伍 峰
（珠海博物馆，广东 珠海 515900）
博物馆作为文物单位，文物的不可再生和珍贵价值决定了博物馆必须要做好文物的保护工作，并在此基础上发挥文物展览、科研等价值，并不断激活文物，不断丰富人们精神生活。截止至2021 年底，珠海博物馆馆藏文物总数为16 000 余件（套），但是，纸质文物、木质文物、陶瓷文物、丝织文物、金属文物由于受环境因素的影响，保护不当，容易出现不同程度的损坏，造成不可逆的损失，其中温湿度是影响展陈文物环境因素中的重要环节。珠海博物馆新馆2020 年10 月启用中央空调系统、恒温系统和除湿设备调控展厅和展柜的温湿度，实时监测、控制展陈文物所处环境的温湿度变化情况，消除环境中的不利因素，使温湿度维持在适宜区间，提高展陈文物安全系数，效果明显。
1.1 设备型号与编号
馆内配置基础设备如表1 所示。
表1 设备型号与编号
1.2 温湿度调控与计算方法
1）空调设备：冷水机组是中央空调的制冷源，由制冷机、冷却水循环系统、冷冻水循环系统、风机盘管系统和冷却塔组成。编号为1#、2#、3#，根据环境监测温湿度数值，适时启用。柴油发电机（编号5#）为备用应急供电设备，在突发停电时开启柴油发电机供电。
2）温湿度计：编号为9#，全天候监测，每日定时记录相关数据。
3）恒温设备：编号为10#，潮湿季节24 h 开启，干燥季节关停。
4）除湿机编号6#、7#、8#，根据环境湿度，适时启用。
5）水活度采用公式（1）计算：
式中，RH 为空气相对湿度。
6）展厅和展柜室内相对湿度计算方法：
展厅和展柜室内相对湿度每天24 h 监测，每4 h记录1 次数据，取加权平均值，计算如公式（2）所示：
7）展厅和展柜室内温度计算方法：
展厅和展柜室内温度每天24 h 监测，每小时记录1 次数据，取加权平均值，计算如下页公式（3）所示：
1.3 温湿度标准
展陈文物温湿度标准参照中华人民共和国行业标准《博物馆建筑设计规范JGJ 66—2015》标准执行[1]，详见表2。
表2 文物保存温湿度标准阀值
2.1 温湿度对纸质文物的影响
纸质文物作为一种重要的文物类型，主要成分是纤维素、半纤维素、木质素及一些有机物，纤维素分子结构以氢键构成平行的微品束，氢键数量多，微品束结合牢固，在具体保管过程中受环境影响较大[2-3]。沿海地区，每年4 月至5 月份，气候特征是多雨、南风、天气潮湿，室外相对湿度普遍较高，最高时相对湿度接近98%，造成纸质文物受潮而损坏。为确保书画展厅展陈文物不被损坏，运营中通过中央空调系统、展柜恒温系统和除湿机来控制该类展陈文物的温湿度。中央空调1#、3#主机开启，冷气输出设定阈值9 ℃，风机设定风速阈值3 500 m3/h，展柜恒温设定阈值26 ℃，6#、7#除湿机24 h 开启。由图1 可知，监测纸质文物展厅和展柜室内相对湿度51.9%±2.1%，展厅和展柜室内温度24 ℃±2.1 ℃。纸质文物保存完好无损，未出现受潮现象或生物腐蚀现象。
图1 温湿度对纸质文物的影响
分析认为：一方面，纸质文物的生物腐蚀主要是Ostridium，Bacteroides，Peptococcu，Fusobacterium，Lepto trichia，Ymomonas，Aeromonas，RhodospirilliUm，Veillonella，Leptotrichia，Clostridium sp .，Acidovorax sp .，Kluyvera sp.等[4]菌群。微生物以有机物为碳源，不断进行新陈代谢，破坏了纤维素的结构。另一方面，生物群书虱和毛衣鱼在潮湿环境中容易对纸质文物中的纤维素、半纤维素形成破坏，出现纸质文物的发黄、变脆、斑点、蛀蚀等现象。沿海潮湿环境中的大气普遍含盐较高，且沿海降水普遍呈酸性，为可溶盐类与酸式盐之间相互转化创造了条件，形成了自然的缓冲体系，为微生物繁殖提供了适宜的环境[5]。2020 年，珠海城市降水pH 值范围在4.20～6.11 之间，酸雨发生率为67.7%。根据相关研究：水活度达到0.85～1.00，碳源充足，pH 值合适的情况下，微生物从迟缓期进入对数期，细胞饱满，酶系活跃，代谢能力最为旺盛，生长发育与繁殖速度加快。但是，干燥环境下，因水分不足，微生物的生长与繁殖也受到抑制。温湿度控制在阈值内，阻断微生物营养的来源，微生物因营养物质缺乏，转为内源呼吸，细胞代谢活力下降，部分微生物因蛋白水解酶活力的增强导致菌体死亡，细菌进人衰亡期。而且，环境中温湿度条件的改变会对纸质文物的伸张度造成影响。温湿度过高或过低时，纸张就会因吸水或者脱水发生而形变。温度升高，纸张含有水分被蒸发，引起纸张收缩或干裂。温度过低时，环境潮湿，纸张膨胀。
2.2 温湿度对木质文物的影响
木质文物含有丰富的木质素、纤维素，半纤维素等高分子聚合有机物，结构多孔，吸水膨胀，失水收缩[6]。同时，受温湿度影响，环境中酸，碱，盐、微生物等对木质文物产生化学腐蚀和生物腐蚀，特别是蛀虫直接破坏木质文物内部结构，造成机械强度下降[7]。潮湿天气，木质文物容易发生腐蚀，3月至4 月份，室外相对湿度83.7%±12%，温度21 ℃±6 ℃，为微生物繁殖提供了有利条件，展厅温湿度控制不当，微生物大量繁殖，必然造成木质文物的微生物腐蚀加剧。因此，中央空调1# 主机开启，冷气输出设定阈值8 ℃，风机设定风速阈值7 500 m3/h。由下页图2 可知，监测木质文物展厅相对湿度51.5%±4.5%，温度23.8 ℃±1.8 ℃，木质文物保持干燥，未出现裂隙，起翘，孔洞、霉变、腐烂现象。
图2 温湿度对木质文物的影响
分析认为：木质文物腐蚀在结构上通常是发脆、多孔，呈现黄色、褐色、黑色等现象，是霉菌、木腐菌等微生物腐蚀造成的。由于霉菌属于好氧型微生物，生长繁殖与温度、湿度、氧气系系相关。一方面，霉菌的繁殖跟温度有重要关系，多数霉菌在25 ℃～30 ℃时，细胞生长旺盛，繁殖能力极强。当温度低于0 ℃或高于30 ℃，细胞失去活性，霉菌进入衰亡期，繁殖能力减弱。展厅温度控制在23.8 ℃±1.8 ℃，霉菌的细胞活性受到抑制，新陈代谢功能减弱。另一方面，环境因素中的相对湿度对霉菌的繁殖也较大的影响。水活性度达到0.5 以上，氧气充足，霉菌生长繁殖呈对数型增长。水活度接近1.0 时，霉菌生长繁殖速度最快。同时，木腐菌、白腐菌等微生物及其产生的漆酶能够以水为媒介，把木质素、纤维素、半纤维素等高分子有机物降解为二氧化碳和水，为微生物的新陈代谢提供了丰富的碳源，促进了微生物的繁殖。水活度低于0.5时，蛋白质失去活性，细胞膜传递能量物质变弱，细胞质因缺泛足够的碳源，发育缓慢，抑制了霉菌繁殖。另外，展厅温湿度的有效控制，白蚁、天牛、吉叮虫、小盆虫、扁蠢、象鼻虫等呈“冬眠状态”，其新陈代谢和产卵能力也能受到抑制，虫、卵细胞功能停止作用，避免了虫蚀等现象的发生。
2.3 温湿度对陶瓷文物的影响
由图3 可知，中央空调2#主机开启，冷气输出设定阈值10 ℃，风机设定风速阈值4 500 m3/h，展柜恒温设定阈值26 ℃。监测陶瓷文物展厅和展柜室内的相对湿度为50.9%±4.5%，展厅和展柜室内温度24.4 ℃±1.1 ℃，陶瓷文物未发生霉变和损坏，效果较好。
图3 温湿度对陶瓷文物的影响
分析认为：陶瓷器本身的抗温性和抗腐蚀性均较强，温度对陶瓷器保存影响较小，湿度对陶瓷器保存影响较大，这是由陶瓷器胎质结构多孔、吸水性较强等特性决定的。但是，在运营过程中，为防停电导致空调系统无法正常运行，展厅温湿度调节失败的现象发生，必要时启用柴油发电机给空调系统供电，确保空调系统运转正常和陶瓷器保存环境处于稳定状态。展厅相对湿度过高或者过低时，陶瓷器胎体存在吸收或逸出水分的现象，导致胎体膨胀或体积缩小，造成陶瓷器文物崩毁或出现玻璃纹。而且，陶瓷器来自考古发掘，胎内含有无机盐等，外界环境的变化，胎内水分也发生变化，吸收的无机盐处于溶解和结晶的循环状态。长时间温湿度不稳定，陶瓷器出现剥蚀或崩裂[8]。珠海空气污染物中含有化硫物和氮氧化物[7]，在强氧化剂的作用下容易发生氧化还原反应，与陶瓷器表面的水分结合，形成硫酸、亚硫酸、硝酸、亚硝酸，在陶瓷器表面产生酸化现象[9]，导致陶瓷器表面的玻璃质模糊或发暗，出现釉彩剥落、退色等现象[10]。同时，温度在25 ℃左右，空气相对湿度大于80%，闭封环境中，陶瓷容易发生霉变。期间因供电系统线路故障，中央空调暂停7 d，部分陶瓷表面发生霉变，主要是霉菌依靠产生形形色色的无性或有性孢子进行繁殖，菌落与陶瓷器表面紧密连接，呈现蛛网状、绒毛状、棉絮状等，影响陶瓷器的外观效果[11]。
2.4 温湿度对丝织文物的影响
丝织品主要包括丝、绸、绩、缎、绢等，由蚕丝编织而成，含有多种氨基酸，其中丝素蛋白质以甘氨酸、丙氨酸、丝氨酸和酪氨酸为主，结构多孔，透气性好，吸水回潮率高。丝胶蛋白质含有丰富的丝氨基酸、苏氨基酸、天冬氨基酸等氨基酸，水溶性较强，对丝素起到保护和黏合作用[12]。由图4 可知，中央空调开启1#、2#主机，冷气输出设定阈值10 ℃，风机设定风速阈值6 500 m3/h，展柜恒温设定为26 ℃，8#除湿机24 h开启。监测丝织文物展厅和展柜室内相对湿度51.7%±4.3%，展厅和展柜室内温度22.4 ℃±3.3 ℃，丝织文物未腐蚀和老化。
图4 温湿度对丝绸文物的影响
分析认为：丝织品的老化和损坏是温度、湿度、光、热、氧化物、有害气体等因素综合作用的结果[13]。温度与湿度又是相互关联，相互影响，密不可分。温度过高时，加剧丝织文物老化，造成丝织品的干朽或脆裂。湿度过高，微生物以氨基酸等有机物为碳源而大量繁殖，丝织文物直接被生物腐蚀。同时，环境中的酸、碱、盐等无机物对丝织品进行化学侵蚀，丝胶脱离，蛋白质发生变性，丝织文物的结构遭到破坏，导致丝织文物朽化变质，表面出现变形、变脆、裂痕、孔洞、坑穴，甚至沟槽，光滑度下降，粗糙度增加，机械强度下降[14]。而且，湿空气碰到温度低于其露点温度的物体，玻璃的表面就会出现结露现象。另外，虫类生物的生长繁殖适宜温度范围在20 ℃～30 ℃，繁殖的高峰在25 ℃～30 ℃[15]。珠海博物馆处于海边，空气潮湿，而丝织文物对温湿度相当敏感。根据中华人民共和国行业标准《博物馆建筑设计规范JGJ 66—2015》[1]丝织文物的相对湿度建议范围为：50%～60%。运营中，珠海博物馆通过中央空调系统、恒温系统来调节温湿度，实现了展厅和展柜室内温湿度的合理性，保证了展陈丝织文物处于适宜的保存环境，确保了展陈丝织文物无任何损害。
2.5 温湿度对金属文物的影响
金属文物的化学腐蚀和生物腐蚀由金属文物属性、微生物种类和文物所处环境共同决定，表现为点腐蚀、缝隙、孔洞等现象[16-17]。一是微生物以铁等微量金属元素作为营养元素，细胞发育良好，酶的活性增强，酶促反应加快，生物量显著增加。二是铁等离子的氧化还原反应为微生物新陈代谢提供了能量保证[18]，微生物的代谢功能增强。如图5 所示，高温潮湿季节，中央1#、2#主机开启，冷气输出设定阈值6 ℃，风机设定风速阈值8 500 m3/h，展厅温度均设定阈值23 ℃，展柜温度设定阈值26 ℃，监测展厅和展柜室内相对湿度52.2%±3.5%，展厅和展柜室内温度24.8 ℃±1.4 ℃，展陈金属文物未出现化学腐蚀和生物腐蚀现象。
图5 温湿度对金属文物的影响
分析认为：金属文物腐蚀主要是硫氧化细菌、硫酸盐还原菌、铁氧化细菌、铁还原细菌、硝化细菌、反硝化细菌及产酸菌和产黏液菌等微生物。生物膜含多种无机物、有机物和多种生物活性物质，与金属表面物质存在相互协同作用，既能相互影响，相互促进，又能相互制约，相互控制。微生物繁殖中产生大量蛋白质、多肽、羧酸、核酸和氨基酸及少量硫代硫酸盐等代谢产物，形成阴离子络合物与金属螯合物[19]。在自然环境下，温度升高，金属的化学腐蚀速度加快，金属文物的腐蚀速度也加快，而且潮湿的环境中，金属氧化物作为腐蚀中间产物存在于金属文物表面，液相中的酸、碱、盐充当了电介质，为电子转移提供了条件，进一步加速了金属文物的生物腐蚀[20-21]。铁元素是细胞中铁氧化酶重要组成部分，具有很强的氧化性。好氧型微生物通过将Fe2+氧化为Fe3+或将S4+氧化为S6+来获取能量，且产生酸性物质，导致环境中的pH 值发生变化和金属铁的溶解[22]。在厌氧环境中，微生物利用有机物作为电子供体，将金属氧化物中的高价金属离子作为电子受体从而将金属进行异化还原。硫酸盐还原菌（厌氧型）对金属腐蚀与铁氧化细菌密切相关，铁氧化细菌（好氧型）通过消耗氧气或阻碍物质的传递，导致氧浓度下降，使硫酸盐还原菌得到适宜的生长环境，在细胞膜胞外聚合物和细胞壁羧基、硫基、氨基等活性官能团的作用下，与金属离子发生络合或螯合作用[23]。同时，假单胞菌与弧菌相互协同，促进了生物膜的形成，在金属表面形成钝化膜以及胞外聚合物，抑制点蚀的发生。但是，生物膜的腐蚀具有两面性，在富营养化环境中，假单胞菌与弧菌又破坏钝化膜，表面形成氧浓差电池，直接或间接的方式从金属材料中获得电子，加快腐蚀速度，促进了点蚀[24]。
环境因素是影响展陈文物重要因素。珠海博物馆根据地理环境、海洋环境、气候条件，调节空调系统、恒温系统和除湿设备运营环境参数，使博物馆展厅、展柜环境温湿度变化符合《博物馆建筑设计规范JGJ 66—2015》设定的标准，达到保护展陈文物免遭腐蚀或损害的目的，效果理想。
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