浅谈化学在文物保护中的应用

第29卷第5期 取在教本學私学报 Vol.29 No.5 2016 年 9 月Journal of Qingdao Technical College Sep.2016

浅谈化学在文物保护中的应用

周明哲

(山东省济南中学，济南25001')

摘要：文物保护学是一门新兴的文理交叉的综合性科学，与化学领域联系最为紧密。多种化学原理 已经被用来分析研究文物的劣变机理，化学分析方法可以对文物的成分和结构进行检测，多种化学材料 在保护修复不同质地的文物方面也有显著的效果。

关键词：化学；文物；文物保护

中图分类号:G262文献标志码：A文章编号！672-2698(2016)05-0060-02

文物是文化的载体，是人类文明的传递者。我国历史悠久，文物资源丰富。这些年代久远的 历史文化遗产，随着时间的流逝和外界环境的影 响，都经受着不同程度的损害，文物不可再生，文 物保护工作愈加重要。

文物保护学是利用物理学、化学、生物学等自 然科学的方法对文物进行科学认知，并对其保护 和修复，最大限度延长文物寿命的一门科学。主 要包括应用科学技术手段维护文物质量、控制文 物老化速度、对文物劣化进行综合防治。1文物保 护学是一门综合性的技术科学，也是一门各技术 学科间相互交叉的边缘学科。2在这些相关学科 中，文物保护学与化学联系最为紧密。化学作为 一门基础学科，主要包括分析化学、无机化学、生 物化学、材料化学、仪器分析、有机化学、高分子化 学等技术学科，本文简要介绍化学在文物保护领 域中的应用。

一、化学原理与方法在文物保护中的应用

物质腐蚀变质的根本原因是在外界环境的影 响下，本体发生了化学反应。例如，青铜器腐蚀本 质是一种电化学腐蚀。埋藏土壤中的氯化物与周 围环境中的氧气、水分与青铜器中的铜经过电化 学腐蚀，先后在铜器表面生成碱式碳酸铜、氧化铜 及氧化亚铜。

由于反应中有盐酸产生，器物内部不断反应 形成氯化亚铜，同时，随着氧气与水分的深入，氧 化亚铜、氯化亚铜不断地转化成碱式氯化铜。碱 式氯化铜质地疏松为粉状，氧气与水分能不断深 入，碱式氯化铜不断生成，会导致器物溃烂、穿孔。利用电化学的方法可以将氯离子去除，根据2C u C1+H202=C12 ( +Cu+Cu2:+20H—，

其中 阳极反应为-Cl—+Cu:—3e#Cl2 ( +Cu2:;阴

极反应为：H!

02+C u:+3e#C u+20H—，利用 此原理和方法可以去除青铜器的氯离子腐蚀。

二、化学分析在文物保护中的应用

分析化学是化学学科的重要分支，有很强的

实用性，主要包括经典分析化学与现代仪器分析

化学。对文物的科学分析主要包括对文物的元 素、结构、成分、形貌等的分析，取得文物材料的分

析测试数据等资料，并以此为依据对文物实施保

护修复，这是博物馆工作进入科学化的标志，也是

文物保护工作的重要前提和基础。

以青铜器分析检测为例。青铜是铜与锡或铅

等元素按一定比例熔铸成的合金。不同时期和不

同地区以及不同器物类别的青铜器在合金元素组

成方面都有自己的特点。例如，青铜镜的含锡量

普遍比较高，一般在239〜2'9左右，这种比例 有利于提高青铜镜的映照效果。便携式X射线 荧光分析仪能够对青铜器物进行快速的金属元素

含量分析，分析速度快，自动化程度高，一次可将

样品中所有的金属元素检测出来。操作时仅需将

仪器探测头直接接近样品便可进行检测，可以真

正达到无损，因此被广泛应用于金属器物的元素

分析，对青铜器的保护研究和鉴定提供了理论依 据。如图％所示，为利用便携式X射线荧光分析 仪对一件青铜鼎的鼎盖进行元素分析，使用仪器 为Thermo scientificXL3t，分析结果表明：该铜 鼎为铜锡铅三元合金，其中，含铜76. 09%，含锡 13. 68%，含铅8. 99%，另外含锑0. 223%，含镍

0.122%。

60收稿日期:2016-07-21

作者简介:周明哲（2000-)，男，山东济南人。

2016年第5期

图1便携式X射线荧光分析仪检测分析图

青铜器锈蚀分为无害锈和有害锈，无害锈包 括黑色的氧化铜（CuO)、红色的氧化亚铜（Cu2〇)、绿色或蓝绿色的碱式碳酸铜[CuC03•Cu (OH) 2,2CuC03,•Cu (O H)]，这些锈蚀产物 常使用拉曼光谱分析仪和红外光谱分析仪进行分 析。另外，实验室中经常采用氯离子滴定法进行 青铜器有害锈的检测。有害锈的化学成分主要是 碱式氯化铜、氯化亚铜，用硝酸银对氯离子滴定分 析操作简便，现象明显。

三、化学材料在文物保护中的应用

文物保护材料主要包括文物清洗材料、文物 粘合材料、文物加固材料、文物修补材料、文物防 腐防霉杀菌材料、文物表面保护材料等，随着化学 和材料学的不断发展，越来越多的高性能材料应 用于文物保护。下面举例说明。

(一） 文物清洗材料

以石质文物为例。我国不可移动的石质文物 众多，大多直接暴露于空气中，由于风化和污染的 原因，不仅影响了文物的艺术价值，也加快了其腐 蚀老化速度。为此，人们研制多种化学清洗材料 并应用于石质文物清洗，例如，邵高峰等以氟碳乳 液为基料，采用分散剂NasPsOi。和纳米Si02、T i02等助剂，制成了一种环保型石质文物防风化 剂，无色无毒，性能优良。[]

(二） 文物加固材料

很多文物，如陶器、纸张、丝织品等，本身质地 比较脆弱，加之时间久远，出土后强度很低，这既 不利于文物的陈列展览，也不利于其长久的保存。对脆弱的文物本体进行加固，是文物保护工作的 一项重要内容。以陶质文物加固材料为例。目前 普遍使用的陶器加固剂为高分子化学材料，主要有聚丙烯酸类、聚乙烯类、有机硅类、含氟聚合物 等，文物本体中引入加固剂以后，通过物质间的分 子间作用力、吸附作用等加强本体的强度。[] (三）文物粘合材料

粘合技术在文物修复中是必不可少的，粘合剂 在青铜器、陶瓷器、纸张、壁画等各种材质类文物中 都有广泛应用。随着科学技术的不断发展，多种高 分子材料的粘合剂被应用到文物修复中来。[]但是 目前国内还没有专门的企业生产高性能的粘合剂，多是从国外进口。粘合剂不仅需要有高的粘合强 度，还要有较好的可塑性、可逆性、耐酸碱等，常用 的为环氧树脂胶粘剂。如图2所示，为一件唐代的 瑞兽葡萄镜，[]出土时断裂为三片，使用环氧树脂 胶对其粘接，能够保证对器物的最小干预和可逆性 修复，符合现代文物保护修复理念。

图2瑞兽葡萄镜

(四）文物防霉杀菌材料

纺织品、纸张、竹木漆器等有机文物容易被昆 虫、微生物腐蚀破坏，防霉杀菌是有机文物保护的 重要环节，需要通过使用一定的化学杀菌剂抑制文 物的霉变。例如，在长沙走马楼出土饱水竹简的防 腐保护中，通过实验筛选出了菌毒清、霉敌、新洁尔 灭和异卩羞卩坐琳丽四种防霉灭囷剂，实验结果表明，它们杀灭、抑制霉菌的效果显著，对文物安全。[] 2016年'月，习近平总书记对文物工作作出重 要指示。他强调-文物承载灿烂文明，传承历史文 化，维系民族精神，是老祖宗留给我们的宝贵遗产”，提出要“切实加大文物保护力度”，表明党中央对文 物工作的重视程度上升到了前所未有的高度。我国 文物保护科学起步较晚，文物保护工作任重道远。化学等自然科学的发展，以及各学科知识之间的不 断渗透，定能促进文物保护技术更好更快的发展。

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