有害气体的危害及对文物的破坏

有害气体主要有SO2、H2S、NOx、Cl2、O3及氢氧化合物等，其中SO2、H2S为酸性气体；NOx、Cl2既是酸性气体，又是氧化性气体。

（一）二氧化硫及硫化氢的危害

1.二氧化硫

二氧化硫（SO2），又名亚硫酸酐，是一种无色、具有剧烈窒息性臭味的气体，比重2.26；易溶于水，性质活泼，吸水成为亚硫酸后腐蚀文物材料。是大气中分布很广、危害性大的一种酸性气体。二氧化硫在大气中随着反应条件的不同，其产物也不相同，但最终产物是硫酸盐。

第一，对石质文物的危害。石质文物的主要成分是石灰质（CaCO3），SO2接触任何一种含有CaCO3物质的文物材料，对其腐蚀都是相当严重的。一方面所生成的硫酸钙破坏了文物材料的结构，另一方面硫酸钙由于随湿度变化不断放水、吸水，在此反复作用下而剥落，石质文物在此一层层剥落中直到破坏殆尽。

第二，对金属文物的危害。SO2对金属危害相当严重，硫酸及硫酸盐是电解质，具有吸湿性，使铁器锈蚀。SO2对室外青铜器的腐蚀往往是通过与铜器中的铅反应来进行，当酸性降水落在室外青铜器表面上时，雨水中的硫酸与青铜器中的铅反应生成硫酸铅。生成的硫酸铅很容易被雨水冲洗而消失，导致青铜器表面形成凹凸不平的斑点。

第三，对有机质文物的损害。按其材料构成，有机质文物分为植物纤维文物（纸、棉、麻布等）和动物纤维文物（丝织品、毛织品、皮革等），SO2对这两种纤维质文物都有破坏作用。

SO2对植物纤维的侵蚀机理主要是植物纤维对酸类物质的抵抗能力较弱，遇酸后产生酸性水解反应，使纤维素的机械强度下降；同时，木质素与SO2强烈亲合时，能够裂解成各种化合物。SO2对动物纤维质文物的侵蚀机理仍有待揭示，但侵蚀作用是存在的，侵蚀严重的丝绸、皮革等文物材料只要用手轻轻一搓，立即会变成红色粉末。

第四，对古代玻璃制品的危害。SO2产生的H2SO4；本身并不腐蚀玻璃，但若处于高湿环境中，少量水分会使玻璃中的碱性氢氧化物析出，它与空气中的二氧化碳化合，生成碳酸盐。这些碳酸盐就能与SO2反应生成硫酸盐，再进一步氧化，导致玻璃表面形成碎裂纹，严重的使整个器物粉化。^[1](www.xing528.com)

第五，对壁画的危害。这是由于壁画中含有CaCO3。如著名石窟敦煌莫高窟的某些洞窟中的壁画表面形成许多灰白色小圆点产物，经分析是硫酸钙。

2.硫化氢

硫化氢（H2S）是一种无色气体，有恶臭和毒性，比重1.19，密度1.539。能溶于水而生成氢硫酸，易被氧化生成SO2，因此，上述SO2对文物造成的危害都适用于H2S气体。此外，它对文物还有其他一些SO2所不具备的危害性。

硫化氢是一种酸性还原性气体，极易与重金属盐类反应生成重金属硫化物。由于我国古代所使用的颜料大部分都是重金属矿物盐类，因此，极微量的硫化氢气体的存在都会使绘画艺术品产生变色反应。尤其是纸质绘画艺术品，不仅颜料会变色，而且底基材料的强度也会极大地降低。

由于硫化氢的还原腐蚀性，它能够对除金器以外的任何金属文物产生腐蚀作用。尤其是银器文物制品受腐蚀后，其表面会形成一层黑色硫化银薄层。

（二）臭氧对文物的危害

臭氧（O3）是一种强烈的氧化剂，能够打断有机物碳链上的双键或三键，几乎能毁坏所有的有机化合物，如纺织品、档案材料、油画、家具、生物标本、皮革、毛皮等等；它还能增加银、铁的氧化速度和银、铜的硫化速度。臭氧破坏纤维素的机理可能是与水反应生成过氧化氢（H2O2）。

此外，还有一些其他气体对文物具有危害作用，如二氧化碳由于其酸性对石质文物造成损害；甲醛对无机材料中的玻璃、陶瓷釉彩、金属等具有潜在的危险作用；有机酸（甲酸、乙酸、丹宁酸）能使铅转化为碳酸铅等。