文物保护学-(四)纺织文物损坏腐蚀机理

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丝织品在出土以前，经历了漫长的岁月，复杂的 埋藏环境，使得丝织品在有效保护以前就已经受到了 侵蚀。埋藏丝织品的土壤中，含有多种酸、碱、盐等 腐蚀物质，天生就质弱的丝绸，难以抵御它们的长期 侵蚀。更有甚者地下水（同样包含酸、碱、盐多种腐 蚀物）的长久浸泡，使得丝纤维吸收水分而溶胀，并 被水解为氢化纤维素和氧化纤维素，丝绸强度随之下 降。时间越长，这种强度越差，以至于脆弱不堪 。
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②盐分的影响。通常土壤中含有约80~1500PPm的硫 酸盐，硝酸盐等无机盐类，它们大多是可溶性的，一 般阳离子对腐蚀影响不大，但SO42-、NO3-、Cl-离子 等形成弱酸性溶液，加速纤维素类纺织文物的水解。
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7土壤的腐蚀作用 由于土壤组成和性质的复杂多变，不同土壤的腐蚀 性相差很大。埋在某些土壤中的纺织文物也可以经 历千百年保存较好，可大量纺织文物考古发掘中基 本看不到痕迹。因此，研究土壤腐蚀的规律对于了 解纺织文物保护也有重要意义。
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及周围其它文物造成纺织文物堆压负重，形成叠压粘
连,也常常影响现场文物科技保护工作的开展。
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5பைடு நூலகம்
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3降尘及风沙的作用 除去降尘及风沙的机械磨损可能造成文物的破坏 和文物表面的风化以外，空气尘埃降落于文物表面 成为有害气体、微生物的载体而产生作用。
4动物昆虫的破坏 发掘现场周围是农田或考古发掘后遗址中的腐殖 物所形成的独特的营养生态条件，会诱集大量的农 田害虫进入遗址或墓葬，威胁并破坏出土文物。
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5微生物或低等植物的大量滋生
遗址或墓葬中独特的 生态环境，使微生物自 身需求得到满足，如遇 高温高湿的外部条件， 极易造成大量微生物、 低等植物的泛滥，成为 危及文物安全的隐患。
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6地下水 发掘暴露造成的地下水分散失、裂隙及粉化等表 面风化因素的加重、光线或紫外线的辐射等都直接 或间接的起到破坏作用。
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总之，在地下长期埋藏的纺织品文物，受到周围土 壤中盐碱的侵蚀，特别是受到地下水和水汽的浸泡 后，纤维素便吸收水分而溶胀，并且被水解为氢化 纤维素和氧化纤维素，使纺织品的强度大大降低。 尤其是植物纤维，吸水后纤维素膨胀，且往往干燥 后不能复原。甚至在干燥时一碰就变为粉末。 土壤中的金属化物、氢氧化物也会对其产生污染和 腐蚀。 土壤中及尸体的腐烂后产生的酸性物质和菌类也会 腐蚀纺织品。
④孔隙度的影响。较大的孔隙度有利于氧渗透和水 分的保存，而它们都是腐蚀发生的促进因素。透气 性良好似应加速腐蚀过程，开放性的墓葬环境下纺 织文物基本无法保存下来。
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⑤土壤导电性的影响。土壤的导电性与土壤的孔隙 度、含水量及含盐量等许多因素有关。一般认为土 壤导电性越好，土壤的腐蚀能力也越强，并用土壤 的导电性来衡量土壤的腐蚀性。但这种估计并不符 合所有的情况，这是由于电阻率并不是影响土壤腐 蚀的唯一因素。
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青霉
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二、外因：
出土前： 文物地下埋藏环境是造成地下出土文物发生质变的 重要也是主要的因素。地下埋藏环境主要包括：地 下水和水中的有害离子，土壤中的盐碱类及有害离 子，昆虫、霉腐微生物等等。此外，农田耕地中化 肥的使用、埋藏环境与外界大气的交换能力等，都 是造成出土文物腐蚀或加剧腐蚀的因素。
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1温湿度的剧烈变化
温湿度的作用，在于促进各种文物破坏反应的进行，
是文物遭受损害的根本因素。在室外环境下，温湿度
变化更剧烈，对织物的破坏更大。
2坑壁坍塌
在北方地区尤其是黄土高原地带的遗址或墓葬发掘
中，常常会发生土坑壁的起壳、脱落甚至塌陷，泥土
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③含氧量的影响。由于借助于土壤颗粒空隙的渗透作 用，或者由于雨水中的溶解氧随雨水一起渗入地下， 在土壤中总是存在着氧，使纺织文物发生氧化降解， 如果土壤透气性好，含氧量多，则氧化降解速度加大， 文物损毁速度急剧增加。
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（2）土壤腐蚀机理 作为腐蚀介质的土壤的这些特点，将直接影响纺织文 物发生土壤化学腐蚀过程，使土壤腐蚀和浸没在水溶 液中的腐蚀及有所不同，其中最具特征性质的是氧的 传递。氧在水溶液中是通过溶液本体输送，在大气腐 蚀时是通过电解液薄膜，而在土壤腐蚀时则是通过土 壤的微孔输送，土壤中氧的传递速度，取决于土壤的 结构和湿度，在不同的土壤中，氧的渗透速率变化幅 度可达3~5个数量级，导致纺织文物发生氧化降解。
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（1）土壤的特征 土壤作为腐蚀介质，主要具有下述特点： ①土壤的多相性。土壤由土粒、水、空气所组成， 具有复杂的多相结构。土粒中包含有多种无机矿物以 及有机物质；不同土壤的粒径大小也不相同，它们通 常是以几种不同的土粒按一定比例组合的。 ②土壤的多孔性。在土壤的颗粒间形成大量毛细管 微孔或孔隙，孔隙中充满空气和水。水分在土壤中能 以多种形式存在，可直接渗浸孔隙或在孔壁上形成水 膜，也可以形成水化物或者以胶体水的状态存在。
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（2）地下水的搬运作用 地下水将剥蚀产物沿垂直或水平方向进行搬运的 过程，称为地下水的搬运作用。其搬运过程与河流 相似，只是由于它的流速缓慢，动能很小，其机械 搬运能力很小，主要是水解搬动，被搬运的纺织文 物与地下水酸碱度和文物老化情况有关。
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（4）土壤酸度的影响 土壤酸度的来源很复杂，有的来自土壤中的酸性矿物 质，有的来自于生物和微生物的生命活动所形成的有 机酸或无机酸，有的来自于人类活动造成的土壤污染。 由于H+与OH-离子含量的不同，就造成了土壤酸度的 不同，使土壤分为酸性土（pH=3~6）、中性土 （pH=6~7.5）碱性土（pH=7.5~9.5），大部分土壤 的水抽取液的pH值处于6~8的中性范围。当pH值越低 时，土壤的腐蚀性越大。这是由于土壤的酸性越大， H+离子就越多，纤维素类纺织文物越容易发生水解反 应；OH-离子越多，蛋白质类纺织文物越容易发生水 解。
2020/3/14
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第 四 章 纺 织 腐文 蚀物 机损 理坏
金齐国王墓冠霉斑1
一、内因：
纺织品文物是由纤维素、蛋白质、脂质等有机高分 子构成的，可发生与高分子老化降解相关的一切反 应，导致化学断链、变色、交联、氧化、水解等化 学劣变。 高分子有温度变化分子之间排列随温度变化而改变， 导致织物力学强度下降等物理破坏。 纺织文物在加工、使用、埋藏及贮存过程中受力不 均或接触到化学物质，加速破坏。 生物破坏有生霉、虫咬、鼠咬、鸟类粪便等。
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（5）温度的影响 随着温度的升高，电解液的导电性提高，氧的渗透 扩散速度也加快，因此会加速腐蚀。同时，当温度 升高至25~30℃时，最适宜细菌的生长，也会加速 腐蚀。
影响土壤腐蚀的因素是多方面的，以上只是列出 了几个主要因素，土壤腐蚀是各种因素综合作用 的结果，是错综复杂的。
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（3）影响土壤腐蚀的主要因素 ①含水量的影响。土壤中总是含有一定量的水分， 当土壤中的可溶性盐溶解在其中时，就组成了酸碱 度不同的溶液，因此含水量的多少对土壤腐蚀有很 大的影响。当含水量很低时，土壤对纺织文物腐蚀 不大，随着含水量的增加，土壤中盐分溶解量也增 加，pH变化加速纺织文物的水解，可溶性盐全部溶 解，溶液浓度达到最大，腐蚀速度达到最大。
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土壤的电阻率与腐蚀性的关系
土壤的电阻率， Ω·㎝
0~500 500~2000 2000~10000 ＞10000
土壤的腐蚀性
很高 高 中等 低
钢的平均腐蚀速度， mm/a
＞1 0.2~1 0.05~0.2 ＜0.05
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③土壤的不均匀性。土壤的性质和结构具有极大的 不均匀性，从小范围看，有各种微结构组成的土粒、 气孔、水分的含量以及结构紧密程度的差异；从大 范围看，有不同性质的土壤交替更换等。 ④土壤的相对固定性。土壤的固体部分可以认为是 固定不动的，仅有土壤中的气相和液相可作有限的 运动。例如，土壤孔穴中的对流和定向流动，以及 地下水的移动等。
（1）地下水的剥蚀作用 地下水对埋藏地下的文物具有剥蚀作用，由于这种 作用是在地下进行的，所以也称为潜蚀作用；它包 括机械冲蚀和化学溶蚀两种作用方式，地下水的流 速比较缓慢，因此剥蚀作用以化学溶蚀作用为主。 冲蚀作用是指地下水流动过程中，对纺织文物进行 机械性的冲刷破坏作用。溶蚀作用是指地下水在流 动过程中，对纺织文物进行化学溶解、水解等破坏， 当地下水中含有CO2、O2和有机酸酸时，溶蚀作用 尤其强烈。
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8墓葬或遗址的有关结构及特点 遗址或早期墓葬（如土坑竖穴墓）大多由于结构简 单、密闭性较差，还可能由于所处地层及位置不同， 土壤性质、地下水位等都会不同。而土壤性质、地 下水位高低和性质都直接影响着墓室或遗址内随葬 器物的保存情况。一般来讲，墓葬所处位置的地下 水位较高，同时渗入到墓坑内的地下水的pH值又近 于中性时，则随葬文物的保存情况相对较好,反之， 则保存情况相对较差。从棺椁方面来看，一般说来， 多重棺椁的墓葬有利于文物的保存，无棺无椁或单 棺墓葬的文物保存情况普遍较差。墓葬结构的特点， 是随葬文物能以保存下来的因素之一。
地下水与地表水相比有许多不同之处，表现为流速缓 慢、承受的压力大、水中所含的气体、化学成份比较 复杂等。常见的气体有O2、CO2、H2S、CH4等，常 见的化学成分为Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、HCO3-、 SO42-、NO3-及有机酸等。
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（3）地下水的沉积作用 地下水的沉积作用也有机械的化学的两种方式， 也是以化学沉积作用为主。酸碱盐等可溶盐浓度高 的地下水，由于温度、压力和运动空间的变化，可 发生化学沉积作用。纺织文物一般呈松散堆积，空 隙较大是地下水沉积及沉积物贮存的空间；也是地 下水沉积的重要场所。在不同沉积场所形成的沉积 物特点各不相同，例如孔隙中的沉积物以泥质、 CaCO3、Fe（OH）2、SiO2等为主。
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而后期砖室墓或洞室墓以及早期采用积石积炭或用白 膏泥（或青膏泥）在椁室外围作填充的墓葬，文物保 存的状况一般较好。膏泥使用方法有多种，厚度从数 厘米至数十厘米不等，而且泥质细密、加上填充时的 密实原因，对墓坑的密闭起到了相当重要的作用。一 些大中型墓葬和一些中小型墓葬中随葬文物保存较好 的原因之一就是采用了膏泥填充。反之，没有膏泥在 棺椁外作填充物的楚墓，随葬文物的保存情况不好。
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出土后： 酸、碱、盐的侵蚀 霉菌侵蚀和虫蛀 光、热作用 空气对丝织文物的污染 温度对丝织文物的影响 湿度对丝织文物的影响
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