Utrzymanie jakości powietrza w muzeach, galeriach i salach wystawowych (1)

Chociaż, zarówno duże i gwałtowne zmiany temperatury i wilgotności względnej powietrza prowadzą do uszkodzeń eksponatów, najważniejszym parametrem, który należy kontrolować i utrzymywać w ściśle określonych granicach jest wilgotność względna powietrza.

* dr inż. Anna Charkowska, Zakład Klimatyzacji i Ogrzewnictwa, Politechnika Warszawska

Na stan zachowania zbiorów gromadzonych, przechowywanych i udostępnianych w muzeach, archiwach wpływ mają bardzo różne czynniki, ale w dużym stopniu zależy on od warunków klimatu wewnętrznego środowiska, w którym są przechowywane: temperatury i wilgotności względnej powietrza, stężenia zanieczyszczeń gazowych (takich jak np. dwutlenek siarki i tlenki azotu) oraz pyłowych, sposobu oświetlenia i stopnia naświetlenia, jak również od indywidualnej odporności przedmiotów. Poszukując optymalnych parametrów środowiska dla przechowywanych zbiorów, trzeba także brać pod uwagę ich specyficzne, indywidualne cechy, jak również ich „życiorys” (klimat historyczny), czyli m.in. sposób ich użytkowania, przechowywania w ciągu całego okresu ich istnienia, gdyż zdarza się, że przeniesiony przedmiot w nowym klimacie źle reaguje na zmiany ulegając degradacji.

Z punktu widzenia projektanta instalacji klimatyzacyjnych, najlepszym sposobem na zapewnienie w obiektach muzealnych i wystawienniczym wymaganych parametrów powietrza wewnętrznego przyjmowanych ze względu na przechowywane obiekty jest wykonanie nowoczesnej instalacji klimatyzacyjnej, umożliwiającej utrzymane wymaganych wartości wilgotności i temperatury powietrza w ścisłe określonych granicach, wynikających z wymagań przedstawianych przez konserwatorów dzieł sztuki.

Jednak, biorąc pod uwagę koszty instalacji klimatyzacji, jej projektu, wykonania i eksploatacji, zwraca się uwagę, że tylko najbogatsze muzea na świecie mogą pozwolić sobie na pełną klimatyzację całego obiektu ze ścisłym utrzymanie z niewielkimi tolerancjami parametrów powietrza. Stosując nowoczesny system klimatyzacji wraz z odpowiednią izolacją cieplną budynku można bowiem utrzymać stabilny mikroklimat przez cały rok z wilgotnością względną powietrza wynoszącą 50% (±2%) [2].
Jednocześnie należy pamiętać, że w salach muzealnych i bibliotecznych przebywają pracownicy oraz osoby zwiedzające obiekt lub czytelnicy, którym także należy zapewnić zadowalające ich warunki klimatyczne.
A zatem należy zapewnić właściwe, ze względu na wymagania zdrowotne (określone dla ludzi) oraz konserwatorskie (określone dla przedmiotów zabytkowych) parametry powietrza wewnętrznego. Po analizie optymalnych warunków do przechowywania przedmiotów zabytkowych oraz do przebywania ludzi, okazuje się jednak, że nie zawsze jest możliwe spełnienie wszystkich, często różniących się od siebie, wymagań.

W artykule zostaną przedstawione informacje dotyczące takich zagadnień związanych z przechowywaniem przedmiotów zabytkowych, jak zagrożenia oraz zalecane warunki przechowywania eksponatów (ze szczególnym zwróceniem uwagi na przedmioty archiwalne, obrazy i drewno polichromowane), normy i zalecenia polskie oraz zagraniczne, jak również parametry powietrza proponowane przez konserwatorów.

 Zagrożenia dla stanu przechowywanych przedmiotów

 Wśród czynników wpływających negatywnie na stan zachowania obiektów zabytkowych, najczęściej wymienia się następujące zagrożenia:

• działalność i aktywność ludzi (personel, zwiedzający, intruzi),
• niewłaściwa wilgotność względna powietrza,
• niewłaściwa temperatura powietrza,
• nieodpowiednie oświetlenie,
• oddziaływanie zanieczyszczeń gazowych i pyłowych,
• wpływ materiałów stosowane na wystawie i w magazynie,
• grzyby pleśniowe, owady, grzyby domowe, gryzonie, ptaki,
• katastrofy i klęski (powódź, pożary).

W wielu badaniach naukowych wykazano, że także inne parametry środowiskowe, takie jak pionowy gradient temperatury powietrza, stężenie zanieczyszczeń, oświetlenie, oddziaływując synergicznie z temperaturą i wilgotnością względną powietrza, również mogą prowadzić do zniszczenia zabytków. W tabeli 1 zamieszczono podział materiałów, z których wykonane są eksponaty w zależności od ich wrażliwości na zanieczyszczenia powietrza.

 Zbiory biblioteczne i archiwalne

Zbiory biblioteczne i archiwalne cechuje znaczne zróżnicowanie technologiczne. Są wśród nich obiekty o różnej formie fizycznej (arkusze, broszury, książki oprawne), wykonane z różnych materiałów (papier, pergamin, skóra, tektura, fotografia, mikrofilm itp.), o różnej wielkości (np. miniatury o wymiarach 5×3 mm oraz mapy o wymiarach. 3×4 m), a także o różnym stanie ich zachowania [5].

W zależności od składu, stanu zachowania i wrażliwości na światło zbiory te można podzielić na trzy kategorie [4]:

• dokumenty o wysokiej wrażliwości (np. zdjęcia czarno-białe),
• dokumenty o bardzo wysokiej wrażliwości (np. druki czarno-białe, druki na kwaśnym papierze),
• dokumenty o ekstremalnej wrażliwości (np. druki kolorowe, rękopisy, listy, dokumenty, akwarele, pastele, malowana skóra).

Niezależnie od charakteru poszczególnych eksponatów w zbiorze bibliotecznym, można stwierdzić, że na ich stan zachowania wpływ mają następujące czynniki:

• czynniki biologiczne: grzyby pleśniowe – związane z nadmierną wilgotnością powietrza i zawartością wilgoci w budynku; owady żerujące w grzbietach i w okładkach książek, gdzie zwykle jest najwięcej kleju;
• czynniki fizykochemiczne: zanieczyszczenia powietrza, w tym gazowe (szczególnie dwutlenek siarki, tlenki azotu, formaldehyd, ozon) i pyłowe; każdy rodzaj światła, naturalne i sztuczne, lampy błyskowe podczas wykonywania zdjęć; wilgoć i ciepło;
• starzenie się papierów;
• niszczycielska działalność człowieka.

Wilgotność względna, wymieniona wcześniej jako najważniejszy parametr powietrza, powoduje zniszczenia zarówno gdy jej wartość jest zbyt niska, jak i zbyt wysoka [18]:

• niska wartość wilgotności względnej powietrza powoduje wysychanie klejów, pękanie skóry, kurczenie się płótna i pergaminu,
• przy podwyższonej – najbardziej narażone są odsłonięte grzbiety i brzegi kart; wilgoć wnikając w głąb książki bardzo powoli z niej uchodzi, ponieważ celuloza zawarta w papierze jest materiałem bardzo higroskopijnym. Jeśli nastąpi znaczne zawilgocenie, to wewnątrz książki zachodzą głębokie zniszczenia wywołane rozpulchnieniem klejów w oprawach czy przenikaniem barwników z opraw i ilustracji na sąsiednie karty, co tworzy odbicia i stwarza warunki do rozwoju pleśni, okładki deformują się i odstają.

Gdy wilgotność względna przekracza wartość 70%, przy jednocześnie niskiej temperaturze powietrza bardzo prawdopodobny jest rozwój mikroorganizmów [20]. Zabytki z papieru w warunkach archiwalnych i bibliotecznych lub muzealnych są atakowane przez grzyby i bakterie. Wzrostowi grzybów towarzyszy w pierwszej kolejności rozkład klejów obecnych w papierze, co powoduje osłabienie jego struktury. Potem następuje rozkład celulozy, objawiający się zniszczeniem jej struktury i znaczącą degradacją papieru malowideł na płótnie [16].

Poza warunkami środowiskowymi, druga grupa przyczyn zmniejszających kondycję zbiorów wynika z czynników wewnętrznych spowodowanych procesem ich produkcji oraz składem papieru, a także użyciem nienajlepszej jakości materiałów do opraw książkowych, atramentów, tuszy, farb artystycznych i drukowych [9].

Podstawowym bowiem składnikiem papieru są włókna celulozowe pozyskiwane z drzew – m.in. sosny, świerka, czy osiki. Do rozdrobnionej masy celulozowej dodawane są kleje, barwniki i wypełniacze. Rodzaj wypełniacza zależy od technologii produkcji papieru, która może być kwasowa lub zasadowa. Otrzymuje się papier kwasowy lub zasadowy. W Polsce materiały biblioteczne, archiwalne, piśmiennicze otrzymywane w technologii kwaśnej to duża część ogółu zasobów.

Papier kwasowy produkowany w XIX i XX wieku okazał się papierem nietrwałym, podlegającym wewnętrznej degradacji celulozy spowodowanej niskim pH, o małej odporności na działanie wilgoci, gazów kwaśnych i utleniających, temperatury, prowadzących do degradacji papieru wyrażanej zmianą jego barwy, włóknistości [7]. Także czynniki zewnętrzne, takie jak kwaśne gazy – ditlenek siarki i tlenki azotu oraz duża wilgotność zakwaszają środowisko papieru w wyniku ich dyfuzji. Prowadzi to do fragmentacji ligniny, a w efekcie do żółknięcia papieru.

Degradacja papieru i wykonanych z niego wyrobów może zachodzić także pod wpływem innych czynników antropogenicznego pochodzenia. Niebezpieczne dla papieru są dymy papierosowe, lotne związki organiczne wydzielające się z powłok lakierniczych, farby, tapety, dymy ze spalanych tworzyw sztucznych i innych odpadów [7].

Rozkładowi ligniny sprzyja także obecność światła sztucznego i słonecznego oraz utleniające własności ozonu (fotooksydacja). Także dobowe i roczne fluktuacje temperatury powietrza wpływają destruktywnie na jakość papieru.

Znaczna grupa obiektów muzealnych, takich jak akwarele, pastele, książki, rękopisy, pergaminy, tkaniny, kurdybany, czy okazy botaniczne, jest wrażliwa na działanie światła. W szczególności wszystkie obiekty na podłożu papierowym wykonane w różnych technikach malarskich należą do grupy najbardziej wrażliwych i wymagają szczególnych warunków ekspozycji i przechowywania [15]. Efekt oddziaływania światła kumuluje się w czasie. Ekspozycja na działanie silnego światła przez krótki czas spowoduje takie same zniszczenia, jak słabe światło oddziałujące w dłuższym czasie [20].

Muzealne normy konserwatorskie określają następujące optymalne parametry warunków przechowywania i ekspozycji dla obiektów papierowych: temperatura powietrza: 19÷21 ºC, wilgotność względna: 50÷55 %, natężenie światła maksymalnie 50 Lux, emisja UV maksymalnie 20 mW/m²; 75 μW/Lumen [15].

Polichromowane rzeźby drewniane

 Drewniane obiekty polichromowane ze względu na wyjątkową wrażliwość na czynniki środowiskowe (wśród nich zmiany wartości wilgotności względnej oraz temperatury) mogą być uznawane jako odniesienie przy określaniu bezpiecznych zakresów wartości parametrów powietrza dla zbiorów muzealnych. Uważa się je bowiem za obiekty muzealny najbardziej zagrożone zniszczeniem.

Drewniane obiekty polichromowane złożone są z wielu warstw materiałów higroskopijnych: drewna, kleju zwierzęcego, zaprawy klejowej i farb. Materiały te w różnym stopniu kurczą się, gdy tracą wodę, i pęcznieją, gdy ją absorbują [19]. Konsekwencją są deformacje i uszkodzenia mechaniczne drewna, warstwy zaprawy oraz powłoki malarskiej [3].

Dodatkowo na stan zachowania obrazu czy rzeźby polichromowanej ogromny wpływ ma upływ czasu – z czasem obraz starzeje się i zachodzą w nim nieodwracalne zmiany, np. spękania, zabrudzenia, rzeźba drewniana polichromowana jest narażona na szkodniki drewna (kołatki), które żerując naruszają oryginalną strukturę drewna.

Przyjmuje się obecnie, że występujące w muzeum typowe zmiany temperatury 20°C ± 5 oraz wahania wilgotności względnej w zakresie 50%±15 nie stwarzają zagrożenia dla polichromowanego drewna.

Malowidła na płótnie

Na stan zachowania malowideł mają wpływ: wilgotność względna powietrza, temperatura powietrza, oświetlenie, rozwój drobnoustrojów.
Wśród czynników, które powodują uszkodzenia malowideł na płótnie bardzo istotny jest rozwój i namnażanie drobnoustrojów (szczególnie grzybów pleśniowych).

Kolejność spowodowanych przez drobnoustroje zniszczeń na przykładzie malowideł na płótnie jest następująca [16]:

• rozwój drobnoustrojów zaczyna się najczęściej od strony podobrazie, gdzie lubi gromadzić się wilgoć wskutek kontaktu obrazu z zimną ścianą. Przeklejone płótno łatwo pęcznieje i staje się pożywką dla różnych grup drobnoustrojów, przede wszystkim dla grzybów i promieniowców. Rozkładają one z równą energią klej z płótna, jak i samo płótno,. W malowidłach na płótnie następuje wówczas ścienienie podłoża i utrata przyczepności warstw malarskich.
• następnie drobnoustroje atakują warstwę zaprawy, zużywając w niej klej, a wytwarzane kwasy rozpuszczają kredę. Te destrukcyjne działania zachodzą nie tylko w widocznych granicach kolonii, ale także poza ich zasięgiem co zwielokrotnia rozmiar zniszczenia,
• wraz ze zniszczeniem płótna i zaprawy rozkład stopniowo rozprzestrzenia się na pozostałe warstwy malowidła, które jednakże nie są dla drobnoustrojów tak atrakcyjne.

Na malowidłach pozostawionych w bardzo wilgotnych warunkach wzrost drobnoustrojów może rozpoczynać się od powierzchni i penetrować w głąb. Szczególnie silne nagromadzenie się kurzu na zagrzybionych powierzchniach pobudza wzrost grzybów [16].

Normy polskie o przechowywaniu zbiorów

Wśród norma europejskich przyjętych jako normy polskiej znajdują się dwa dokumenty dotyczące warunków ekspozycji i przechowywania przedmiotów zabytkowych:
– PN- ISO 11799:2006, Informacja i dokumentacja — Wymagania dotyczące warunków przechowywania materiałów archiwalnych i bibliotecznych [11]
-PN-EN 15757:2012P, Konserwacja dóbr kultury – Wymagania dotyczące temperatury i wilgotności względnej w ograniczaniu mechanicznych uszkodzeń organicznych materiałów higroskopijnych powodowanych oddziaływaniem klimatu [13].
W normie [11] zamieszczone są informacje dotyczące bibliotek i archiwów. W załączniku do niej znajdują się dopuszczalne stężenia zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego. oraz rekomendowane warunki klimatyczne dla długotrwałego przechowywania materiałów archiwalnych i bibliotecznych.
W normie [13] znaleźć można wskazówki dotyczące wymaganych poziomów i zakresów temperatury oraz wilgotności względnej powietrza wewnętrznego sprzyjających ograniczeniu fizycznych uszkodzeń powodowanych oddziaływaniem klimatu. Norma odnosi się do organicznych materiałów higroskopijnych, przechowywanych bądź eksponowanych długookresowo (dłużej niż rok) w środowiskach wnętrz muzeów, galerii, magazynów, archiwów, bibliotek, kościołów i nowoczesnych oraz zabytkowych budynków.
W celu określenia optymalnych warunków mikroklimatu wykorzystana została koncepcja aklimatyzacji wrażliwych obiektów zabytkowych [13], polegająca na odniesieniu się do wahań lokalnego mikroklimatu (w szczególności zaburzeń wilgotności względnej), do których obiekty zaadaptowały się w przeszłości. A zatem konieczna jest znajomość klimatu historycznego, gdyż w normie opisano sposób określania zalecanych warunków wilgotności względnej na podstawie warunków historycznych.
Zgodnie z normą [13] ustalenie odpowiednich warunków klimatycznych sprzyjających ochronie obiektów zabytkowych opiera się na dwóch kryteriach: środowiskowym i materiałowym.
Kryterium środowiskowe związane jest z klimatem historycznym (monitorowanym przez minimum 12 miesięcy) i teorią aklimatyzacji obiektów, która uznaje dany obiekt jako zaaklimatyzowany do określonych warunków, jeśli w przeciągu minimum roku nie stwierdzono jego nowych uszkodzeń.
Analiza klimatu historycznego pozwala również na zróżnicowanie zaleceń w zależności od pory roku. Określenie okresowych (w sezonie i poza sezonem grzewczym) przedziałów utrzymania wartości temperatury i wilgotności względnej w praktyce umożliwia rzeczywiste ich spełnienie, m.in. przez nakierowanie działań na ograniczenie spadków wilgotności względnej poniżej 30% w okresie zimowym czy też wzrostów powyżej 65% w okresie letnim [2]. Mikroklimat historyczny opisany jest przez wartości średnie długookresowe, cykl zmiany rocznej oraz pasmo zmian krótkookresowych temperatury i wilgotności względnej, do których obiekty zaaklimatyzowały sie przez długi okres czasu, o ile klimat ten nie powoduje nowych uszkodzeń [6].

Wartości służące do zdefiniowania mikroklimatu historycznego określa się w następujący sposób:

• średnia długookresowa (roczna) – średnia arytmetyczna chwilowych wartości wilgotności względnej,
• cykl zmiany rocznej – 30-dniowa centralna średnia krocząca chwilowych wartości wilgotności względnej (wygładza fluktuacje i uwidocznia cykle długookresowe)
• wahania krótkookresowe – różnica miedzy wartością chwilową wilgotności względnej, a 30-dniową średnią kroczącą.Kryterium materiałowe dopuszcza krótkookresowe fluktuacje wilgotności względnej o amplitudzie nieprzekraczającej ±10%. Kryterium to opiera się na analizie cech fizycznych obiektów, bez odwoływania się do historycznych warunków w określonym budynku zabytkowym [2], a zmiany parametrów mikroklimatycznych nie powinny przekraczać poziomu krytycznego, powyżej którego pojawia się zagrożenie uszkodzenia fizycznego [6].

Pobierz biografię do artykułu