張 歡

(廣東省博物館，廣東廣州 510623)

在博物館，照明對(duì)于文物的研究和展示是必不可少的，但光學(xué)輻射作為一種能量對(duì)文物存在潛在危害。博物館照明設(shè)計(jì)在考慮文物研究和展示需要的同時(shí)，須考慮文物保護(hù)的要求，使光照對(duì)文物的損害減少到最低程度。光源的光學(xué)輻射實(shí)質(zhì)是一系列波長(zhǎng)不同的電磁波，不同波段的光輻射對(duì)文物的破壞機(jī)理和程度有所不同，而不同材質(zhì)的文物對(duì)光輻射也呈現(xiàn)不同的敏感度。那么，通過哪些指標(biāo)確定光源是否合適，防護(hù)措施是否得當(dāng)，這是博物館文物保護(hù)工作中必須考慮的問題。

1 光照對(duì)文物的影響

博物館照明主要采取自然光和人工光源兩類。自然光及各種人工光源的光輻射主要集中在可見光(波長(zhǎng)約在380～780nm)部分，有的含有少量紫外線 (波長(zhǎng)小于400nm)和紅外線 (波長(zhǎng)大于760nm)。由于不同文物材質(zhì)對(duì)光輻射的敏感程度不同，為了方便，一般將文物分為對(duì)光特別敏感、敏感、不敏感三類。對(duì)光特別敏感的文物，主要是紡織品 (絲、毛、棉、麻)、古籍書畫、紙質(zhì)文物、壁畫、彩繪陶器、彩繪泥塑、染色皮革、動(dòng)植物標(biāo)本等;對(duì)光敏感的文物，主要是油畫、竹木漆器、牙骨角制品、不染色的皮革等;對(duì)光不敏感的文物，主要是金屬類 (金、銀、青銅、鐵)、石材類、硅酸鹽類 (陶瓷、玻璃)、礦物標(biāo)本類等。

光輻射作為一種能量物質(zhì)，主要以光化學(xué)反應(yīng)和光的熱效應(yīng)，引發(fā)或加速文物的老化損壞。

與可見光相比，紫外線波長(zhǎng)較短，能量較高，穿透能力較弱，易被物體吸收而轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。很多研究都表明紫外線是引起光化學(xué)反應(yīng)最主要的光學(xué)輻射。光化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是光輻射提供了化學(xué)反應(yīng)的活化能。當(dāng)有機(jī)質(zhì)文物受到光輻射，尤其是紫外輻射時(shí)，其分子鏈被打斷，在潮濕環(huán)境中紫外線還可分解空氣中的氧，使其成為游離態(tài)，引起一些系列光氧化反應(yīng)。其結(jié)果是造成文物材料分子結(jié)構(gòu)的變化，例如分子間構(gòu)型的變化并產(chǎn)生交聯(lián)、分子量變小等。同時(shí)，還有表現(xiàn)在物理方面的變化:一是外觀上的變化，如失去光澤、變色 (泛黃)、褪色、出現(xiàn)斑點(diǎn)、龜裂、形變等;二是機(jī)械性能的改變，主要是強(qiáng)度下降，比如脆化;三是物理性質(zhì)的變化，例如吸濕性、透光性等可能發(fā)生程度不同的改變。

與可見光相比，紅外線波長(zhǎng)較長(zhǎng)，能量較低，一般不能誘導(dǎo)光化學(xué)反應(yīng)，但其熱效應(yīng)更為明顯，除了可能造成熱老化，最經(jīng)常的影響是引起相對(duì)濕度的變化，從而間接對(duì)文物造成影響。因此，紅外線也應(yīng)謹(jǐn)慎限制。如果在密閉的展柜內(nèi)，有機(jī)質(zhì)文物展品被紅外光照射，熱量無法及時(shí)散發(fā)，會(huì)導(dǎo)致被照文物表面及內(nèi)部溫度急劇上升，引起相對(duì)濕度變化，可能造成文物展品出現(xiàn)翹曲、龜裂等現(xiàn)象。

雖然可見光在光化學(xué)反應(yīng)方面不如紫外線，在熱效應(yīng)方面不如紅外線，但也并非沒有。值得注意的是:第一，某些波段的可見光也可能通過敏化作用和積累效應(yīng)使有機(jī)材質(zhì)文物發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)而損壞;第二，光熱老化的破壞作用也存在累積效用，曝光時(shí)間越長(zhǎng)危害就越大;第三，可見光是光源中的主要部分。因此，可見光對(duì)文物的破壞同樣值得重視。

2 影響文物保存的照明指標(biāo)及其測(cè)量計(jì)算

通過上述討論可知，文物保存和利用過程中照明是不可避免的，光輻射對(duì)于文物的危害是不言而喻的，而危害的程度會(huì)因光輻射種類和文物材質(zhì)的不同而不同。因此，文物保護(hù)人員可通過一些技術(shù)指標(biāo)來確定光源是否合適、文物表面受到的輻射是否可以接受。

2.1 照度和年曝光量

可見光的控制主要依據(jù)照度和年曝光量?jī)蓚€(gè)指標(biāo)。照度是指物體表面單位面積上接收到的光通量，單位為勒克斯 (lx)。曝光量是用來描述物體累計(jì)接受的光照度，用照度與曝光時(shí)間乘積表示。以一年為周期計(jì)算，照度和年累計(jì)小時(shí)的乘積就是年曝光量，單位為lx·h/年。

光輻射對(duì)文物來說是一種破壞能量，照度越大，文物受到的危害就越大。目前國(guó)際國(guó)內(nèi)博物館行業(yè)大多推薦的照度標(biāo)準(zhǔn)是:對(duì)光線特別敏感的文物小于50lx;對(duì)光敏感的文物小于150lx;對(duì)光不敏感的文物小于300lx。博物館文物保護(hù)人員可以使用照度計(jì)直接測(cè)量文物表面的照度值，以確定是否符合推薦標(biāo)準(zhǔn)。

考慮光輻射對(duì)文物的破壞存在累積效應(yīng)，輻照時(shí)間累計(jì)越長(zhǎng)，文物受到的危害就越大。博物館行業(yè)對(duì)于特別敏感和敏感的文物從年曝光量上也給出推薦限值。由于年曝光量能同時(shí)反映光照度和時(shí)間累積兩方面的影響，有些國(guó)家將年曝光量作為文物展品保護(hù)的主控指標(biāo)。在照度確定的情況下，減少曝光時(shí)間，可以有效降低年曝光量。在博物館日常管理中應(yīng)注意，文物藏品庫(kù)房只在工作需要時(shí)照明，展廳只在開放時(shí)間照明，在觀眾數(shù)量較少的展廳開放時(shí)，文物展品附近的局部照明宜采用感應(yīng)開關(guān)，當(dāng)觀眾靠近時(shí)自動(dòng)打開，觀眾離開時(shí)自動(dòng)關(guān)閉。

2.2 紫外線相對(duì)含量和紫外線強(qiáng)度

由于紫外線對(duì)文物的破壞作用十分明顯，對(duì)紫外線進(jìn)行測(cè)量計(jì)算對(duì)文物保護(hù)具有現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義?？刂谱贤饩€主要依據(jù)紫外線相對(duì)含量和紫外線強(qiáng)度兩個(gè)指標(biāo)。

紫外線相對(duì)含量，也稱紫外線相對(duì)強(qiáng)度或紫外線比例，是紫外輻射與總輻射的比值，常用單位為μW/lm。它可以作為描述光源或光線的紫外輻射相對(duì)強(qiáng)弱的參數(shù)。實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)紫外線相對(duì)含量會(huì)隨照明距離加大而增加，這是因?yàn)榭梢姽怆S照明距離加大，其衰減程度大于紫外線。因此，紫外線相對(duì)含量作為衡量光源的紫外線指標(biāo)時(shí)，應(yīng)在靠近光源的統(tǒng)一限定距離測(cè)算。實(shí)踐中，如果直接在文物表面測(cè)算紫外線相對(duì)含量，那么此值僅代表到達(dá)文物表面的光線的紫外線相對(duì)含量，這個(gè)值可能比光源的理論參數(shù)稍大。

紫外線強(qiáng)度，也稱紫外線絕對(duì)強(qiáng)度或紫外線密度，是單位面積所受的紫外輻射量，常用單位為μW/cm2。它可以用來衡量到達(dá)文物的紫外輻射絕對(duì)劑量。如果說紫外線相對(duì)含量作為光源或光線的參數(shù)，那么紫外線強(qiáng)度可作為文物的感受。文物表面的紫外線強(qiáng)度與光源的紫外線相對(duì)含量、文物上的照度、光源到文物的距離、以及采取的防護(hù)措施都有關(guān)。

2000年國(guó)家文物局“文物辦發(fā) ［2000］064號(hào)”文件中《博物館照明設(shè)計(jì)規(guī)范》推薦光源的紫外線相對(duì)含量值小于75μW/lm，2009年《GB/T 23863—2009博物館照明設(shè)計(jì)規(guī)范》推薦光源的紫外線相對(duì)含量小于20μW/lm。兩個(gè)規(guī)范中都沒有提到紫外線相對(duì)含量的定義和測(cè)量計(jì)算方法，我們通過紫外線強(qiáng)度與紫外線相對(duì)含量的物理意義及量綱推導(dǎo)，可以確定兩者的換算關(guān)系:

物理意義:紫外線相對(duì)含量=紫外線強(qiáng)度/照度

量綱換算: μW/lm=μW/(lx·m2) =(μW/m2) /lx=10－4(μW/cm2) /lx

換算舉例:見表1。

由于紫外線強(qiáng)度可以用來衡量到達(dá)文物的紫外輻射絕對(duì)劑量，方便直接測(cè)量，有人建議將紫外線強(qiáng)度作為限值標(biāo)準(zhǔn)。但問題在于，將紫外線強(qiáng)度作為限值標(biāo)準(zhǔn)，在不同的照度下，紫外線相對(duì)含量將隨之成為變量，造成對(duì)光源的選擇將失去統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。(見表2)

表2 紫外線強(qiáng)度作為限值時(shí)不同照度對(duì)應(yīng)的紫外線相對(duì)含量

因此，紫外線相對(duì)含量作為限值更合適，一方面使光源選擇有了統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，另一方面，結(jié)合不同的照度限值，實(shí)際上間接限定了不同文物表面的紫外線強(qiáng)度值。

實(shí)際工作中，在不清楚光源的紫外線相對(duì)含量的情況下，通過照度和紫外線強(qiáng)度的測(cè)定值，換算成紫外線相對(duì)含量就知道光源是否超標(biāo)。比如測(cè)得光照度為100lx，如果按照紫外線相對(duì)含量小于75μW/lm的要求，計(jì)算出紫外線強(qiáng)度理論限值為0.75μW/cm2，此時(shí)使用紫外輻照計(jì)測(cè)定紫外線強(qiáng)度，若超過0.75μW/cm2，就說明光源的紫外線相對(duì)含量超出75μW/lm的推薦值，此時(shí)應(yīng)該考慮更換光源或采取其他調(diào)節(jié)和防護(hù)措施。

此外，在選擇紫外輻照計(jì)時(shí)，首選要選擇合適的波段范圍。室內(nèi)自然光的紫外輻射主要集中在UV-A波段 (波長(zhǎng)320～400nm)，且相對(duì)其他波段的紫外輻射穿透力更強(qiáng)，可穿透普通透明玻璃和有機(jī)玻璃。而熒光燈的紫外輻射波長(zhǎng)比自然光要小，穿透力較弱，部分會(huì)被透明玻璃吸收。其次，要注意選擇合適的量程和精度，至少要精確到0.1μW/cm2，最好是 0.01μW/cm2，如果僅精確到 1μW/cm2，就不適合博物館照明測(cè)量。

3 光源的選擇及防護(hù)措施

3.1 光源的選擇

博物館照明主要采取自然光和人工光源兩類。自然光包括直接的日光照散射光和周圍物體的反射光。自然光由于其不易控制，且紫外線相對(duì)含量較高，一般不宜直接用于文物照明。博物館文物照明宜采用人工光源，考慮文物保護(hù)需要，原則上應(yīng)選擇低紫外線、低發(fā)熱的光源，從而避免照明過程中產(chǎn)生紫外線和熱輻射的危害。

目前，我國(guó)博物館照明中，采用的人工光源有熒光燈、無紫熒光燈、白熾燈 (鎢絲燈)、鹵鎢燈、LED燈。熒光燈使用最為普遍，發(fā)熱低是其優(yōu)點(diǎn)，但問題是紫外線相對(duì)含量較高，一般在40～250μW/lm，因此，選擇熒光燈照明時(shí)應(yīng)符合關(guān)于紫外線相對(duì)含量的相關(guān)要求。此外，無紫外熒光燈是一種經(jīng)過防紫外線處理的熒光燈，比普通熒光燈更適合于博物館照明。

白熾燈與熒光燈相反，其紫外線雖少，但發(fā)熱量高。鹵鎢燈是在白熾燈的充填惰性氣體中加入微量鹵素或鹵化物而制成的光源，克服了白熾燈發(fā)熱的缺點(diǎn)，屬于冷光源，普通低壓鹵鎢燈紫外線相對(duì)含量小于75μW/lm，新型低壓鹵鎢燈可低至15μW/lm。因此，低紫外冷光束的鹵鎢燈在博物館照明中得到推廣使用。

LED燈是近年發(fā)展起來的新型光源，其發(fā)光角度小、方向性強(qiáng)，適用于展廳文物的局部重點(diǎn)照明。它克服了白熾燈光線較暗、熒光燈含汞且紫外線釋放量較高的缺點(diǎn)，并且它的使用壽命比傳統(tǒng)光源要長(zhǎng)很多，可達(dá)數(shù)萬(wàn)小時(shí)以上。

此外，近年來，光纖照明作為一種新的照明方式開始在博物館照明中應(yīng)用，主要適用于文物展品局部重點(diǎn)照明。在光纖照明系統(tǒng)中，光源發(fā)出的光在玻璃或丙烯酸纖維光線中傳輸，光源燈泡本身的熱量和紅外線不能通過它到達(dá)被照射面。應(yīng)注意，避免使用含汞、紫外線含量高的光源。

3.2 防護(hù)措施

如果受條件限制，光源無法直接滿足文物保護(hù)的要求，可采取一些防護(hù)措施，減少光輻射的危害。

一種方法是在燈具外加裝防紫外特種玻璃。光通過介質(zhì)時(shí)會(huì)部分地被介質(zhì)所吸收，吸收量與光輻射的波長(zhǎng)和介質(zhì)的材料組成有關(guān)。采用普通玻璃作為介質(zhì)，可以濾過某些波段一定數(shù)量的紫外光，如果使用特種玻璃，比如含鉛、氧化鈰和氧化鈷的玻璃，可提高阻隔紫外線某些波段輻射的能力。

另一種方法是使用有機(jī)材料的紫外線吸收劑。紫外線吸收劑是一類能夠強(qiáng)烈地吸收紫外線的物質(zhì)，其作用相當(dāng)于紫外濾光片，既能把大部分紫外線吸收，又可以完全透過可見光。常用紫外線吸收劑主要有:水楊酸酯類、苯酮類、苯并三唑類、取代丙烯腈類、三嗪類和受阻胺類。紫外線吸收劑的使用方法有三種方式，一是制成含有紫外線吸收劑的薄膜材料，貼于燈管或者防護(hù)玻璃表面;二是將紫外線吸收劑制成溶液，噴涂或涂刷于燈管或者防護(hù)玻璃表面;三是制成含有紫外線吸收劑的有機(jī)玻璃，加設(shè)在光源和文物之間。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展，各級(jí)政府對(duì)博物館事業(yè)的投入不斷加大，為博物館文物保存和展示環(huán)境的改善提供了機(jī)遇。提高博物館照明設(shè)計(jì)中的文物保護(hù)意識(shí)，重視照明環(huán)境監(jiān)測(cè)，完善防護(hù)措施，對(duì)于改善文物保存環(huán)境，提升博物館藏品管理和展示水平都具有重要意義。

［1］中國(guó)人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).GB/T 23863—2009博物館照明設(shè)計(jì)規(guī)范 ［S］.2009.

［2］趙建平，肖輝乾，王書曉等.博物館照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的研究［C］.城市化進(jìn)程中的建筑與城市物理環(huán)境——第十屆全國(guó)建筑物理學(xué)會(huì)議論文集，2008.