Kształtując warunki środowiska wewnętrznego w muzeach, archiwach, bibliotekach i magazynach muzealiów oraz archiwaliów, należy uwzględniać bezpieczeństwo eksponowanych i przechowywanych dzieł, komfort osób przebywających w budynku (pracowników i osób zwiedzających) i, coraz częściej, zmniejszenie zużycia energii przez instalacje wewnętrzne (grzewcze i klimatyzacyjne) oraz oświetlenie.

Muzeum Narodowe w Warszawie Galeria Sztuki XIX wieku (fot. WIKIPEDIA)

Podstawowym zabiegiem mającym zapewnić bezpieczeństwo i chronić zbiory przed niszczącym oddziaływaniem otaczającego środowiska jest stworzenie im takich warunków, w których ich stan będzie niezagrożony i stabilny w czasie. W artykule opisano zagrożenia mogące prowadzić do uszkodzeń fizycznych przedmiotów zabytkowych, takie jak wahania wilgotności względnej powietrza, rozwój drobnoustrojów, niewłaściwe oświetlenie i zanieczyszczone powietrze oraz pojawienie się owadów i gryzoni.

Zadaniem każdego muzeum i archiwum jest nie tylko ekspozycja posiadanych zbiorów, ale także zapewnienie im skutecznej ochrony przed destrukcją. Przyczyną rozkładu materiałów i przedmiotów zabytkowych są czynniki środowiskowe i indywidualna podatność obiektów na ich oddziaływanie. Chemiczny, mechaniczny i biologiczny charakter tych reakcji jest różny dla różnych materiałów. Jednocześnie parametry powietrza właściwe i bezpieczne dla jednego rodzaju materiału, mogą doprowadzić do zniszczenia innego rodzaju. Nie istnieje jeden, idealny zakres wartości temperatury i wilgotności względnej powietrza odpowiedni dla wszystkich materiałów. To zjawisko może stanowić problem przy definiowaniu parametrów powietrza w budynkach z kolekcjami mieszanymi oraz w przypadku przedmiotów wykonanych z wielu materiałów [3]. Mimo to, jeśli celem jest jak najdłuższe zachowanie zasobu dla przyszłych pokoleń, należy szczególną uwagę zwrócić na warunki przechowywania i ekspozycji.

Wrażliwość materiałów na warunki środowiskowe

Materiały, z których wykonane są przedmioty zabytkowe wykazują dużą wrażliwość na warunki środowiskowe. Prawidłowe dobranie wartości parametrów powietrza i wykluczenie (gdy nie jest to możliwe ograniczenie) występowania niebezpiecznych dla nich zanieczyszczeń powietrza i czynników biologicznych, korzystnie wpływa na bezpieczeństwo przechowywanych i eksponowanych zbiorów.

Podczas analizy szeroko rozumianych warunków środowiskowych uwzględnia się następujące czynniki fizyczne, chemiczne oraz biologiczne:

• parametry powietrza: wilgotność względna, temperatura i ich dopuszczalne tolerancje oraz prędkość przepływu,
• promieniowanie nadfioletowe oraz podczerwone,
• natężenie światła widzialnego,
• stężenie zanieczyszczeń gazowych powietrza, takich jak: dwutlenek siarki, tlenki azotu, związki siarki (wśród nich: siarkowodór, dwusiarczek węgla, siarczek karbonylu), ozon, kwas octowy, formaldehyd, aldehyd octowy, kwas mrówkowy, kwas octowy, amoniak, kwasy tłuszczowe, kwas solny, para wodna [2],
• stężenie cząstek drobnych PM2,5 (drobne frakcje pyłów zawieszonych o wielkości cząstek poniżej 2,5 μm) oraz cząstek o większych wymiarach [2],
• lotne związki organiczne,
• zagrożenia biologiczne (bakterie, grzyby pleśniowe, grzyby domowe, owady np. rybiki, kołatki, karaluchy, gryzonie – myszy, szczury, które w niesprzyjających okolicznościach mogą osiedlić się w magazynach).

Galeria Sztuki Polskiej XIX wieku w Sukiennicach - sala Chełmońskiego (fot. WIKIPEDIA)

Poniżej pokrótce scharakteryzowano destrukcyjny wpływ czynników środowiskowych na materiały.

1. Wilgotność względna powietrza – materiały higroskopijne (m.in. papier, pergamin, drewno, tkaniny, skóra zwierzęca, sierść, pióra, kości, rogi) w wyniku absorpcji i desorpcji wilgoci ulegają degradacji [9], [3]:

• zbyt niska wilgotność względna – materiały stają się kruche i łamliwe, sztywne, wypaczają się, pękają, kruszą, kurczą, ale spowalniane są przemiany chemiczne,
• zbyt wysoka wilgotność względna – pojawia się utrata elastyczności, rozpulchnianie, powstawanie deformacji, obniżona odporność na uszkodzenia mechaniczne i zwiększona podatność na rozwój grzybów i bakterii, rozpuszczanie klejów i spoiw, uwadnianie materiałów higroskopijnych (drewno, papier, płótno, pergamin, skóra, tynk, kamień) prowadzące do zmiany ich objętości, migracja barwników i pigmentów, zachodzą chemiczne procesy hydrolizy składników przedmiotów (np. uwalnianie się kwasu siarkowego z atramentów żelazowo-galusowych skutkuje wypalaniem dziur w papierze: masowe zakwaszanie zbiorów archiwalnych i bibliotecznych), występuje korozja metali, zanik farby, pękanie i mętnienie szkła, krystalizacja i przemieszczanie się soli mineralnych. W normie PN-EN 15757:2012P [11] zamieszczono klasyfi kację materiałów związaną z ich wrażliwością na wilgotność względną powietrza (tab. 1.).

2. Temperatura powietrza – pośrednio wpływa na stan eksponatów, poprzez współzależność jej wartości i wartości wilgotności względnej, np.:

• ciepło i niska wilgotność względna powietrza – wysuszenie i rozpadanie się niektórych materiałów: skóry, pergaminu, papieru, klejów, taśm samoprzylepnych, denaturyzacja białek tworzących włókna tkanin (np. jedwab), 
• ciepło i wysoka wilgotność względna powietrza – stymulacja rozwoju drobnoustrojów, korzystne warunki dla owadów i gryzoni,
• chłodno (<10°C) i wysoka wilgotność względna powietrza oraz słaba cyrkulacja powietrza – zawilgocenie, rozwój drobnoustrojów.

Jednak bardziej niekorzystnie od nieodpowiednich wartości parametrów powietrza, na przedmioty zabytkowe oddziaływają duże i gwałtowne wahania wartości wilgotności względnej i temperatury powietrza. Szybkie zmiany wartości temperaturyw przypadku np. takich materiałów organicznych jak papier, skóra, tkaniny prowadzą do pękania, marszczenia, wyginania, wypaczania. Z tego powodu zasada stabilizacji warunków cieplno-wilgotnościowych jest fundamentalna dla przechowywania i konserwacji zabytków.

3. Promieniowanie widzialne i niewidzialne, naturalne i sztuczne: fale wszystkich długości – widzialne, podczerwone i nadfioletowe (najniebezpieczniejsze) – dzięki właściwościom utleniającym sprzyjają chemicznemu rozkładowi materiałów organicznych, powodują żółknięcie, szkodliwy wpływ na barwniki, przyspieszenie starzenia, kruchość i pękanie papieru, tkanin, warstw malarskich. Efekt wpływu światła jest kumulatywny, zmiany są zawsze nieodwracalne, a reakcje chemiczne wywołane światłem trwają nadal po usunięciu źródła światła [3].

4. Do jednych z najbardziej szkodliwych dla eksponatów zanieczyszczeń powietrza zalicza się dostające się wraz z powietrzem zewnętrznym, szczególnie w obszarach uprzemysłowionych, substancje gazowe pochodzące z procesów spalania (SO₂, NOx) oraz ozon. Związki siarki i azotu w połączeniu z parą wodną z powietrza tworzą silne kwasy, oddziaływujące szczególnie destrukcyjnie na przedmioty zabytkowe. Także obecność w powietrzu ozonu jest groźna dla ich bezpieczeństwa, gdyż jest on silnym utleniaczem i najbardziej reaktywnym składnikiem zanieczyszczonego powietrza [17].

Zanieczyszczenia powietrza powodują:

• korozję, matowienie przedmiotów metalowych (tlenki siarki, siarkowodór, inne kwaśne gazy),
• erozję powierzchniową, odbarwienie przedmiotów kamiennych i farb (tlenki siarki i inne kwaśne gazy, cząstki pyłu),
• blaknięcie, zmiana koloru farb i pigmentów na tkaninach (tlenki azotu, ozon),
• osłabienie włókna, ścieranie, zabrudzenie tkanin (tlenki siarki, tlenki azotu, kurz),
• kruchość papieru (tlenki siarki),
• osłabienie, ścieranie powierzchni skóry (tlenki siarki),
• uszkodzenie powierzchni przedmiotów ceramicznych (gazy kwaśne),
• duże uszkodzenia wszystkich materiałów pochodzenia organicznego (ozon).

Poza zanieczyszczeniami powietrza dostającymi się z zewnątrz do pomieszczeń, problemem jest emisja gazów z materiałów wykończeniowych i mebli wystawienniczych oraz opakowań, w których przechowywane są obiekty. Drewno (dębowe, brzozowe i bukowe), płyty wiórowe i pilśniowe (w tym MDF) oraz farby są źródłem emisji lotnych związków organicznych (głównie kwasu mrówkowego, octowego i formaldehydu). Kwas octowy i mrówkowy oraz formaldehyd uwalniają się do powietrza nie tylko z drewnianych mebli, ale także z uszczelek, gablot i innych elementów wyposażenia i wykończenia wnętrz, w których wykorzystano do produkcji żywice mocznikowo-formaldehydowe [17]. W przypadku archiwaliów stosowane w magazynach opakowania (koperty, pudła, teczki, obwoluty) powinny być wykonane z papierów, kartonów, tektur niezawierających ligniny, związków siarki i chloru, bezkwasowych o wysokiej zawartości celulozy (ponad 87%) [3]. Dotyczące ich wymagania (zasadowość, rezerwa alkaliczna, odporność na utlenianie i rozdarcie) są podane w PN-EN ISO 9706:2001P [12].

Należy pamiętać, że chociaż postęp procesów niszczących w zanieczyszczonym środowisku jest zazwyczaj powolny, to długotrwała ekspozycja obiektów może prowadzić do poważnych zniszczeń [19].

Muzeum Archeologiczne w Warszawie (fot. WIKIPEDIA)

5. Mikroorganizmy (grzyby strzępkowe, promieniowce, w wysokiej wilgotności powietrza bakterie, na przedmiotach drewnianych – grzyby wyższe, tzw. domowe) przenoszone wraz z przepływającym przez pomieszczenie powietrzem zasiedlają przedmioty, szczególnie aktywne są na tych, w których składzie jest celuloza i białka (drewno, papier, tkaniny lniane, bawełniane, skóra, pergamin). Także przedmioty wykonane z kamienia i metali ulegają zniszczeniu w wyniku działania mikroorganizmów na skutek wydzielania związków kwaśnych i innych metabolitów [6]. Korozja mikrobiologiczna przedmiotów oraz budynków zabytkowych powoduje osłabienie struktury materiałów i ich rozkład, kruszenie, spadek wytrzymałości, przebarwienia.

Kryteria wyboru parametrów środowiskowych

(...)

W drugiej części artykułu zostaną omówione zalecane wartości czynników środowiskowych i sposoby ich realizacji.

dr inż. Anna CHARKOWSKA
Zakład Klimatyzacji i Ogrzewnictwa,
Wydział Instalacji Budowlanych,
Hydrotechniki i Inżynierii Środowiska
Politechniki Warszawskiej