文物保存的日常著眼──濕度(二)

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。

　　在文物保存的討論中，「濕度」是一門十分有趣的課題。文物保存人員需要在相對「動態」的相對濕度變化中，尋找各類材質文物與它之間的風險區及平衡點。這樣的「動態」管理，在對於有機材保存上，特別有其多面性；保存工作時常需在遵循「原則」之外，具備能隨時針對不同有機材變化而採取不同濕度方案的機動性。

有機材文物的濕度考量

　　「有機材質」，泛指由含碳化合物或碳氫化合物所組成的材料，簡單來說，與「動植物」相關或「石化」產物相關的材質，都能被算入有機材。對於木材等有機材文物而言，它們跟「濕度」之間——與金屬或石質文物所不同的——往往傾向一種「欲拒還迎」的關係：它們需要一定的水氣量來維持「體態」或「色澤」。過低的水氣會讓它們出現脆化等問題，過多的水氣也會引發生物性或其他劣化問題。然而，不管是較高或較低的濕度，「劇烈變化」的環境條件應是保存有機材文物時，最應留意的基礎關鍵。

　　在討論有機材料與濕度關係時，時常需要先了解一組變形概念：「彈性、塑性、破壞」。從材料的應力——應變圖看，可以清楚了解，一個固體在受到單向受力（擠壓或拉張）時，會先呈現「彈性」形變狀態關係（該物體的受力與形變變量之間，表現為線性關係），當外力消失則物體的變形狀態會回到受力之初的樣子。如果受力持續不斷、超過該物體的「降伏應力點」（圖一B點），則會進入「塑性」狀態，此時即使移除外力，物體會呈現永久性的變形；若受力仍持續進行，則物件材料最終會達到自身的「破壞點」（圖一D點），即出現斷裂、斷開等現象。

圖一：在一個聚合物薄片的應力—應變圖中，可以看到A段的彈性區，B～D之間的塑性區，以及D點破壞點。（Lim and Hoag, 2013. Fig 6.）	圖二：由於木材的生物特性，木材在三個切面──弦切向（Tangential）、徑切向（Radial）、縱向（Longitudinal）上，會對濕度變化產生不同、甚至具有數倍差距的膨脹收縮變量。

　　以木材物件為例，即使已經離開了「生長」循環，本身的微觀組織仍然會跟周圍環境「呼吸」。當環境的濕度較高，木材在自主性地與周邊環境進行濕度平衡時，所吸入的濕度會讓自身微微「膨脹」；相反地，當環境的濕度較低，木材也會釋出內在的自由水分，因而出現「收縮」現象。對木材本身來說，這些收縮、膨脹的運動會在三大切面（弦切向、徑切向、縱向）（圖二）發生或大或小的形變。其中，對於應力反應最大的弦切向，由於涉及較多面向的作用力，往往也是觀察木材文物形變的主要切入點。例如，對一個桃花心木而言（環境平衡含水率從飽和到零之間的弦切向形變約為5.1%，如圖三右側的斜向虛線），當環境中的相對濕度從70%掉到30%時，它在弦切向上的形變，可能達到1.2%。也就是說，如果這塊桃花心木的弦切面長度有一公尺，這樣的濕度變化就可能使板子在弦切向發生1.2公分的收縮（圖三）（Rivers and Umney，2013）。

　　相應地，在另一項美國史密松學院的近年研究中，則發現歐洲赤松老材樣本的弦切向運動，在相對濕度30-65%之間，有可能存在「彈性」形變運動（圖四）（Mecklenburg, 2007）。這說明了有機材本身在形變上，由於具有「流變性」之「蠕變」特性，所以它們有可能比您我所想像的，還要有「韌性」一些。換句話說，當一個木材獲得妥善乾燥處理，並與其長久身處的環境達到濕度平衡時，在一定程度內的環境濕度變化下，也有可能不致產生永久形變或裂損。

圖三：從這張引用自修護學者Rivers與Umney專書中的圖表，可以清楚看到環境相對濕度（RH）、木材平衡含水率（EMC）、木材收縮比例之間的關係。（Rivers and Umney, 2013. Page. 81, Fig 2.18）	圖四：美國史密松學院以十七世紀的赤松為標本，觀察到在相對濕度20%到80%的變化下，每1%的濕度變化大約出現0.00071%到0.000417%的形變。（Mecklenburg, 2007. Fig. 4, Page 5. ）

　　然而，在許多的有機材文物中，往往不會僅僅使用木竹等材料，也會同時出現彩繪層、膠材等其他有機材料。於是，對於有機材料保存環境的濕度管理，往往需要關照「上下限臨界值」，以及更重要的：「單位時間變化量」不要超過一定數值。也就是說，雖然有機材在物理特性上可能具備一定的韌性，但在文物保存實務上，並不會隨意「消費」各種材料的「極限」。舉例來說，在年平均相對濕度可達70%以上的台灣，容易引發蟲害、霉害等環境附加問題，所以許多博物館大約會建議以50-55%（誤差允許正負3-5%）、頂值不長時間超過60%、日變量不超過5%（可視個別文物或藏品進行個案調整）等條件來評估環境濕度的管理工作。若遇到濕度敏感度較高、對日變量穩定度要求更嚴格的有機材文物，則需要透過實際觀察與調整，來找到適合的保存或展覽環境設定（圖五、圖六）。

小結

圖五：在佛教藝術文物所常見的木雕佛菩薩或羅漢尊像中，(a)是最常見的、因弦切向形變而出現的開裂。而(b)開裂的情形，因為發生在形變最小的縱向上，所以往往是由外力所造成的。最後，木雕佛菩薩像往往會在胎體運動形變的影響下，出現(c)表面裝飾層的殘損。（Hsu, 2014. Page 19, Fig 4.3-1）

圖六：只要環境的空氣流通不良、陰暗且潮濕，同時空氣中或文物上本來就有霉害污染源，有機材文物相對更容易遭遇生物隱患。

　　文物保存或許沒有所謂的「標準答案」，而是需要了解文物本身的特性、劣化機制，熟悉環境中可能對不同文物所造成的風險，並透過不斷地實作、檢討與調整，來設法降低、減緩乃至於阻絕那些在「它」長壽路上的險阻。同時，由於「文物」對於後世子孫的意義，以及在現代博物館定義，皆著重於「用」更勝於「藏」，所以現世文物保存思惟，也需要同時融攝各種文物用度，進行利弊權衡。

　　一個相對理想的文物保存作為，或許不應單純來自於規範的執守，而更應具備良善而平衡的、與各方善巧大用之間的對話。正如環境中相對濕度的管理，需要做到溫度、濕度與人的多方看照，文物保存也需建立在妥善的風險評估（Risk Assessment）與合理的文化進／近用（Culture Accessibility）基礎上。反之，人們也應該了解，當獲得更多文化參與機會的同時，必須提醒自己學習尊重文化、文物，客觀地認識、詮釋、傾聽文物自身及其背後的故事。最終，在如此相互尊重、反覆練習之後，或許您我便能習得除了文物之外，更為重要的、屬於生命與修行的寶貴課題。（全文完）

參考文獻：
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. 於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.