發(fā)箋紙的現(xiàn)代儀器分析
——以《天經(jīng)或問》為例

張艷霞 呂淑賢

（北京大學圖書館，北京，100871）

發(fā)箋紙又名側(cè)理紙、苔紙，因表面黑色細絲形似嬰童毛發(fā)而得名，從晉代開始就有文獻記載其使用情況，歷經(jīng)隋、唐、宋至元代一直為文人墨客追崇，在我國造紙史上占據(jù)重要地位。發(fā)箋紙的生產(chǎn)技術(shù)也曾流傳于世界各地，明清以后李朝和東洋都有仿制發(fā)箋紙的記載[1]。

由于發(fā)箋紙的制造工藝早已失傳，目前存世數(shù)量較少，發(fā)箋紙的造紙原料和表面黑色細絲的成分只能依據(jù)歷史文獻資料加以考證。在不同歷史時期和地區(qū)，發(fā)箋紙的生產(chǎn)可能使用不同的材料。一般認為，發(fā)箋紙是以麻、韌皮等為主要原料，加入少量黑色纖維為填料，經(jīng)澆紙而成。其中黑色纖維的成分在學界一直存在爭議，一部分學者認為黑色纖維就是人類頭發(fā)，如劉仁慶[2]在《簡明中國手工紙（書畫紙）及書畫常識辭典》中認為發(fā)箋紙在抄紙過程中會投入部分發(fā)絲；蔣玄佁[3]在《中國繪畫材料史》中記載：“原料與高麗紙同，幅面較小，亦有大如高麗紙者，表面浮有人發(fā)若干，以防破裂”。另有部分學者認為此說法是誤傳，其實際成分為海苔菜等植物纖維，如吳山[4]在《中國工藝美術(shù)大辭典》中認為發(fā)箋紙的添加物常用綠色的水苔或黑色的發(fā)菜之類；潘吉星[5]在《中國造紙技術(shù)史稿》中介紹“起源于西晉的發(fā)箋，以麻類、韌皮類等傳統(tǒng)原料制漿，再摻以少量水苔、發(fā)菜等作填料”。

北京大學圖書館在古文獻修復過程中發(fā)現(xiàn)館藏和刻本《天經(jīng)或問》的書衣中間層是發(fā)箋紙，紙張呈青灰色，質(zhì)地較硬，無簾紋，表面粗糙，黑色細絲分散于表面?！短旖?jīng)或問》為明末清初天文歷算家游藝編著，被收入《四庫全書》，傳入日本后經(jīng)多次翻印發(fā)行，對日本天文學影響頗深[6]。北京大學圖書館藏為享保庚戌（1730年）九月西川正休訓點版本。

本課題利用光學顯微鏡、纖維測量儀、掃描電子顯微鏡和傅里葉變換顯微紅外光譜儀對發(fā)箋紙殘片進行研究，鑒別紙張纖維的原料，分析黑色細絲的成分，以《天經(jīng)或問》一書為例，利用現(xiàn)代儀器分析手段為發(fā)箋紙的歷史考證提供科學依據(jù)，也為發(fā)箋紙制作工藝的傳承和恢復提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材 料

實驗用材料為《天經(jīng)或問》書衣中間層的發(fā)箋紙殘片。圖1為《天經(jīng)或問》書衣中間層發(fā)箋紙的局部圖。從圖1可以看出，長短不一的黑色細絲分散于紙張表面。用鑷子從破損殘片上提取微量紙張纖維和黑色細絲，分別用于實驗分析。

圖1 發(fā)箋紙圖片

1.2 實驗儀器和方法

1.2.1 顯微鏡觀察

實驗儀器：德國ZEISS公司生產(chǎn)的Scope.A1型光學顯微鏡。

（1）取少量紙張纖維放置于干凈的載玻片上，滴2 滴赫茲伯格（Herzberg）染色劑，用解剖針分散纖維，蓋上蓋玻片后，在透射模式下觀察纖維形貌，在偏光模式下觀察草酸鈣晶體。

（2）取少量黑色細絲放置于干凈的載玻片上，蓋上蓋玻片，在透射模式下觀察黑色細絲形貌。

1.2.2 纖維測量

實驗儀器：北京倫華科技有限公司生產(chǎn)的XWYVIII型智能纖維測量儀。

利用纖維測量儀的圖像處理軟件對纖維長度和纖維寬度進行測量，選擇半自動測試方法。

1.2.3 顯微紅外光譜分析

實驗儀器：美國Thermo Fisher 公司生產(chǎn)的Nicolet iN10型傅里葉變換顯微紅外光譜儀。

取少量黑色細絲在金剛石片上壓薄。液氮冷卻MCT檢測器，透射模式采集，波數(shù)范圍4000～500 cm-1，分辨率8 cm-1，掃描次數(shù)64次。

1.2.4 掃描電子顯微鏡分析

實驗儀器：德國ZEISS 公司生產(chǎn)的Merlin Compact型場發(fā)射掃描電子顯微鏡。

取少量黑色細絲，用導電膠固定在樣品臺上，經(jīng)噴金處理后在掃描電子顯微鏡下觀察形貌。

2 結(jié)果與討論

2.1 發(fā)箋紙纖維成分分析

發(fā)箋紙纖維樣品的光學顯微鏡圖如圖2 所示。從圖2可以看出，發(fā)箋紙纖維呈棕紅色到紫紅色，細長柔韌，端頭尖細（圖2(a)），部分纖維的外壁包裹有膠衣（圖2(b)），可見明顯橫節(jié)紋（圖2(c)）和少量菱形的草酸鈣晶體（圖2(d)）。分析判斷發(fā)箋紙纖維原料為楮（構(gòu)）皮。經(jīng)測量纖維平均長度為3.53 mm，平均寬度為18.59 μm。楮皮是日本手工紙常用的四種原料之一[7]，與構(gòu)皮同為最古老的優(yōu)良造紙原料，一般統(tǒng)稱為楮皮或構(gòu)皮，沒有詳細區(qū)分[8]。這一結(jié)論也與歷史文獻中發(fā)箋紙使用傳統(tǒng)原料制漿的記載一致。

2.2 黑色細絲成分分析

2.2.1 顯微紅外光譜分析

根據(jù)史料記載，發(fā)箋紙中黑色細絲的成分主要有人類頭發(fā)和植物纖維兩種觀點。黃種人頭發(fā)的基本成分是角蛋白、黑色素和痕量金屬元素，性質(zhì)非常穩(wěn)定[9]，角蛋白也是哺乳動物毛發(fā)的主要成分。水苔或發(fā)菜屬于植物纖維，主要化學組成是纖維素、半纖維素和木質(zhì)素，易受外部環(huán)境影響發(fā)生老化。人類頭發(fā)和植物纖維的化學結(jié)構(gòu)不同，紅外光譜特征吸收峰的峰位和強度也不同。人類頭發(fā)的主要紅外光譜特征吸收峰如表1 所示[10-11]，其中～1635 cm-1的酰胺Ⅰ譜帶和～1540 cm-1的酰胺Ⅱ譜帶是強吸收峰。纖維素的主要紅外光譜特征吸收峰如表2 所示[12-13]，其中～3400 cm-1的O-H 伸縮振動和～1060 cm-1的C-O 縮振動是強吸收峰。不同植物纖維的紅外光譜圖大體相似[12]，僅個別特征峰存在細微差別。

圖3 是發(fā)箋紙黑色細絲的顯微紅外光譜圖。從圖3 可以看出，3280 cm-1歸屬于N-H 伸縮振動，2955 cm-1和2930 cm-1歸屬于甲基的C-H 伸縮振動，1655 cm-1、1525 cm-1和1235 cm-1分別歸屬于酰胺Ⅰ譜帶、酰胺Ⅱ譜帶和酰胺Ⅲ譜帶，主要特征吸收峰的峰位和強度都與人類頭發(fā)的特征峰吻合，由此判斷該黑色細絲的主要成分可能是人類頭發(fā)或哺乳動物的毛發(fā)，而不是植物纖維。

圖2 發(fā)箋紙的纖維光學顯微鏡圖

表1 人類頭發(fā)的紅外光譜特征吸收峰

表2 纖維素纖維的紅外光譜特征吸收峰

2.2.2 掃描電子顯微鏡分析

圖3 黑色細絲的顯微紅外光譜圖

人類頭發(fā)和哺乳動物毛發(fā)的橫切面結(jié)構(gòu)類似，可分為3層：毛小皮、皮質(zhì)層和髓質(zhì)層，最外層為毛小皮。毛小皮根據(jù)形態(tài)和排列方式可分為指狀、芽狀、波狀和鱗狀4種不同的結(jié)構(gòu)，常見哺乳動物中豬和馬尾毛的毛小皮結(jié)構(gòu)與人類頭發(fā)相似，都屬于鱗狀結(jié)構(gòu)[14]。圖4 為黑色細絲在掃描電子顯微鏡下的形貌圖。從圖4可見，毛小皮形態(tài)呈完整鱗狀結(jié)構(gòu)，邊緣有輕微翹起，因年代久遠已發(fā)生老化。

2.2.3 光學顯微鏡分析

Deedrick等人[15]通過比較毛小皮、髓質(zhì)層、皮質(zhì)層和色素顆粒等方面的差別來區(qū)分人類頭發(fā)和動物毛發(fā)。在人類的頭發(fā)中，髓質(zhì)層沒有規(guī)則的形態(tài)，一般呈現(xiàn)為斷續(xù)型、點續(xù)型或連續(xù)型；在動物的毛發(fā)中，髓質(zhì)層通常非常規(guī)則而且輪廓分明，呈現(xiàn)為連續(xù)型。圖5為黑色細絲的光學顯微鏡圖。從圖5可以看出，點續(xù)型的髓質(zhì)層清晰可見，與人類頭發(fā)髓質(zhì)層的形態(tài)相吻合。因此可以確定，發(fā)箋紙中黑色細絲的主要成分是人類頭發(fā)。

圖4 黑色細絲的掃描電子顯微鏡圖

圖5 黑色細絲的光學顯微鏡圖

3 結(jié)論

本研究利用光學顯微鏡、纖維測量儀、掃描電子纖維鏡和傅里葉變換顯微紅外光譜儀對和刻本《天經(jīng)或問》書衣中間層的發(fā)箋紙進行無損和微損分析。

3.1 結(jié)果發(fā)現(xiàn)，發(fā)箋紙纖維在顯微鏡下的形態(tài)特征與楮皮纖維相符合。經(jīng)測量，纖維平均長度為3.53 mm，平均寬度為18.59 μm；黑色細絲的紅外光譜特征吸收峰、掃描電子顯微鏡下毛小皮的結(jié)構(gòu)以及光學顯微鏡下髓質(zhì)層的形態(tài)都與人類頭發(fā)的特征相符合。

3.2 研究證明，在古代日本存在使用楮皮纖維和人類頭發(fā)制造發(fā)箋紙的工藝。該結(jié)果為發(fā)箋紙的歷史考證和傳承恢復提供科學支持，同時也為現(xiàn)代儀器分析方法在古籍研究中更廣泛的應用提供參考。