属钨，
钨在灯丝上沉积下来，弥补了升华的部分。

最高可达4000h

1.发光效率较白炽灯高
2.紫外线含量较高（更耐热的材料石英没有吸收紫外线能力），但较荧光灯低
3.灯管体积小，易于安放。

吸收紫外线：文明照明中在卤钨灯灯罩前面往往覆盖有一层玻璃【同时保证空气流通，防止过热的情况发生】

电致发光效应

1.光效高（50-200lm/W）
2.寿命长（可高达30000h）
3.显色性较差

1.减小窗户面积

2.改进窗户结构

3.在窗户上改进一些遮阳措施

对光敏感类文物（纸张、纺织品：30-50lx）
对光较敏感类文物（象牙、漆器：<200lx）
对光不敏感类文物（金属、陶瓷 <300lx）

人工光源营造

防止眩光产生

在光到达文物表面之前，使其先通过一种可透过可见光而不通过紫外光的材料

采用滤光片阻止紫外线的穿透

让光在一种不吸收可见光而吸收紫外光的材料表面反射

常用的反射板涂覆材料

1.以二氧化硫为主的含硫化合物
2.以氧化氮和二氧化氮为主的含氮化合物
3.碳的氧化物
4.碳氢化合物
5.卤素化合物

1.一次污染物

2.二次污染物

常用单位

1.自然：腐烂物质产生的硫化氢和甲硫醚在大气中被氧化
2.人为：燃烧染料

1.会对所有碳酸钙类物质产生损害，【石灰石、大理石、碱性砂石、壁画等】
（原理：SO2--SO3--H2SO4，固体碳酸钙--粉末状硫酸钙（石膏），强度↓，易脱落
石膏在RH↑，吸收空气中的水分，变成分子内部结晶水，粉末状--块，强度↑，但伴随硫酸钙层V↑ 并释放大量热量
易脱落。）

2.对纸张、棉制品、亚麻制品等纤维素材质的文物造成损害
【纤维素在酸性条件下发生水解】
【木质素与SO2的亲和力非好，极易吸附二氧化硫等酸性气体污染物，进而受其影响而分解】

3.对丝织品、毛纺织品、皮革等蛋白类文物产生侵蚀
【硫酸导致水解，肽链破坏，使蛋白质类文物的强度明显降低】
【“红腐”由二氧化硫转化成硫酸造成的皮革劣化形式】

4.对金属文物造成明显的侵蚀【尤其是铁】
SO2会溶于水或转化为硫酸或者硫酸铵，形成电解液，对铁和其中含有的杂质C
分别充当阳极和阴极，使电化学腐蚀程度加深。

有机物腐烂的自然产物

1.溶于水形成氢硫酸，具有酸性

2.容易转化为SO2【空气中的氧或臭氧】，故SO2具有的污染都会有

3.H2S会导致部分矿物颜料的变色
铅类染料：--PbS（黑色）
铁红：Fe2O3，--FeS（黑色）

4.导致银器表面的变暗
【银器的晦暗以硫化氢为主要诱因，其他污染物综合作用的结果】
Ag+H2S+O2→Ag2S（黑色）+H20
【RH>70%时也会加速银器的晦暗】

5.对胶片的保存不利
【胶片的成像是依靠银化合物和银的转化】

1.粗粒径大气尘（1um左右-20um以上）

2.超小粒径大气尘（0.01um-0.1um）

3.中间粒径大气尘（0.1um-2um）

使用喷水室