馆藏文物预防性保护风险管理的实践与思考——以上海博物馆为例

馆藏文物预防性保护工作在我国经过了二十余年的系统性研究和应用实践,已经取得了重大进步。近年来,上海博物馆在预防性保护工作中引入风险管理理念,通过明确环境信息、风险评估、风险应对和监督检查的流程,降低文物风险,保障文物安全。本文以上海博物馆的两个临时展览为例,从环境信息统计分析、湿度阈值设定与调控策略选择、材料环境安全性评估、展柜密封性能要求等方面阐述了馆藏文物预防性保护风险管理工作的应用实践和研究思考。

基于数据驱动的文物环境风险状态评估方法研究

在博物馆文物保护中,对环境风险监测和风险变量的及时定位有重要意义。然而,由于各个文物展馆的差异性,很难将某一展馆的环境风险划分标准应用于其他展馆,甚至无法应用到同一展馆的不同类型文物。除此之外,当风险出现时,博物馆无法及时锁定影响因素,延长了风险排除所需的时间。因此,结合上海博物馆江南文化艺术临展的连续监测数据,提出了一种针对纸质文物的环境风险状态评估二级监测框架,并按需求划分为“优、良、中、差”四个等级进行风险监测。首先,使用“优”数据集建立主成分分析(principal component analysis,PCA)模型并构建控制限用以挑选“优”数据,“差”数据集通过已有的PCA模型得到判断“差”等级的控制限;然后,使用“非优非差”数据集建立ReliefF-PCA模型并得到“良”“中”等级划分的控制限;最后,对应PCA模型和ReliefF-PCA模型分别使用贡献图和基于ReliefF算法计算权值的加权贡献图,以此量化风险,初步定位对环境指标存在影响的风险变量。通过两个评价模型构建的监测框架,为文物保存环境质量的评估和后续馆藏环境调控提供了一种更为科学的方案,有助于提高整个文物保护系统的效率。

馆藏文物保存环境调湿材料研究进展

在博物馆文物保存环境各种影响因素中,湿度及其波动是引发文物材质发生损害的主要方面。调控环境湿度通常采用主动调湿方法和被动调湿方法,其中被动调湿功能材料在博物馆文物保存微环境湿度调控中具有相当的应用优势。本文简要介绍了调湿材料的概念和调湿原理;分类叙述了硅胶、无机盐、无机矿物、有机高分子4类调湿材料及其复合型调湿剂的调湿特性、制备方法、调湿机理以及各类文物调湿材料的发展现状;阐述了研究开发具有自主知识产权的馆藏文物保存环境专用调湿材料及其实用产品的必要性和重要性,指出文物调湿剂研究应以性能优异、安全无害、低成本、多功能、适应多种应用需求为发展方向,并注重专用调湿材料质量标准和评价技术规范研究,以指导产品研发和应用工作。

馆藏文物保存环境研究的发展与现状

随着对预防性保护理念的深入理解,馆藏文物保存环境研究已成为国内外文物保护科技工作中不可或缺的重点领域。为此聚焦国际博物馆环境研究的最新动向,重点介绍近年来我国在馆藏文物保存环境监测、检测、评估、调控等方面取得的研究成果,并对"十二五"期间馆藏文物保存环境研究的发展方向进行了展望。

基于“洁净”概念的馆藏文物保存环境研究

博物馆从事文物保护工作的研究人员一般均会思考这些问题:什么是文物保存的"理想"环境?博物馆环境应当监控哪些指标,为什么长期以来,馆藏文物保存环境的研究和管理几乎都是围绕这两个主题而开展工作,这些研究和管理工作的实施,对博物馆环境的改善起到了积极的推动作用。但是,由于各种条件的限制,目前尚未能在所有的博物馆真正实施。近几年,文物保护研究人员关注于馆藏文物保存环境监测和控制技术的研究,目标在于解决文物保存和展示环境中的污染物如何表征、监测、净化和控制等关键技术问题。本文通过比较研究,提出基于"洁净"概念的馆藏文物保存环境的主要研究内容、监测技术和评估体系,以进一步推动馆藏文物保存环境领域相关应用技术研究的深入开展。

馆藏文物保存环境检测用无动力扩散采样器初步设计

因为无动力扩散采样技术适合于对馆藏文物保存环境中的多种污染气体进行检测,为此,优化设计研制了一种无动力扩散采样器。通过分析采样器的工作原理,根据菲克第一扩散定律推导了污染物浓度换算公式。在比较了现有徽章式和扩散管式两种典型采样器的基础上,以扩散管式采样器为原型,增加了接头部件,以二氧化氮为污染气体代表,试验比较了采样器的不同组合对采样效果的影响。研究结果表明:该采样器能够根据采样环境的实际情况灵活组合,提高了采样器的适用性;二氧化氮采样分析计算结果基本达到设计要求,增加扩散腔厚度能降低采样的分散性;采用双面采样可以成倍增加污染物吸附量,提高检测灵敏度。

利用K线图分析馆藏文物保存环境中温湿度研究

温度和相对湿度是馆藏文物保存环境监测的两项基本指标。为了更好地处理大量的温湿度监测数据,将K线理论引用至温湿度评估体系,通过K线图四要素的剥离和借鉴,定义采样周期内初始值对应开盘价、采样周期内结束值对应收盘价、采样周期内最高值对应最高价、采样周期内最低值对应最低价。结合一次临展的连续监测数据,使用K线图开展了展厅及部分展柜内温湿度评价,通过主动调湿和被动调湿的调控效果比对,为后续临展等短期展览调湿方式的选择提供参考依据。本工作为文物保存环境中温湿度的数据处理建立了环境监测数据分析模型,为文物保存环境质量评估提供了一种直观的探讨方案。

博物馆文物环境用甲醛净化材料评价方法研究

博物馆文物环境因装饰材料所致甲醛污染以及由此产生对文物危害问题已被普遍关注。为了评价净化材料实际使用中对污染物去除净化能力,搭建了静态试验舱,建立了该环境中甲醛的定量分析方法。研究了甲醛溶液法和人造板散发法两种产生甲醛气体的方法,以及吸附材料不同加入方法等对净化材料评价结果的影响,研究试验舱内甲醛浓度随时间的变化规律,建立了净化材料脱附量检测方法,分别测定了活性炭和三种壳聚糖基净化材料的净化效果。结果表明,用人造板散发法产生甲醛气体方法能用于甲醛净化材料的评价,得到净化率指标反映了净化材料在实际文物环境中的应用效果,脱附量指标能直观比对和反映净化材料对污染物的吸附稳定性。

博物馆环境中典型氧化性气态分子污染物对银器文物腐蚀变色影响的评价研究

博物馆环境中的臭氧作为最为典型的氧化性气态分子污染物,对文物起到氧化腐蚀的作用,严重影响馆藏银器文物的腐蚀变色。本文主要采用石英晶体微天平(QCM)反应性监测技术,监测电沉积金属银石英晶振片在不同臭氧浓度,不同温、湿度等条件下的质量变化,结合电化学腐蚀过程和银表面腐蚀产物分析,从而推测银在臭氧中的初期腐蚀行为。研究结果表明,随着臭氧浓度的增大,温度的升高都会导致金属银文物材料腐蚀速度的增大,暴露时间的延长会加重金属银文物的腐蚀,但对其腐蚀速度影响较小。金属银在臭氧环境中暴露后的初期腐蚀产物主要为Ag_2O。

文物保存环境中温湿度评估方法研究

为了保护珍贵文物,防止或减缓文物的老化,需要监测、评估和控制文物保存环境的质量,其中温湿度是最基本的两个指标。文物保存环境对温湿度提出了"适宜"和"稳定"的要求。立足这两项要求,本研究对文物保存环境中长期温湿度的评估方法进行了探讨。在对常规温湿度评价方法比较的基础上,针对"适宜"性评估,提出了"温湿度合格率"和"温湿度分布图"的方法;针对"稳定"性评估,构建了"温湿度波动指数"评价方法。通过对某博物馆一展厅内8个月的温湿度数据评估,验证了该方法的有效性。

文物保存环境中温湿度研究

馆藏文物保存环境中温度、相对湿度是最基本的监测和控制指标。本工作分析了温湿度对馆藏文物劣化的影响,及温湿度连续记录仪对馆藏文物保存环境中常见的几种温湿度变化曲线;阐述了恒温恒湿设备、灯光照明、温湿度缓冲措施及其他因素对馆藏环境温湿度的影响;对馆藏文物保存环境中的温湿度控制及监测提出了思考和建议。

竹炭净化文物保存微环境空气低浓度氮氧化物

围绕竹炭对低浓度氮氧化物的净化效果展开研究，测定了不同NOx浓度、不同流量、不同湿度条件、不同竹炭量对低浓度氮氧化物的净化效果；研究了表面改性生物质的净化效果。结果表明：选用3g以上竹炭，在湿度〈20％，流量控制在1—1．5L／min的情况下对低浓度（150ppb）氮氧化物具有最佳的净化效果；流量控制在2L／min以下（停留时间为1．5s以上），竹炭对NO2净化效果变化不大；活化剂改性和对竹炭进行超声处理后，生物质对NO净化效果有明显的提高作用。

文物保存微环境用调湿材料调湿性能研究

文物在贮存、展示过程中面临着环境温度、湿度、污染物对它的影响。其中,湿度是关键的一种因素。采用调湿材料控制文物保存微环境的湿度是最经济实用的方法。为了科学选用调湿材料,本工作选择了Art-Sorb^(?)调湿产品与纤维调湿板,通过试验,评价了它们的湿容量、吸放湿性能、响应速度、调控时效等调湿性能。检测结果显示,Art-Sorb^(?)调湿产品与纤维调湿板均有较好的调湿功能,但两者比较,纤维调湿板具有湿容量大、用量少的优点;而对Art-Sorb^(?)产品,则其平衡湿度受外界环境温度的变化较小。

文物保存微环境空气氮氧化物集成净化技术研究

为研究文物保存微环境中的集成净化技术,联合采用光催化预处理和竹炭吸附技术净化低浓度的氮氧化物。研究了组合方式在不同光源下的净化效果,同时探讨了湿度对低浓度氮氧化物净化效果的影响。结果表明:在采用恰当的组合情况下,紫外线照射和可见光照射下,净化结果相差不大,最佳组合为光催化+竹炭+4A分子筛+竹炭的组合,NO和NO_2的出口浓度分别可降至1.98μg/m^3和1.80μg/m^3;而相对湿度增加,处理效果降低,但在相对湿度为60%情况下,仍可较长时间内稳定运行,保持出口NOx在4ng/g以下。综合实验结果,光催化联合竹炭吸附集成技术净化低浓度的氮氧化物效果良好,为今后文物保存微环境中的实际应用提供科学依据。

光催化降解馆藏文物环境的低浓度NOx和有机酸

馆藏文物环境中氮氧化物和有机酸对文物材料的破坏性很大,净化难度很大。研究了气-固相下光催化耦合净化馆藏文物环境低浓度NOx与有机酸的效果,探讨了动力学过程。实验结果表明:负载型TiO2/γ-Al2O3光催化剂在可见光照条件下对馆藏文物保护环境下的有机酸和NOx都有良好的降解效果,可达到97%以上。净化效率受到初始浓度的影响较大,但在低浓度下NOx和有机酸之间没有明显的竞争抑制作用,光催化反应过程遵循表观一级反应动力学。

调湿复合建材在文物库房中的应用研究

近年来市场上推广用调湿建材搭建库中库,调控库房内湿度,减小空调的运行能耗。为验证调湿建材对文物库房湿度调控的应用效果,进一步降低文物库房中温湿度的波动,节约能耗,本实验分别用调湿建材和普通建材搭建库房,通过设置不同的空调系统开关场景,得到不同场景下两间库房各阶段的库房湿度并进行对比分析。结果表明用调湿建材搭建的库房内湿度更加均匀,同中心位置相关性达到0.8;在不同的空调开启场景下湿度变化都更加平缓,日波动均低于2%;并且开启间隔越短,调控效果越好。因此使用调湿建材搭建的库房对环境控制效果更好,结合适当的空调开启方式可起到一定的节能效果。本研究为文物库房的搭建节能和库房内空调的开启方式提供了较好的参考。

低温竹炭净化文物保存环境空气中氮氧化物的探索

NOx是文物保存环境的一类重要的污染物,近期采用资源丰富、价格便宜的竹材及竹炭作为吸附剂去除污染物成为热点。本工作采用低温竹炭净化低氮氧化物,并对效果的影响因素进行了探讨,使用扫描电镜对低温竹炭表面形态进行了研究。研究表明,低温竹炭处理浓度在133～457μg/m^3NO时,处理效率可以达到84%～94%,处理浓度在82～453μg/m^3NO_2时,处理效率可以达到93.3%～97.7%。当NO和NO_2同时存在时,NOx在500μg/m^3时(NO:NO_2=2:1),NO的处理效果下降,仅能达到44.7%,但是NO_2的处理效果变化不大,仍可以达到98%。

文物保存微环境中的氮氧化物集成净化

氮氧化物(NOx)是环境中的重要污染物,是文物保存环境的重大威胁,不仅其本身会对文物产生严重危害,而且与其他污染物如硫氧化物和有机酸耦合会加剧侵蚀。为此,本研究采用光催化预处理与生物质吸附集成技术净化文物保存微环境空气中低浓度的氮氧化物。实验结果表明:直接使用竹屑、杉木屑、落叶松、稻壳和稻糠生物质可去除NOx;在520℃下炭化的竹炭对NOx去除率可达75%。NOx的光催化效率随流速升高而降低,当NOx中混有有机酸时集成净化效率会出现波动。对光催化和吸附的不同组合进行了比较,最优组合可使NO和NO2浓度分别降至1.98μg/m3和1.80μg/m3。

博物馆环境监控及相关物联网技术应用需求分析

对博物馆环境实施有效的监控,是预防性保护珍贵文物的有效途径。为广泛发挥物联网在博物馆文物保存环境监控方面的作用,阐述了基于"洁净"概念的博物馆环境及其预防性保护内涵,分析了博物馆环境温湿度、污染气体、光辐射、有害生物四方面监控的特点与需求,介绍了无线传感网络技术在几项重大文物展览活动中的有效应用情况,指出大力加强博物馆环境适宜的监测技术研发,是实现博物馆环境风险预控的关键。