根據J.Ladewijks介紹，纖維素斷裂的ε值位於58.6×103卡/mol（斷裂C-C鍵的能量）與80×103卡/mol（斷裂線性飽和鍵的能量之間）。

從公式中可以算出，波長短於486nm的光線即可斷裂C-C鍵，短於385 nm的紫外線即可斷裂線性飽和鍵。

由此可知波長越短、頻率越高，能量越大，輻射熱就越強，因此紫外線短波對紙質文物的危害最為嚴重。

據資料介紹，紙張在太陽高度角為40度時，照射50個小時，就變黃、發脆。在沒有遮擋的空間，太陽高度角為73.2度，溫度40℃時，物體每平方米/小時受到陽光輻射所產生的熱能值為756千卡。這種光輻射熱作用於紙張時，就會引起紙張的理化反應，當溫度高於30℃時，就會加速紙張變黃、發脆。

（二） 光的化學作用

紙張在光的照射下，所進行的化學反應稱為光化學反應。我們瞭解紙張的主要原料是植物纖維，植物纖維的主要成份是纖維素、半纖維素和木質素。

1. 纖維素

纖維素 (C6H10O5)n，是由300-3000個葡萄糖分子脫水聚合成的長鍵大分子化合物。在光照射下，會加速纖維素水解為葡萄糖分子 (C6H12O6)。在有氧存在時，會發生光氧化反應，加速其氧化作用，生成容易粉碎的氧化纖維素，降低紙張的抗張強度。

2. 半纖維素
半纖維素是多聚糖分子的混合物，在光照射下，會加速水解，容易生成溶於水的木糖、甘露糖等。其反應式如下：

(C5H8O4)n ＋ nH2O → nC5H10O5

多聚木糖 水 木糖

(C6H10O5)n ＋ nH2O → mC6H12O6

多聚甘露糖 水 甘露糖

而木糖、甘露糖在光照和氧的作用下，很容易被氧化生成羰基發色團和羧基助色團，半纖維素的返黃就是受這些取代基團的影響而產生的。

3. 木質素

木質素為碳氫化合物，其分子具有芳香族的特性，它的結構單體是苯基丙烷。主環是苯基，

側鍵是丙烷衍生物。苯基上可連一個，也可以連兩個甲氧基（-OCH3），還可以連羥基（-OH）或酚醚鍵。在光照射下將會加速其氧化過程，溫度越高，氧化越快，氧化後變為褐色的氧化纖維素，促使紙張強度降低，變黃、發脆。

G.J.Leary發現，光氧化作用是紙張返黃的基本反應。中野淮三等認為：

木質素吸收一定波長的光幅照射後，形成激發態分子，繼游離基生成之後，產生過氧游離基。其反應如下：

L hv→ L˙ → L*

L˙ + O2 → LOO*

過氧游離基從木質素中奪取氫原子，生成氫化氧化物及木質素游離基：

LOO* + L－H → LOOH + L*

式中L及L－H均為木質素分子

木質素游離基又參與L˙ + O2 → LOO*的氧化反應。

G.Gellerstedt等人研究了紫外線對木素模型物的影響，發現主要的化學反應是氧化消除木素模型物的側鍵，同時生成與顏色有關的琨型結構化合物。

木質在光氧化過程中生成的發色團和助色團以及木質素中存在的琨型結構的低分子碎解物，這些將對紙張的返黃產生重要影響。



四、有害氣體（空氣污染）

空氣污染問題隨著工農業生產、交通運輸業的發展，以及城市的擴大、人口的增加而日趨嚴重。它不僅危害人身體健康，同時也影響著珍貴的文化遺產長期保存。空氣污染是指空氣中出現了通常不存在的物質。它們會使空氣的自然組成發生改變的固體、液體或氣體物質。空氣污染物的來源可分為：工業企業排放、汽車的排放、家庭爐灶排放。

空氣污染物對紙質文物有危害的污染物：主要有酸性氣體（SO2、CO2、H2S等）、氧化性氣體（NO2、Cl2、O2等）和粉塵。

（一） 酸性氣體

二氧化硫（SO2 ），是一種無色有惡臭、刺激性，活潑的有毒氣體。易溶於水，在常溫、常壓下，一體積水能溶解四體積二氧化硫。當空氣中的二氧化硫達到0.5-1/1000000克濃度時，就可與紙張中的水份作用，生成亞硫酸：

SO2 + H2O → H2SO3

二氧化硫 水 亞硫酸

亞硫酸與二氧化硫一樣，既有氧化性又有還原性。能與一些有機色素結合生成無色的化合物，對紙質文物的字跡、顏色有影響。亞硫酸很不穩定，與空氣中氧化作用，就會生成硫酸：

2H2SO3 + O2 →2H2SO4

硫酸是一種強酸，當紙質文物中含有硫酸時，將加速紙張纖維素水解速度，降低纖維素大分子鍵的活化能（配糖鍵），由於纖維素水解，配糖鍵破裂，聚合度降低，成為水解纖維素。如繼續水解，當纖維素的聚合度降低到700以下時，紙張的機械性能（耐折、抗拉、耐破、撕度）也隨著下降。致使紙張變脆。若纖維素的聚合度降低到200以下時，紙張就會酥化成粉末。

硫化氫（H2S）是一種無色、有臭蛋氣味的有害氣體。它的密度比空氣略大，能溶於水，在常溫、常壓下，1體積的水能溶解2.6體積的硫化氫，它溶於水後便成為氫硫酸。氫硫酸是一種弱酸，容易氧化，在光照下被氧化成單質硫。氫硫酸不僅有漂白作用，使文字、繪畫材料褪色，而且促使纖維素催化水解、降解，使紙張遭到破壞。

（二） 氧化性氣體

氮氧化物是（NO、NO2、NO3）的總稱。其中二氧化氮（NO2）能溶於水，是一種紅綜色惡臭有毒的氣體，與水反應生成硝酸。

3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO

二氧化氮 水 硝酸 一氧化氮

硝酸是一種強酸，又是一種很強的氧化劑，不僅使紙張纖維素起酸化降解作用，而且促使紙張纖維素的氧化作用，使紙張變成脆弱而成粉狀，降低其牢固程度。

氯氣（Cl2）為黃綠色有刺激性氣體，易溶於水，在常溫、常壓下，1體積的水能溶解3體積的氯氣，溶解水中生成鹽酸和次氯酸。

Cl2 + H2O → HCl + HclO

氯 水 鹽酸 次氯酸

次氯酸不穩定，在光照下容易分解放出初生態氧

HClO 光照 → HCl + O↑

所以氯氣是兩性氣體，既有酸性，又有氧化性。因此氯氣能使紙張纖維素起氧化作用，又會使紙質文物的文字、繪畫顏料受到影響。

臭氧（O3）是一種氧化性氣體，它的漂白作用可通過羥基游離基型反應實現。R.G.Rice等認為，在水解中，1 mol臭氧分解可生成大約0.5 mol的羥基游離基。反應的第一步是O3光解生成激發態原子氧O（1D），原子氧與水分子反應生成羥基游離基：

O3 hv→ O2 + O（1D）

O（1D）+ H2O → 2HO

生成的（HO）是氣相中最強的氧化劑，它可能會直接氧化發色團而引起褪色：

C＝C + HO‧→ C－C

它溶於水後便成為氫硫酸。氫硫酸是一種弱酸，容易氧化，在光照下被氧化成單質硫。氫硫酸不僅有漂白作用，使文字、繪畫材料褪色，而且促使纖維素催化水解、降解，使紙張遭到破壞。

（二） 氧化性氣體

氮氧化物是（NO、NO2、NO3）的總稱。其中二氧化氮（NO2）能溶於水，是一種紅綜色惡臭有毒的氣體，與水反應生成硝酸。

3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO

二氧化氮 水 硝酸 一氧化氮

二氧化氮 水 硝酸 一氧化氮

硝酸是一種強酸，又是一種很強的氧化劑，不僅使紙張纖維素起酸化降解作用，而且促使紙張纖維素的氧化作用，使紙張變成脆弱而成粉狀，降低其牢固程度。

氯氣（Cl2）為黃綠色有刺激性氣體，易溶於水，在常溫、常壓下，1體積的水能溶解3體積的氯氣，溶解水中生成鹽酸和次氯酸。

Cl2 + H2O → HCl + HclO

氯 水 鹽酸 次氯酸

次氯酸不穩定，在光照下容易分解放出初生態氧

HClO 光照 → HCl + O↑

所以氯氣是兩性氣體，既有酸性，又有氧化性。因此氯氣能使紙張纖維素起氧化作用，又會使紙質文物的文字、繪畫顏料受到影響。

臭氧（O3）是一種氧化性氣體，它的漂白作用可通過羥基游離基型反應實現。R.G.Rice等認為，在水解中，1 mol臭氧分解可生成大約0.5 mol的羥基游離基。反應的第一步是O3光解生成激發態原子氧O（1D），原子氧與水分子反應生成羥基游離基：

O3 hv→ O2 + O（1D）

O（1D）+ H2O → 2HO

生成的（HO）是氣相中最強的氧化劑，它可能會直接氧化發色團而引起褪色：

C＝C + HO‧→ C－C

臭氧對紙張纖維素具有十分強烈作用，它能切斷碳鍵上的雙鍵，使紙張文物發黃、變脆、顏料褪色。

（三） 粉塵

粉塵是懸浮在空氣中的礦物和有機物質的微粒。它來源於自然界以及人類的生產和生活的活動中。其組成十分複雜，有各種煙霧、礦石粉以及孢子等。

粉塵的形狀多種多樣，顆粒亦有大有小，廣布在空氣中，但在不同的環境中，其含量不一，分布亦不均勻。一般而言，城市大於農村，工業區大於生活區。據資料介紹：城市一立方厘米空氣中約有10萬以上的微粒。大西洋一立方厘米空氣中約有1千多微粒。遠離居民和工業區的深山，十立方厘米的空氣只有幾十微粒。

當粉塵落到紙質文物上（如繪畫、書籍），隨著文物的整理、使用、翻閱，會引起粉塵顆粒對紙張磨擦，使之起毛甚至穿洞，影響字跡的清晰度。

若紙質文物受潮時，粉塵中的粘土（Al2O3‧3SiO2‧2H2O）就會起水解，分解出膠狀的氫氧化鋁〔Al（OH）2〕使紙張粘連在一起，形成紙磚而難以揭開。

當粉塵落到紙質文物表面時，由於粉塵易吸收空氣中水份，在紙張表面形成一層相對濕度較空氣高的灰層，不僅為有害氣體的滲入提供了條件，而且增強了帶有酸性、鹼性的粉塵微粒的酸化程度。破壞紙張的纖維素，對紙質文物有腐蝕、酸化作用。粉塵中如含有霉菌孢子，又是霉菌孢子的傳播和繁殖的場所，易使紙張霉爛，而遭受損壞。



五、昆蟲

危害紙質文物的昆蟲，據資料介紹有70多種，最常見、危害最大數量最多的是蠹魚、煙草甲、皮蠹和白蟻等。

（一） 蠹魚：又稱衣魚、書魚或銀魚，因為它的身體扁而長，尾分歧，形狀似魚而得名。（圖）蠹魚屬昆蟲綱，纓尾目，衣魚科。以紙張和澱粉為食物。喜歡棲於陰暗、潮濕或密閉處，畏光、遇光則驚逸，一般夜間出來活動，在書庫、辦公室中常見的一種書籍害蟲。

（二） 煙草甲：又稱苦丁茶蛀蟲或煙草標本蟲，屬鞘翅目，竊蠹科。以紙張纖維素和澱粉為食料。成蟲有假死性，善飛喜黑暗。白天多靜不動，黃昏或陰天到處飛翔。（圖）

（三） 白蟻：是屬於世界性害蟲之一，在熱帶、亞熱帶都有分布，據報導世界上有白蟻2600 種，我國白蟻主要分布於長江以南。白蟻喜溫濕、陰暗、寧靜，怕光怕震動，在通風不良的地方生長繁殖。白蟻的危害，古今中外聞名。韓非子《喻老篇》云：「千丈之堤，以螻蟲之穴潰」。白蟻危害的特點：一是隱蔽性，二是廣泛性和嚴重性。它會使房屋倒塌，江堤穿洞漏水，書櫃、紙質文物遭蟲毀壞。

由此可見，昆蟲對紙質文物的危害，是十分嚴重的，有的將書籍蛀蝕成洞，由裡向外形成不規則孔道，有的將繪畫、書籍蛀成碎片，使整幅畫、整本書遭到破壞。

六、霉菌

霉菌是絲狀真菌、多細胞的低等植物，凡生長在營養基質上，而形成絨毛狀、蜘蛛網狀或絮狀菌的真菌，稱為霉菌。它分布極廣，種類很多，約有4萬種左右。常見危害紙質文物的霉菌有曲霉屬、短梗孢屬、枝孢莓屬、青莓等霉菌。

霉菌是由細長的菌絲與孢子所組成。菌絲的主要作用是吸取養料，孢子的作用是繁殖後代。紙質文物中存在著大量的霉菌孢子，能否對紙質文物造成危害，取決於環境條件（即溫度、濕度、光線、PH值），當然養料和氧是不可缺少的因素。

當紙質文物感染霉菌時，霉菌就會以紙、澱粉漿糊、膠料以及油墨等作為養料，毀掉紙質文物製成材料。據試驗，霉菌在3個月內能毀壞纖維的10-60﹪，由於紙的纖維素被破壞，而引起紙的機械強度降低。據資料介紹，長了霉的書在5天內紙的堅勞性，降低了50﹪。

霉菌在吸取營養過程中，會分解出有機酸，使紙張的酸性劇裂增加。試驗證明長了霉的書籍紙張，在幾個月內酸性增加了兩倍。

霉菌孢子在生長、繁殖過程中，會分泌出各種色素，以致在繪畫、書籍上出現各種顏色的斑點（紅、黃、灰、紫、棕、黑、褐等色）。這些斑點不僅污染繪畫、書籍，掩蓋圖案、字跡，而且使紙張變脆、腐爛。

霉菌在紙上繁殖時，使紙纖維變得濕潤和膠粘，以致造成書頁粘結。尤其在高濕、堆壓的情況下，粘結成紙磚，難以揭開。

七、人為損害

紙質文物（古書、繪畫），由於長期觀賞、翻閱次數過多，有時翻書粗心，撕裂書頁，往往造成書籍斷線、中縫開裂、書口破損等現象。
還有人讀書、看畫時漫不經心，有的指甲抓破書頁、畫面，有的拿畫不戴手套，致使汗漬、油膩污染繪畫。有的人甚至為收集對自己有用的資料，截取書頁中的篇頁和插圖，造成古書殘缺。有的古書和繪畫在修復、裝裱中，由於使用不合適材料或手工技術不精，而造成損壞。另外還有人為的戰爭、偷盜等情形，亦常使文物造成無可挽回的損失。

當然各種災害（如火災、水災、地震等）因素所造成的損失更為嚴重，就不一一敘述了。

八、酸化