土质文物盐害中硫酸钠的研究——从微观到宏观

土遗址和壁画遗址可溶盐主要为NaCl和Na_2SO_4,其中Na_2SO_4是破坏程度最严重的盐。一般认为,硫酸钠只有在温度、湿度变化时才不稳定,才发生得失结晶水引起的晶型及体积变化。为研究土质文物盐害的形成机制及内在原因,调研了全国几处典型土遗址和壁画遗址的盐害状况并取样分析。分析发现:1)土遗址和壁画遗址中硫酸钠的形貌、结构是动态变化的(无论在任何极端干燥环境甚至真空条件下);2)环境因素如温度、相对湿度的变化只是加剧上述变化进程。硫酸钠结晶析出时,其体积膨胀约4倍。这一系列的过程,深刻影响着硫酸钠的相变复杂性和对依存土质文物本体的破坏性。本工作从微观和宏观两个层面探讨了这些发现,并通过不同盐分(不同浓度氯化钠、硫酸钠)侵蚀破坏模拟试验、不同温度条件下模拟试验、不同相对湿度下模拟试验,从宏观层面印证了上述微观机制在土遗址和壁画遗址本体的外在表现。本研究发现土遗址中硫酸钠的形貌、结构是动态变化的,该工作弥补了以往研究和认识上的局限。本研究将对阻止、延缓及预测土质文物盐害的发生、发展提供科学参考。     

硫酸盐与氯化物对壁画的破坏性对比研究——硫酸钠超强的穿透、迁移及结晶破坏力证据

莫高窟壁画酥碱病变的可溶盐主要为NaCl和Na2SO4,其中Na2SO4是破坏性最严重的盐。为此,以莫高窟壁画典型盐害为模拟对象进行仿真试验研究,重点研究Na2SO4盐在温度交变、干湿循环作用下对砂砾岩、地帐层的剥蚀破坏和强度的影响。结果表明,Na2SO4具有超强的穿透、迁移能力及结晶破坏能力,其结晶行为机理及壁画损害表现形式与氯化钠有很大不同。Na2SO4引起的试块膨胀和剥蚀破坏随着Na2SO4浓度和干湿循环次数的增加明显增大。气象条件中,32.4℃以下的温度区间的温度变化及40%以上的干湿度循环交变,是造成病害加剧的主要因素。盐涨试块强度测试表明,盐的结晶对壁画基体材质砂砾岩的强度损害是非常大,常见不可逆的粉末状酥碱及粒状剥离。研究结果可为正确保护壁画作理论探索时参考。     

盐分在文物本体中的迁移及毁损机理

本文以盐分对文物本体的破坏机理为主题,分别评述了国内和国外的代表性研究成果,提出今后文化遗产盐害机理研究中需要重点关注的三个方面的问题。文物本体盐害的发生、发展与遗址本体中盐分的种类、含量、文物本体微结构以及环境变化密切相关,其盐害发生发展机理及盐分活动规律的研究是文化遗产保护的当然要求,也是文化遗产保护的难点和重点。以土遗址和陶质文物为主要研究对象,着眼于共性问题,研究文物本体环境现状、材料组成、病害调查、盐分组成、迁移、毛细吸附、结晶破坏及可溶盐沉淀分布等,归纳出了若干盐害毁损的机理和规律。鉴于硅酸盐质文化遗产盐害分布极其广泛、赋存环境条件千差万别、盐害成因复杂、表现形式多种多样、治理难度极其困难、盐害文物修复后的复发几率又比较频繁,所取得的研究进展还很难解释所有复杂的、千变万化的盐害现象。因此,如何建立一套符合文物盐害特点的研究方法,使得在该方法下获取的研究结果更加符合实际,也是很迫切的一项工作。