光、空气污染物对档案的危害与防治

 

第一节  光对档案的危害及防治 

一、光的概念

由发光体发射出来的电磁波、辐射线，具有波动和粒子两象性，两者之间符合德布罗依关系式：

λ== h / p == h / mv     E == hυ    λ:波长 υ:频率 v：光速  m：质量

                                          h：普朗克常数  E：能量

波动性：在某种情况下光传播过程中发生干涉、衍射现象表现为波动性，不同光波间差别只是频率与波长的不同。                  

 

 

 

自然光的振动方向

 

粒子性：在光电效应和光辐射现象中，光主要表现粒子性，是由永远运动的微粒（光子）组成的粒子流。光子是以不连续的一份一份以极大速度传播能量的一种形式。

nm

          γ射线  X射线   紫外线    可见光        红外线        无线电波

 

0.001    0.005    100      400       760             6000

 

紫外线：真空紫外线100——200nm，远紫外线200——300nm，近紫外线300——400nm 小于290nm紫外线被O₃吸收，不达到地面。

可见光：    380     430    450    500     570      600       620       760

              

紫      蓝    青      绿       黄      橙         红

紫外光与可见光相比，其特点是1）波长短，能量高；2）穿透力较可见光弱，易被档案材料吸收；3）极容易引起物质间高能态变化和能量的传递，导致一系列光化学反应的发生。

档案材料最为敏感的是波长为253.7nm的紫外光，这种光波对档案材料的破坏最为严重。

二、光对档案制成材料的危害机理

（一）光化学反应(photochemical reaction)的一般特点

1.光化学反应是激发态分子的反应

一般物质分子处于最低能态称基态，物质吸收光能后，分子必然由最低能量态跃迁到高能量态，也就是不稳定的激发态，这种不稳定的能态需要通过多种理化过程来消耗积累的能量，破坏材料的稳定性，因此光化学反应是物质分子激发态间的反应。

2. 物质对光的吸收具有选择性

 物质对光的吸收服从光化学第一定律：只有被物质吸收的光才能有效引起光化学反应，反应能否发生取决于照射光的波长与被照射物质分子变化的能量级差，只有分子变化的级差与一定波长的光的能量相当时，物质才能吸收光能，引发光化学反应。这是物质对光的选择性特点。

  E == E₂－E₁ == h · c/λ

3.光的波长越短，其光化学效应越大

   常用的档案制成材料大多有C、H、O、N等元素组成的有机化合物，这些元素间的键能大多在紫外线与部分可见光的能量范围内，当材料吸收并积累了与键能相当的光能时，就有可能造成某些化学键的断裂。故防光主要是防紫外光。

4.光化学反应具有光敏性

    档案制成材料上某些物质如：盐基染料、木质素、填料、金属离子对光比较敏感，能量较小的可见光也能使其由基态跃为激发态，这些物质称为光敏剂。由于光敏作用(photoactivation )，光敏剂可以把激发能转给基态氧使之成为激态氧，由基态氧与档案制成材料发生光氧化反应，并生成过氧化物；

S（光敏剂）+ E（光能）        S^*

S^* + 2O₂                S +  2O₂^*

2O₂^*         O₃ + [O]

 

[O] + H₂O        H₂O₂

光敏剂也可以把能量转给档案制成材料分子，自身生成游离基，并再与基态氧生成过氧自由基，过氧自由基再与制成材料发生反应。由于光敏剂的作用，能使物质对光的敏感范围向长波长方向扩展，进而引起光化学反应，因而可见光也能致害档案材料。

                 R_n^*

S^* + R_n                                            R_n－1 + ······+ R_n—i

                 R_n^o     R_n   O —O^o

5.光化学反应具有后效性

光化学反应都伴随着游离基的链式反应，反应一旦启动，即使材料不再受光的直接辐射，反应在暗处仍会继续进行，直至激发能耗尽。

（二）光对档案的危害

1.光辐射热

光向外辐射时会产生热效应，可见光与红外线热效应较大，称为热射线。形成高温对档案制成材料的危害。

2.光氧化反应

空气中 2O₂ + E（光能）          2O₂^*

2O₂^*         O₃ + [O]

O₃ 、[O]氧化能力很强，与档案的纸张、字迹、胶片、磁带、光盘碲膜等材料发生光氧化反应，或使高分子载体材料（纤维素、半纤维素）氧化降解，聚合度下降；或使染料发色团、银影像、碲膜氧化，分子结构破坏。

3.光降解

当档案制成材料吸收并积累达到键能的光能时，就有可能造成某些化学键的断裂。

化学键	键解离能 Kcal/mol	对应波长   nm	化学键	键解离能 Kcal/mol	对应波长   nm
O—H	110.6	259	C == O	143.0	199.8
C—H	98.8	290	C—F	105.4	272
C—O	84.0	340	C—N	69.5	410
C—C	83.1	340	C—Cl	78.5	364

档案制成材料成分复杂，其主体成分只能吸收某些特定波长的光，如纸张对253.7nm的光最为敏感，聚酯对300—330的光最为敏感，聚氯乙烯对320nm的光最为敏感。通过光裂解，制成材料聚合度下降，耐久性受损。

4.光敏反应

木质素含量较高的纸张和染料字迹都能发生光敏反应。

 

三、防光措施

（一）合理确定库房照度标准

照度是指物体表面得到的光通量与被照射表面的面积之比，单位是勒克司（lx）

E == Φ/ S

档案用房名称	推荐照度（lx）
档案库	不低于50
阅览室	不低于150
出纳台	不低于100
修裱、编目室	不低于150
计算机房	不低于200

（二）限制日光的照度值

1.       窗户位置，减少光通量  北 < 南 < 东 < 西

2.       窗户结构，减少光通量  无窗、小窗、狭长窗、多层玻璃窗、百叶窗

3.       窗户玻璃，减少光通量  毛玻璃、花纹玻璃、吸热玻璃、茶色玻璃、彩色玻璃

4.       窗户遮阳，减少光通量  厚窗帘、遮阳板（水平式、垂直式、综合式、挡板式）

（三）滤紫外光

1. 利用紫外光吸收剂（紫外光吸收膜、KH—1型涂料）

紫外光吸收剂二羟基二苯甲酮类可吸收400nm以下紫外光；KH—1型涂料透光率达99%，紫外光滤光率为99%以上。

2.       利用深色玻璃

3.       库房内不用日光灯，用白炽灯,白炽灯与档案距离不小于50cm

（四）减少档案利用过程中的辐射强度和作用时间

减少原件的拍摄、复印、扫描、晒图的光辐射时间和次数

减少原件的外借和展出

（五）避光保存

库房密闭、相柜密闭、塑料袋密封都是较好的防光措施

（六）库房周围种植高大乔木，遮挡光线进入库房

 

思考题：

1.什么叫光的波粒两象性？

2.光化学反应的一般特点是什么？

3.如何从光的本质分析库房防光重点是防紫外光？

4.光能对档案材料作用机理和危害是什么？

5.库房如何防光？

 

  名词解释和基本概念

     光的波动性  光的粒子性  光辐射热  光氧化反应  光化学第一定律  物质基态和激发态  光敏剂和光氧化反应  光裂解

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由谢涛于2010-01-11 00:10:28编辑。

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