文物保存的日常著眼──濕度(一)

文／中台世界博物館副館長、木雕分館館長　見排法師

在文物保存的討論中，除了照明（光線）與空氣劣化因子之外，濕度
是非常重要且十分有趣的一項課題。依據不同的材質特性，空氣中「水氣」
含量的高低與變化，都有可能造成文物的老化。

　　空氣，這個隨時包覆著我們的生命要素，因為工業化進程的影響下，出現愈來愈多能夠加速文物老化的因子；而空氣中的「水氣」，更因為幾乎無時無刻地存在於生活環境中，更是文物保存的基礎課題。

溫度與相對濕度

　　在文物保存領域中所討論的濕度，是「相對濕度」（Relative Humidity，簡稱RH），也就是當前環境的絕對濕度相對於該環境最高濕度的百分比；而當指定環境下的濕度達到飽和，其相對濕度便是百分之百，又稱為「露點」（Dew Point）。根據文物保護界時常引用參考的「焓濕圖」（圖一），可以直觀地了解到，環境當中的飽和濕度（露點）與該環境的溫度，存在直接的關係。當溫度愈高，則該指定環境中所對應的最高水氣含量則愈高。以圖一來說，當環境處於攝氏20度時，對照露點曲線，在每立方公尺的空氣中可以容納的最多水氣大約是18公克；而在攝氏30度時，每立方公尺空氣所能容納的水氣量，則超過了25公克。

圖一：焓濕圖運用在許多專業領域中。人們可以透過這個曲線圖，直觀地了解環境溫濕度問題機制，並藉以調整溫濕度管理策略。（國際圖書館協會和機構聯合會，2019，第二頁，圖四。）

　　這也可以透過空間感來理解：溫度低的環境，就像一個馬克杯；而溫度高的環境，則像是一個水桶。因溫度高低而產生的「熱脹冷縮」效應，讓同一個空間體積中能夠容納水氣的「肚量」，出現或大或小的變化量。舉例來說，當一個攝氏12度左右、達到水氣飽和（相對濕度100%，或稱「露點」）的封閉環境（圖一綠色對照線），透過空調或其他方式將同一環境的溫度向上拉到攝氏20度時，該空間能夠容受的水氣量增大了，所以這時環境中的相對濕度則下降到60%（圖一藍色對照線）（國際圖書館協會和機構聯合會，2019）。反之，當一個攝氏20度、相對濕度60%的環境，降溫至攝氏12度或以下，空間對於水氣量的容受能力降低，便會造成相對濕度上升，甚至出現「冷凝」問題。而人們在生活當中，時常遇到的眼鏡起霧，也能用這樣的概念去理解。

　　了解了「相對濕度」的變化機制後，人們就可以按照不同材質的保存要求，進行不同的濕度管理策略。雖然每一種材質的物件都在製造完成後，開始因不同的原因與機制出現劣化進程，但它們並非都對濕度表現一樣的敏感度。此外，雖然「濕度」是文物保存的重要指標，但「高溫」也是不少文物老化的催化因素之一，且對於博物館觀眾或藏品工作人員而言，溫度過高亦容易導致色身不適。所以，在現實生活中，文物保存工作者也無法為了降低相對濕度，而無止盡地抬升溫度；這也正呼應了先前兩篇小常識（文物保存的日常著眼——光、空氣）中所提：物與人的需求平衡，始終是文物保存工作中，無止盡的議題與探問。

石質金屬文物的濕度要求

　　簡要而言，在文物保存工作中所擬定的濕度規則，大約會以不同的材質分野來做評估：無機材（如石材、金屬材、陶瓷等）或有機材（包含木竹材、紙材、骨牙材、毛髮材等）。此外，因為在許多文物表面或接合處，往往還包含有顏料、生漆、凡尼斯、膠材等材料，所以在使用或保存環境的濕度設定上，也需要綜合這些材料來做考量。

圖二：石材所處的環境中，若含有可溶性鹽類、生物性留存物或污染物質，容易在水氣的毛細作用下，「帶走」石材中相對脆弱的部分，而加速石材物件的老化。

　　一般而言，石材文物是對環境濕度敏感度相對較低的文物材質類別；因此，它們對保存環境的要求，也會相對地寬鬆一些。然而，即使是這些敏感度較低的石材文物，仍然無法經受各種不同或極端的環境變化。根據文物保護界長年的觀察與比較，除了那些我們耳熟能詳或顯而易見的外力，如風化、震動、撞擊等因素之外，有學者歸納出三個主要造成石材劣化的因素：空氣污染、可溶性鹽類（Soluble salts）、生物殖居（Biocolonization）（Charola，2016：16-20）；其中的「可溶性鹽類」及「生物殖居」的劣化問題，便與空氣中的濕度（水氣）有關。

　　當石材物件放置在一個環境裡，不論是在室內或室外，空氣中的水氣，往往會透過石材微細孔縫的毛細作用，進出石材；我們可以想像成石頭透過那些孔隙呼吸。當空氣中或土裡的可溶性鹽類物質隨著水氣與毛細現象進入石材後，那些鹽類物質會在之前的載體——水分——蒸發之後，停留在石材的大小孔隙中。這些留在孔縫中的鹽類物質，就會造成石材本身的粉化、析鹽等現象，而當這樣的作用一再地反覆循環、日積月累後，石材藉以「呼吸」的隙縫空間會逐漸被鹽類物質所占據，進而出現崩解等結構性問題（圖二）。相應地，在生活中常見的青苔、菌類，乃至於鳥禽類或其他動物排遺遺存等的「生物殖居」，一樣會為石材文物造成降解、風化、崩裂等類似後果，只不過生物性隱憂往往還牽涉到酸化、漬染變色方面的問題。

圖三：銅件氧化物大多是綠色系的，所以銅鏽通常會被稱作「銅綠」。然而，對不同合金或氧化條件的銅製文物，可能會出現偏白色或咖啡色系的氧化物。

圖四：一個獲得「妥善」氧化條件的銅件，可能會在一定時間下，出現「氧化物」取代銅件本體的現象。

　　相對於石材文物，金屬文物則是對濕度敏感度頗高的材質類別。在金屬氧化（生鏽腐蝕）的劣化問題中，雖然可見其他如高溫、酸鹼、鹽分、磁場、含氯等污染物質之促發因素，「水氣」確實是其中一項十分關鍵的因子（圖三、圖四）。然而，由於在正常狀態下不容易做到絕氧，所以調整相對濕度以降低誘發因子，便成為保存金屬物件的絕佳入手處。在文物保存環境控制的建議中，往往會對金屬類文物給出較低（相對濕度低於50%）的濕度要求；就連金屬文物的修護準則中，也往往會優先以「無水」原則來考量金屬文物的修護策略。

　　不過，由於「電位差」也是促成金屬氧化的原因之一，且過低的濕度容易對人體在工作或觀賞過程中造成不適感，所以在文物保存上，一般不太會規定將金屬器收存或展覽在極低的濕度環境中（如：低於相對濕度40%），以避免造成靜電或相關電位差現象（註一）。若真需要存放在低於40%的相對濕度或絕氧的密閉櫃內時（如以氮氣填充的超低濕展櫃），櫃體所使用的構件，以及相關展覽或人員對文物本身的接觸材料也須進行妥善的防靜電等相關措施，才能避免「顧此失彼」的陷阱。（待續）

參考文獻：
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 (國際圖書館協會和機構聯合會), 2019. How to apply efficient preventive conservation strategies in your climate’in Preservation and Conservation Programme PAC. Page. 2, Fig. 4.
於2022年8月10日摘自網路
https://www.ifla.org/wp-content/uploads/2019/05/assets/pac/Documents/faq_effective_preventive_conservation_qatar.pdf

註一：
晶圓廠等高科技廠房，因為製程及儲存需求，往往需要配合全面防靜電等設備，維持極低濕度（有時需低至相對濕度30％或以下），以確保塵染控制，提升良率。這樣的狀況因為與博物館或一般日常中的文物保存考量面向不同，所以此文恕不將極低濕度的控制納入討論。