文献保护与修复|纸质文献酸化的维护策略

来源期刊：《图书馆研究与工作》2020年第5期

作者：刘家真（武汉大学信息管理学院）

 

　　摘 要：保存纸质文献的目的是为了长期利用，但纸张酸化使长期保存纸质文献面临挑战。文章采用综述的方式，论述了酸与纸张使用寿命的关系以及酸化纸文献的维护策略：脱酸，干燥环境中冷藏以及信息内容的转换。详细地论述了不同维护策略的选择条件，特别着重讨论了脱酸对象的选择原则以及如何规避脱酸过程中的风险。适合图书馆、档案馆与博物馆的工作人员应对大量馆藏文献酸化的解决方案的确立。

 

　　关键词：酸化的纸质文献；脱酸对象；脱酸安全；信息转换；保存环境

 

　　纸张的普遍酸化是个不争的事实，无论是现代机器纸还是古代的传统手工纸均出现了酸化问题，图1概括了出现该问题的主要原因。

 

图 1  纸张酸化的主要原因

 

　　纸质文献的用纸有两大类：一类是酸性纸，另一类是无酸纸。酸性纸的造纸原料或其造纸工艺使纸张抄制出来就含有酸，这些酸来自于酸性施胶的明矾，来自于机械木浆中木材携带的脂肪酸和树脂酸[1]。随着时间的推移，酸性纸会不可逆地变得脆弱和脆化，尤其是在光与空气污染的存展环境中会迅速恶化。最坏的情况下，它仅有约25年的使用寿命[2]。

 

　　无酸纸是指最初的pH值为7.0（中性）或更高（碱性）的纸张，在正常使用和储存条件下，无酸纸寿命将持续长达200年[3]。但如果没有良好的存展环境和科学的维护方法，无酸纸也难以抗拒外界众多因素对它的影响，也会酸化。

 

　　台湾学者张上镇在研究中指出，暴露在光和空气中的任何纸张都会被酸化，使其pH值低于7.0。宣纸暴露在日光灯、钨丝灯或日常使用环境中，宣纸表面会产生酸化作用而使纸张的pH值下降[4]。环境中的氧化剂，如氧气、臭氧（有些电子设备也可以产生臭氧）、氮氧化物、硫氧化物和其他氧化剂都会氧化纸张纤维（纤维素、半纤维素和木素），使纸张不断产生酸性物质[5]。由此，无酸纸也会被酸化，其酸化的速率除与环境有关外，还与其本身的pH值相关。一般说来，pH值在7~8.5之间的纸，也就是偏弱碱性的纸张最耐久[6]。这是因为它们内在的碱对后来的酸具有一定的抵御能力，但时间长久后也会被酸化，这就是为什么今天古纸的pH值也普遍下降的原因。

 

　　1 酸是缩短纸张使用寿命的关键因素

 

　　有文献指出：纸张的pH值是影响纸张最终强度损失和黄化的最重要因素。这主要是由于纸张的pH值与纸张耐折度损失之间存在一定的相关性[7]。

 

　　纤维素是由许多葡萄糖基（C6H10O5）组成的大分子多糖聚合物，其分子式为（C6H10O5）n，其中n为聚合度，表示纤维素中葡萄糖基的个数，也称为聚合度（Deg ree of Polymerization：DP），一般为300~15 000，即纤维素可以由300~15 000个葡萄糖基组成。纸张纤维素的聚合度越高，纸张的强度越大。

 

　　在潮湿的环境中，纸内若含有酸，酸就可以催化纤维素发生水解，使纤维素的长链断裂，由此导致纸张纤维素的聚合度从初始的高值降低至300~700[8]，由此纸张强度下降。还有研究指出，纸张中纤维素链的聚合度降至约700以下后，纸张的拉伸强度和耐折性显著下降[9]。若纸内纤维素链的聚合度降到了400以下，纸张一折即破[10]；聚合度降低到200以下时，纸张就会完全脆化，甚至粉化[8]。

 

　　值得注意的是，纸张纤维素在酸催化下的水解并不是以稳定的速度进行的，而是以越来越快的速度推进。当纸张纤维素水解进行到一定阶段后，会出现无可救药的灾难性毁坏，即形成一堆碎片[11]。专家认为，这是由于纸中的半纤维素或其他成分在酸催化下水解产生了乙酸和甲酸，乙酸和甲酸会进一步增加纸张的酸度[12]，使纸张进入“自催化（autocatalysis）”的酸化阶段，由此纸张酸化降解的速度比撕开一张纸还快[13]。

 

　　酸催化纸张纤维素的分解是需要水分子存在的，但在正常的存展环境中，纸张吸收的水分或纸张自身的含水量就足以支撑纸张酸性水解所需要的水分[14]。另一方面，许多研究报告指出，随着相对湿度的增加，纤维素水解反应的活化能会降得更低[15]。由此，当保存纸质文献的环境湿度增高，纸张酸性水解的速率也会增加[5]。

 

　　纸张出现酸化后，若不及早对其维护，其毁坏将以加速度推进，人类记载的信息将随纸张的自毁而消失。图2列出了酸性纸文献和无酸纸酸化后的文献的不同抢救性维护策略。

 

图2 纸张酸化文献的维护对策

 

　　由图2可见，纸张酸化文献的保护，首先需要确认的第一个问题就是是否必须保留原件，对于必须保留原件者，脱酸是必须的，特别是酸性纸文献越早脱酸越好。仅对其信息需要保留者，才考虑采用数字化、缩微等方式进行信息的载体转换。

 

　　2 脱酸对象的选择原则

 

　　纸张酸化后的文献并非所有都需要脱酸，脱酸的对象仅限于文献的原件无法取代者，即该文献除了其承载的信息内容外，还具有其信息内容以外的价值，如凭证价值、文物价值、工艺价值或鉴赏价值等，这类价值是与纸张、字迹及其制作工艺密不可分的，是仅仅复制其信息内容无法取代的，这类纸质文献是需要保存原件的。这类文献主要有：

 

　　2.1 档案

 

　　档案与其他文献资料的最大区别在于它具有凭证功能，是公民、政府和企事业机关需要获得的基本证据。尽管最新修订的《档案法》规定：“档案复制件载有档案馆印章标记或者法定代表人签名的，具有与档案原件同等的效力。”但档案复制件主要是向社会提供利用，其原件是不得任意销毁的。可见，档案是必须保存原件的。

 

　　2.2 具有收藏价值的特殊书籍

 

　　虽然图书馆收藏的主要是出版物，但珍稀的图书和特藏是需要保存其原件的，至少必须保留其某种版本的一个原件。如善本书不仅具有信息价值，其纸张、墨迹和制作工艺均具有历史文物价值和鉴赏价值，不仅可以用于学术研究还可以见证历史。又如某些特藏本具有较高的版本价值，经历史名人收藏过或有作者签名。还有些书籍不仅包含信息，而且还是具有很高文化价值的工艺品，这类书籍的价值也是无法被简单地复制所取代，是必须保留原件的。

 

　　还有些图书是国家重要的著作和具有重要文化意义的藏品，尽管其复制可以保留其信息内容，但作为国家利益和民族的文化传承，每个版本是需要保存至少一个原本的。例如，极具价值的专著、研究区域性问题的高度敏感的专著、具有重要文化意义的藏品、影响力大的文学著作的手稿等[16]。如美国国会图书馆对本馆藏品的脱酸对象定为“美国的”，其覆盖美国本土的综合性著作：哲学、心理学、宗教；家谱与传记；通史；美国历史；美国地方史；地理；人类学；社会科学；政治学；法律；美国联邦法；教育学；乐谱；语言与文学；科学；医药学；农业；工程技术；军事和航海天文学；书目等[17]。

 

　　2.3 纸质艺术作品

 

　　纸质艺术作品，如书法、绘画、版画等，其美学和工艺价值是很难与其载体分离的，也是必须保留原件的。

 

　　2.4 纸质历史文物

 

　　纸质类历史文物多集文物价值、鉴赏价值及信息价值于一体，也是很难通过其复制品来完整体现其价值的，是必须保留原件的。

 

　　此外，还有不少作为艺术品和文物来收藏的钱币类、邮票类、票券类等纸质藏品也是只有原件才能完全体现出其收藏价值的。

 

　　凡是这些必须保留原件的或只有原件才能全面发挥其各种功效和价值的藏品，若是以酸性纸承载或其纸张已被酸化，是需要尽早脱酸的。越早采取脱酸行动，其原件被保留的价值越高，越有可能延缓其使用寿命。

 

　　3 干燥的冷藏环境

 

　　对于必须保留原件，但藏品在脱酸过程中可能面临较大风险，或是一时没有选择到最恰当的脱酸技术，或是尚未做好脱酸的各项准备，有研究建议将其存放在干燥的冷藏环境中，这种环境有可能会大大减缓酸性纸的降解过程[8]。该措施可使酸化文献在无法脱酸前处于稳定状态，给予我们抢救酸化文献所需要的时间。

 

　　对于酸化的纸质文献，良好的存储环境只能减缓它脆化的速度，而无法逆转劣化趋势。另外这种方法是有局限性的，它会影响到文献的利用。

 

　　4 良好的保存环境

 

　　即使纸张已经酸化，良好的保存环境也能够延缓其使用寿命，不当的环境将加速其毁坏。有研究指出，如果将酸性纸文献正确地存放在凉爽、黑暗、干燥的环境中，该文献有可能保存几十年[18]，即若存储环境恰当且科学地保管，酸性纸的文献可以不需要立即采取其他保护措施[19]。

 

　　酸对纸张的破坏是需要水分的，存储在潮湿环境中的酸性纸损坏最快。这是由于酸催化纸张纤维发生水解反应的活化能会随纸张含水量的增多而降低[20]，因而随着保存环境相对湿度的上升，酸性纸损坏的速率加快。有研究指出，当保存环境的相对湿度上升到80％以上时，纯纤维素吸水量以更陡的斜率爬升，纸张的含水量将超过10％，如图3[5]所示。

 

图 3 相对湿度与纯纤维素吸水量的关系

 

　　因此，调控纸质文献保存环境的温湿度非常重要，特别要求相对湿度长年保持稳定。纸质文献推荐的保存环境相对湿度在50%-60%的范围内，一天之内相对湿度波动范围不得超出±5％。没有恒温恒湿空调的不间断调控，是很难达到以上要求的。

 

　　使用内装具（如书盒等）也是非常重要的措施，密闭的书盒书套不仅可以保护酸性文献免受光、尘的影响，也有缓解环境温度和湿度快速变化的效果，但对于大环境（如库房）温湿度的长期波动，书盒书套内温度和湿度也会受到影响[21]，这是必须要关注的问题。

 

　　5 将酸化纸承载的信息内容转换到其他介质上

 

　　将酸化纸承载的信息内容转换到其他介质上，包括数字化、缩微和复印或重印到碱性或中性纸上等。这种保护措施只能维护文献的信息内容，而不是保护酸化文献原件的本身。被置换到新载体上的文献内容可以作为酸化纸文献的替代物提供利用，而其原件可以选择脱酸并保存在良好的环境中。

 

　　这种保护方式适于以下两种情况：①其文献的介质并非不可取代，其信息内容具有长期保存价值。该类文献可以不考虑保留原件，尽早将酸化纸上的信息转换到其他介质上。②文献的介质虽然具有不可取代的价值，但纸张已经脆化到难以读取状态，或是酸化的纸张可以承受脱酸，但其上的字迹在脱酸过程中可能褪色、变色、洇开或溶化等。这类酸化的文献除了放入干燥的冷藏环境中保存，还必须尽早对其信息内容进行复制，以免其信息因纸张的碎片化而无法抢救。

 

　　无论是缩微、数字化还是简单的复印都会对原件造成一定的损坏，在信息复制过程中除必须确保原始信息内容的完整保留，还要尽可能避免或减少对原件的损坏，特别注意不得按压酸化纸书刊、文件的装订处，这是酸化纸特别容易断裂、破碎的位置。

 

　　为了避免酸性纸张造成的损坏以及降低重要书刊文件的保护费用，首选的是采用中性纸或碱性纸写印重要文献，这个问题已经在发达国家成为行动。例如，日本1986年开始对本国出版的书刊进行中性纸使用率调查，发现最初中性纸的使用率低于50％，但到第19次调查（2007年）发现，中性纸出版物已经达到了95％，大多数新出版的书刊都是用中性纸制成的[22]。

 

　　6 脱酸

 

　　脱酸是指用碱性物质中和纸中酸的过程。它通过向酸化纸张施加碱性化学品以降低其酸性，使纸张的pH值高于中性（>7.0）以具备抵御今后可能产生的酸性物质，减缓纸张的降解，延长纸张的寿命。经脱酸处理后的纸，由于纸张纤维素酸性水解的通道被阻断，纸张的使用寿命得以延长，由此保护了文献的原件。脱酸不能改善纸张已经存在的损坏（如耐折度等），但在适当的存储环境下，它可克服或至少减缓其在储存期间的酸性水解，达到延缓其使用寿命的目的。

 

　　6.1 脱酸的作用

 

　　脱酸技术是当前保存某些酸化纸文献原件的一种选择，这是由于它确实可以去除破坏纸张纤维素分子链的最大危害因素——酸。有研究表明, 脱酸还可以阻止纤维素的氧化降解，纤维素的氧化降解同样使纤维素长链被打断导致聚合度下降[23]。通过脱酸处理，还可以在纸内残留一定量的碱性物质，可显著地稳定纸张的主要化学成分纤维素，防止纸张变得脆弱和易碎。这种稳定性减缓了纤维素分子中的长链被切割的酸水解反应,从而能够保持其链长，使纸张的强度比有酸的状况下维持更长的时间。有文献指出，经脱酸后的酸化纸文献，在良好的保存环境中可延长其寿命约三倍[24]。脱酸后的文献必须放置在良好的保存环境中，否则无法达到延迟纸张弱碱化的目的。

 

　　脱酸也并非万灵药，那些纸面上固有的问题，如墨渍、污损、变色、退色等，均不可能在脱酸过程中解决。也不要企图通过脱酸，使已经脆弱的纸变得柔韧，已经受损的纤维仅通过脱酸是无法被修复的，特别是木质素含量多的纸张，脱酸并不可能移除木质素或使纸纤维变长。

 

　　6.2 脱酸前必须考虑的问题

 

　　酸化文献脱酸前必须考虑两大问题（如图4所示），一是该文献是否值得脱酸处理，二是该文献脱酸是否安全。第一个考虑是基于藏品的功能与价值的考虑，只有其原件具有不可取代的价值，才考虑进行脱酸处理。第二个问题是规避脱酸的风险，保障文献在脱酸过程中的安全。

 

　　脱酸可能带来的副作用使某些酸化文献是不宜脱酸的。因此，无论采用什么脱酸技术，首先必须对该技术的副作用有充分了解，再从拟定的脱酸对象中剔除这类文献，以免其在脱酸过程中受到损坏。

 

　　可以通过脱酸技术达到去除纸内酸性物质的脱酸对象，是否可能安全脱酸，可能要涉及到以下问题：①是否可能达到脱酸目的

 

图 4 纸质藏品脱酸的筛选原则及流程

 

　　现有的脱酸技术并非可以满足所有纸张的脱酸要求，例如涂布纸。

 

　　涂布纸（coated paper）也有称为涂层纸、填料纸，这类纸是在原纸上涂上一层涂料，经过干燥后再用压光机使得它的表面平滑化，使纸张具有良好的光学性质及印刷性能等。我国的铜版纸、涂布纸、轻量涂布纸、烙光涂布纸等都属于这类纸，它们遇湿后相互粘结，是不可能用水性脱酸或碱性有机溶液脱酸。当前适用面较广的非水分散体系脱酸（如Bookkeeper脱酸）对其脱酸的效果也不理想，因为这类纸张纤维被填充了大量涂料（如图5所示），由于涂层的阻挡作用，无法将碱性物质送达其纸张内部以达到脱酸目的。

 

图 5 涂层纸的显微照片（普通光）[25]

 

　　由上可见，即使这类纸需要脱酸，当前的脱酸技术是无法达到脱酸目的的。日本国家档案馆认为，若一份文献中80%以上的纸为涂布纸，就应将该文献排除在脱酸对象之外[25]。

 

　　②纸张是否会受损

 

　　经过脱酸处理，某些纸张形体有可能受损、变形、变色或质地发生变化，如在碱性较高的脱酸剂作用下，纯木浆纸有可能变色、变脆或更易被撕裂[19]。对这类文献是否能够进行脱酸处理，就得依据酸化文献的现状以及对可能出现的变色是否可以接受进行评价，并选择恰当的脱酸技术。

 

　　脱酸的主要对象是尚有一定强度的酸化纸，对纸质非常脆弱的酸化纸，如纸张已经发脆、形体脆弱或破损，有可能是承受不了脱酸处理的，无论是喷洒或是浸渍。若必须保留原件就得选用恰当的脱酸技术，使其脱酸处理过程较为温和、可控。这类破损的酸化文献脱酸前是否需要修复，不同的脱酸技术要求不同。若采用碱水溶液进行脱酸处理，修复后的纸叶在碱水浸渍下是可能解体的。若采用Bookkeeper类的非水脱酸，建议先修复加固再进行脱酸处理，因为这类脱酸处理不会使修补处从纸叶上分离。日本同行指出，对于尚可采用Bookkeeper脱酸处理但形体已损的脱酸对象，如被磨损、有裂缝、被撕裂或纸页脱落以及虫咬鼠伤的纸质文献，首先要进行修复。即使纸张变形也需要使其平整后才能脱酸，如有皱折、波纹等的变形纸张[26]。对于纸质文献的整体脱酸，凡是有金属装订的建议改为麻类绳线装订，因为金属会被碱性腐蚀。

 

　　因此，对于必须保留原件的酸化纸文献，最佳的选择是在纸质尚柔韧的状况下尽早脱酸，再置于最佳保存环境中保存。

 

　　③字迹是否受损

 

　　经过脱酸处理，某些类型字迹有可能变色、褪色或洇开，甚至有可能出现完全消退，这种风险是与脱酸技术相关的。水性脱酸、碱性有机溶液脱酸以及非水分散体系脱酸都有这类风险，只是不同的脱酸技术的风险对象不同而已。在选择采用哪种脱酸技术前必须了解这类问题，然后依据酸化文献特点选择脱酸技术，或在已经选择了脱酸技术后，从被处理对象中剔除这类字迹可能受损的藏品。

 

　　在已有的脱酸评价中发现，字迹脱酸前的完好状况也会影响到脱酸安全性。日本国家档案馆采用Bookkeeper脱酸技术处理本馆馆藏并撰写了评价报告，表1是从该报告中摘录出来的[25]。由表1可见，原本可以安全脱酸的某些字迹材料，当其在保管过程中出现消退后，采用该脱酸技术就值得考虑了。表1仅是个实证，其他技术脱酸也需要引以为鉴。

 

表 1 Bookkeeper 脱酸对字迹的选择

 

　　④粘合剂是否可能受损

 

　　粘合剂若在脱酸过程中可能受损，成册的文献的整体脱酸就会出现安全问题。该问题还会带来其他问题，如已有的修补处或文献内部原有的被粘合的字条是否会在脱酸过程中脱落等。这类问题直接影响到文献对脱酸技术的选择以及脱酸的成本问题。

 

　　⑤其他问题

 

　　具有鉴赏价值的藏品是否可以脱酸及采用何种方式脱酸，面临的决策问题更加复杂。尽管在脱酸技术中不会对纸张和字迹带来明显的影响，但有可能会带来细微的变化，这些细微的变化可能会影响到该藏品的美学价值，或是对先前修复的痕迹发生了微妙影响，这些都会影响到该藏品的鉴赏价值。对于这类对象是否可能脱酸的决策，需要评价脱酸技术是否可能把这类微弱的变化控制在被接受的范围内。

 

　　此外，对于书籍一类的藏品，其脱酸安全性的选择要比档案更难，这是由于书籍的载体材料种类太多且多混杂地捆绑为一体，在脱酸对象的安全性考虑上，除了纸张和字迹的安全性外，还有装帧材料等。

 

　　由于脱酸中存在诸多风险，对于极为重要的文献，为最大程度地避免信息丢失风险，在脱酸前最好制作高质量的复印件，以确保原始信息万无一失。

 

　　参考文献：（略）