摘要:位于长江入海口的“长江口二号”清代沉船是中国目前发现的保存最为完整的古代木制沉船之一,已于2022年11月完成整体打捞。在进行水下考古调查时,沉船出水的部分青花瓷出现的病害现象引起了考古工作者的关注,特别是裂纹中黑色污染物及表面铁锈状污染物对文物的外观产生了很大影响。本工作选取了三件具有典型被污染特征的青花瓷标本作为代表,使用能量色散X射线荧光分析(EDXRF)、光学显微镜(OM)、X射线衍射分析(XRD)、拉曼光谱分析(Raman)和扫描电子显微镜-能谱分析(SEM-EDS)等方法,对污染物进行了研究,探讨了其形成原因以及环境的影响作用,并对其潜在危害进行了分析。研究表明,污染物主要以方解石、菱铁矿等碳酸盐以及铁的氧化物、氢氧化物和硫化物为主。长期处于河口淤泥中的还原性环境是导致菱铁矿和亚稳的铁硫化物形成的原因,船体中铁质构件腐蚀对局部环境的污染是重要的影响因素,这也反映出被污染的青花瓷所处位置和环境的特殊性。出水的部分青花瓷釉中裂纹的形态表明其形成是由物理撞击造成,而釉中硅灰石晶体的选择性腐蚀会导致腐蚀坑的形成,裂纹和腐蚀坑均为外部污染物进入釉层内部提供了通道,导致瓷器劣化。出水后的环境突变可能造成污染物状态改变,并造成釉层的进一步破裂,因此在文物出水后需要着重关注此潜在危害。

摘要:画珐琅是一种在清代自外国传入的工艺,研究画珐琅彩料的发展对于了解画珐琅工艺的发展以及后期受其影响的粉彩工艺的技术革新有着重要的意义。画珐琅彩料中金红是最初由西方传入的彩料,这种以金子为原材料制作出的艳丽粉色在中国釉上彩的发展过程中具有独特意义。但由于常规无损分析手段难以对金红彩的成分和工艺进行有效的分析,因此对于金红的研究主要集中于文献分析。针对故宫博物院藏宫廷画珐琅文物,利用配备低真空模块的电子显微镜,直接观测金红釉彩中呈色的金纳米粒子的形貌和分布,配合电子显微镜中能谱分析,验证了之前文献研究考证中的国外“卡修斯紫”配方的金红以及本土配方“掺铜金红”的存在:典型卡修斯紫配方金红彩的基底釉为铅-钾-钠玻璃,金含量4.4%,且含有11.7%的锡元素；本土掺铜金红的基底釉为铅-钾玻璃,金含量12.5%,铜含量0.2%。同时发现了一种中国本土画珐琅普遍使用但此前未被注意到的金红配方,该配方为铅-钾釉,采用砷元素作为还原剂制备金红,与采用锡元素的卡修斯紫配方的金红不同,砷含量0.2%,金含量3.9%~8.4%。

摘要:广州地区出土汉代青铜器数量众多,在考古学方面研究成果不少,但通过科技考古研究其产地的却不多。为研究广州地区出土西汉青铜器矿料来源,通过对广州出土西汉青铜器进行成分分析和铅同位素比值测试,与广西、江西、云南、贵州、安徽、湖北、河南、河北、北京等地出土同时期青铜器成分进行比较,发现西汉中晚期各地青铜器合金配比情况基本趋同。且根据含砷等微量元素这一显著特征,认为与广西合浦出土同时期青铜器矿料可能来自同一个地方。测试的铅同位素比值高度集中,其矿料应该来自同一个地方。分别与广东、贵州、云南、陕西、河南等地战国至西汉青铜器铅同位素比值进行比对,发现与广东、贵州、云南出土青铜器矿料来源同属一个大的成矿区,与河南、陕西等地明显区别。验证了学者们在考古学研究认为岭南地区出土西汉青铜器产自本地的观点。

摘要:云南昆明的石寨山墓葬是汉代滇池区域的土著文化,为了了解该地汉代铜器的制作工艺水平,本研究通过金相显微镜观察、扫描电镜及能谱分析的现代分析手段来对M3、M5、M6、M7、M10、M12这6个墓葬群的31件青铜器展开探讨。结果显示在31件铜器样品中,有30件为铜锡合金,1件为红铜,所有器物均为铸造,其中有1件铜戈的刃部经历过热锻加工。这一分析结果丰富了石寨山文化的铜器研究,为器物的保护修复提供科学依据,同时也为云南汉代时期的铜器考古学以及金属技术史补充部分资料。

摘要:孙中山故居纪念馆馆藏一张明代落霞式古琴“秋波”,据考证为明代受封于江西抚州的益王监制。清代以后,它被广东的文人琴士评为广东四大名琴之一。运用剖面显微观察、扫描电镜能谱分析、显微拉曼、光学光热红外显微光谱、热裂解-色谱质谱分析等科学检测手段,对古琴脱落的大漆残片进行了无机和有机成分分析,并对其工艺进行了讨论。实验结果表明,大漆残片保存了两个时期的不同髹漆工艺,早期以蛋白质类和非/半干性油黏结剂混合黏土类无机矿物做灰胎,晚期以大漆和干性油黏结剂混合鹿角霜/骨灰做灰胎并掺加少量黄铜屑。将科学分析与古琴槽腹、琴背的铭文相印证,进一步明确了“秋波”琴明末斫髹、清末修复的流传历史。此外,运用盖蒂保护中心研发的ESCAPE数据分析方法,首次在中国传世古琴样品中明确鉴定出一般认为产自越南的野漆品种laccol,其为清代重修时广东中山的修琴师使用添加的。本研究立足于古琴文物实体,以详尽的科学实验为支撑,并参阅《太古遗音》《髹饰录》等文献,为明代益王琴的制作工艺提供了参考,同时为古琴文物的保护修复提供了科学支撑。

摘要:对于石质碑刻文物表面的墨迹污染,常常使用常规物理清洗方法,但清洗效果一般,酶材料在文物表面墨迹清洗中还没有相关研究。本工作对不同的酶及其与表面活性剂复配后制得的酶清洗剂进行墨迹清洗实验,对比清洗前后的照片、显微照片和色差值。其中,碱性蛋白酶对墨迹的清洗效果最佳,与非离子表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO₉)复配后制得酶清洗剂,再与卡波姆940胶凝制成清洗凝胶。该清洗凝胶对石质碑刻文物有很好的贴敷性能,增强了清洗材料与文物表面的接触性,显著提升清洗效果,适合作为清洗剂的载体应用在碑刻文物上,并通过现场实验证明了能够明显清洗干净碑刻表面的浓厚墨迹。

摘要:表面强度是夯土遗址重要的测试指标和加固效果的评价依据。常规的强度测试方法受到取样和运输等因素的制约,不适用于作为夯土遗址如夯土补筑、表面加固等措施的效果评估方法。贯入法是成熟的砂浆强度检测方法,通过改装砂浆贯入仪降低了仪器量程；制作夯土样、室内试验验证了测试的较高精度；标定了夯土样贯入深度测量值与抗压强度的幂函数关系,确定了测强曲线。在夯土遗址现场开展原位测试,分析了布点密度对测试结果精度的影响,并利用测强曲线推算了测试区域的表面抗压强度。本研究提出了一套集“仪器改装-室内标定-现场高密度布点测试”为一体的夯土遗址表面强度评估方法,为土遗址加固效果的评价体系建设提供了参考价值。

摘要:文物表面的文字是了解历史的关键信息,对文物表面文字信息的探索成为文物保护的重要环节。结合流形学习与光谱解混,提出一种新的文物表面字迹增强方法。首先,利用基于流形学习的等距映射方法对预处理后的高光谱图像进行非线性降维,得到信息量最大的灰度图像；其次,分析文字与背景的光谱特征,通过多层非负矩阵分解方法得到字迹丰度图；然后,将二者进行加权平均得到字迹增强图像,再与合成真彩色影像进行HSV融合,得到字迹融合影像；最后,为更好地辨认文字,在字迹增强图像上裁剪文字并做形态学变换,得到字迹提取图。以云冈石窟第38窟的一景褪色文字高光谱图像为例进行了验证,结果表明,该方法能够有效地增强出文物表面的褪色文字,且较其他增强方法效果更好。

摘要:力学性能是考古出土饱水木质文物进行保存状况评估的基础信息,亦是保护工作中加固增强的核心任务,但囿于取样量和尺寸,饱水木质文物力学性能表征较为困难,亟需开发适用于饱水木质文物的微损、精确测试力学强度的新技术。本研究提出使用静态热机械分析仪(TMA)作为饱水木质文物抗弯强度测试的新方法,以“南海Ⅰ号”沉船出水的马尾松船板为对象开展适用性研究。对32个尺寸为8 mm×2 mm×0.3 mm的饱水木材试样进行测试,获得置信水平0.95以上的抗弯强度有效数据31个。结果表明,“南海Ⅰ号”沉船出水的木质文物断裂应变集中在0.5%~1.75%,平均抗弯强度仅为5.64 MPa,与健康马尾松30 MPa的抗弯强度相比大幅降低。另外,发现晚材占比高的试样强度普遍高于早材试样。本研究说明,TMA能够有效测出强度极低的脆弱饱水木质文物的力学数据,所需试样尺寸在毫米级别,测试精度高,数据重复性好,是一种微损精确的测试方法,有力填补了现有木质文物力学测试方法在微小尺寸上的空白,对脆弱饱水木质文物具有较好的适用性和较大的应用前景。

摘要:透光摄影由常规可见光摄影发展而来,是针对中国古书画等能被可见光穿透的文物开发的一项无损摄影检测技术。通过实践发现透光摄影在古书画的修复与研究领域具有多项作用:观察书画命纸、背纸拼接等装裱情况；发现前人加固、补缀等修复痕迹；获取画面底稿内容；强化伤况视觉效果以便于分析文物伤况病害。透光摄影能够提供直观可靠的深层视觉信息,辅助修复人员了解文物内部状态,在古书画的修复与研究中发挥重要作用。

摘要:弦歌台又被称为绝粮祠,整体布局以中轴线为中心呈现东西对称,现存建筑的规制为三进院落,从南向北依次为正门、戟门、大成殿、弦歌书院。大成殿作为弦歌台最核心的建筑,外观气势宏伟,彩绘精美绝伦,是我国东部地区规格较高的孔庙建筑之一。弦歌台大成殿在自然环境和人为因素的长期影响下,彩绘表面出现了褪色、龟裂、颜料脱落等多种病害,彩绘修复工作已成为当前文物保护亟待解决的棘手问题。本工作对彩绘样本的层位和形制进行详细分析,从剖面和表面等多角度进行全面研究,发现大部分彩绘样本由内向外的结构依次为基底层、地仗层、颜料层,蓝色彩绘样本所使用的地仗层为传统的单披灰工艺,与之不同的是红色彩绘样本为无地仗彩绘,红色颜料层直接绘制于基底层上,推测这可能与时代的发展及工艺的变化有关。 为了更好地服务文物进行科学保护,需要了解大成殿彩绘颜料成分及制作工艺等。采用超景深微观分析、扫描电镜及能谱仪分析、显微拉曼光谱分析等现代技术及方法,对彩绘颜料样本进行了层位结构、微观及成分检测分析。结果表明,在制作工艺上,大成殿彩绘颜料层剖面多为两层以上叠加,是明显的重层彩绘,说明历史上至少经历过两次以上重绘。同时发现大成殿彩绘颜料层既有重做彩绘,又有以一种颜料打底使用另外一种颜料盖面的彩绘工艺；红色颜料推定为赤铁矿,蓝色颜料推定为天然群青和人工合成群青,部分彩绘使用过近现代颜料。地仗层采用方解石为主的单披灰工艺。此外,通过研究后还发现彩绘样本颜料层厚度不一,部分颜料表面出现不同程度的脱落。因此,在后续对病害修复时所使用的修复材料、清洗和加固方法还需要继续深入研究。 研究结果为弦歌台大成殿的彩绘颜料鉴定、修复材料选择提供了关键信息,为后期彩绘保护工作的开展提供科学依据,避免了彩绘文物出现“保护性破坏”等问题。

摘要:气体污染物SO₂是造成云冈石窟文物本体劣化的重要因素之一。为厘清SO₂与水分耦合作用下的云冈砂岩劣化规律,开展不同SO₂浓度、相对湿度以及降水条件下的室内模拟风化试验,测定试样质量、表面特征和化学成分变化。结果表明:SO₂易与砂岩中的碳酸盐矿物(如方解石)和长石发生化学反应,产物包括CaSO₄·2H₂O、MgSO₄·7H₂O和高岭石等,且随着相对湿度增加,反应程度增大,造成试样的质量、色差值、可溶盐含量上升及硅铝比下降；液态水的参与能显著加快SO₂与砂岩的相互作用过程,不但增加了各项指标的变化幅度,还加大了SO₂入侵深度。研究成果可为砂岩质文物的科学认知和预防性保护提供参考。

摘要:微生物极易附着并不断侵蚀各类文物,但用于高效去除或预防微生物损害的物理和化学方法却相对有限,通常很难有效清洁以及阻止微生物在露天环境文物上的重新定殖。在文物保护领域,使用抗菌纳米材料近年来逐渐成为一种新型环保技术。本工作总结了文物微生物退化防治的研究现状及发展趋势,梳理了杀菌剂、天然抗菌剂、精油熏蒸剂和新型纳米抗菌材料在文物保护中的应用研究,对比分析了不同类型杀灭剂的作用机制及其效果差异,指出了纳米材料的应用潜力及存在的不足。本研究结果可为文物保护修复中微生物病害防治提供参考和借鉴,对于文物微生物防控材料的研发和应用技术发展具有一定推动作用。

摘要:中国古代书画,因其年代久远,递藏情况复杂,多数屡经裁切割补、修复重装,故而有很多历史信息或被叠摞或被遮蔽,导致今人不能以肉眼直接观察而获得,而纸绢接补,墨迹、颜料、印鉴的残损也为书画研究者带来诸多悬而未决的问题。近年来,高光谱技术作为一种非侵入式的光谱成像技术,已逐步应用于各类彩绘文物中,该技术可为中国古代书画研究和保护提供更丰富的信息。本工作以文献调研为基础,简要介绍了高光谱成像的原理及技术特点,对高光谱技术在中国古代书画研究的实践进行总结,梳理了国内外研究者利用高光谱技术在书画、档案及相关彩绘文物的增强显示、物质识别、虚拟修复方面的应用案例,以期为相关研究者提供参考借鉴。

摘要:金坛戴王府属于江苏省级文物保护单位,该遗址内有一建筑上存有大量清代太平天国彩画。因早期建筑失修,彩画保存状态岌岌可危,出现大量病害,主要包括彩画表面酥粉、污渍、开裂、脱落、滋生霉菌等。2014年,针对该建筑内的彩画状况制定了抢救性保护方案,并最终采用整体加固、清洗,局部修复等措施,完成了戴王府彩画的保护与修复工程。经过7年时间,目前彩画保护效果良好,取得了预期目标。此次在戴王府采用的彩画保护技术,可为同类型古建彩画的保护提供一定的借鉴作用。

摘要:由于人工-自然复合生态系统的不稳定性及保存环境的复杂性,岩土文物长期遭受着生物与非生物因素的威胁,其中,植物对遗址的作用及其保护应用技术一直备受关注。对相关研究成果总结表明,基于植物的新型遗址防护技术以其绿色、可持续和环境兼容等优势在石质古城墙、夯土类遗址等的保护中逐渐成为替代工程类抢救性保护措施,但存在植物对岩土文物作用机理认知不足、研究技术受限、防控新技术应用滞后及其效果不佳、保护遗址植物选种及后期维护较难等问题,致使植物与岩土文物间的辩证关系至今界定不清,极大限制了保护技术的研发。结合我国石窟寺、土遗址保护面临的生物学问题,针对植物保护遗址技术实施的限制因素,作出以下展望:1)厘清植物对岩土文物的损害及保护作用机理；2)构建不同环境下界定植物对岩土文物正负效应的科学评估体系；3)明确植物种内和种间的相互作用以及驱动植物在岩土文物表面建植的关键因子；4)结合全球气候变化,研发岩土文物有害植物的精准防控技术；5)筛选适宜的软覆盖植物种并对其防护效果进行评估；6)研发基于BSC的软覆盖技术,开展环境适应性和保护效果评估。