文物保存的日常着眼──湿度(二)

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。

　　在文物保存的讨论中，「湿度」是一门十分有趣的课题。文物保存人员需要在相对「动态」的相对湿度变化中，寻找各类材质文物与它之间的风险区及平衡点。这样的「动态」管理，在对于有机材保存上，特别有其多面性；保存工作时常需在遵循「原则」之外，具备能随时针对不同有机材变化而采取不同湿度方案的机动性。

有机材文物的湿度考量

　　「有机材质」，泛指由含碳化合物或碳氢化合物所组成的材料，简单来说，与「动植物」相关或「石化」产物相关的材质，都能被算入有机材。对于木材等有机材文物而言，它们跟「湿度」之间——与金属或石质文物所不同的——往往倾向一种「欲拒还迎」的关系：它们需要一定的水气量来维持「体态」或「色泽」。过低的水气会让它们出现脆化等问题，过多的水气也会引发生物性或其他劣化问题。然而，不管是较高或较低的湿度，「剧烈变化」的环境条件应是保存有机材文物时，最应留意的基础关键。

　　在讨论有机材料与湿度关系时，时常需要先了解一组变形概念：「弹性、塑性、破坏」。从材料的应力——应变图看，可以清楚了解，一个固体在受到单向受力（挤压或拉张）时，会先呈现「弹性」形变状态关系（该物体的受力与形变变量之间，表现为线性关系），当外力消失则物体的变形状态会回到受力之初的样子。如果受力持续不断、超过该物体的「降伏应力点」（图一B点），则会进入「塑性」状态，此时即使移除外力，物体会呈现永久性的变形；若受力仍持续进行，则物件材料最终会达到自身的「破坏点」（图一D点），即出现断裂、断开等现象。

图一：在一个聚合物薄片的应力—应变图中，可以看到A段的弹性区，B～D之间的塑性区，以及D点破坏点。（Lim and Hoag, 2013. Fig 6.）	图二：由于木材的生物特性，木材在三个切面──弦切向（Tangential）、径切向（Radial）、纵向（Longitudinal）上，会对湿度变化产生不同、甚至具有数倍差距的膨胀收缩变量。

　　以木材物件为例，即使已经离开了「生长」循环，本身的微观组织仍然会跟周围环境「呼吸」。当环境的湿度较高，木材在自主性地与周边环境进行湿度平衡时，所吸入的湿度会让自身微微「膨胀」；相反地，当环境的湿度较低，木材也会释出内在的自由水分，因而出现「收缩」现象。对木材本身来说，这些收缩、膨胀的运动会在三大切面（弦切向、径切向、纵向）（图二）发生或大或小的形变。其中，对于应力反应最大的弦切向，由于涉及较多面向的作用力，往往也是观察木材文物形变的主要切入点。例如，对一个桃花心木而言（环境平衡含水率从饱和到零之间的弦切向形变约为5.1%，如图三右侧的斜向虚线），当环境中的相对湿度从70%掉到30%时，它在弦切向上的形变，可能达到1.2%。也就是说，如果这块桃花心木的弦切面长度有一公尺，这样的湿度变化就可能使板子在弦切向发生1.2公分的收缩（图三）（Rivers and Umney，2013）。

　　相应地，在另一项美国史密松学院的近年研究中，则发现欧洲赤松老材样本的弦切向运动，在相对湿度30-65%之间，有可能存在「弹性」形变运动（图四）（Mecklenburg, 2007）。这说明了有机材本身在形变上，由于具有「流变性」之「蠕变」特性，所以它们有可能比您我所想象的，还要有「韧性」一些。换句话说，当一个木材获得妥善干燥处理，并与其长久身处的环境达到湿度平衡时，在一定程度内的环境湿度变化下，也有可能不致产生永久形变或裂损。

图三：从这张引用自修护学者Rivers与Umney专书中的图表，可以清楚看到环境相对湿度（RH）、木材平衡含水率（EMC）、木材收缩比例之间的关系。（Rivers and Umney, 2013. Page. 81, Fig 2.18）	图四：美国史密松学院以十七世纪的赤松为标本，观察到在相对湿度20%到80%的变化下，每1%的湿度变化大约出现0.00071%到0.000417%的形变。（Mecklenburg, 2007. Fig. 4, Page 5. ）

　　然而，在许多的有机材文物中，往往不会仅仅使用木竹等材料，也会同时出现彩绘层、胶材等其他有机材料。于是，对于有机材料保存环境的湿度管理，往往需要关照「上下限临界值」，以及更重要的：「单位时间变化量」不要超过一定数值。也就是说，虽然有机材在物理特性上可能具备一定的韧性，但在文物保存实务上，并不会随意「消费」各种材料的「极限」。举例来说，在年平均相对湿度可达70%以上的台湾，容易引发虫害、霉害等环境附加问题，所以许多博物馆大约会建议以50-55%（误差允许正负3-5%）、顶值不长时间超过60%、日变量不超过5%（可视个别文物或藏品进行个案调整）等条件来评估环境湿度的管理工作。若遇到湿度敏感度较高、对日变量稳定度要求更严格的有机材文物，则需要透过实际观察与调整，来找到适合的保存或展览环境设定（图五、图六）。

小结

图五：在佛教艺术文物所常见的木雕佛菩萨或罗汉尊像中，(a)是最常见的、因弦切向形变而出现的开裂。而(b)开裂的情形，因为发生在形变最小的纵向上，所以往往是由外力所造成的。最后，木雕佛菩萨像往往会在胎体运动形变的影响下，出现(c)表面装饰层的残损。（Hsu, 2014. Page 19, Fig 4.3-1）

图六：只要环境的空气流通不良、阴暗且潮湿，同时空气中或文物上本来就有霉害污染源，有机材文物相对更容易遭遇生物隐患。

　　文物保存或许没有所谓的「标准答案」，而是需要了解文物本身的特性、劣化机制，熟悉环境中可能对不同文物所造成的风险，并透过不断地实作、检讨与调整，来设法降低、减缓乃至于阻绝那些在「它」长寿路上的险阻。同时，由于「文物」对于后世子孙的意义，以及在现代博物馆定义，皆着重于「用」更胜于「藏」，所以现世文物保存思惟，也需要同时融摄各种文物用度，进行利弊权衡。

　　一个相对理想的文物保存作为，或许不应单纯来自于规范的执守，而更应具备良善而平衡的、与各方善巧大用之间的对话。正如环境中相对湿度的管理，需要做到温度、湿度与人的多方看照，文物保存也需建立在妥善的风险评估（Risk Assessment）与合理的文化进／近用（Culture Accessibility）基础上。反之，人们也应该了解，当获得更多文化参与机会的同时，必须提醒自己学习尊重文化、文物，客观地认识、诠释、倾听文物自身及其背后的故事。最终，在如此相互尊重、反复练习之后，或许您我便能习得除了文物之外，更为重要的、属于生命与修行的宝贵课题。（全文完）

参考文献：
1.Hsu, H. 2014. More than a Fill: Buddhist-friendly gap-filling for wooden buddhist sculptures. Unpublished MSc Dissertation, University College London.

2.Lim, Hanpin and Hoag, Stephen W. 2013. ‘Plasticizer Effects on Physical-Mechanical Properties of Solvent Cast Soluplus® Films̓. AAPS PharmSciTech. 14(3): 903-10.

3.Mecklenburg, Marion F. 2007. Determining the Acceptable Ranges of Relative Humidity and Temperature in Museums and Galleries, Part 1, Structural Response to Relative Humidity. 于2022年9月28日摘自Smithsonian Research Online. https://repository.si.edu/handle/10088/7056

4.Rivers, Shayne and Umney, Nick. 2013. Conservation of Furniture. Oxon: Routledge.