真空充氮包裝在文獻檔案保藏（cáng）領域的應用

　　我國曆史悠（yōu）久（jiǔ），文化璀（cuǐ）璨，曆代文獻檔案卷帙浩瀚。作為一個國家的文化、曆史、科技、人文活動重要的承載物，文獻檔案得以長（zhǎng）久有效的保藏（cáng），不僅是每一個保藏工作者的最大願望，更是延（yán）續（xù）中華民族曆史文明（míng）的重要傳承。

文獻檔案保藏麵臨的各種（zhǒng）問題

　　文獻檔案傳承至今（jīn），經過少則數十年、多則上百年的時間洗禮，老化嚴重。近代，由於常年戰亂以及外國侵略，珍貴的文獻檔案（àn）資料或（huò）遺失或損壞（huài），遺存數量大大（dà）減少。到（dào）了現代，工（gōng）業化（huà）步伐大大加快，空氣（qì）汙染日益加重，尤其是酸性氣體的大量排放，使得文獻檔案紙張酸化程度越發嚴重（chóng）。由於紙張微觀下呈多孔結（jié）構，易吸附SO₂、NO₂、Cl₂等酸性氣體，這些氣體與紙張內的水分發生反應，有的直接生成強酸，如硝（xiāo）酸（HNO₃）、鹽酸（HCl），有（yǒu）的再經過氧化生成強酸，如硫酸（H₂SO₄）。這些（xiē）酸性氣體的化學反應一方麵加速了紙張纖維素的（de）水解，另一方麵降低了紙張的PH值，導致（zhì）紙張的耐折度、拉張度等（děng）機械強度大幅下降。

　　工（gōng）業化（huà）帶來的另一問題就是汽車保有量連年上升（shēng），大（dà）量汽車尾氣在太陽照射下經一係列化（huà）學反應形成以臭氧、過氧乙（yǐ）酰硝酸酯、醛類為主要成分的煙霧（wù），它同樣（yàng）會導致紙張（zhāng）的機械強度降低，紙（zhǐ）張顏色變黃（huáng），字跡褪色。此外，空氣（qì）中遍布的灰塵顆粒也會（huì）對紙張造成磨（mó）損，表麵（miàn）吸附的有害氣體和微生物對紙張材料同樣產生破壞作用。

真空充氮包裝對於文獻檔案保藏的效果

　　通過上述分析，空氣和灰塵是文獻檔案（àn）保藏（cáng）麵臨的最大威脅。基於此，以（yǐ）隔絕空氣和灰塵為目的的多種現代保（bǎo）藏技術開始嚐試在文獻檔案領域應用，如空氣淨化技術、除氧技術、真空充（chōng）氮（dàn）包裝技術等。其中真空（kōng）充氮包裝操作簡單、成本低（dī）、保藏效果好，具有大（dà）規模推廣的潛在優勢。

　　真空充（chōng）氮包裝，是將文（wén）獻檔案（àn）密封在塑料薄膜檔案袋中，抽出袋內空氣達到預定的真空度後，再充入氮氣，使袋內氮氣壓力與包裝外大氣壓相同，密閉封口。抽真（zhēn）空的作用（yòng）是將文獻檔案與大氣隔絕，構成低氧、低濕、少酸的小（xiǎo）環境（jìng），斷絕了微生物賴以生存（cún）的氧環境，同時具（jù）有防蟲（chóng）、防黴變的效果。充氮則能降低檔（dàng）案的老化速度、防止（zhǐ）蟲害和黴變的發生。氮氣屬於惰性氣體，分子中（zhōng）存在三鍵（jiàn）N≡N，鍵能（néng）非常（cháng）大，不易被破壞，因此氮氣分子具有很強的穩定性。因此當采用真空充氮包裝（zhuāng）後，文獻檔案被氮氣包裹（guǒ），難以發生化學反應，故而能（néng）延緩紙張老化（huà），延（yán）長了文獻檔案的保藏壽命（mìng）。

　　相關研究人員對真空充氮包裝的保藏效果進行（háng）了測試，結果表明：真空充氮（dàn）包裝的文獻檔案與直接包裝的文獻檔案相比，前（qián）者在耐折度、白度、抗張強（qiáng）度、顏色變化方麵具有明顯的優勢。

文獻檔案真空充氮包裝保藏效果（guǒ）的影響因素

　　雖然理論上和相關試驗證明了真空充氮包裝是一種文獻檔案保藏的有效手（shǒu）段，但在實踐中，各個環節（jiē）的異（yì）常因素都會（huì）影響真空充氮（dàn）包裝的保藏效果。目前的研究多集中於真空充氮包裝對紙張老化的影響分析，這些分析結果是基於包裝（zhuāng）內氮氣（qì）含量保持穩定的前提下得出的。但是在保藏期間，這一前提條件是否成立受到多重因素影響，而相關研究仍顯薄弱。

1、抽真空不完全

　　真空充氮包（bāo）裝的保藏作用依賴（lài）於空氣（qì）與文獻檔案材料的隔絕，故抽真空是（shì）為了盡可能（néng）的減少包裝內殘留的空氣，以便氮氣完全代替。為實現這個目（mù）的，包裝的抽真空技術和抽真空效（xiào）果尤為重要，倘若抽真空操作沒有嚴格按照規定的（de）真空度進行作，那麽將會導致過多（duō）的氣體殘留在包裝內，最終（zhōng）影響充氮效果。

2、氮氣氣源的純度較低

　　上麵分析，充（chōng）氮的作用是利用其化學穩定（dìng）性減少包裝內文獻（xiàn）檔案因空氣化學反應引起的老化問題，因此充入的（de）氮氣純度（dù）必須達到（dào）99%~99.9%。當前市場采購的氮（dàn）氣氣源，在純度方麵參差不齊。建議有條件的文獻檔案保藏機構（gòu）加強氮氣氣源純度的檢驗，避免（miǎn）雜質氣體的影響保藏（cáng）效果。

3、包裝材料的氮氣阻隔效果（guǒ）

　　即便采用了最完善（shàn）的抽真空技術和純度（dù）很高的氮氣氣源，也難以避免一個問題，就是包裝材料的氮氣滲透。世間宏觀物質都是（shì）由大量的、始終處於無規則熱（rè）運動的微觀粒子如分子、原子構成（chéng）。當（dāng）物（wù）質中粒子數（shù）密度不均時，分子的熱運動促使粒子從密度高（gāo）的地（dì）方（fāng）遷移至密度低的地方，如此就形成了（le）擴散，而（ér）擴散正是氣體滲透的根本。就文獻檔案的真空充氮（dàn）包裝而言，其包材（cái）的內外兩側，氮氣氣體濃度相差很（hěn）大，高濃度側的氣體分子吸附、溶解入包材內（nèi）部，經過擴散，繼而從低濃度側析出，這一過程即為（wéi）氮氣滲透。由於分（fèn）子（zǐ）的熱運動是永不停息（xī）的，氮氣氣體分子對於包裝材料的滲透也是客觀（guān）持續存（cún）在（zài）的。隨（suí）著保藏時間（jiān）的延長，包裝袋中的氣體（tǐ）氛圍由起先的氮氣（qì）為主（zhǔ）逐漸（jiàn）變化（huà）為氮氣、氧氣、二氧化碳三種氣體為主（zhǔ），氧氣含量的升高、氮（dàn）氣含量的降低，充氮包裝的功效逐漸（jiàn）降低。

　　雖然這一滲透過程無法避免，但其滲透速率卻可以控（kòng）製。包裝（zhuāng）材料的氣體（tǐ）滲透性主（zhǔ）要取決於自身的結構特點（diǎn），比如分子鏈的極性、剛性、側基、結晶度、密度、取向度等等。因此，基於不同包裝材料對氮氣滲透速率的差異原理（lǐ），可以利用選擇包材種（zhǒng）類來控製氮氣的滲透速率。氮氣透過（guò）量這一參數是最直觀的選擇依據。

　　筆者利用（yòng）濟南（nán）17C.COMVAC-V2壓差法（fǎ）氣體滲（shèn）透儀，根（gēn）據GB1038的相關規定，分別測試了PVDC膜，HDPE膜、LDPE膜、PET膜、BOPP/VMCPP複合膜的氮氣透過（guò）量，分別編號為#1~#5。測試條件（jiàn）為23℃、50%RH。試驗結果（guǒ）見表1。

表1 三種材料的阻隔性測試結果

　　從試驗（yàn）結果看出，氮氣透過量從高到低依次為#3、#2、#4、#5、#1。其中#3樣品的氮氣透過量是#2樣（yàng）品的2.9倍，是#4樣品的15倍，是#5樣品的28倍，是（shì）#1樣品的（de）353倍。這說明（míng），#1樣（yàng）品對氮氣的阻隔性最優，即對（duì）真空充氮包裝內氮氣的保存能力最強。PVDC的分子結構是自身對稱的，結晶度高，單位分子結構中含有2個氯原子，氯原子能（néng）夠與其他（tā）鏈段中的氫原子緊密結合，且分（fèn）子（zǐ）鏈為線性的（de）頭尾相連（lián）的結構（gòu），上述種種結構特點使得PVDC的分子（zǐ）間凝集力很強，氮氣等分子很難在其中（zhōng）擴散、移（yí）動，故（gù）PVDC膜具有高氮氣阻隔性。

文獻檔案真空充氮包裝內氣體氛圍變化監測

　　作為文（wén）獻檔案的保藏機（jī）構，采用了（le）真空充氮包（bāo）裝保藏技術後，在了解保藏（cáng）效果（guǒ）的影響因素基礎上，應對保藏（cáng）期間真空（kōng）充氮包裝內氣體（tǐ）氛圍做嚴（yán）格細密的監測研（yán）究，以了解不同包材在不同保藏時間階段包裝內氧氣（qì）、二氧（yǎng）化碳和氮氣的變（biàn）化情況，從而合理選材。

　　正常的空氣成分按體積分數計算是氮約占78%，氧約占21%，剩下的為二氧化碳和其他稀有氣體。而在真空充（chōng）氮包裝內部小環境中，氮氣所占比例更大。筆者（zhě）做了一個簡（jiǎn）單試驗研究，對於HDPE和LDPE兩種材料的真空充氮包裝，利用17C.COMHGA-02頂空氣體（tǐ）分析儀測試其在不同時間（jiān）間隔內包裝內氧氣和二氧化（huà）碳的占比。結果見表2。從表中數據可以看出，150d後兩種試樣中氧氣含量最高的為LDPE真空（kōng）充氮包裝，而且兩種試樣均檢測出少量的二氧（yǎng）化碳氣體。此時，兩種試樣的保藏效（xiào）果均（jun1）大打折扣。

表2

總結

　　文獻檔案是我國科技文化成果（guǒ）傳承的珍貴（guì）寶藏，在保藏環境日益惡化的今天，亟需（xū）現代化的保藏手段。真空充氮包裝（zhuāng）應用於文獻檔案保藏，具（jù）有效（xiào）果好、成本低（dī）的優（yōu）勢。但同時，抽真空（kōng）效果、氮氣氣源的純度以（yǐ）及包裝材料對於氮氣的滲透性都會（huì）影響真空充氮包裝對文獻檔案的保藏作用，建議除了加強上述因（yīn）素的控製（zhì）之外（wài），還應建立包裝氣體（tǐ）氛圍的定期監測，以實現保藏作用的長期有效。