预防性文物保护环境监测调控技术

前言(i)**章预防性文物保护现状(1)**节预防性文物保护的概念及作用(1)第二节博物馆馆藏文物科技保护现状(3)第三节古建筑遗址类文物科技保护现状(10)第四节天津地区文物保护现状(13)第二章博物馆环境质量标准(19)**节博物馆环境国外相关标准(19)第二节中国国家标准(27)第三章温度和相对湿度(34)**节温度(34)第二节温度传感技术(36)第三节相对湿度(43)第四节湿度传感技术(47)第五节 天津博物馆温湿度测试分析(54)第四章光环境(62)**节光的基本概念及相关标准(62)第二节紫外辐射(69)第三节紫外辐射与可见辐射的控制(73)第四节博物馆内常用灯具(74)第五章博物馆内空气品质(82)**节挥发性有机物(VOCs)及其检测技术(83)第二节甲醛及其检测技术(86)第三节二氧化碳及其检测技术(91)第四节二氧化硫和硫化氢检测技术(93)第五节氮氧化合物及其检测技术(97)第六节颗粒物及其检测技术(101)第七节其他有害气体及其检测技术(104)第八节博物馆内的生物因素(109)第九节天津北疆博物院及自然博物馆环境监测分析(113)第六章基于物联网技术的文物监测系统(120)**节Zigbee无线网络技术(121)第二节POE网络供电技术(128)第三节RFID无线射频识别技术(133)第四节博物馆环境自动监测系统(139)第五节全国可移动文物保护环境监测系统平台(148)第六节天津博物馆无线传感监测系统的应用(157)第七章博物馆环境模拟技术及应用(167)**节CFD软件模拟技术(167)第二节Fluent模拟技术(169)第三节Airpak环境模拟技术(172)第四节Airpak环境模拟在博物馆内的应用(174)第八章空气调节系统(179)**节空气调节系统的分类(179)第二节空调系统的冷热源(186)第三节空调房间的气流组织(194)第四节博物馆空调系统的热湿处理(199)第五节博物馆内空气净化系统(209)第六节博物馆空调系统的自动控制(215)第七节博物馆空调系统节能(225)第九章博物馆的调控系统(233)**节展厅内温湿度的调控(233)第二节库房内温湿度的调控(238)第三节展柜内温湿度的调控(242)第四节“洁净”控制技术(249)第十章文物保护技术(255)**节3D打印技术与文物保护(255)第二节数字技术与文物保护(262)第三节无酸纸包装与文物保护(271)第四节微环境控制技术与文物保护(277)附录(287)附录1馆藏文物保护环境照度的测定方法(287)附录2馆藏文物保存环境紫外照度的测定方法(290)附录3甲酸、乙酸的测定(292)附录4氨的测定(299)后记(305)
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**章预防性文物保护现状随着对预防性保护理念认识的不断深入，馆藏文物保存环境监测和检测技术在国内得到了充分重视，研究工作获得了许多突破性的进展。总的来说，我国博物馆环境因素的研究对象比以往更为全面，由原本集中于对温度和相对湿度的监测转为对温湿度、光辐射、污染物、生物与微生物等环境因素的全方位监测。特别是针对污染气体的研究工作逐步加强，污染气体的分类检测日渐细化，各种污染气体间协同作用的研究也日渐清晰。**节预防性文物保护的概念及作用所谓文物“预防性保护”，就是采取有效的质量管理、监测、评估、调控等预防措施，抑制各种环境因素对文物的危害作用，努力使文物处于一个“稳定、洁净”的安全生存环境，尽可能阻止或延缓文物的物理和化学性质改变乃至*终劣化，达到长久保存文物的目的。博物馆“稳定”环境，是指控制温度、湿度等环境因素在适宜指标下的平稳性，防止出现较大幅度的波动，“适宜指标”，是指文物本身已经长期良好适应的温湿度环境状态。博物馆“洁净”环境，是指控制文物收藏、展示环境空气中特征污染物浓度达到科学合理的安全极限值以内。预防措施是通过管理和技术应用，从源头控制文物保存空间的污染物水平、光照强度和温湿度平稳性(如防止藏展材料散发污染物，提升文物展柜密封度和环境调控功能等)，加强环境监测与风险评估，实施必要的环境调控措施。博物馆环境主要是指收藏与展示各类可移动文物的相对封闭空间的总体，包括文物库房、展厅、展柜、储藏柜(箱、盒)等空间中的各种物理、化学、生物等条件。博物馆环境根据空间类型可分为微环境(以展柜、储藏柜、包装盒内空间为代表)、小环境(以库房、展厅等室内空间为代表)、大环境(覆盖整个博物馆建筑的空间)、室外环境(博物馆建筑之外的空间)。环境因素是引发博物馆藏品劣化损害的主要原因，主要包括温湿度、光辐射、污染气体(包括颗粒物)和有害生物四类。环境因素对文物保存有着至关重要的影响，我国已从以抢救性保护修复、被动维修遭损文物，向以预防性调控环境、主动维护防止文物产生劣化方面转变。“预防性保护”原则已经成为国际共识和发展方向。我国现有文物总量如下；国有文物藏品3000多万件(套)；一级文物约6万件(套)；二级文物约98万件；三级文物251万多件；考古发掘，每年增加35000件。国家文物局进行的“全国馆藏文物腐蚀损失调查”项目结果显示；50.66%的馆藏文物存在不同程度的腐蚀损害，其中，重度以上腐蚀的馆藏文物200余万件(占16.5%)，一级文物3000余件，二级文物12余万件，三级文物30余万件。结果表明，环境影响成为当前馆藏文物劣化损害的主要因素，环境质量问题所造成的文物材料老化腐蚀的状况严重，数量巨大，其经济损失甚至已经超过了其他行业。随着珍贵文物保护修复技术能力提升达标专项的实施，我国文物保护综合技术中心的设施设备跻身世界文化遗产保护先进行列，31个省部共建区域性保护国家修复中心、93个技术推广站及15个移动修复实验室的建成和发展，我国建立起可移动文物保护修复的全国三级网络和移动修复网络；文物保护科技支撑体系的合理布局，使我国文物行业在科技资源整合、自主创新能力、应用技术研发等方面得到大幅度提升，珍贵文物保护综合能力得到极大的提高，从而推动我国文物保护事业进入科学化、规范化的新阶段。文物保护科技是指给文物看病，进行体检诊断(诊病)、治疗病害(治病)和采取措施预防病变(防病)，使文物能够延年益寿。文物预防性保护行动就是研究应用一切与博物馆环境及风险管理相关的科学技术和成果，对馆藏文物保存环境进行有效的监测和控制，抑制各种环境因素对文物的危害作用，努力使文物处于一个安全的生存环境，尽可能阻止或延缓文物的物理和化学性质改变乃至*终劣化，达到长久保存馆藏文物的目的。《国家文物博物馆事业发展“十二五”规划(2011~2015年)》和《国家文物保护科学和技术发展“十二五”规划(2011~2015年)》设立重大专项之一就是“文物风险预控技术体系研究与示范”，系统开展文物自然劣化、突发灾害、人为破坏等风险因素的识别、分级、预测、评估和处理研究，建立文物风险预控的理论及方法体系。研发馆藏文物微环境高效调控技术及博物馆环境监测系统解决方案，初步建立博物馆环境质量评估、监测和调控技术支撑体系。应用空间信息技术、图像分析技术、环境监测技术、物联网技术、海量数据存储与分析技术等，建立基础地理数据库、环境监测数据库、文物状态数据库、图像存储信息库、安全防范数据库等，形成文物预防性保护及辅助决策的技术支撑体系、标准规范体系和信息管理系统平台。针对文化遗产地、博物馆等领域的文物保护特点，有计划地开展科技示范，提高文物保护管理的信息监测、动态管理与辅助决策支持能力。馆藏文物保护管理职能机构和科研基础平台建设得到不断完善各级博物馆普遍设置了文物保管部门，专职负责馆藏文物的保管工作。在***和许多省级博物馆、部分文物机构和科研院所内，逐步建立了文物保护和修复专业的部门或岗位，已经在国内形成了具有一定规模的馆藏文物保护科技力量。从多种渠道筹集投入了近亿元的科研设施及科研项目资金，运用现代科学技术开展了数百项保护文物的探索和应用研究项目，获得了一批馆藏文物保护修复成果。同时，已经制定《文物保护修复实验室建设规范》，并建立17家国家文物局重点科研基地，包含了馆藏文物保存环境重点科研基地，针对该领域的重大问题开展技术研究。预防性文物保护理念的应用和全国文物保护修复网络的构建，使馆藏文物保存环境科学和技术工作得到了极大的重视和加强。在法制规章、发展规划、管理机构、新建场馆、科技研究、标准化建设等方面有了很大的发展，我国馆藏珍贵文物和部分重要出土文物得到了科学保护，全面改善了馆藏珍贵易损文物的保存环境，提高了科技水平，降低了文物损毁率，从根本上解决了文物保护能力薄弱的问题，扭转了“头疼医头，脚疼医脚”的被动局面，推动了由“被动的抢救性保护”向“主动的预防性保护”转变。第二节博物馆馆藏文物科技保护现状博物馆中的藏品按来源性质主要分为考古发掘出土文物和传世文物，根据文物质地的物理化性能的不同，文物的材质大致分为有机质地、无机质地和人工复合质地三大类(表1-1)。这些文物都经历了长时间的保存，尽管保存的环境和条件都非常好，但它们都会发生不同程度的变化。一方面，文物与保存环境周围的水、空气、土壤、光照等接触，而这些都会或多或少地对文物产生影响；另一方面，不同材质的文物都有一个自然老化过程，这种老化蜕变是它们自身与环境相互作用的结果，同样对文物产生了负面影响。调查数据表明，馆藏文物腐蚀程度与材质有关，无机类文物重度以上腐蚀平均率低于有机质文物。馆藏文物的预防性保护，是一项管理、研究和应用并举的系统工程，需要通过建设一个统一的馆藏文物保存环境监测平台来有效实施。为此，国家文物局在组织开展“十一五”国家科技支撑计划《馆藏文物保存环境应用技术研究(2006BAK20B01)》等一批专项研究。在获得一批研究成果的基础上，2011起还组织开展了一系列“馆藏文物保存环境监控技术成果集成示范”项目，至今已经取得了一批研究成果，进行了示范、培训和推广，并已组织研制了一批相关的技术规范。《国家文物博物馆事业发展“十二五”规划(2011~2015年)》和《国家文物保护科学和技术发展“十二五”规划(2011~2015年)》针对可移动文物预防性保护，以“显著提高馆藏文物和遗产地风险预控能力”为发展目标，坚持“建立科学保护文物的长效机制，推进文物的抢救性保护与预防性保护的有机结合。加强文物的日常保养，监测文物的保护状况，改善文物的保存环境”的保护为基本原则，将组织实施“文物风险预控技术体系研究与示范”和推进博物馆藏品保存环境达标建设，研究推广应用博物馆藏品保存保护技术，有效降低博物馆藏品的自然损坏率列为文物博物馆科学研究和技术创新、加强博物馆藏品保护和科学研究方面的主要任务，将“建立馆藏文物保存环境监测平台，提高馆藏文物收藏保管能力”作为可移动文物保护和文物保护装备保障两方面重大工程内容，将“开展100个包括国家文物保存环境监测中心、区域文物保存环境监测中心、文物保存环境监测站在内的全国珍贵文物保存环境监测网络建设工作”作为发展指标，将“研发馆藏文物微环境高效调控技术及博物馆环境监测系统解决方案，初步建立博物馆环境质量评估、监测和调控技术支撑体系”作为重大专项研究内容。《国家文物博物馆事业发展“十二五”规划(2011~2015年)》提出了推动博物馆发展从数量增长向质量提升转变，优化博物馆体系，基本形成以中央地方共建***博物馆为龙头，国家一、二、三级博物馆和重点行业博物馆为骨干；国有博物馆为主体，民办博物馆为补充的博物馆体系，构建辐射全国、面向世界的博物馆资源共享平台。建成一批体现国家或地方文明形象的博物馆，新建、改扩建一批地市级和文物大县博物馆，加强博物馆基础设施、安全防范设施、保管装备、保存环境控制设施、陈列展示设施建设。大力推进中央地方共建***博物馆和创建世界一流博物馆工作。支持各省、自治区、直辖市建设地方重点博物馆。立足行业特点和地域文化特色，积极发展科技、艺术、自然、民族、民俗、工业遗产等类型的专题性博物馆，大力推进生态博物馆、社区博物馆、数字博物馆等新形态博物馆建设。实施民办博物馆质量提升行动计划，引导、规范和扶持民办博物馆发展。在“十二五”规划中，提出加强博物馆藏品保护和科学研究拓展博物馆藏品来源渠道，丰富博物馆藏品种类，增加博物馆藏品数量。创新博物馆与文物考古研究机构的协作机制，推进考古发掘品向国有文物收藏单位移交。鼓励民间文物收藏者将珍贵文物捐赠或委托博物馆保管，提高民间收藏文物的保护展示水平。加强地市级博物馆库房和区域文物中心库房建设，建立文物中心库房集中保管重要藏品制度。结合国有可移动文物普查，建立全国博物馆藏品数据库。开展国家一级文物藏品档案复核工作，实施全国国有文物收藏单位藏品定级达标建设活动。推进博物馆藏品保存环境达标建设，研究推广应用博物馆藏品保存保护技术，有效降低博物馆藏品的自然损坏率。开展国有馆藏一级文物以及重要出土文物的病害分析和健康评估工作，修复保护一批博物馆藏品。加强博物馆藏品的科学研究和保护技术攻关，提高博物馆的科研能力、学术地位和社会影响力。创新博物馆管理机制，以中央地方共建***博物馆和国家一级博物馆为重点，逐步构建公益目标明确、投入机制完善、监管制度健全、治理结构规范、微观运行高效的现代博物馆制度。健全博物馆馆际交流、陈列展览项目交流合作、藏品开放工作制度，建立以国家一级博物馆为核心的博物馆专业协作网络，推进对中小型博物馆的连锁、代管和对民办博物馆的帮扶，激发基层博物馆的活力。建立博物馆藏品共享平台和藏品利用激励机制，大幅提高博物馆藏品利用效率。推进博物馆陈列展览精品工程，建立博物馆陈列展览和社会服务质量评价制度。完善博物馆登记、年检制度，分类管理国有博物馆和民办博物馆。健全博物馆评估定级和运行评估制度，建立政府、行业和社会共同参与的博物馆监督管理机制。实行博物馆专业人员资格管理制度，壮大博物馆之友和博物馆志愿者队伍，加强博物馆行业协会建设，提高博物馆工作人员的职业道德水平。《国家文物保护科学和技术发展“十二五”规划》，在技术创新活动方面，国家先后启动实施了“中华文明探源工程(二)”“文化遗产保护关键技术研究”“大遗址保护关键技术研究与开发”“古代建筑保护技术及传统工艺科学化研究”“石质文物保护关键技术研究”“中华文明探源工程及其相关文物保护技术研究”“指南针计划——中国古代发明创造的价值挖掘与展示”等一批重大科研项目。通过联合攻关，在系统揭示文化遗产价值、探究中华文明形成与早期发展的特征与规律、现代科学技术在考古领域的应用、大遗址的保护与管理、馆藏文物保护修复技术与材料、馆藏文物保存环境的监测与控制、传统工艺科学化、不可移动文物保护、文物保护集成装备等方面取得了一批具有自主知识产权的共性
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