纸质文献老化原因及对策探析

来源期刊：《科技情报开发与经济》2015年第23期

作者：张翠（河南大学图书馆）

 

　　摘要：纸质文献是各图书馆和档案馆主要的典藏资源，做好纸质文献的保护工作意义重大。从纸张的原料成分、造纸工艺和纸张保存环境等方面，探讨了纸质文献老化的原因及其保护措施。

 

　　关键词：纸质文献；文献老化；原因分析；保护措施

 

　　当前，图书馆和档案馆的馆藏资源中，纸质文献还占有很大的比重，是服务读者的主要资源。遗憾的是纸质文献在使用和保存过程中会出现不可逆的老化损坏，尤其是古籍和民国文献，面临着纸张酸化、变黄发脆、掉毛掉粉等诸多问题。因此，如何提高纸质文献纸张的耐久性并降低纸张老化的速度，成为世界各国馆藏部门共同面临的重大难题之一。本文从纸张的原料成分、造纸工艺及纸张保存环境等方面，探讨纸质文献老化的原因及保护对策。

 

　　1 纸质文献老化的原因

 

　　纸质文献老化主要与内因和外因有关。内因与纸张的材质和生产工艺有关。外因与纸张保存环境有关。

 

　　1.1 纸质文献老化的内因分析

 

　　纸张生产分为制浆和造纸两个基本过程。制浆是用机械、化学或者两者相结合的方法把植物纤维原料离解变成纸浆。造纸则是把悬浮在水中的纸浆纤维，经过加填、漂白、压榨、烘干等工序抄造成纸张。在制浆、造纸过程中，诸多因素都会影响到纸张的性能。

 

　　(1) 纸张原料成分的影响。纸张的主要原料为植物纤维，包括木材纤维(针叶木、阔叶木)和草类、竹子等非木材纤维原料。木材纤维中纤维素含量高，且纤维素的聚合度也高，抄纸性能较好；草类等非木材纤维中纤维细而短，杂细胞多，易溶木素和易溶半纤维素较多，抄纸的性能较差。

 

　　植物纤维原料主要包括纤维素、半纤维素和木素三大成分，以及少量的果胶、单宁等抽出物。其中，纤维素是一种多糖物质，其中纤维素链中每个葡萄糖基环上都有3个活泼羟基，在高温、高湿、酸、碱、微生物等环境下，纤维素相邻的两个葡萄糖单体间的糖苷键被打开，会发生酸降解、碱降解、微生物降解等一系列化学反应。纤维素降解后，纤维间结合力下降，聚合度降低，纸张强度随之降低，纸张老化变脆，而当聚合度降低到66以下时，纸张就会完全脆化，甚至粉化。半纤维素是由几种不同类型的单糖构成的异质多聚体，具有较强的亲水性，易发生水解反应，在抄纸过程中有利于纤维间的结合力，增强表面纤维的吸附力。半纤维素吸附到纤维素上，可增加纤维的润胀和弹性，有利于纤维的细化，更好地保留了纤维的形态，因此能够降低打浆能耗，提高纸浆强度，所以纸张中要保留一定量的半纤维素。而木素最不稳定，分子结构中存在着芳香基、酚羟基、碳基共轭双键等活性基团，易发生氧化、还原、水解、磺化等反应。纸张的返黄变脆主要是由于木素被氧化所致，且木素易吸收紫外线，使木素中c-c和C一0键断裂，纸张老化[1]。造纸过程中要尽降低木素含量以提高纸浆获得率和纸张性能，但是在去除木素的同时半纤维素也会发生酸性水解或碱性水解以及氧化反应等，会造成半纤维素的损失，而半纤维素对纸浆的性质影响也很大，可增强纸浆的抗拉强度、透明度和弹性模数等。

 

　　另外，尽管碳水化合物、脂肪酸等抽出物在制浆过程中大部分会被溶出，但残留部分却能影响纸张的酸度，造成纸张在保存过程中的酸化。而灰分、淀粉和蛋白质等一些不溶于有机溶剂的物质则会导致纸张发霉变质。

 

　　(2) 制浆造纸过程中部分产物对纸张老化的影响。制浆方法主要分为机械法和化学法。机械法是通过机械摩擦、剪切、撕裂等物理方法将植物纤维原料分散成纤维，因此保留了杂细胞和木素，生产的纸张强度低、易发脆且漂白后易返黄。化学法主要分为碱法和亚硫酸盐法，利用化学药品与原料中木素发生化学反应脱除大部分木素，并使原料中的单根纤维充分疏松分离为纤维索含量较高的纸浆。然而，制浆过程中残留的酸碱物质、漂白过程中残留的漂白剂氧化剂、加填过程中的填料、施胶过程中松香剂和沉淀明矾等，在金属离子的作用下能催化空气中的SO氧化成SO，再与水反应可生成硫酸[2]。而纸张在强酸作用下会造成纤维素水解，醌类发色基团被还原，导致纸张返黄发脆，大大降低纸张的寿命。另外，纸张中纤维素、半纤维素、木素等被空气氧化也能产生少量的酸陛物质，从而导致纸张的pH值降低，而当pH值低于4．5时，纸张就会变脆易断甚至发生粉化[3]。

 

　　目前，全国各个图书馆和档案馆均面临着古籍和民国文献的酸化和老化问题，而这些纸质文献生产时正处于手工造纸向机械造纸转化的时期。我国传统手工造纸多以麻、植物韧皮纤维或竹子为原料，纸张呈中性或偏碱性，保存期较长，而近现代纸质文献则大多是采用机械法和亚硫酸盐法生产的纸，纸张中残留的木素较多且纸张一般呈酸性，造成纸张的酸化尤为严重，不易保存。

 

　　1.2 纸质文献老化的外因分析

 

　　纸张在保存过程中不可避免地受到环境条件的影响，如温湿度、光线、真菌、蛀虫、油墨、大气中的有害气体等，均会不同程度地造成纸张纤维降解，加速纸张的老化。

 

　　(1) 温湿度的影响。高温会加速酸的作用，纤维的破坏程度也会随着温度的升高而加大，同时利于害虫、真菌的生长繁殖，使纸张酸化、老化和霉变速度加快。另外，高温还会造成纸质文献中某些油溶性材料的溶解，使耐热性差的字迹、油墨等发生扩散，严重时字迹模糊，无法阅读。而温度过低则会导致纸张发硬变脆，同样不利于纸质文献的保护。

 

　　湿度与温度密切相关。湿度越大越利于真菌的生长繁殖，且纤维素和半纤维素分子上的羟基会与空气中的水分子发生反应形成氢键，导致纤维素和半纤维素水解越严重；而湿度过低也不利于纸张的保存，因为纸张中需要一定的含水量使纤维素分子间结合力更强，增强纸张的强度。因此，纸张在保存时，温湿度的控制相当重要，一般以23℃±1℃、50％±2％为宜。

 

　　(2) 光照的影响。纸张在日光的照射下，特别是紫外光照射能够使纤维素、半纤维素和木素分子结构中c-c键和C-O键断裂，发生光降解，纤维素的聚合度逐渐降低。尤其是木素含量较高的纸张，对光更为敏感，在很短的时间内木素即被氧化为氧化木素，导致纸张泛黄和变脆，大大降低纸张的机械强度。另外，光线照射会使纸张温度升高，加速纸张的老化。因此，纸张文献要尽量避免阳光直射。

 

　　(3) 有害气体的影响。随着空气环境的污染，空气中含有的有害气体增多，in-氧化碳、二氧化硫、硫化氢、二氧化氮、氯气等酸性气体，在微量重金属离子的作用下，与水反应生成碳酸、硫酸、亚硫酸、硝酸、盐酸等酸性物质[4]，这些都可造成纤维素变性、纸张酸化、老化，尤其对古籍的破坏作用更大。

 

　　(4) 真菌和蛀虫的影响。在纸质文献保存中，虫蛀现象也是纸张破坏严重的一大原因。如毛衣鱼、书虱等蛀虫会蛀食纸张，形成虫道、孔洞，严重破坏纸质文献的完整性，造成字迹消失，甚至使其损毁。

 

　　纸质文献保存环境不适宜时，容易滋生真菌等微生物，而真菌在生长繁殖过程中会分泌有机酸、蛋白酶和纤维素酶等物质，这些物质会加重纸张的酸浓度，催化纤维素分子发生酸降解和水解反应，使纤维素长链不断从末端脱下一个葡萄糖分子，最终使纤维素聚合度大大降低，纸张发生老化。另外，这些真菌会导致纸质文献出现黄、褐、黑等色斑，使纸张受到污染，影响纸质文献的可读性。

 

　　(5) 油墨的影响。墨水的成分中含有硫酸和硫酸亚铁，墨水书写到纸张上，随着时间的推移会逐渐发生氧化、还原、分解、扩散等各种变化。墨水书写的时间越长，其硫酸盐扩散程度越大，同时硫酸根密度相应也越低，显出的图像越模糊，在扩散到一定程度后，甚至无法显出图像字迹[5]。另外，墨水中的硫酸会加速纸张的降解，二价铁离子会氧化纤维素，引起纸张的老化，不利于纸质文献的保存。

 

　　(6) 人为原因。纸质文献在翻阅、整理、外借时易造成机械损坏，尤其是古籍和民国文献，由于保存时间较久，纸张本身已发生不同程度的老化，在外力的作用下，更容易掉毛掉粉，甚至一碰即碎。

 

　　2 纸质文献保护的重点与对策

 

　　现代纸质文献随着造纸方法的改进，纸张的酸化问题得到一定程度的缓解，且随着科技的发展，纸质文献一般都有电子版存档，即使纸质文献出现不可逆的损坏，文献也可以很好地保存下来。但古籍和民国文献则不同，由于当时的技术水平不高，这些纸质文献一旦被破坏，很可能永远消失。因此，全国各图书馆在纸质文献保护方面都把主要精力放在古籍和民国文献方面。

 

　　通过对纸质文献老化内外因的分析，我们可以从以下几个方面采取措施以减缓纸张的老化速度：改善纸质文献的保存环境，如购置恒温恒湿设备，使纸张在适宜温湿度范围内保存；加装空气过滤器，减少有害气体的腐蚀；使用专门的玻璃和窗帘，减少光线的照射；使用樟木书架，并定期对贮藏环境进行杀菌灭虫；加强大家的保护意识和健全古籍和民国文献的管理制度；培养一批专业人才，对已老化损坏的纸质文献进行脱酸、修复；对没有电子版的纸质文献进行扫描、微缩、影印等使其实现数字化。

 

　　参考文献

 

　　[1]詹怀宇．纤维化学与物理[M]．北京：科学出版社，2005．

 

　　[2]詹怀宇．制浆原理与工程[M]．3版.北京：中国轻工业出版社，2009，

 

　　[3]孙礼春，王景翰．纸张的老化及检验[J].江苏警官学院学报，2005，20(2)：171-173．

 

　　[4]李景仁，周崇润．中国古籍文献的酸化与防酸化[J]．中国图书馆学报，2005(5)：80-83．

 

　　[5]李江春，暴仁，周茜．蓝黑墨水字迹人为光老化的实验研究[J]．中国司法鉴定，2008(3)：24-30．