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纸质文献酸化的主要原因

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  • 时间:2021/7/15 15:03:58
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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。年,松香施胶法发明,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,~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。

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本文编辑:佚名
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