大气污染导致文物破坏所采取措施

大气污染导致文物破坏所采取措施引言：随着我国社会生产力的迅速发展，环境状况也随之急剧恶化.环境污染已经成为制约我国经济与社会进一步发展，人民生活及健康水平进一步提高的重大因素.环境污染不仅破坏了自然生态平衡,给人类，动植物带来了危害，同时也对文物的保存和利用构成了严重的威胁.空气污染是环境问题的一个重要方面.已经有研究证明,空气污染对田野文物，古建筑，石窟寺以及室内文物等都会产生严重的破坏.由于空气污染源的分布状况，污染物的种类，性质，存在形态及理化特性多种多样,也由于文物材质种类，制作工艺，保存状况等因素千差万别，因此空气污染物对文物的危害情况也极不相同事实上，空气污染对文物的损害是触目惊心的.这是我们必须面对且要认真解决的间题.2、空气污染物对文物的危容机理空气污染物中影响范围广的主要有含硫化合物，氮氧化合物，碳化合物,颗粒污染物等.它们的主要来源是人们的社会生产生活活动.这些污染物都具有强烈的腐蚀作用,有些污染物还会在其传输，扩散过程中与紫外线或者其它物质发生物理和化学反应而形成更具危害的二次污染物.因此，空气污染物对文物的破坏机理是错综复杂的.本文仅讨论几种主要污染物对不同文物破坏情况.2.1：硫化合物对文物的危害硫化合物这里主要指二氧化硫和硫化氢.二氧化硫性质活泼，易溶于水.是空气中分布广，危害大的一种酸性气体，是空气污染物的主要成分之一.二氧化硫很容易与空气中的水蒸气化合成为亚硫酸，或者在金属盐类的催化下被氧气作用而形成硫酸:SOz+H,O-H2SOs2SOz+2Hz0+Oz催化剂2H2S0.二氧化硫在阳光照射下还会很容易发生光化学氧化反应生成三氧化硫:2SO,+Oz:2SO,当空气污染物中混有氮氧化合物时，二氧化则还会与光化学烟雾中的物质强烈作用而发生转化.二氧化硫及其转化产物都具有强烈的腐蚀作用且又不易挥发，所以对文物的危害十分严重.而硫化氢能溶于水而形成氢硫酸，还能被氧化生成二氧化硫.因此二氧化硫对文物的危害情况都适用于硫化氢.此外它还有其它一些二氧化硫所不具有的危害性.2.1.1对石质文物的危害.石刻，雕塑，碑石，石窟寺等文物的材质成分主要是石灰质，大理石,汉白玉等也都是碳酸盐地质形态.碱性砂岩，壁画底仗层以及白翌土中也有碳酸盐成分.因此二氧化硫对上述材质的文物破坏机理是相同的:CaCO,+S02+Ox+Hz-CaSOa2H,O+COa卞或CaCO3+H2SO4-CaSO.2Hz0+C02卞很明显，由于二氧化硫的千沉降或者湿沉降，二氧化硫或由它形成的硫酸作用于石质表面，随着二氧化碳的释放生成了新的硫酸钙物质.虽然硫酸钙物质是极微量溶于水，但是在酸性降水中则可增加其溶解性，此外由于硫酸钙随环境温湿度的变化反复再结晶，因而容易在石质表面形成硬壳而产生剥蚀脱落.壁画底仗层或者颜料中的碳酸钙成分当接触二氧化硫后其结果使得碳酸钙物质体积成倍增大，开始形成疮包.进而膨胀，粉化脱落.这里还要提及，硫化物还会导致颜料,彩绘类艺术品变色或者褪色.我国古代多使用矿物颜料，如铅丹，铅白，石青，石绿等,这些颜料遇到硫化氢气体则会产生变化，使得铅白，铅丹转变为黑色的硫化铅.石青变为硫化铜而使颜色品质变坏.比如有反应：2pbC0>,pb(OH)x+3H.S-3pbS+3Hx0+2COxtCuC03CuIOH)i+H2S ,Cus+H30+co,卞即就是稳定的红色颜料铁红，当遇到硫化氢后也会产生黑色的硫化铁.2.1.2对纤维质文物的危害.植物纤维对酸的抵抗能力很弱，遇酸极易产生酸性水解,从而使纤维强度下降.而植物纤维对硫化物吸附容量较大，特别是当纤维中存在铁，镁，钙等金属离子时更能促使纤维对硫化物的吸附.比如无论纸质文物是直接吸收空气中的硫酸;或是吸收空气中的三氧化硫后再与纸中的水分形成硫酸;还是吸收空气中的二氧化硫后再与纸张中的水形成亚硫酸，进而在材质中的金属离子催化下转变为硫酸.其结果都是纸质酸度增加，促进了纤维的酸性水解，加速了纸质老化.有研究人员曾作过实验，将纸张在2ppm-9ppm的二氧化硫气体中放置10天，其机械强度下降了40%多.动物纤维对酸的抵抗能力要比植物纤维强些.但是在有光照作用或热的影响下，其老化损坏也是相当严重的.2.2氮氧化合物对文物的危害氮氧化合物也是空气污染物的主要成分.在高温燃烧条件下，氮氧化物主要以一氧化氮形式存在，但在空气中一氧化氮很不稳定,极易与氧反应生成二氧化氮.二氧化氮具有刺激性气味,与水作用后形成硝酸：3NOz+Hx0—2HNO3+NO由于硝酸是与硫酸同样性质的强酸，因此它能直接对石刻，壁画，纤维，金属文物等产生腐蚀破坏.但由于硝酸是挥发性的,所以对文物的危害相比二氧化硫要小一些.但是二氧化氮是一种强空气污染对文物的危害氧化剂和光化学烟雾(臭氧)的引发剂:NO,+hv---1NO+(0)(0)+Oa一’03因此,二氧化氮的二次污染物对文物的危害则是不容忽视的.2.3氯化物对文物的危害氯具有强烈的刺激气味，主要来源于化工,有色金属冶炼等过程.抓气与空气中的水作用生成盐酸及氧化性的次氯酸:Ch+H,O一一HCI+HCIOHCIO--=HCI+(O)但由于次抓酸很不稳定，极易分解为盐酸和氧化性的原子氧.因此抓既是酸性有害气体，又是氧化性有害气体.不过盐酸也是挥发性的，通常较难凝聚在干燥器物表面，因而造成的威胁要小一些.氯对纤维质文物比如纺织品,纸张都会促使纤维素的水解和氧化，加速其质变速度.此外氛化物是金属文物最危险的污染物，尤以抓化钠危害为大.抓化钠对金属文物的腐蚀机理与硫酸的作用类似，是在金属表面形成以抓化钠为电解质溶液的原电池，通过电化学过程进行腐蚀.特别是青铜器,一旦有抓进人,则会使其染上所谓的〃青铜病〃，很难彻底去除,危害相当严重.此外氯化物也是导致壁画风化酥碱的主要原因之一.2.4灰尘对文物的危害灰尘的种类，成分极其复杂,化学组成因地而异.由于灰尘表面积很大，物理吸附性能很强，具有复杂化学成分的灰尘其化学活性也会得到极大的加强.同时灰尘又是多种空气污染物的载体和催化剂,微生物抱子及霉菌等很容易附着在灰尘上而被带人室内.因此，灰尘对文物既有物理损伤，也有化学破坏,还有生物破坏.这都加剧了文物材质的劣化及表面形貌的改变.2.5其它环境气体除了上述污染气体之外，我们还必须警惕在某些情况下,室内空气的污染也会对文物构成危害.比如有机建筑材料，装修材料，文物展柜，箱盒函套等也可能释放出有害气体.已经有研究结果表明室内空气污染对文物有害的气体有：2.51有机酸.室内的有机酸主要来自各种木材.曾有科学家对桦木，橡木，杉木和水青冈木作过实验.结果发现两年内这几种木材释放出了分别相当于自身重量的2.98%,4.53%,1.53%,2.95%的酸性腐蚀物.有机酸对各类文物都会有破坏作用.上世纪80年代一外国博物馆馆藏的蛋壳画表面出现了白色的粉末,经过取样分析后得知这些粉末是乙酸钙.经过进一步对保管柜的木材，油漆和纸质支架进行分析，最后得出结论是保管这些蛋壳画的木制柜中缓慢释放出的乙酸损害了蛋壳的钙质表面生成了粉末状的乙酸钙.2.5.2甲醛.甲醛是目前室内环境中普遍存在的污染气体据有关调查，美国，法国等国的博物馆都不同程度的存在甲醛污染.甲醛主要来源于装修用的胶合板,纤维板，复合木板等人造板材以及化纤地毯，泡沫塑料，涂料等.甲醛对无机质的玻璃，陶瓷彩釉,金属等质地文物都有着潜在的危害.甲醛具有难闻的气味，是一种消毒剂和防腐剂，能够使蛋白质产生变性，所以必须特别注意甲醛对皮革制品有极强的损坏作用.2.5.3二氧化碳.二氧化碳是一种值得关注的污染气体.文物场所的二氧化碳主要来源于参观的游客.曾有文物保护工作者让40名游客在莫高窟的洞窟中滞留37分钟，经测量窟内气温上升了49C,相对湿度上升了10%,二氧化碳含量升高了2000ppm,比本底值高出了75倍.研究表明，高浓度的二氧化碳对石质文物,壁画等文物的保存都是极为不利的.二氧化碳会使铅白颜料变成中性的碳酸铅,也会使碱性的石绿变成石青，导致壁画颜色品质变坏.另外.二氧化碳与水气形成碳酸，使石灰石(主要成分为碳酸钙)转变为能溶于水的碳酸氢钙.随着水分的燕发，这些碳酸氢钙在石刻表面形成与原石质不同结构的硬壳状的碳酸钙沉淀进而剥蚀脱落，损害了文物的原貌.3空气污染对文物危容的预防和治理空气污染对文物危害是一个渐变的过程，因此往往被人们所忽视.加强对文物场所的空气质量监测，评估，研究空气污染对文物的危害机理，特别是弄清不同污染物对各类文物的危害情况，探索针对性的防治措施是非常必要的.总而言之，治理空气污染对文物的危害是一个涉及范围广，千头万绪的系统工程.首先有赖于整个空气环境的改善.其次，根据文物的不同质地，不同保存环境，主要污染因子等因素采取相应的防治措施,可以起到消除，阻止或者延缓的效果.这主要包括:对田野文物，可以在广泛研究，科学论证的前提下，采用表面封护材料对文物进行表面处理，增强其抵抗外界影响的能力;而对馆藏文物，第一应注意减少室内外空气的自由流通，采取各种密封措施，尽量保证室内空气的稳定和清洁.第二如果条件具备，可根据情况对室内空气采取过滤和净化措施，消除污染成分口第三室内装饰装修必须采用环保的经检测对文物无害的材料.2治理大气污染的措施2.1防治大气污染的途径大气污染防治的途径很多,主要有调整能源战略、采用清洁能源、推行清洁生产工艺、合理使用煤炭资源、强化大气环境管理、进行污染物总量控制,应用绿色植物净化大气等。调整能源战略，采用清洁能源。大力开发水利资源有步骤地发展核能，努力利用太阳能、风能、海洋能等清洁能源。我国水能资源仅开发5%,还有95%待开发，大力开发利用水利资源是调整我国能源战略、改变能源结构的首要任务。推行清洁生产工艺是实现清洁生产、减轻大气污染的重要途径。采用高新技术，合理利用煤炭资源，推广型煤，改进燃烧方式。依法强化城市大气污染管理，进行大气污染物总量控制。2.2对大气环境质量进行监测大气中的有害物质是多种多样的，不同地区污染类型和排放污染物种类不尽相同，因此，在进行大气质量评价时。应根据各地的实际情况确定需要检测的大气环境指标。大气中常见的污染物有总悬浮颗粒物、降尘、可吸入颗粒物、二氧化硫、氮氧化物、总烃、铅、氟化物、臭氧和苯并芘。颗粒物质的测定:颗粒物质是大气污染物中数量最大、成分复杂、性质多样、危害较大的一种，它本身可以是有毒物质，还可以是其他有毒有害物质在大气中的运载体、催化剂或反应床。在某些情况下，颗粒物质与所吸附的气态或蒸汽态物质结合，会产生比单个组分更大的协同毒性作用。所以，对颗粒物质的研究是控制大气污染的一个重要内容。大气中颗粒物质的检测项目有:总悬浮颗粒物的测定、可吸入颗粒物浓度及粒度分布的测定、降尘量的测定、颗粒中化学组分的测定。其中。颗粒物浓度的测定最常用的是重量法。二氧化硫的测定:大气中的含硫污染物主要有H2S、SO2、SO3、CS2、H2SO4和各种硫酸盐。它们主要来源于煤和石油燃料的燃烧、含硫矿石的冶炼、硫酸等化工产品生产排放的废气。作为大气污染的主要指标之一，二氧化硫在各种大气污染物中分布最广、影响最大，因此，在硫氧化物的检测中常常以二氧化硫为代表。大气中氮氧化物的测定可分为化学法和仪器法两类。化学法中最常用的是Saltzman法(GB/T15435-95)、酸性高锰酸钾溶液氧化法、三氧化格-石英砂氧化法。其中Saltzman法仅适于测二氧化氮的含量，酸性高锰酸钾溶液氧化法和三氧化铬-石英砂氧化法可以检测大气中氮氧化物总量。2.3综合整治大气污染综合整治规划是根据城市大气质量现状与发展趋势进行功能区划并按拟定的环境目标计算各功能区最大允许排放量和削减量，从而制定污染治理方案。大气污染的治理应根据城市的能源结构与交通状况确定首要污染物即浓度高、范围广、危害大的污染物。便于治理时有的放矢、对症下药。当前我国大部分城市的大气污染主要是由采用落后燃烧方式燃煤和汽车尾气引起,由此而来的首要污染物是二氧化硫和总悬浮颗粒，因此规划的远景目标应该是改进落后的燃煤方式,提高燃烧效率，尽量使用气体燃料、型煤、太阳能、地热等无污染或少污染的能源,实行区域集中供热、消灭千家万户的小烟囱，提高道路硬化率,通过强化污染源治理和提高污染控制技术等手段创建无烟控制区。调整工业布局,根据大气自净规律科学便理的利用大气环境容量;强化污染源的治理，降低污染物的排放量;通过技术和行政的手段减少汽车尾气的污染;提高城市绿化率、