说文保||纸质文献保护修复中的干式清洁方法综述
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2023-11-22 15:46 来源:文物保护与考古科学
摘要:本文对纸质文献的干式清洁方法进行了系统梳理，介绍了十种常用的方法，并说明其工具、材料及操作过程，对存在的问题和优缺点做出简要评价。除此之外，还介绍了三种较前沿的方法，并对其原理和研究现状进行了总结及评价。
中图分类号:K876.9；G273.3 文献标识码:A
0 引言
由于空气污染、使用不当、保管不善等原因，纸质文献在长期保存和使用的过程会布满尘污，而尘污的成分极为复杂，如不及时清洁会造成纸张磨损、劣化、霉菌滋生等严重后果[1]239，最终降低文献的使用性和稳定性，缩短文献保存寿命。
清洁纸质文献的方法主要有干式清洁、湿法去污、氧化去污等三种[2]。与后两种相比，干式清洁方法介入程度低、安全系数高，在保护修复工作中是一种基本且重要的方法。我国从古至今使用的干式清洁方法比较单一，也缺乏系统性的归纳，本文试图通过调查国内外的科研成果，对干式清洁方法进行总结和评价，以期为修复人员在工作中提供思路，为纸质文献保护修复的学科建设提供内容上的参考。
干式清洁(drycleaning)方法是指没有水或有机溶剂参与、主要利用物理振动原理去除或减少纸张表面沉积物的清洁方法，在实际操作中体现为挑、刮、磨、擦、沾、吸、吹、扫等操作。从去污原理层面定义，还有机械式清洁方法(mechanicalcleaningtechnique)、机械去污法[3]、物理清洁法[4]、机械去污[5]等称谓。又因干式清洁主要作用于浮于纸张表面的尘污，所以它常与表面清洁(surfacecleaning)的概念相混用。
在保护和修复工作中，干式清洁方法可以单独使用，作为定期维护文献的一种处理方法；也可以与其他修复方法联合使用，作为一系列修复工序中的前置环节，防止后续环节使用的水分将尘污永久嵌入纸纤维。
然而，利用机械原理的方法并不完美，存在种种弊端(比如难以处理纸张状况差的文献、损伤纸纤维、残留污染物等)，因此研究者一直在探寻新原理、新方法，希望能完成机械清洁法无法处理的工作。目前已经付诸实践的有静电除尘、激光清洁、超临界清洁等方法[2]，它们的清洁过程也不需要水或有机溶剂的参与，同样属于干式清洁方法，笔者将在后文单列一部分对这三种前沿技术进行简要介绍。
1 清洁前的可行性评估及准备
1.1 可行性评估
干式清洁是一种不可逆的干预性修复方法，使用前一定要进行可行性评估，评判清楚被选用的方法对目标污渍是否有效、安全，污渍去除和保留的范围有哪些，等等。
干式清洁方法不是万能的，仅适用于浮于文献表面的污渍，对嵌入纸纤维内部的污渍或纸纤维本身的变色是无效的。比如针对浮尘、煤烟、休眠霉菌及孢子、昆虫排泄物、蜡斑、泥斑等常常浮于表面的污渍，干式清洁是适用的；而对于霉斑、圆珠笔痕、潮痕、油渍、因老化导致的纸张变色等情况，干式清洁是无法解决的。
操作前还要明确清洁范围和清洁程度。有时，干式清洁“可以”去除的污渍在不影响文献长期保存和使用的情况下“没必要”去除；更不能一味追求视觉上的干净和美观而过度清洁，以至于损伤纸纤维。
1.2 清洁前的准备
根据被清洁文献的大小准备一个宽敞的操作台，台面垫纸，方便收集污物，也可将纸的三边折叠、用书钉固定，形成三面纸墙兜住污物(图1)。
在文献上选取不明显的位置做局部测试(spottest)，证明安全有效后才能推广到更大的范围。比如，在人们的印象中印刷油墨很稳定，但在实践中也有老油墨褪色、现代激光油墨剥落的风险，所以局部测试是必须的环节。
操作人员要注意做好防护准备，重视健康安全。由于粉尘中的霉菌孢子和细微颗粒物极易引起皮肤和呼吸道的严重疾病，因而在清洁操作时，手套、口罩等防护用品要全程佩戴。
2 机械清洁方法
机械清洁法是利用物理振动原理、依靠机械力去除尘污的方法。本文选择了十种工作中常见的方法，下面根据清洁方式的不同分类介绍。
2.1 吸排类方法(吸尘器)
这类方法包括吸除、吹排两个方式，使用的工具有吸尘器和吹尘球等，由于吹尘方式容易导致霉菌传播，所以这里推荐使用吸尘器的方法。
适合文献清洁的吸尘器应具备以下几个基本条件。1)可调节吸力。这个功能让操作人员可以在文献安全和清洁效率之间进行把控(比如清洁纸张用最低档的吸力以保障安全，而清洁文献外封可以调高档位以提高吸尘效率)。2)带有HEPA过滤网。HEPA是一种空气过滤标准，要求滤网能够过滤99.97%以上的极小颗粒物(直径小于0.3μm)[1]267，藏在文献中的霉菌及其孢子便属于这类极小颗粒物，在吸尘操作中可以被HEPA滤网捕获。3)有一套吸尘头配件。根据清洁位置更换不同的吸尘头，可以深入清理缝隙沟槽(图2)。
操作环境选择在通风柜、通风好的室内或室外。吸尘时(以图书为例)，先清洁书头和书脚，按照从书脊到书口的方向(图3)；再清洁书口，按照从中间到两边的方向；最后再摊开书清洁内页。清洁订口的沟槽时可与毛刷配合使用，用毛刷松动、推动灰尘(图4)。纸张状况不佳的书，需提前在吸嘴上覆盖一层纱网(图5)，或者在纸面上垫一层尼龙网，防止碎纸片意外吸走。吸尘后，注意定期更换吸尘器的集尘袋、滤网，尤其是处理过霉害文献的滤网。
由于吸尘的方式不接触纸面、不磨损纸纤维，因此在纸张状态允许的前提下，选择吸尘比“擦”“扫”“刮”等接触类的操作更好[6]。吸尘器特别适合灰尘重的大规模文献除尘，操作得当可以保护文献和人员健康，但操作不当也会损伤文献或造成因霉菌传播导致的环境二次污染，所以要严格选择吸尘器，定期更换滤网，评估文献的纸张状况，提前制定操作方案，这样才能发挥吸尘器的优势。
2.2 扫除类方法(软毛刷)
灰尘和其他异物一般呈松动状态浮于文献表面，针对这类尘污，软毛刷能达到很好的效果。柔软是选择刷子的第一标准，硬质毛刷虽然清洁效率高，但因其会磨损纸面纤维，所以不能随意使用。干式清洁一般选用羊毛刷，其质地柔软，价格适中，是修复工作中的常见工具。
清洁时，先清洁外封，一只手将书抓紧，书页间不留空隙，避免扫下的灰尘落入书芯(图6)；再清洁内页，从里向外清扫，即从订口向书口的方向扫，以免将灰尘扫进订口(图7)。
软毛刷安全系数高，是干式清洁的首选方法，在绝大多数情况下是安全的，不会刮伤、磨损纸面纤维[7]2。但是越安全的工具越要避免滥用、误用，比如遇到文献的纸张糟朽、纸面油墨字迹碎成小薄片、有炭笔批注等特殊情况都不能使用刷子，以防将历史信息与灰尘一并扫除。用于清洁的刷子还要注意定期更换，以保证清洁效果，清扫过霉害文献的刷子应妥善丢弃，防止霉菌传播。
2.3 擦除类方法
2.3.1 除尘布
除尘布(dustingcloth)是一类经过特殊处理的布，针对纸质文献可购买超细纤维无尘擦拭布(microfibercloth)，它一般被用于精密仪器、光学产品的擦拭。采购的除尘布需符合几个标准:吸污能力强、耐磨、柔软、抗静电、不掉纤维[8]。购买后需经过严格测试才能被广泛应用于清洁工作。
除尘布可以单独使用，也可与吸尘器配合使用。一般先用吸尘器，如未达到预期效果，再使用除尘布，实践证明吸尘后再用除尘布还可以去除更多脏污[9]8。操作时，先清洁图书外封，抓紧书脊两侧，防止灰尘进入书芯，从书脊向书口方向擦拭(图8)；
再清洁内页，用手指支撑除尘布，按照同一方向呈直线擦拭，手指压力要轻，以免将尘污嵌入纸纤维。除尘布是比较安全的清洁材料，可防止灰尘、霉菌传播，在国外已得到广泛应用。NEDCC(美国东北部文献保护中心)认为“清洁一本书的外封，使用除尘布或者可调速的吸尘器是两个最好的选择”[7]3。研究显示，除尘布在几种常用清洁材料中是最高效、最安全的材料，经显微镜观察，几乎没有残留物[10]。但是，除尘布可能存在导致尘污嵌入纸张纤维的风险，尤其是纤维孔较大的纸张(比如中国传统手工纸)，所以前期评估要充分考虑纸张纤维状况。
2.3.2 干洗海绵
干洗海绵(dryingcleaningsponge)是一种硫化橡胶，结构蓬松、质地细腻，最初专为着过火的物品清洁煤烟而设计生产，因此还有煤烟海绵(sootsponge)、烟熏海绵(smokesponge)等名称。干洗海绵适于处理纸张这种敏感、精细的表面，目前在国外的纸质文献清洁中已有广泛使用。此产品目前在我国还没有实现文保级的商品化生产，但可以在文保商店买到。
清洁操作时，在大块海绵上剪下一条，一只手扶住纸张，另一只手捏住海绵按照同一个方向擦拭，来回擦拭容易撕破或弄皱纸张。如果是图书，那么按照从订口到书口的方向擦拭，一行接着一行，确保整个书页都擦到，以免留下擦试痕迹。一般擦拭后海绵的接触面会变黑，这时剪掉黑截面、露出新截面后再继续擦拭(图9)。
干洗海绵的优势在于去污效率高、效果好、安全无残留，但是它比较适合强韧一些的纸张。由于擦拭过程中它与纸张间的摩擦力较大，容易损伤纸张、拉下书页，因此在操作时必须注意控制力度。
2.3.3 化妆海绵
化妆海绵(make-upsponge)是一种橡胶制品，因其是为擦试脸部皮肤设计的，所以具有细腻的质地和良好的弹性，适合纸质表面。其清洁原理和操作方法与干洗海绵类似(图10)。
经测试，聚氨酯基化妆海绵在各类人工合成的清洁材料中最有效、最安全，且无残留[10]。但由于它不是专门为文物保护而设计生产的，因此添加剂及生产配方不可控——很多产品在橡胶处理过程可能会加入的抗氧化剂和加速剂不利于纸质文献的长期保存。购买时建议选择配方可查且无添加剂的产品，并且在去离子水中漂洗15min，溶于水的添加物基本可以被洗出，待完全晾干后再使用[10]。
2.3.4 生胶片
生胶片(naturalrubberpick-up)是一种天然橡胶制品，也叫烟胶片、绉纹橡皮(crepeeraser)，最初被用于皮革去污。纸张清洁时，专门用于去除压敏胶带脱落后留下的残胶及其积聚的脏污。
去胶时，将生胶片剪成合适的形状，轻拭残胶将其聚集到一处，最后擦离纸面。由于生胶片质地很硬，所以用力要轻柔、短促，同一动作可以重复多次，以免损伤纸张，整个过程需要有耐心，一般会消耗很长时间[7]4。如果去除残胶的过程存在风险，那么就不必去除，单页文献可以装入文保级的聚酯薄膜袋中；如果残胶在书的内页上，可以用聚酯薄膜或防粘的纸将其覆盖，防止与邻页粘连。
生胶片在清洁时主要被用于处理残胶，由于其质地较硬，更适合强度高的机制纸，而不能被用于中国传统手工纸这类柔软的纸张。
2.4 粘附类方法(面团)
面团是由普通小麦面粉和水按照一定比例混合、揉制而成的，它是利用“沾”的方式来去除尘污。柔软和不粘手是合格面团的两条标准:柔软时，面团具有良好的粘附性；不粘手，那么面团也不会粘连纸张或留下残渣。
使用时可以先将面团分成几小份，取一份搓成条状在纸面上轻轻滚动(图11)，或者手持一块面团在尘污处轻沾(图12)，面团变黑后更换干净面团继续清洁。
面团除尘具有简便、安全、经济、避免霉菌传播等诸多好处，是我国的传统方法，老一辈修复专家用它来清洁灰尘和虫屎[11]，而新一代修复人员也在继承使用着[12]。这个方法与西方使用可塑橡皮(artgum/kneadedrubbereraser)沾取尘污的方法是一样的，但是可塑橡皮残留在纸纤维中会加速纸张劣化，而面团成分单一，没有化学添加，更适合长期保存文献的清洁。
2.5 磨刮类方法
2.5.1 橡皮
制造橡皮的基底主要有三种:聚氯乙烯(PVC)、硫化植物油、橡胶。因基底、添加成分、制造工艺的不同，每种橡皮都会呈现不同的特性。使用橡皮时，其研磨特性可以磨掉文献表面的脏污以及与之相连的纸纤维，它的粘附性可将磨掉的脏污粘住并带离纸面，从而实现橡皮非常好的清洁效果。
这里根据NEDCC推荐，介绍白色施德楼火星塑料橡皮(StaedtlerMarsplasticeraser)作为参考[7]2。此商品属PVC橡皮，氯不会释放，常以块状和粉状两种形式使用。块状橡皮适合清洁局部，使用时可用刀削成合适的形状(图13)，擦拭的动作要短、乱，避免形成直直的橡皮擦痕。粉状橡皮适合清洁大面积的脏污，先用磨碎器将块状橡皮磨成粉末存入筛瓶，使用时将橡皮粉撒到脏污处，用洁净的手指(也可垫软布、脱脂棉或戴丁腈手套)扶在粉末上画圈，粉末变黑后及时更换直至不再变黑(图14)。清洁后，将橡皮屑用软刷扫到废纸上，订口处用刷子从中间向两边清扫，也可配合吸尘器吸走残渣。
橡皮在西方的纸质文献清洁中使用历史长、应用范围广，而学界也很早便对橡皮提出了质疑。在1969年的文章中，Banks便开始强调“橡皮残渣一定要清理干净，因为它几乎无疑会对纸张产生破坏性的伤害”[13]。1980年，McInnis用扫描电子显微镜发现，橡皮在不同情况下会带来纸面纤维的变形、拉毛、磨损或断裂，并且在实验中所有橡皮都在纸纤维表面和纤维结构中留下了橡皮微粒[14]。总的来说，橡皮会对纸张产生物理和化学两方面的破坏。在物理方面，橡皮使用时会带来纸纤维的损伤，嵌在纸纤维中的微粒在未来还会继续磨损纸纤维。在化学方面，橡皮残渣未来会与其周围物质发生反应，比如残渣中的氯与周围空气中的水反应产生氯化氢，从而加速纸张老化和脆化；又比如残渣中的塑化剂会与印刷字迹反应而引起字迹的松动[15]。所以橡皮的使用应慎之又慎，使用对象应仅限于短期保存的文献，比如图书馆用于流通借阅的书籍。为确保文献的安全，某种橡皮使用前应充分了解其成分，有条件的话使用显微镜判断它对纸纤维的影响，清洁后要保证橡皮残渣处理干净，尽量把橡皮的危害降到最低。
2.5.2 挑刮工具
这是以挑、刮的方式，利用机械力去除泥点、蜡斑、虫屎等胶状物的方法。工作中常用的金属、竹木小工具都可以当作挑刮工具(图15)。
操作时先观察纸面，胶状物往往在纸面上会有小凸起；再触摸纸面，非常小的凸起在用肉眼不易发现时，可以用指尖摸到；确定位置后，用工具在污渍上轻刮直至脱落。有些胶状物很脆，用手术刀身轻轻压一压便会碎掉、脱落，然后用软刷扫掉即可，这种方法对纸纤维的损伤较小。
挑刮工具去除胶状物的同时可能会损伤与之相连的纸纤维，但是面积很小，损伤程度较低。此方法因其只利用机械力，不存在人工合成材料带来的隐患，操作得当的话比较安全，是我国老一辈修复工作者经常使用的方法[16-17]。
2.5.3 打磨工具
修复工作中常见的打磨工具很多，比如细砂纸、指甲锉等，但是对于脆弱的纸纤维来说，它们的磨损程度很高，不建议使用。而天然的打磨工具力度相对较小，比如木贼草、墨鱼骨等，需酌情使用。总之，无论哪类打磨工具都会造成纸纤维的磨损，如果文献上的尘污不影响长期保存，应尽量避免使用。
2.6 小结
机械法是目前清洁工作中使用最广泛的方法，在安全性方面有时间的检验，操作简便，易于掌握。清洁方法可以几种搭配使用，一般先从最温和、最安全的方法开始，达到清洁目的及时停止，避免过度清洁；如果未达到预期，再视纸张状况使用下一种方法。笔者通过表1汇总了以上十种方法的主要特点，以方便相关工作人员对比和使用。
3 三种前沿方法
随着科技的发展，越来越多的新技术被应用于文化遗产保护领域，纸质文献修复的工作者们也探索着利用前沿技术去解决传统方法难以克服的众多难题。
3.1 静电除尘
利用静电技术并采用自动化设备对纸质文物进行除尘开始于21世纪初，德国埃尔福特大学/哥达研究性图书馆设计开发了自动静电清洁机(HAWKelectrostaticcleaningapparatus)，仅用2年的时间(2008—2010年)，成功实现了177000张地图的清洁工作[18]。
除尘机的工作原理很简单。一般情况下，纸张带负电荷，其表面的无机灰尘粒子带正电荷[18]，正负电荷相互吸引的静电力使二者固定在一起(还有其他种类的力，这里不详述)。除尘机工作时，先给一层薄膜加载负电荷，然后令薄膜与纸张接触，当这个静电力大于纸张与灰尘之间的力时，灰尘便会被薄膜“抢走”，实现除尘的目的[18]。
随着设备的改进，除尘机还可以清洁霉菌孢子等有机粒子。因为有机粒子一般带负电荷，与纸张相同，所以松散地附着在纸张表面。清洁有机粒子时，除尘机使负载正电荷的薄膜与纸张接触便可以实现有机粒子的吸附及转移[19]。
静电除尘具有高效、无损、安全等优势，在传统方法无法处理的情况下(比如因纸张机械强度差而无法使用传统清洁方法)，静电除尘是很好的备选方法。但目前使用静电除尘还是个案———由于设备体积大、只能处理单张文献、机器造价高等原因，除尘机在现阶段还未能得到推广。
3.2 激光清洁
20世纪70年代早期，文保领域开始试验激光清洁石头、砖瓦等多种表面[20]。1978年Asmus试验了包括纸张的更多材质[21]299，从此激光清洁纸张进入了人们的研究视野。20世纪90年代中期，针对纸张的专题性实验得到广泛开展，由于构成纸张的纤维素属于生物来源，与石头等材质相比更脆弱、更精细，因此广泛研究开展得稍晚[21]299。
激光清洗技术是利用高功率且合适能量阈值内的激光照射污染部位，通过热效应、机械效应和光化学效应清除物体表面的污染物[22]。在纸张清洁中，最常用调Q的532nm和1064nm两个波长的Nd:YAG(掺钕钇铝石榴石)激光(Nd3+:yttriumaluminumgarnetlaser)。清洁纸张时，控制好能量密度(fluence)的参数是关键点:它既要足够高，以去除表面污物；又要足够低，以保证纸纤维不被损毁、不发生物理和化学改变。
激光清洁具有精准、高效、无接触、无残留、不使用化学品等优势，然而由于纸质文献的清洗阈值普遍低于污染物的阈值[22]，纸纤维发生劣化、黄化很难避免，因此选用激光清洁其实是在与传统方法进行对比评估后做出的两害相权取其轻的两难选择[21]302。综上所述，激光是传统清洁方法外的有力补充，可以与其他文保手段联合使用[21]315。
3.3 超临界清洁
超临界流体(supercriticalfluid)指温度和压力均高于其临界温度和临界压力的液体和气体，它的状态介于气态和液态之间，密度接近液体，扩散系数和黏度接近气体，具有扩散性好、黏度低、溶解力强、渗透力强的特点[23]，非常适合清洁纸纤维的三维多孔结构。目前超临界CO2是常用的清洁溶剂。
超临界清洗技术已经被成功应用于微电子、精密机械等领域，在纸张清洁方面，国内外研究者已看到其独特优势，并进行了相关研究。
Francais等尝试利用超临界CO2清洗酸性纸张[24]；Babain等证明超临界CO2能够清除书籍等文物中的真菌和细菌[24]；Lawandy等用超临界CO2去除纸币上的氧化皮脂等污物，且没有破坏纸币上的印刷和安全特征[25]。
国内研究者通过实验发现，被超临界CO2清洗后的纸张不会变形，没有色彩扩散、跑墨、粘连等现象[26]；由于清除了纸张中的微生物代谢产物、尘埃等有害物质，纸张表面清洁度明显提高[27]；通过电子显微镜图的前后对比发现，颗粒状杂质在清洗后已看不到，推测已溶解于超临界CO2并被带出纤维表面[28]。
实验证明，超临界清洁具有超越传统方法的诸多优势，但是目前还尚未达到广泛应用的程度，其中高压设备投资成本高是最大障碍，缺乏足够的应用基础理论研究也是重要原因[29]。所以，超临界清洁方法用于实际纸张清洁工作还有很长的路要走。
4 结论
干式清洁方法是一把双刃剑，使用恰当有利于提高文献的使用性并延长其保存寿命，而使用不当则会对纸张造成磨损、撕烂、污染物残留等不可逆的后果，所以找到“清洁”和“安全”之间的最佳平衡点是一次成功清洁的关键。纸质文献的清洁工作往往是一个团队的行为，建立完善的机制、制度，树立明确的、科学的清洁原则，才能规范清洁行为，最终保障文献安全。
首先，要建立定期检查和清洁文献的机制。原则上，发现文献覆盖了灰尘就应该进行清洁，每次清洁间隔多久需根据收藏机构的实际情况而定(比如坐落于工业城市中、又没有空气净化系统的图书馆或档案馆，往往清洁频率更高)。一般情况下，推荐至少每两年进行一次全面的文献检查，至少每五年进行一次整体的文献清洁及相关维护[9]54。
其次，要制定适合本单位实际情况的清洁流程，制作流程表，让每位工作人员明确自己在整个流程中的位置和作用。清洁流程可以包括:建立清洁工作区、登记文献原架位、下架、外观除尘，评估并分类(哪些文献剔旧、哪些文献制作副本、哪些文献进行深度清洁等)，清洁效果检查、重新上架，等等。合理的工作流程、有责任者的分工、对文献的科学评估和分类，都可以在机制上提升文献的安全系数。
最，要建立修复档案记录制度，制定合理的修复方案。经评估分类需进行深度清洁或修复的文献，专业人员要在充分了解文献的纸张状态、字迹性质、污渍类型等的前提下，有针对性地制定修复方案，包括选择清洁方法，明确清洁程度，给出处理意见及技术难点风险分析等。其中，清洁方法的选择并不是一蹴而就的，必须对其必要性、安全性和有效性进行可行性评估，这一环节对保障文献的安全非常重要，评估后还须进行局部测试，如发现消除或涂抹墨迹、损伤纸面或撕裂纸张等风险，则应立即停止，继续评判其他方法。修复方案还应是个性化的:长期保存的文献，要选择安全系数高的方法，但可能会花费更多的时间、人力和物力；短期保存的文献，可以选择橡皮粉等清洁效率高的方法；纸张状态不好的文献，经过必要的清洁后，可用无酸书盒保存，以预防性保护为主要手段；有条件的机构，可以尝试前沿方法，比如在短期保存的文献上使用激光清洁，并有意识地做好数据记录，便于行业内分享和参考，共同建立激光使用数据库，从而推动新技术的应用及发展。
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