使用非侵入性光学方法对干版负片清洁的多分析方法评估

《Journal of Cultural Heritage》：Multi-analytical assessment of dry plate negative cleaning using non-invasive optical methods

　　

使用非侵入性光学技术研究清洁对摄影负片的影响。干法清洁和醇水溶液清洁用于历史负片上的真菌污染。非侵入性地在整个负片表面绘制颜色变化（ΔE）图。用于监测玻璃干版负片清洁操作的多分析方法。用于玻璃干版负片上反射成像光谱（RIS）的可重复采集装置。

**研究背景与意义**
干版负片（dry gelatine plate negatives）自19世纪80年代大规模生产后，成为摄影技术中的重要载体，其乳剂层以明胶（gelatine）为粘合剂，内含感光性银盐。此类历史照片对高相对湿度（RH）和温度极为敏感，易受银氧化（silver mirroring）、明胶降解及微生物污染等影响。真菌污染可形成生物膜和色斑，破坏图像可读性，并因蛋白水解活性渗透明胶结构导致物理损伤。当前，干法清洁是处理此类支撑物的主流方法，但对其去除霉菌的效果尚未系统研究，且清洁操作可能引发颜色变化、明胶溶胀等不可逆损伤。因此，研究人员开展本项研究，旨在通过非侵入性光学方法评估干法清洁及结合醇水溶液（hydroalcoholic solution）对霉菌污染玻璃干版负片的清洁效果，为文化遗产保护提供科学依据。该论文发表在《Journal of Cultural Heritage》上。

**主要关键技术方法**（不超过250字）
研究人员从意大利制造商Michele Cappelli的原始存储盒中选取了四张历史负片（标记为G1、G4、G5、G8），分别代表不同银密度和霉菌污染模式。关键技术方法包括：反射成像光谱（RIS）用于计算全表面颜色变化ΔE（基于CIELab色彩空间），并开发了在玻璃侧放置镜子的新型采集装置以确保可重复性；光学相干断层扫描（OCT）用于测量乳剂层厚度及霉菌结构；光学显微镜轮廓测量仪（profilometry）用于量化残留霉菌层厚度；傅里叶变换红外光谱（FTIR）化学成像（反射模式）用于评估明胶化学完整性；立体显微镜用于直观观察霉菌形态；衰减全反射傅里叶变换红外光谱（ATR-FTIR）和腺苷三磷酸（ATP）生物发光用于评估保存状态。

**研究结果**（保留每个小标题）
*4.1 玻璃干版负片的保存状态（State of conservation of glass-plate negatives）*
ATP生物发光检测显示，G1和G5负片上的霉菌活性极低（分别为11 RLU/cm2和9 RLU/cm2），表明真菌侵袭已停止。ATR-FTIR光谱确认乳剂层明胶特征峰（酰胺A、B、I、II、III），并检出残留硫代硫酸盐（thiosulphate）峰（1110 cm?1和669 cm?1），预示未来银镜反应风险。OCT测量显示乳剂层厚度在19±3 μm至35±3 μm之间，G1负片中厚度变化（约10 μm）与纵向裂纹相关，归因于内部应力。
*4.2 清洁监测（Cleaning monitoring）*
颜色变化ΔE图显示清洁效果非均匀分布，受银密度、霉菌分布及污垢层影响。G1负片ΔE最大值约35，G4约20，G5和G8分别约13和12。Δa*（绿-红坐标）无显著变化。在霉菌区域（Dmin(mould)和Dmax(mould)），ΔL*<0（亮度降低）归因于白色霉菌去除；Dmin区域ΔE更高，源于负片透明度增加，使下方镜子呈暗色。干法清洁对表面污垢有效，但对深嵌霉菌效果有限：立体显微镜和OCT显示G4负片仍有残留灰色标记，G5负片存在约3 μm厚的残留霉菌层（经轮廓测量验证），超出OCT轴向分辨率极限。FTIR化学成像显示清洁后明胶酰胺II波段（1589 cm?1）无峰位变化，表明两种清洁方法均未引起化学改变。

**讨论与结论**
讨论部分指出，霉菌易在低银密度区域生长，银簇对真菌有抑制作用。硫代硫酸盐残留提示应严格控制储存温湿度以抑制银镜反应。OCT证实无清漆层，与当时生产工艺一致。清洁评估中，干法清洁结合醇水溶液（70%乙醇-30%水）对G1负片显著去除表面霉菌且不损伤乳剂层，但对G4和G5负片中深嵌霉菌无法完全清除。研究结论部分翻译如下：
本研究利用非侵入性非接触光学技术，系统评估了霉菌污染明胶玻璃干版负片的清洁处理效果。结果表明，干法清洁与醇水溶液联用可去除表面霉菌而不损害乳剂层完整性。然而，当真菌结构深嵌入明胶时，干法清洁无法实现完全去除，导致乳剂层持续改变。这些发现强调了预防性保护策略的重要性，并突出了对摄影藏品进行适当环境控制以限制霉菌污染的必要性。所提出的RIS采集装置，结合立体显微镜、光学显微镜轮廓测量、FTIR化学成像和OCT分析，证明是监测复杂摄影物件清洁处理的非侵入性工具，优于传统仅靠显微镜的定性监测。此外，未来研究可应用RIS映射降解产物及可视化被污垢遮蔽的图像。