文物保存的日常着眼──湿度(一)

文／中台世界博物馆副馆长、木雕分馆馆长　见排法师

在文物保存的讨论中，除了照明（光线）与空气劣化因子之外，湿度
是非常重要且十分有趣的一项课题。依据不同的材质特性，空气中「水气」
含量的高低与变化，都有可能造成文物的老化。

　　空气，这个随时包覆着我们的生命要素，因为工业化进程的影响下，出现愈来愈多能够加速文物老化的因子；而空气中的「水气」，更因为几乎无时无刻地存在于生活环境中，更是文物保存的基础课题。

温度与相对湿度

　　在文物保存领域中所讨论的湿度，是「相对湿度」（Relative Humidity，简称RH），也就是当前环境的绝对湿度相对于该环境最高湿度的百分比；而当指定环境下的湿度达到饱和，其相对湿度便是百分之百，又称为「露点」（Dew Point）。根据文物保护界时常引用参考的「焓湿图」（图一），可以直观地了解到，环境当中的饱和湿度（露点）与该环境的温度，存在直接的关系。当温度愈高，则该指定环境中所对应的最高水气含量则愈高。以图一来说，当环境处于摄氏20度时，对照露点曲线，在每立方公尺的空气中可以容纳的最多水气大约是18公克；而在摄氏30度时，每立方公尺空气所能容纳的水气量，则超过了25公克。

图一：焓湿图运用在许多专业领域中。人们可以透过这个曲线图，直观地了解环境温湿度问题机制，并藉以调整温湿度管理策略。（国际图书馆协会和机构联合会，2019，第二页，图四。）

　　这也可以透过空间感来理解：温度低的环境，就像一个马克杯；而温度高的环境，则像是一个水桶。因温度高低而产生的「热胀冷缩」效应，让同一个空间体积中能够容纳水气的「肚量」，出现或大或小的变化量。举例来说，当一个摄氏12度左右、达到水气饱和（相对湿度100%，或称「露点」）的封闭环境（图一绿色对照线），透过空调或其他方式将同一环境的温度向上拉到摄氏20度时，该空间能够容受的水气量增大了，所以这时环境中的相对湿度则下降到60%（图一蓝色对照线）（国际图书馆协会和机构联合会，2019）。反之，当一个摄氏20度、相对湿度60%的环境，降温至摄氏12度或以下，空间对于水气量的容受能力降低，便会造成相对湿度上升，甚至出现「冷凝」问题。而人们在生活当中，时常遇到的眼镜起雾，也能用这样的概念去理解。

　　了解了「相对湿度」的变化机制后，人们就可以按照不同材质的保存要求，进行不同的湿度管理策略。虽然每一种材质的对象都在制造完成后，开始因不同的原因与机制出现劣化进程，但它们并非都对湿度表现一样的敏感度。此外，虽然「湿度」是文物保存的重要指标，但「高温」也是不少文物老化的催化因素之一，且对于博物馆观众或藏品工作人员而言，温度过高亦容易导致色身不适。所以，在现实生活中，文物保存工作者也无法为了降低相对湿度，而无止尽地抬升温度；这也正呼应了先前两篇小常识（文物保存的日常着眼——光、空气）中所提：物与人的需求平衡，始终是文物保存工作中，无止尽的议题与探问。

石质金属文物的湿度要求

　　简要而言，在文物保存工作中所拟定的湿度规则，大约会以不同的材质分野来做评估：无机材（如石材、金属材、陶瓷等）或有机材（包含木竹材、纸材、骨牙材、毛发材等）。此外，因为在许多文物表面或接合处，往往还包含有颜料、生漆、凡尼斯、胶材等材料，所以在使用或保存环境的湿度设定上，也需要综合这些材料来做考虑。

图二：石材所处的环境中，若含有可溶性盐类、生物性留存物或污染物质，容易在水气的毛细作用下，「带走」石材中相对脆弱的部分，而加速石材对象的老化。

　　一般而言，石材文物是对环境湿度敏感度相对较低的文物材质类别；因此，它们对保存环境的要求，也会相对地宽松一些。然而，即使是这些敏感度较低的石材文物，仍然无法经受各种不同或极端的环境变化。根据文物保护界长年的观察与比较，除了那些我们耳熟能详或显而易见的外力，如风化、震动、撞击等因素之外，有学者归纳出三个主要造成石材劣化的因素：空气污染、可溶性盐类（Soluble salts）、生物殖居（Biocolonization）（Charola，2016：16-20）；其中的「可溶性盐类」及「生物殖居」的劣化问题，便与空气中的湿度（水气）有关。

　　当石材对象放置在一个环境里，不论是在室内或室外，空气中的水气，往往会透过石材微细孔缝的毛细作用，进出石材；我们可以想象成石头透过那些孔隙呼吸。当空气中或土里的可溶性盐类物质随着水气与毛细现象进入石材后，那些盐类物质会在之前的载体——水分——蒸发之后，停留在石材的大小孔隙中。这些留在孔缝中的盐类物质，就会造成石材本身的粉化、析盐等现象，而当这样的作用一再地反复循环、日积月累后，石材藉以「呼吸」的隙缝空间会逐渐被盐类物质所占据，进而出现崩解等结构性问题（图二）。相应地，在生活中常见的青苔、菌类，乃至于鸟禽类或其他动物排遗遗存等的「生物殖居」，一样会为石材文物造成降解、风化、崩裂等类似后果，只不过生物性隐忧往往还牵涉到酸化、渍染变色方面的问题。

图三：铜件氧化物大多是绿色系的，所以铜锈通常会被称作「铜绿」。然而，对不同合金或氧化条件的铜制文物，可能会出现偏白色或咖啡色系的氧化物。

图四：一个获得「妥善」氧化条件的铜件，可能会在一定时间下，出现「氧化物」取代铜件本体的现象。

　　相对于石材文物，金属文物则是对湿度敏感度颇高的材质类别。在金属氧化（生锈腐蚀）的劣化问题中，虽然可见其他如高温、酸碱、盐分、磁场、含氯等污染物质之促发因素，「水气」确实是其中一项十分关键的因子（图三、图四）。然而，由于在正常状态下不容易做到绝氧，所以调整相对湿度以降低诱发因子，便成为保存金属对象的绝佳入手处。在文物保存环境控制的建议中，往往会对金属类文物给出较低（相对湿度低于50%）的湿度要求；就连金属文物的修护准则中，也往往会优先以「无水」原则来考虑金属文物的修护策略。

　　不过，由于「电位差」也是促成金属氧化的原因之一，且过低的湿度容易对人体在工作或观赏过程中造成不适感，所以在文物保存上，一般不太会规定将金属器收存或展览在极低的湿度环境中（如：低于相对湿度40%），以避免造成静电或相关电位差现象（注一）。若真需要存放在低于40%的相对湿度或绝氧的密闭柜内时（如以氮气填充的超低湿展柜），柜体所使用的构件，以及相关展览或人员对文物本身的接触材料也须进行妥善的防静电等相关措施，才能避免「顾此失彼」的陷阱。（待续）

参考文献：
1.Charola, A. Elena 2016, ‘Stone deterioration characterizations for its conservation’, Geonomos, 24(2), pp. 16-20.

2.International Library Federation of Library Associations and Institutes (国际图书馆协会和机构联合会), 2019.‘How to apply efficient preventive conservation strategies in your climate’in Preservation and Conservation Programme PAC. Page. 2, Fig. 4.
于2022年8月10日摘自网络
https://www.ifla.org/wp-content/uploads/2019/05/assets/pac/Documents/faq_effective_preventive_conservation_qatar.pdf

注一：
晶圆厂等高科技厂房，因为制程及储存需求，往往需要配合全面防静电等设备，维持极低湿度（有时需低至相对湿度30％或以下），以确保尘染控制，提升良率。这样的状况因为与博物馆或一般日常中的文物保存考虑面向不同，所以此文恕不将极低湿度的控制纳入讨论。