正文 第一篇 藏品的沾汙理論(六)(1 / 3)

沾汙與汙染的區別

沾汙與汙染現象存在著一定的內在聯係,因此人們容易將這兩個性質不同的概念混淆起來。

隨著環境意識的深化和環保知識的普及,汙染這個詞,已不再是環境科學教科書中的專用詞,它在普通百姓的日常口語中被廣泛使用。沾汙這個詞則與之不同,它在口語中很少派上用場,人們習慣用弄髒這個字眼來表達同一個意思。

就目前人們對汙染的認識水平來看,所謂環境汙染應當涵蓋如下的內容由於自然和人為(生產、生活)的原因,往原先處於正常環境中附加了物質、能量和生物體,其數量和強度超過了環境的自淨能力(自動調節能力),使環境質量變差,並對人們的健康或環境中的某些有價值的物質產生有害影響者。根據我們的考慮,沾汙與汙染至少存在下述不同之處:

1.時間性上的差異

沾汙是一種自然現象,這種現象自開天辟地以來就存在;汙染是一種人為現象,它發生在礦物燃料被大量應用的近代。環境汙染作為一個問題被提出來,還是近40年來的事。

沾汙隨時都會發生,隨處都在發生;汙染的發生,在時間上受控於人為因素。

2.空間性上的差異

沾汙現象普遍存在於整個地球空間,無處不在;汙染則有一定的局限性,汙染物的空間分布受汙染源地理分布的影響。這也就是說,汙染的發生,在空間上受控於人為因素。

3.物質量上的差異

促成某一物體沾汙的有害物質的數量往往可以很少,例如一滴墨水可以沾汙一本書;導致環境汙染的有害物質的數量通常必須足夠多。

4.物質性質上的差異

造成物品沾汙的物質可以是有害物質,也可以是無害物質,甚至還可以是有益的物質,例如色酒灑到衣服上可以造成衣服的沾汙,但色酒並不是有害物質,而是美味的飲品;造成環境汙染的物質大都是有害物質,它們在環境中的存在可降低環境的質量。

5.成因上的差異

沾汙是一種隨機的自發過程,在沒有大氣汙染的情況下,沾汙過程並不受人為因素的影響;汙染是由人為原因造成的。

6.危害廣度和程度上的差異

沾汙通常隻對某一物品,甚至隻對某一物品的某一部位造成危害;汙染則會對一個巨大的空間中的所有物品造成危害,而且還會影響生活在這一空間中的人們的健康,威脅他們的生存。

7.可控性上的差異

沾汙現象,由於它的隨機性和普遍性,無法實行有效的大範圍的人為控製;汙染則可以通過立法手段和技術手段加以限製和控製。

8.自淨能力的差異

被沾汙的物體本身不具備自淨能力,清除沾汙和阻止沾汙需要做功和施加外力;環境具有一定的自淨能力,可通過自動調節機製消除或部分消除汙染因素的危害。

9.相互關係上的差別

沾汙作用不會改變環境質量,影響汙染過程;但大氣汙染過程可對沾汙產生直接影響,許多沾汙現象是由大氣汙染造成的。

10.檢測方式的差異

沾汙現象的發生和沾汙程度的確定,可借助肉眼判斷,對氣相物質的沾汙往往需要借助嗔覺感官判斷;但對汙染現象的發生和汙染程度的確定,則需要借助科學儀器來判斷。

11.作用機製的不同

沾汙與大氣汙染的最主要區別在於它們的作用機製的不同。大氣汙染的作用機製是汙染物質在大氣環境中的擴散、遷移和轉化;沾汙作用的機製是外來物質在物體表麵的沉積,滯留和轉化。

總之,大氣汙染過程為沾汙作用提供所需的足量沉積物;沾汙作用將分散的大氣汙染物有效地集結於物體的表麵,並為之提供相互作用的條件和機會。

固體的表麵力

圍繞每一個粒子存在一個力場,此力場在固體表麵不可能突然消失,它必然會擴展到表麵以外的空間,使外界進入該力場作用範圍的物質受到吸引,例如氣體分子或原子來到固體表麵時,就會受到一個吸引勢。此吸引勢的強度取決於氣體原子和表麵之間的相互作用性質。當然嚴格地講,除非被吸引的物質也具有力場,否則吸引作用很難發生。因此應該看成在固體表麵的力場和被吸引的粒子的力場之間存在相互作用,此相互作用與固體表麵的力場成比例。

固體表麵存在多種形式的力,表麵的粘附作用和吸附作用就是在這些力的影響下而實現的。這些力屬於分子之間的吸引力,它包括範德瓦爾斯如力和氫鍵力。範德瓦爾斯力的主要來源是:①取向力偶極與偶板間的相互吸引力;②誘導力偶極與誘導偶板間的相互吸引力;③色散力一一分子中電子的運動產生瞬時偶極矩,它使鄰近分子瞬時極化,後者又反過來增強原來分子的瞬時偶極矩,這種相互耦合產生的淨吸引力。

氫鍵力是指在一定條件下,氫可以受到兩個原子較強的吸引,使它失去自己的電子,變成一個裸露的質子,它在這兩個原子之間構成氫鍵。氫鍵的結合能較小,一般是量級。它是水分子間相互作用的重要部分。氫鍵的鍵能介乎一般共價鍵能與範德瓦爾斯力之間。

有關範德瓦爾斯力的詳細內容我們留在下一章討論。下麵我們討論固體表麵的化學吸附力問題。

我們討論固體表麵的力,是為了解釋塵粒在固體表麵的粘附機理以及氣相物質在固體表麵的吸附機製。例如極性固體材料與極性分子之間的作用可以看成是兩個極性分子之間的作用。在這種情況下,色散力、誘導力和取向力三種作用力都起作用。極性分子與非極性分子相遇,其相互作用可以不考慮取向力的貢獻,隻考慮誘導力和色散力等對粘附作用的影響。

固體材料的各種表麵力使它具有粘附、吸附及化學反應的活性,因此固體表麵通常具有易沾汙的特性,此外固體表麵的多孔性及電子結構特性也易於造成沾汙。

固體表麵的其他易沾汙特性

一、固體表麵的多孔性

固體表麵通常都有氣體吸附層、水膜吸附層、油汙粘附層、塵粒粘附層、氧化層、氧化物一基體過渡層等多餘成分。這些成分使多孔性屬於表麵的密實固體,如金屬、岩石、玻璃等,變為具有多孔性表麵的物體。

金屬表麵由於長期暴露於空氣中,而生成一層氧化膜,這層膜具有多孔性。玻璃表麵的氧化物成分為氧化鈉和氧化鉀,它們容易遭受凝結水的浸蝕,使原先由60和0占據的空間變為充滿空氣的孔隙,形成了由314骨架組成的多孔表麵。岩石表麵的多孔性是由風化層構成的。

還有一類固體物質,它們本身就是由多孔材料構成的,其表麵自然屬於多孔性表麵。紙張、紡織品、竹材製品、木製品都屬於多孔材料構成的物品,它們除了容易遭受固相塵粒和氣相物質的沾汙外,更容易遭受液體汙的沾汙。

二、固體表麵的反應活性

固體表麵與周圍介質接觸時,不同相物質體係間的相互作用,總是首先通過聯結它們的界麵,在固體表麵上由於所需的反應活性最小,所以一些化學反應總是從表麵上發生。同一個化學反應,在表麵上進行的速度比在固態物相內進行的速度快幾個數量級。

三、固體表麵的電子結構特性

固體多由晶體組成,晶體的點陣在表麵上突然被切斷,使得表麵上原子的配位狀態與內部原子迥然不同,使其具備了多餘的未配對的價電子。表麵上原子的這種未飽和的鍵合力,叫做懸空鍵。表麵上的原子也可能形成其他類型的電子態。這種表麵局域的電子態,叫做電子表麵態。它在表麵吸附層及表麵反應中,具有特別重要的意義。電子表麵態影響著以至規定著表麵原子電離、電子發射、電荷遷移、表麵與吸附分子間的化學鍵、以及表麵的化學反應。固體表麵的電子結構特性,是其吸附性和化學反應活性,在電子結構層麵上的反映。口.纖維狀結構的沾汙模型

紙質藏品在圖書館、檔案館、博物館中占有最大的比例,再加上紡織品文物及其他纖維製品,使纖維藏品在保藏學中具有特殊重要的地位。幾乎所有的關於纖維材料的保護技術專著中都強調了沾汙作用的危害。各類藏品的沾汙危害同一般紡織品的危害性質不同,它是將沾汙的累積效應和抗去汙能力的脆弱性聯係在了一起,向保藏學提出了最強有力的挑戰。