基于科学检测数据的古籍修复方案制定——以《金光明经》残卷为例

李 燕，童芷珍，喻 融，闫玥儿，黄艳燕，刘 鹏，王启元，陈 熙，王思浓，张宏斌，杨光辉

(复旦大学 图书馆 中华古籍保护研究院，上海 200433)

中华古籍保护与修复技艺源远流长，随着现代科学技术日渐应用于古籍修复领域，古籍修复工作获得重要的科学数据支撑，不断向规范化、精准化和科学化推进.如何利用新材料、新技术及多学科合作传承传统古籍保护与修复技艺，已成为时代课题.

近年来，复旦大学中华古籍保护研究院(以下简称“古保院”)在依据科学检测数据制定古籍修复方案方面，进行了积极尝试.“古保院”依托复旦大学图书馆和各相关院系，通过融合图书情报、文献学、物理学、生物学、化学、材料学等多学科，设置传统手工纸科技研究中心、传统墨与颜料科技研究中心、纸质文物无损检测研究中心、纸质文物脱酸保护研究中心等，旨在实现从传统修复技艺到科学基础原理再到数据应用创新的科学研究.

本研究以《金光明经》残卷为例，全方位展现“古保院”团队将科学检测方法融入古籍保护的全过程，探索分析科学检测数据在古籍修复方案制定中的实际应用.

1 研究现状

1.1 科学检测数据在古籍修复中的应用

我国传统手工修复技术一般都是以“师带徒”的模式传承，而且通常以经验为主，缺少科学数据予以证明.随着现代科学技术如纸张厚度检测、色度检测、纸质纤维酸碱性检测、纸质纤维分析、纸张老化分析、微生物检测、纸张性能检测等逐步应用于传统修复领域，为古籍修复工作提供了一系列的科学数据.当前国内修复师在实际工作中常用的科学检测技术主要有纸张厚度、色度、酸碱性检测及纸张纤维分析，一些修复单位也会关注纸张的耐折度、撕裂度及抗张强度等性能，而对纸张微生物检测、写印色料检测、修复用纸老化检测等科学数据的研究尚存在许多空白.且由于各馆实际情况不同，古籍检测设备、检测人员及检测方法等也参差不齐，没有统一标准.

科学检测数据是古籍修复方案制定的重要依据，而修复方案则是修复档案的核心.目前，图书馆系统并未单独对古籍修复档案记录的内容和格式进行明确要求[1]，各图书馆系统修复档案多依据《古籍特藏破损定级标准WH/T 22—2006》[2]、《古籍修复技术规范与质量要求GB/T 21712—2008》[3]，参考国家图书馆修复档案，并根据各馆实际情况编制.因而在古籍修复档案标准尚未颁布之前，当务之急是正确认识科学检测技术在古籍保护工作中的重要性，必须将科学检测数据作为古籍修复档案的重要内容之一，并将其应用于古籍修复实践.

1.2 古籍修复方案的制定原则及一般流程

古籍修复方案是针对古籍材质、破损情况及修复标准不同而量身定制的修复计划和措施，由修复小组讨论制定、专家组审核，并由修复人员执行操作.它是古籍修复档案的重要组成部分，对古籍修复质量有决定性作用[4].古籍修复方案的制定必须依据科学检测数据，同时参考《古籍特藏破损定级标准WH/T 22—2006》与《古籍修复技术规范与质量要求GB/T 21712—2008》.古籍修复方案的制定遵守“最小干预”原则，采用的保护措施以延续现状、缓解损伤为主要目标[4].修复结果应具有可逆性，修复后的部分与原件既相协调又可辨别，如若使用新材料，必须经过科学检测，确认对原件无损害后再使用[5].

图1 古籍修复方案制定一般流程图Fig.1 General flow chart for formulating ancient book conservation plan

1.3 科学检测数据的应用对古籍修复工作的意义

科学检测数据在古籍修复中的应用能带来许多好处，一是有利于建立科学规范、可靠安全的修复方案，以科学检测数据为基础制定的古籍修复方案，使古籍修复工作变得有据可寻；二是有助于及时了解馆藏古籍的保存环境，营造科学合理的库房条件.如通过微生物检测分析，不仅可以针对性处理古籍自身病害，还可以及时了解馆藏古籍的保存状况，对于已经发现的病虫害进行及时处理，可以有效避免危害的蔓延；三是有助于制定馆藏古籍修复工作计划.如通过纸张老化检测分析不仅可以选配合适补纸，还可以及时了解馆藏书的老化状况，预估同批书及一类书的保存现状，便于工作人员制定馆藏古籍修复工作计划时，对于那些老化严重同时使用频率高的书籍可优先保护、重点保护.

简而言之，通过传统古籍修复技艺与当代科学检测技术相融合，不仅可以使我国传统古籍修复技艺在当代保持勃勃生机，更能使我国当代古籍修复技术获得更全面、更理性的发展.

2 关于《金光明经》残卷的传统经验著录到科学检测数据方案

2.1 《金光明经》残卷基本情况

《金光明经》，全名《金光明最胜王经》，素有“镇国护家法宝”之称，历代有多个译本及注释本传世，与《法华经(妙法莲华经)》、《仁王经(佛说仁王护国般若波罗蜜经)》并称“护国三经”.目前国内公共馆藏记录最早的是甘肃省图书馆藏《金光明经》卷第二，系东晋写本.“古保院”所获《金光明经》残卷由收藏家洪奕先生于2020年5月捐赠，共30页，呈散页形式，原装帧形式为经折装，手工抄写，每折六行，行最多十七字，版框高约27 cm,宽约10 cm.据洪先生介绍，该经卷为五代北宋间抄本，最早发现于佛肚，由他从拍卖行所得.为支持我院科研工作，他将其中15页捐赠给我院进行科学检测分析及保护修复.但由于该经卷破损严重(图2)，且书页无任何直接与版本考证相关的信息，很难断定具体年代.

图2 《金光明经》残卷(编号29)Fig.2 Fragment of Golden Light Sūtra(No.29)

2.2 保存现状

这册《金光明经》残卷破损缺失较严重，破损位置主要在天头、地脚及折口处，破损原因为老化、缺损，同时还存在折口断裂、虫眼、粘连、霉斑、生物排泄物等现象(见图3).纸质脆化严重，碎屑较多，纸张机械强度明显降低，书页变色严重.需要对其进行保护修复，使其能继续翻阅和长期保存.

图3 《金光明经》残卷病害图Fig.3 Disease diagram of Golden Light Sūtra fragment

采用直接观察法并结合显微镜等工具对30页书页进行全面破损调查，调查结果见表1[6].

表1 《金光明经》残卷破损状况调查表Tab.1 Damage survey form for Golden Light Sūtra fragment

破损情况分析如下：

1) 纸张老化.书页变色，老化比较严重，主要体现在天头、地脚及折口位置，书页翻动时有掉渣现象.

2) 虫蛀严重.30页全部存在虫蛀现象，单张书页虫蛀面积多数在30%左右.

3) 絮化严重.30页全部存在絮化现象，单张絮化面积约占整张面积20%左右.

30页残经总体病害严重.其中中度达16页、重度达10页、濒危2页.微损只有2页，无基本完好页.因此，根据《古籍特藏破损定级标准WH/T 22—2006》，该书定为一级破损.

2.3 科学检测与分析

基于《金光明经》残卷纸张，采用色度检测法、ATR-FTIR衰减全反射红外光谱法、扫描电镜法对纸张及纤维性质进行无损或微损检测，以获得纸张颜色变化情况、纤维类别与老化情况等科学数据.

1) 《金光明经》残卷纸张色度检测

每页选取天头(2)、地脚(2)、左右两侧(2)以及中间无字迹位置(4)，进行10次采样.所检测的残页编号为： 9#，10#，11#，12#，13#，14#，16#，17#，18#，19#，20#，21#，22#，23#，24#，25#，26#，27#，28#，共计19页.总体来说，样本纸张发黄，为纸张自然老化后所呈颜色.对每一页的色度值取平均，以9#样品色度值为参照，得到每一页纸张色度变化情况，如图4所示.可以看出，《金光明经》残卷每一页的纸张色差ΔE低于10，纸张颜色差别不大，纸张老化程度均匀.

图4 《金光明经》残卷色度变化值Fig.4 Chromaticity change value of Golden Light Sūtra fragment

2) 《金光明经》残卷纤维红外光谱检测

《金光明经》残卷纸张纤维的红外光谱如图5所示.可以看到，残页10#～13#的红外光谱具有相同的特征峰位置与相似的峰强度，并且均表现为纤维素的特征红外光谱，说明残页的纸张性质相同.

图5 《金光明经》残卷的红外谱图Fig.5 Infrared spectra of Golden Light Sūtra fragment

为了判断纸张所属种类，利用红外光谱检测装置对不同原材料制成的手工纸样进行红外谱图采集，并与《金光明经》残卷的红外谱图进行比对.项目组分别收集了桑皮纸、构皮纸、雁皮纸、狼毒草纸、大麻纸、苎麻纸、苦竹纸、龙须草纸八个纸样.将八种纸样的红外谱图与《金光明经》残卷的红外谱图比对之后，发现构皮纤维的谱图与被测纸张的谱图最为接近，说明《金光明经》残卷的纸张纤维为韧皮纤维，且很有可能来源于构树皮[7].

纸张中的纤维素高分子存在结晶型与无定型两种聚集态结构，纸张纤维素结晶度是反应纤维素高分子结晶区与无定型区分布形式的重要参数.利用红外光谱法可以测定纤维素的结晶度，从而反应出纸张纤维素的聚集态结构特征.《金光明经》残卷纸张的纤维素结晶度值，结果如图6所示.可以看出，纸张纤维素结晶度均大于60%.一般而言，纸张纤维素结晶度越高，意味着纤维素高分子之间的有序结构越完整，纤维素抵御外界环境破坏的能力越强，从而纸张在保存过程中的耐老化性越好.《金光明经》残卷纸张的纤维素结晶度在常见纤维素材料中处于较高位置，由此可以推断纸张的耐久性较好.

图6 《金光明经》残卷纸张纤维素结晶度Fig.6 The crystallinity of cellulose in papers ofGolden Light Sūtra fragment

3) 《金光明经》残卷纤维扫描电镜检测

为了从微观角度观察《金光明经》残卷纸张纤维的形貌变化情况，对纸样微量取样后利用扫描电子显微镜测定纤维形貌，结果如图7所示.可以看到纸张纤维的整体形貌较为完整，但纤维断裂的情况较明显.此外，还可以观察到纤维表面絮化、开裂、剥皮等现象.这些均反应了纸张的老化情况.总体而言，纸张老化程度较严重，需要采用修复手段对纸张加固.

图7 《金光明经》残卷纸张纤维扫描电镜图Fig.7 Scanning electron microscope of remnant paper fiber of Golden Light Sūtra fragment

2.4 保护修复技术路线的筛选

基于《金光明经》科学检测与分析结果，设计保护修复技术路线主要有3种(见表2).

表2 《金光明经》残卷保护修复技术路线的筛选Tab.2 Selection of technical routes for protection and conservation of Golden Light Sūtra fragment

2.5 保护修复材料的选用

1) 补纸选配

在选取补纸时，应选用材质相同，颜色、厚度及帘纹与原书页相仿的手工纸进行修补[8].

通过对《金光明经》残卷原书页进行纤维及物理性能检测，得知原书页的材质为皮纸，色度较为均匀，书页颜色整体发黄，纸张颜色趋于黄红色.厚度在0.1～0.2 mm间，纸张帘纹不明显.项目组通过经验测评加科学检测，经综合测评方法选定修复用纸.首先，通过经验测评初步在颜色、质地及纹理上对修复用纸进行筛选，在数十种修复用纸中选出4种与残卷相似的修复用纸；其次，针对残卷修复所用的干补法，侧重评价纸张的抗张性能，并利用干热加速老化方法评估了纸张寿命.通过上述综合测评方法为《金光明经》残卷选定了修复用纸.

2) 黏合剂选用

在黏合剂的选用上，不选用面粉而选用小麦淀粉作为黏合剂.面粉中含有较多的蛋白质，以及少量纤维素、无机盐等物质，这些物质为病虫害的生长提供了有利条件，因而大量使用面粉不利于书籍的长期保存，但是经过加工过的小麦淀粉，去除了面粉中的蛋白质、纤维素、无机盐等物质，既保留了一定黏性，又具有不易生虫生霉、化学性质稳定、可逆性等优点，是理想的修复黏合剂[9].

2.6 保护修复实施及风险评估

本保护实施以“最小干预”为原则，不损伤本体材料，最大限度还原历史的真实性.

1) 微生物处理

本次研究首先对《金光明经》残卷书页上的微生物侵害位置进行采样统计，依照统计结果选取有代表性的位置，用无菌棉拭子在全页干净处、不同类型生物侵害位点进行采样，用实验室传统分离培养的方法对样品进行分离培养、DNA提取、物种鉴定等研究.

根据微生物检测报告(表3)，得知书页表面微生物数量较少，种类较为单一，处理时针对虫卵及霉菌，采用保守的刮除、热水清洗等方法.

表3 《金光明经》残卷生物侵害情况描述Tab.3 Description of biological infringement in Golden Light Sūtra fragment

2) 脱酸处理

酸化是导致纸质文物损毁的常见原因，本次主要采用SEM、XRD、IR等技术探究《金光明经》纸张表面的酸化情况和原因.通过对纸质纤维酸碱性的测定，发现书籍整体酸化程度较弱.其天头地脚纸张页面pH基本保持在中性，无需进行脱酸处理；中间位置酸化程度稍高，在调制浆糊时，加适量小苏打即可，不建议做专门脱酸处理.

3) 写印色料保护

使用Dino-lite光学显微镜，场发射扫描电子显微镜(FESEM, Hitachi S-4800)，透射电子显微镜(TEM, JEOL JEM-2011)等仪器设备对《金光明经》残卷中不同页中的碎屑进行收集，采集其中有字迹的碎屑进行微观形貌观察及局部成分分析，通过与相应微观理化性质与宏观性能数据库的比对，推测《金光明经》残卷书写用墨应为松烟墨，后期如果需要接笔补缺，应使用相应的松烟墨.

4) 修复技法选用

选用传统的手工纸修补方法进行修补.以“整旧如旧、最小干预”为原则，主要修复方式为干补，部分破损严重区域结合湿补，避免采用托裱方式.修复技法主要有挖补、搓补、揭裱、补洞、补缺等[10]，需根据书籍具体破损情况，灵活运用修复技法，以达到最佳修复效果.

5) 装帧设计

依据原装帧形式及藏家要求，并参考相关古籍修复标准，修复后仍保留经折装形式，前后各五页护页，正页面包边.正页中间挖留修复后的原件大小尺寸，四周以绢面相接，原件上罩透明皮纸.封面以宋锦为主，上粘贴宣纸手写签条.置于函套中.

在整个设计环节中，项目组首先考虑尽量保留原装帧形式.其次为了长久保存，尽量少使用浆糊，修复好的原件不四边封浆，仅天头部分粘贴在册页上，且粘连部分为补纸部分，不直接接触原件，上覆的皮纸也起到保护原件的作用.再者在材料方面，采用宋锦、宣纸等材料以呈现原经卷风貌.

图8 《金光明经》残卷装帧设计稿Fig.8 Binding design draft of Golden Light Sūtra fragment

6) 风险评估及应对措施

在修复过程中存在许多风险，若操作不当，不仅会阻碍修复进展，甚至损坏原经卷，需要做好应对措施，防患于未然.本次修复任务具体风险和应对措施见表4.

表4 《金光明经》残卷修复过程中主要可能存在的风险及应对措施Tab.4 The main possible risks and countermeasures in the conservation process of Golden Light Sūtra fragment

在修复《金光明经》时，应沿用中国古籍传统修复工艺，结合现代科技手段，针对此经卷书页的具体破损情况，对症下药，制定详细的修复方案，严格按照方案谨慎操作.

2.7 修复计划

为了更好地开展工作，应根据要求提前做好工作量及工作进度的评估.根据藏家要求，本次捐赠给我院的15页残卷主要用于科学检测和保护修复研究，保护工作共分为三期： 前期主要为科技检测(2020年5—12月)；中期修复实施(2021年1—6月)，包括制作装具.修复团队由古籍修复专家童芷珍老师及复旦大学图书馆古籍部修复组成员组成，按要求修复10页用于展示，另保留5页原件用无酸文件夹保藏，以期获得对比，检验修复效果；后期工作成果总结汇报(2021年7月至年底).

2.8 修复方案专家论证会

本次《金光明经》残卷保护专家论证会参会人员包括专家组成员(不少于5人)、分馆领导、修复责任人、相关责任人和会议秘书.修复责任人就修复方案进行阐述，相关责任人进行补充.参会专家对修复方案进行初步评审，并提出各自意见.专家组组长负责统一明确评审意见，会议秘书提交论证报告.专家组成员对论证的内容提出明确的意见，并在论证报告上签字，该报告作为《金光明经》残卷修复方案修改完善的指导意见.修复责任人根据修改意见对修复方案进行修改，重新修改后的方案需再次提交专家组成员审核，人数超过80%及以上同意方可进行实施.

2.9 基于科学检测数据制定古籍修复方案模式小结

《金光明经》残卷修复方案依据藏家要求、现状调查结果、相关检测报告及相关古籍修复国家标准制定.修复方案内容包括文献基本情况、保存状况，科学检测分析、保护技术路线的确立、保护修复材料的筛选以及保护修复实施及风险评估等[11]，对其中难以确定的问题听取了相关专家的建议，具体见图9.

图9 基于科学检测数据制定古籍修复方案模式Fig.9 Develop an ancient book conservation program model based on scientific inspection data

基于科学检测数据的古籍修复方案制定模式相比于主要依据经验判断的传统古籍方案制定模式具有规范化和科学化优势，使古籍修复工作有了依据可寻；但是对于普通古籍的保护工作而言，它周期长、成本高，不便于实际工作开展，如何优化科技检测手段在实际工作中的应用还需要不断探索.

3 对科学制定古籍修复方案的思考与建议

3.1 规范古籍科学检测技术标准

近年来，人们逐渐意识到科学检测技术应用对古籍修复工作的重要性和必要性，但由于各单位检测设备、检测人员、检测方法等不同，出现标准不一的检测数据.面对这种情况，一是可以参照西方科学的书籍检测标准，并根据实际情况适当引入先进的修复仪器设备，如纸张酸碱度检测设备、纸张纤维检测设备、纸张耐折度检测设备等；二是定期对工作人员进行培训，学习掌握相关设备的使用方法，提高古籍修复从业人员的科学素养和科研水平；三是国家相关部门应尽快制定符合我国古籍特点的科学检测标准，提高古籍检测技术的规范性.

3.2 优化古籍科学检测程序

实际工作中，依据科学检测数据制定古籍修复方案时间周期长、成本高，不便于实际工作开展，真正落实使用检测设备对古籍进行检测的修复师并不多，许多单位即便有相关古籍检测设备，也多是闲置，造成资源的浪费.因而我们必须根据我国古籍的特点优化检测程序，提高古籍检测技术在实际工作中的适用性.同时考虑设置专人专岗专职，由专业人员对古籍进行科学检测，提高检测的质量和效率.

3.3 加强古籍无损检测技术研究

由于纸质文献十分珍贵，具有不可再生性，不能使用有损检测技术对原物进行检测.本次《金光明经》保护修复任务基本采用了无损检测技术，如色度检测法、ATR-FTIR衰减全反射红外光谱法、扫描电镜法等，但在进行老化程度检测时，不得不对原书页进行操作，我们尽量选取书页无字空白处，尽可能降低损害.这使我们更加意识到加强无损检测技术研究的重要性和迫切性.一方面我们可以借鉴国外先进的技术，另一方面，我们应加快自主研发能力，使无损检测技术更快更好地应用到我国古籍保护事业中来.

3.4 建立科学检测数据库

修复实践中形成的大量科学检测数据是古籍修复由手工技艺转化为现代科学的基础.通过对大量古籍数据进行统计分析，建立科学检测数据库，可为古籍修复的定量分析提供依据，推动传统古籍修复技艺更快捷地科学化和国际化.