光对文物材料的危害与光化学反应

光与温度、湿度一样，是文物保存和利用中最基本的、最常遇到的外界环境因素。光主要来自太阳的光辐射，部分来自人工光源。光对文物材料的危害主要有三个方面：光对文物材料具有热效应、使有关化学反应加速和产生光化学反应。研究表明，光对所有有机材料文物具有破坏作用，引起它们表面变质并加速这种变质反应；而对无机材料文物，如金属、玻璃、陶瓷、石质文物等没有明显的直接破坏作用。

（一）光化学反应致害文物的机理

光对文物材料的破坏作用主要是引发化学变质反应，导致文物材料老化，由光辐射引发的文物材料光老化反应一般主要有光裂解反应和光氧化反应两种类型。

1.光裂解反应

光裂解反应是指高分子材料吸收光能而直接产生裂解的光化学反应，反应过程无需氧的参与。其反应速度可用链断裂量子产率表示，即单位时间内，断裂的聚合物分子数与吸收的光子数之比。

2.光氧化反应

光氧化反应是指高分子材料受光辐射时，在氧的参与下发生的光化学反应。它是导致材料变质、老化的主导反应。

在光氧化反应过程中，文物材料中存在的重金属离子杂质会起到催化光氧化反应的作用。

（二）光化学反应致害文物的一般特点

1.光化学反应是激发态分子的反应(www.xing528.com)

物质的分子或原子在其各种运动状态中，能量处于最低的状态称为基态，基态是最稳定状态。分子吸收光能后，分子或原子中的核电子将获得能量而跃迁到能量较高的轨道上运动，此时能量高于基态，称为激发态。激发态很不稳定，会通过各种理化过程返回基态。

在光化学反应中，往往是一个被激发分子和同一个品种或不同品种的没被激发分子之间的反应，这是光化学反应有别于其他类型化学反应的一个显著特点。

2.材料对光的吸收具有选择性

文物材料受光辐射发生光化学反应的前提是必须有一个对光的吸收过程。而材料对光的吸收，是以光子为单位进行的，其选择性决定于材料分子终态与初态之间的能量差，只有当某种波长或频率的光子的能量正好等于两能级之差时，光才能被材料吸收。

3.光化学反应具有后效性

光裂解反应使材料裂解成自由基、分解成小分子等，一旦生成自由基，即使不再受光辐射作用，光化学反应仍能够继续下去，如材料基态分子与自由基的反应、自由基与空气中的氧或液态氧的反应，这就是光化学反应的后效性。

4.部分光化学反应具有光敏性

吸收光的物质叫光敏剂。敏化剂分子将激发态时的超额能量在碰撞中全部转移给周围的另一分子而发生的化学反应称为敏化作用。高分子材料在制作过程中不可避免地要残留某些重金属离子或混入一定的杂质，它们均是光敏剂。如在纸质文物的制造过程或保管过程中，存留的铁、锰等重金属元素和施胶剂、木素、游离氯染料等物质都是重要的光敏剂。由于光敏剂的作用，能使文物材料对光的敏感范围向长波方向扩展，并进而引发光化学反应。