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扫描电镜在纸质文物修复材料霉变快速检测中的应用

曹元元 杨娟 杜少飞
  
文化媒体号
2023年17期
四川博物院610000

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摘要:修复用纸的选取是纸质文物修复的关键。利用扫描电镜开展修复用纸表面霉菌特征结构识别,可为修复用纸霉变快速检测提供形态学判断依据。基于修复用纸的现状,建议将无菌纸作为修复用纸选取的重要依据之一;同时,有必要开展修复用纸的日常防霉工作。

关键词:修复用纸;霉变;扫描电镜;检测

0 引言

古籍、书画、档案等纸质文物能够保存至今,得益于历代修复工作者对其进行保护修复。修复用纸作为修复破损纸质文物必不可少的材料,通过补、托、裱等修复工序与破损的纸质文物形成一个整体[1],从而赋予纸质文物第二次生命。因此,修复用纸是纸质文物修复的关键。近年来,文物保护工作者们开展了大量关于修复用纸选取的研究工作,主要集中于纸张的成分、外观、结构等方面[2-4]。由于纸张的化学组成为纤维素、半纤维素、木质素、蛋白质等可供霉菌生长的营养源,极易遭受霉菌的侵蚀,使得纸张腐朽分解,破烂不堪[5-6]。加之,在生产、采购、运输等过程中,霉菌极易受到霉菌孢子的侵袭,由于霉菌的个体极小,通过肉眼不易察觉,只有当其生长和繁殖成五颜六色的菌落时才能被发现,若不慎将已感染霉菌的纸张用于修复,势必会对纸质文物造成潜在破坏。

本文以纸质文物日常修复用纸为研究对象,采用超景深显微镜和扫描电镜从微观角度对其进行霉变快速辨别分析,获得修复用纸的保存状态信息。同时,基于修复用纸现状提出相应的防霉措施,从修复源头上避免霉菌入侵纸质文物,及时将已感染霉菌的纸张控制在霉变初期,以期在修复用纸的选取和纸质文物的防霉工作中以供参考。

1 材料与方法

1.1 分析对象

从理论上讲,当修复用纸与纸质文物本体材质相同或近似时可以达到最小排斥,因此最理想的修复用纸是与待修复的纸质文物同时期、同材质、同理化性能的手工纸,这显然是难以实现的[7]。在纸质文物实际修复过程中,通常选用与待修复的纸质文物结构性能近似的传统手工纸[8],少数采用从文物上揭裱下来的废旧裱件为修复用纸[9]。基于修复用纸的现状,此次分析对象具体情况详见表1。

纸样选取:通过肉眼观察可知,1~8号修复用纸中,只有1号纸张表面有少许疑似霉斑的灰色点状附着物,在疑似霉斑处裁取2cm*2cm大小的纸样用于分析;2~8号纸张表面肉眼未见霉斑,则用剪刀分别在纸张边缘处剪取2cm*2cm纸样用于分析。

1.2 仪器及测试条件

1.2.1 分析仪器

三维超景深立体显微镜:日本基恩士公司,VHX-1000C,放大倍数20~1000X;日本电子JSM 7100-F型场发射扫描电镜,加速电压在0.2V~30kV连续可调,束流范围1pA~200nA连续可调,放大倍率10~1000000X。

1.2.2 超景深显微镜观察

由于超景深显微镜观察不需要特殊制样,采用VHX-1000C超景深显微镜对1~8号样品直接进行放大观察,分析纸样霉变情况。

1.2.2 扫描电镜观察

基于场发射扫描电镜的高真空观察分析条件,样品需具有导电性。将1~8号样品用导电胶粘附于样品座,放入离子溅射仪中喷镀一薄层金属铂(Pt)膜以提高导电性,最后将镀膜后的样品放入样品观察室中进行微观形貌分析。

2 分析结果及讨论

2.1 超景深显微观察结果

采用超景深显微镜对1~8号纸样进行放大观察,观察图像如图1所示。其中,图1a为1号纸样表面点状附着物放大至700倍的图像,可见纤维表面附着有灰绿色管状菌丝结构;图1b为2号纸样的放大图像,可见纵横交织的纤维表面光滑,无杂质;图1c为3号纸样的放大图像,可见纤维间有少量细小颗粒物(标注区域);图1d-图1f分别为4~6号纸样的放大图像,纸纤维均光滑平整,且纤维间未观察到杂质颗粒;图1g为7号纸样的放大图像,可见纤维表面有较多黑色球形颗粒,经测量颗粒的直径为9.27μm;图1h为8号纸样的放大图像,纤维间密布有大量不规则的黑色细小颗粒物。

2.2 扫描电镜观察结果

扫描电镜具有比光学显微镜更大的景深,能够快速获得样品表面更加直观的结构形态。图2为1~8号纸样的扫描电镜观察结果。根据观察结果可知:1号、3号、7号和8号四种纸样表面均可观察到霉菌孢子或菌丝等霉菌的特征结构,说明这四种纸张已遭受了霉菌的侵蚀,其中1号纸样中可见大量霉菌孢子和菌丝,3号纸样中可见少量光滑的霉菌孢子,孢子直径3.15μm;7号和8号纸纤维表面可见菌丝和孢子外,还可观察到较多固体颗粒物,通过测量可知,霉菌孢子的直径小于5μm,固体颗粒物的大小为10μm左右,因7号和8号纸样来源于古旧书画废旧裱件,所以纤维间沉积的颗粒物有可能为灰尘、纸张填料等。2号、4号、5号、6号纸样可见纤维纵横交织、结构光滑,少数纸张纤维表面有填料、灰尘等固体颗粒,以上四种纸样均未观察到霉菌孢子和菌丝等霉菌的特征结构,说明这四种修复用纸在存放过程中并未受到霉菌的侵蚀。

超景深显微镜和扫描电镜分析结果显示:两种手工纸(1号和3号纸样)和两种书画文物废旧裱件(7号和8号)均检测出了霉菌。而此次用于分析测试的8种修复用纸纸样,只有1号纸样肉眼可见少量疑似霉斑的灰色点状附着物,而其他7中纸样均未发现霉斑。由此表明超景深显微镜和扫描电镜可从微观角度开展修复用纸的霉变快速辨别,同时也说明修复用纸在存放过程中容易感染霉菌,为避免修复用纸上的霉菌带入纸质文物,修复用纸的防霉工作应引起足够的重视。

3 修复用纸保存现状及防霉措施

3.1 修复用纸保存现状

通过对国内主要文博单位纸质文物修复用纸的保存现状调查发现,众多文物修复单位存储了一定量不同种类、不同生产厂家生产的传统手工纸张以满足日常修复需要。多数修复单位设有专门的修复材料库房,各种修复用纸分门别类存放在文物柜架中,少部分修复单位由于保管条件等限制,修复用纸只能堆放于日常办公桌上或存放于地面纸箱中。修复用纸保存现状如图3所示。

3.2 防霉措施

1)消毒灭菌

修复用纸的选取直接影响到纸质文物的长久保存,除了强度适宜、厚薄相当、结构近似等选取依据外,建议将无菌作为修复用纸的重要选取依据之一,修复用纸禁用已出现霉斑的纸张。少数修复师在日常修复时习惯将古旧书画裱件保存起来用作修复纸,因古旧书画在传世过程中表面或多或少积累了易携带霉菌的灰尘、污渍等附着物,霉变的几率更大,所以在收集过程中更应该开展严格的灭菌工作。

2)隔离封装

目前,大多数文博单位设立了用来储存纸张、绢、绫、颜料、小型工具等修复用品的修复材料库房。由于纸张、绢绫等有机质地的材料极易受到霉菌的侵害,因此,每购进一批修复材料,应进行必要的消毒灭菌,再将其分门别类存放,以减少修复用品间交叉感染霉菌的几率。

3)控制储存环境

在修复过程中,修复材料与文物直接或间接接触,修复材料是否感染霉菌直接关系到文物的安全性。各修复单位应注意控制文物修复材料库房的保管环境,防止霉菌对库内有关物品的污染,避免库房环境温湿度出现大幅度波动,定期通风除湿,日常取用材料时佩戴手套。一旦发现修复用品滋生霉菌,应采取有效的消毒灭菌措施,避免霉菌滋生蔓延。

4 结语

霉变的修复用纸不仅不能达到延长纸质文物寿命的目的,还会对其造成潜在破坏,丧失纸质文物保护修复的意义。通过扫描电镜对修复用纸表面霉菌的特征结构识别,可为修复用纸是否霉变提供形态学判断依据。文物安全不容忽视,建议将无菌纸作为修复用纸选取的重要依据之一,同时有必要开展修复用纸的日常防霉工作。

参考文献:

[1] 冯增木. 中国书画装裱[M]. 山东美术出版社, 2008,93-95.

[2] 刘晓东. 浅谈古籍修复的配纸[J]. 山东图书馆学刊, 2003(4):98-99.

[3] 张新, 陶伟. 浅谈图书馆古籍修复中的配纸[J]. 中国科教创新导刊, 2007(9):128-128.

[4] 王清源. 古籍修复中的配纸浅谈[J]. 图书馆学刊, 1987(2):35-37.

[5] 王博. 影响纸质文物的五大环境因素[J]. 中国文物科学研究, 2011(2):62-66.

[6] 尹慧道, 刘丽. 重新认识档案馆微生物灾害的严重性[J]. 档案学通讯, 2004(2):73-75.

[7] 郑冬青, 张金萍, 何子晨,等. 古代纸质文物修复用纸的研究[J]. 中国造纸, 2013, 32(7):71-73.

[8] 盛兰. 古籍文献修复用纸数据管理系统[J]. 江汉大学学报(自然科学版), 2016, 44(6):541-546.

[9] 舒光强. 从书画修复看当代书画家用纸问题[J]. 美术观察(11):26-28.

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