石质文物保护中的化学清洗技术

本研究综合性评述了石质文物化学清洗技术。对于石质文物的清洗原则、石质文物表面污染物的种类、化学清洗技术与其他特种清洗技术的关系、各种化学清洗方法的主要原理和应用实例、贴敷法清洗操作技术等,结合国际国内文献和与浙江大学合作开展的一些研究工作进行了梳理和阐述。希望能为国内石质文物保护工作者开展相关研究时提供思路和借鉴。     

几种常用清洗方法的清洗效果对比讨论

以常用的几种清洗方法对石质文物模拟污染物的清洗效果进行检验,分析了石材文物表面污染物的病害及污染物成因。对化学清洗、蒸汽喷射清洗、粒子喷砂清洗等常用清洗方法的优劣及清洗效果进行了比较。对几种特种清洗方法的适用性及清洗效果进行了分析,几种特种清洗需要相互配合使用,取长补短,才能有效地去除石质文物表面有害污染物,对石质文物表面污染物做到彻底清除,从而为后续保护和加固提供条件。     

石质文物清洗技术研究综述

石质文物表面的污染物主要为石膏黑垢、盐碱结晶、金属氧化物色斑及生物病害等类型,其清洗技术主要以化学清洗、小型工具机械清洗等常规清洗和借助于激光清洗机、蒸汽清洗机等特殊设备的特种清洗为主。通过对国内外石质文物清洗技术方面的研究成果进行梳理,将有助于我国文物保护工作者开展相关理论研究和实践工作。     

不可移动石质文物化学清洗的操作工艺

本工作属于国家科技支撑计划课题"石窟文物表面有害污物清除技术研究"的内容之一,旨在为起草《不可移动石质文物表面污染物化学清洗工艺规范》作准备。为了使研究基础更为广泛和扎实,结合在实验室和云冈石窟现场的化学清洗实验,综合评述了国内外石质文物化学清洗的工艺要求和规程,包括前期调研、清洗剂选择、贴敷技术、效果与安全性评估、实验室研究和现场小试验等内容,探讨了与石质文物化学清洗操作工艺相关的正面和反面的典型案例,为石质文物化学清洗操作工艺的规范化提供借鉴。     

大理岩石刻文物黑色结壳清洗研究

大理岩是古代石刻和建筑的主要石材之一。随着近现代工业发展,很多大理岩石刻文物表面出现了大量黑色结壳——不仅严重影响了文物外观审美,而且会不断吸附各种污染物,吸收更多的辐射热量,造成文物的进一步劣化,因此亟需清洗。在前期对北京地区石刻文物本体及黑色结壳科技分析的基础上,选用碳酸铵法、乙二胺四乙酸法、物理法进行清洗试验用于对比,并于北京不同区域的6处典型石刻上进行现场试验,根据实际情况做出优化改良。采用便携式X射线荧光光谱仪、分光测色仪、显微镜和离子色谱仪对清洗前后状态及可溶盐含量进行评估,结果表明碳酸铵法对大理岩石刻文物表面黑色结壳具有较好的清洗效果,清洗方案比较高效合理,有助于相关石质文物病害的清洗和保护。     

石质文物上油烟污物清洗材料的研究

描述了古代石质文物表面上油烟污物的成分及清洗材料的组成,清洗方法及效果。清洗步骤：(1)使用2．5％—5．0％非离子表面活性剂组成的洗涤液进行初步的清洗、除去吸附不太紧密的油烟污物。(2)使用H2O2-HF-0π10对顽固的油烟污物进行局部重点清洗。此材料已在四川广元和重庆大足的古代石质文物上使用,并取得了较好的效果。     

国内外石质文物清洗技术研究与应用状况——基于中文和英文数据库20年来期刊论文定量分析的综述

利用中国知网CNKI中文期刊数据库与Web of Science英文期刊数据库,分别对1997—2017年间发表的关于石质文物清洗技术的期刊论文进行了查找与归类统计。在收集相关论文的基础上,使用文献计量学方法对年份、作者机构、被引数量等要素按中文与英文论文分别进行统计分析。主要关注石质文物清洗领域所用物理、化学、生物等不同清洗技术的研究情况和现场应用情况,以及清洗结果的评价方法。从近5年的研究文献看,化学清洗仍然是一种主要的,并在不断发展中的石质文物清洗技术。物理清洗技术,尤其是激光清洗,由于没有化学药品污染和遗留的潜在危害,很受国际文物保护工作者推崇,随着技术发展和设备费用降低,激光等物理清洗技术还将会有更大发展。生物清洗在国际和国内应用实例不多。     

水下石质文物原址保护空化射流清洗实验研究

海洋中水下石质文物表面污染物主要为钙质沉积、海洋生物残骸和色斑污染。开展文物水下原址清洗保护有利于对这些重要水下文化遗产的研究和展示。空化射流技术是一种新型高效的水下清洗技术,实验证明,使用空化射流清洗设备可以在控制文物本体轻微受损甚至无损的前提下有效清除石质文物表面各类污染物。在保证文物安全的前提下,设定设备输出压力为8兆帕、保持3厘米的靶距、使用直径1.2毫米半球形喷嘴进行垂直喷射,是最为高效的清洗方式。     

Carbopol 934树脂作为清洗材料的应用研究

在对文物进行保护处理过程中,清洗是非常重要工作之一。新的清洗材料、清洗工艺的研究,对文物保护技术的发展具有重要价值。本研究对Carbopol 934树脂应用于纺织品清洗的清洗效果、清洗工艺进行了研究,并对其在纸张和砖石文物上应用的可能性进行了尝试。研究结果表明,Carbopol 934树脂应用在纺织品清洗中具有作用时间长、扩散小的优点;同时应用隔离层能减少残留,达到更好的清洗效果;可有效地用于砖石、纸张和织物上污垢的去除。     

干冰清洗技术应用于陶瓷文物清洗的探索研究

在文物修复的过程中,首先的工作就是对器物进行清洗,虽然现阶段清洗工艺的效果不错,但使用的试剂与手段造成污染较大,对人体与环境都会造成损害.因此,寻找新的清洗材料与清洗手段,对于文物修复工作的持续发展非常重要。为此,本研究应用干冰清洗技术,工业级清洗机器对在一件晚清胎质较厚、釉质较好的瓷器上进行了清洗实验,并对清洗工艺进行了实验与评估。实验结果表明,干冰清洗技术应用在清除瓷器表面的环氧树脂及污迹效果显著,可谓立竿见影,对瓷器的釉面未造成损害,并且整个清洗流程非常的环保、无污染,清洗完毕只剩下污迹。虽然深层次的环氧树脂清洗效果不明显,但随着今后进一步改善操作技术与清洗工艺,为最终实现环保而可持续的文物修复流程提供经验。     

硝酸铵清洗法对石灰岩质文物的影响

硝酸铵是清洗石质文物表面污垢的常用方法。然而,有研究认为硝酸根离子可能会溶解大理石或石灰岩等含碳酸钙成分的石质文物中的部分钙质。针对此问题,美国史密森尼博物院博物馆保护协会的研究人员设计了一系列实验,来验证硝酸铵是否会在清洗石质文物的同时对文物本身产生伤害。研究人员制备了8种不同pH值、不同浓度的硝酸铵溶液：pH值分别为7、8、9、10（用氢氧化铵调配）;     

酶材料及凝胶对碑刻文物表面墨迹的清洗研究

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。     

琼脂凝胶在青铜文物激光清洗中的应用研究

激光清洗应用于青铜文物上有时会使其表面颜色及其他一些物化性质发生改变。如何优化这种方法改善这种状况?为此,本工作将琼脂凝胶-激光联用作为一种可能的优化手段,首先研究了凝胶对激光能量和作用的影响,包括以能量计测量激光穿过凝胶层后的能量减弱幅度,以及通过热敏纸和文物样品上的烧蚀斑观察凝胶对激光烧蚀结果的影响。其次在不同类型的青铜文物样品上将之与普通湿法激光清洗、机械清洗等手段做清洗效果的对比实验,并以视频显微镜、扫描电镜及能谱仪、X射线衍射等手段进行分析验证。实验结果发现,凝胶能小幅度降低激光能量,减轻激光引起的青铜文物表面微观结构的改变,为清洗操作提供更灵活多样的选择。凝胶-激光联用的方法在实验的文物样品上取得了理想的清洗效果,兼顾了操作的效率性和安全性,是在今后的应用中可被考虑的手段。     

天然材料在丝织品文物清洗保护中的应用综述

以古鉴今,为发掘古代传统清洗方法中的科学、合理成分,解决现代化学洗涤剂清洗丝织品文物产生的易损伤、易残留、污染大的问题;简要回顾了皂苷、淀粉等植物活性成分,胰子、油脂等动物提取物,草木灰、天然碱等矿物质以及微生物酶等天然材料在古代日常清洗和古书画清洗中的应用记载;并简单介绍了天然材料在清洗丝织品文物血迹、脂肪等有机污染物、微生物霉斑、矿物质类无机污染物上的应用进展。清洗效果评估说明,天然材料对丝织品文物的损伤小,适用于其清洗保护,是对丝织品文物清洗保护的一个重大进步。     

云冈石窟石质文物表面污染物清洗效果检测技术实验

云冈石窟长年暴露于自然界风化环境中,以及近些年来,周围煤矿的开采带来的环境污染,极大地影响及危害云冈石窟石雕艺术品的价值及保存,影响云冈石雕文物的有效寿命.为此,通过对云冈石窟三种典型的污染物、粉尘、烟熏及表面结垢进行清洗实验,并采用色差仪、显微视频成像仪及三维形貌仪对清洗效果进行检测,特别的是三维形貌对加固样品和空白样品的形貌变化比较分析,得出样品的显微形态及表面粗糙度数据,对文物的“最少人为干预”和“不改变文物原状”原则的评价给予了支持,为石质文物清洗效果评估提供了新的方法.     

纸质文物的清洗研究—以清代册页清洗为例

清洗是纸质文物保护的重要环节。为此,利用虹吸技术对纸质文物进行清洗,以减轻常规清洗方法对文物本体尤其是绘画颜料层的摩擦及冲击损伤,对脆弱纸张及色彩易脱落的字画尤其适宜。这可避免传统的清洗方法中清洗液循环使用出现的交叉感染及清洗不彻底的现象。清洗后纸张白度提高,光泽度几乎无变化,pH值提高至8.5左右。     

上海青龙镇遗址出土瓷片的微纳米气泡清洗研究

表面坚硬附着物的清洗是出土瓷器保护的技术难点,现有的机械清洗、化学清洗、超声波清洗、蒸汽清洗等方法均存在技术局限性。对上海青龙镇遗址出土瓷片开展了微纳米气泡清洗研究,科学评价该技术的安全性能和清洗效果。使用色差分析、光泽度分析、釉面显微分析、裂缝显微测量等方法,对青龙镇出土瓷片及仿烧瓷片样品进行检测评估,验证了微纳米气泡清洗技术的安全性。开展微纳米气泡清洗、超声波清洗、蒸汽清洗3种物理方法的效果比对试验,综合评估其在清洗出土瓷片的表面附着物、缝隙污染物、断面污染物和金属侵蚀上的效果,验证了微纳米气泡清洗技术的有效性。     

蛋白酶与表面活性剂对丝织文物上血渍协同清洗条件的优化

丝织文物是研究我国古代刺绣技术和文化艺术发展史的珍贵实物资料,因此丝织文物的保护对中国文物事业具有重要的地位和意义.由于尸体腐烂和墓葬埋藏环境等因素的作用,有些丝织文物表面会被血渍污染,这种污染物紧密黏附在丝织文物的表面且具难溶性不易清洗去除.如何选择合适的清洗方法低机械强度地去除这些血渍成为丝织文物修复的关键.为此,本实验考察了蛋白酶和表面活性剂对丝织文物上血渍进行协同清洗的效果.首先对蛋白酶和表面活性剂进行筛选,然后对蛋白酶和表面活性剂的使用浓度、清洗时间和浸泡温度等参数进行了优化.试验结果表明:最适蛋白酶和表面活性剂分别为Savinase和APG,其最适浓度分别为1%和5%;最适浸泡温度和时间分别为50℃和30min.拉力强度检测和扫描电镜分析表明,此条件清洗后对丝织品的抗拉强度和蚕丝微观形态影响不大.在此基础上,对元代丝织文物残片进行了清洗,效果良好.本研究为丝织文物上血渍的清洗提供了一种新的较温和的清洗方法.     

馆藏壁画表面污染物的激光清洗初步研究

激光清洗作为一种新型清洗技术,具有高效、安全、可控等优点。本研究使用激光清洗技术对壁画样品表面污染物进行清洗试验。通过模拟样块试验确定激光清洗设备的损伤阈值与清洗阈值;然后在损伤阈值与清洗阈值范围内,根据不同污染物采用不同的激光能量密度和辅助手段,对壁画样品进行激光清洗试验,最终确定有效的设备参数;在激光清洗同时使用显微镜和色度仪进行清洗效果评估。清洗试验证实激光清洗技术可有效清理部分壁画表面污染物,并确定部分有效参数,为实际工作提供参考和借鉴。     

纸质文物清洗用水的选择及清洗条件初探

为考察纸质文物的最佳清洗用水和清洗条件,探讨了不同清洗用水(超纯水、纯净水、蒸馏水、自来水、硬水)在不同清洗次数、不同清洗温度时对纸张p H值、抗张强度、色差、白度以及聚合度的影响。结果表明:硬水和自来水对纸张的清洗效果较差,白度上升小(2.0左右),抗张强度损失大(17%~24%),不适合作为纸质文物清洗用水;超纯水、纯净水和蒸馏水对纸张白度提升明显(分别上升2.99,2.41,2.77),抗张强度损失较小(分别为16%,9%,12%),适合作为纸质文物清洗用水。最佳清洗条件为常温下清洗6次。本实验结果可为纸质文物清洗用水的选择提供参考。