城固出土5件商代青铜兽面饰的无损分析及初步研究

为对陕西城固出土的青铜兽面饰的保护修复提供科学依据,同时进一步揭示其所蕴含的制作技术和相关考古学信息,采用X光探伤仪、超景深显微镜、X荧光能谱仪及显微共聚焦激光拉曼光谱仪对5件商代青铜兽面饰进行了无损分析,分析结果显示,2件为锡青铜,3件为铅锡青铜,兽面饰表面铜锈以孔雀石CuCO₃·Cu(OH)₂为主,局部见赤铁矿Fe₂O₃、纤铁矿γ-FeOOH和钙质层CaCO₃。分析结果为这组青铜兽面饰的保护修复提供了科学依据。根据检测结果,对兽面的铸造工艺、补铸痕迹、铜料配比、小孔的制作工艺等方面进行了讨论,并与殷墟及老牛坡出土同类型器物进行了类比,从而得出了这一地区兽面饰的工艺、风格与该地区铜器整体风格一致的结论,为从材料与工艺层面认知“城洋铜器群”提供了坚实的数据基础。     

处理青铜器有害锈的一种新方法

本文注意到青铜病的粉状锈中有活性和非活性成分的区分。活性粉状锈是影响青铜器稳定的关键,采用BTA-H₂O₂试液多次局部处理,可以使青钢器锈层缝隙内的活性粉状锈变成蓝色絮状物排泄出来,直至局部区域完全除去粉状锈。然后对器物进行缓蚀处理,使之稳定。试验表明采用BTA-Na₂MoO₄-NaHCO₃复合配方比单独用BTA处理的效果更好。     

陕西境内遗址表面CaSO42H2O产生之水盐运移规律研究

陕西境内遗址出土后短时间内表面产生白色物质CaSO₄2H₂O是非常普遍的现象。本研究利用土柱模拟遗址出土后表面产生CaSO₄2H₂O的过程,通过监测土柱中土壤的湿度、含盐量及离子变化综合分析CaSO₄2H₂O产生的原因,研究结果表明遗址出土后形成了新的界面层,在蒸发的作用下,地下水沿土壤孔隙向上迁移,同时将可溶盐带入土壤中,表面的可溶盐含量逐渐增大,达到峰值后不再增加,实验后测得表面土壤中的Ca²⁺和SO2-₄是原始土壤的数十倍,说明遗址表面产生CaSO₄2H₂O是水盐运移的结果。本研究可为遗址出土后预防CaSO₄2H₂O的产生提供依据。     

竹炭净化文物保存微环境中低浓度二氧化硫的研究

为探索竹炭在文物保存环境领域的应用特征,研究了不同粒径竹炭对于SO₂净化的影响并测定了竹炭的吸附量,研究了竹炭净化二元混合污染物耦合的效果。结果表明:相比果壳、柳壳、椰壳3种生物质炭,竹炭净化SO₂的效果最佳,当粒径小于1.7mm时,净化效率达到 (99.6±0.2)%;单位质量的竹炭对SO₂的吸附容量为8.46mg/g;此外,低浓度NO和NO₂对SO₂没有抑制作用,但高浓度NO_x对SO₂净化有较大的抑制作用,当NO浓度为536μg/m³时SO₂的净化效果较NO浓度为268μg/m³时降低了2.9%;当NO₂的浓度从411μg/m³上升至821μg/m³时,SO₂的净化效果降低了5.7%,而SO₂对于甲酸、乙酸的净化效果抑制作用在-1%以内,且在实验浓度范围内的SO₂受甲酸、乙酸影响较低,平均净化效率分别为90.4%和90.5%。     

广东汕头市“南澳I号”明代沉船木材的分析研究

为研究南澳I号明代船体木材的保存状况,选择对其部分木材S6隔舱板和尾舱板进行树种鉴定、含水率分析,并采用现代科学的分析手段对样品进行了形貌及化学组成等分析。研究表明:南澳I号S6隔舱板和尾舱板均为山茶科的荷木;目前其平均含水率为327.78%,而正常荷木的最大含水率只有68.26%;与正常木材的化学组分相比,综纤维素降低显著,而灰分、1%NaOH抽出物含量等都有一定程度提高;木材中溶出大量可溶盐,主要以Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Cl-、SO2-₄等离子为主,总体来看各类离子的含量较高,其中,SO2-₄含量最高。且含有较多硫铁化合物,主要成分为黄铁矿。总体分析表明,在海水中长期浸泡后,南澳I号木材中的纤维素等有机支撑体已经发生了严重降解,水和大量盐分充盈在细胞腔内,木船构件样品的基本密度显著降低。所以除了水浸泡除去可溶性盐之外,还要选择恰当的化学吸附剂对南澳I号木材进行脱硫工作。     

古铜镜表面层的物相定量分析方法研究

中国古代黑镜通常都有厚约100μm由铜锡合金相和SnO₂组成的表面层^[1,2]。利用改进了的K值法^[3,4],测试分析铜镜表面层的粉末样品,可得到物相的定量数值。本文以一块普通唐镜为例,讨论了结果的可靠性。     

古代铅颜料的应用及其变色问题

铅白（2PbCO₃·Pb（OH）₂）、铅丹（Pb₃O₄）、密陀僧（PbO）是我国古代制造的三种铅的化合物.历代彩绘艺术品中大都作为绘画颜料应用.在长久的自然环境中,这三种铅颜料都会逐渐变黑.根据对敦煌莫高窟北凉、北魏、西魏、北周、隋、唐、五代、宋、西夏、元等十个朝代洞窟颜料的X射线衍射和X射线荧光分析可知:历代壁画、彩塑中变成棕褐色的颜料全部是二氧化铅（PbO₂）.通过对铅颜料化学反应原理的探讨、铅颜料变色的模拟实验等棕合研究,初步认为:紫外线、H₂S气体、相对湿度等是影响铅颜料变色的主要因素.而紫外线对铅颜料变色影响最大.在高于60%相对湿度时,密陀僧会引起变色和颜料薄层的粉状化,在80%相对湿度时特别严重.铅丹在相对湿度为80%时,表面变色严重.由于敦煌彩绘艺术中没有分析出硫化铅（PbS）颜料,由此证明,敦煌石窟受H₂S气体的影响很小.     

一件中国国家博物馆馆藏铜雕塑锈蚀产物的分析研究

铜雕塑作为现代艺术品因其历史价值、文化价值、审美价值、科技价值和时代价值被越来越多的博物馆收藏。经过岁月的洗礼,雕塑上有时也会出现锈蚀产物,锈蚀产物或影响艺术品的美感或进一步损害雕塑,因此需要对锈蚀产物进行鉴别,然后采取适合的方法将其去除。为此,通过超景深三维视频显微观察、扫描电子显微镜-能谱仪、显微激光拉曼光谱和傅立叶变换显微红外光谱对一件中国国家博物馆馆藏铜雕塑锈蚀产物进行取样分析。能谱结果表明该锈蚀产物中没有氯离子,再结合拉曼光谱和显微红外光谱结果可以确定锈蚀产物是蓝铜钠石[Na₂Cu(CO₃)₂·3H₂O]和含有钠离子和氧离子的水合甲酸铜[Cu₄Na₄O(HCOO)₈(OH)₂·4H₂O],这种铜锈蚀产物在国内报道较少。为防止它们进一步腐蚀和损害雕塑,选择使用物理方法将锈蚀产物清除。科学的检测方法和分析手段为铜雕塑保护方案的制定提供了重要信息支撑和理论依据。     

铅丹、朱砂及其混合物紫外光致变色的电化学及光谱研究

铅丹(Pb₃O₄)和朱砂(HgS)是古代壁画和彩绘上常用的红色颜料,它们的变色是文物保护工作者、策展人和艺术史学家长期关注的问题。但由于其所处环境复杂,影响因素众多,这些颜料的变色机理的研究较为困难。为了探究紫外光照对这些颜料的影响,采用电化学方法和控制环境的紫外老化模拟实验研究了铅丹、朱砂及其混合物的光降解过程,并利用拉曼光谱和X射线光电子能谱(XPS)对实验样品进行分析。电化学实验中铅丹受405 nm激光照射出现还原电流,朱砂出现氧化电流。紫外老化实验确认了铅丹在光照下的还原反应,反应产物为碳酸铅(PbCO₃)和碱式碳酸铅[Pb₃(CO₃)₂(OH)₂]。因此,光照会引起铅丹发生还原反应,引起朱砂发生氧化反应,两种颜料表现出典型的半导体性质。另外,光化学反应动力学结果显示,掺杂朱砂可能会加快铅丹的光降解过程。     

SO2气体对丝织品文物影响的试验研究

空气中的SO₂气体对丝织品文物有一定的危害作用。课题分别试验了各种丝织品试样在50μ mol/mol的SO₂气体下不同时间的影响变化。通过色差分析,红外分析,氨基酸分析及XRD分析对丝织品进行表征,得到了40℃下50天的干热老化丝织品试样在50μ mol/mol的SO₂气体下,随着试验时间的延长,其色差变化最大。经SO₂气体处理的丝织品试样的氨基酸成分发生改变,结晶度也变大,老化程度加大。本研究结果可为保存和保护丝织品文物提供依据。     

在SO2存在下青铜腐蚀与相对湿度的关系

采用光度法和亚硫酸氢钢静态分解法研究了不同相对湿度0．1％SO2存在条件下,仿古铜-锡-铝合金的腐蚀情况。在无可溶性氯离子存在下,青铜腐蚀的第一和第二临界相对湿度值分别为50％和65％左右;在有可溶性氯离子存在下,其两个临界相对湿度值均有所降低。从而给出了青铜保存的最佳湿度范围。     

关于青铜文物深层有害锈形成与转化的分析研究

为了长久保存馆藏青铜文物,有效转化深层有害锈氯化亚铜,以仿古青铜试样为对象,应用循环伏安法、恒电位极化法等电化学实验来研究青铜在模拟中性土壤介质溶液中的电化学行为,应用X-射线衍射(XRD)、共聚焦激光Raman显微分析检测其腐蚀产物的主要物相。结果表明,氧化过程是生成有害锈氯化亚铜的反应,还原过程是氯化亚铜还原成铜的反应。运用扫描电子显微镜和能谱仪(SEM-EDS)进行形貌观察和微区腐蚀产物成分分析。对氯化亚铜在不同湿度环境下的变化进行了跟踪观察。由此,为除去青铜文物深层有害锈氯化亚铜所做的一系列探讨将在博物馆藏品保护方面具有一定应用价值。     

北京万泉寺遗址金代白瓷胎釉配方的锶同位素特征研究

北京丰台万泉寺遗址位于金中都遗址内,遗址出土金代白瓷样品在形制上符合金代定窑白瓷特征。白瓷胎体成分和锶同位素比值综合研究确定了三种制胎原料,其中:高铝黏土原料的锶同位素比值在0.73左右;白云岩化石灰岩原料的锶同位素比值在0.72左右且钙含量较高;草木灰原料的锶同位素比值在0.71左右,且锶含量在1 000 μg/g左右。通过釉层的成分分析及胎釉成分的对比研究,发现釉层主要使用高硅原料与白云岩化石灰岩配制而成,并受到了部分熔融胎体的强烈影响,根据与草木灰关联性较强的P₂O₅含量推断,釉层中可能也含有一定量草木灰。万泉寺遗址白瓷的研究丰富了有关金代定窑白瓷胎釉配方的认识,确认了白云岩化石灰岩为胎釉的主要钙质助熔剂,揭示了草木灰类助熔剂在胎和釉中可能存在各自独立的来源。     

秦陵出土青铜水禽锈体组织结构的初步分析

本研究旨在研究秦始皇帝陵园出土彩绘青铜水禽锈体的结构形貌及其形成原因。采用扫描电镜能谱(SEMEDS)、X射线荧光光谱(XRF)、金相显微分析和离子色谱分析(IC)等多种分析手段,对青铜水禽锈体的组织结构及其埋藏土壤进行了分析检测。结果表明:高湿、火烧、人为破坏的特殊埋藏环境是该批青铜水禽严重矿化的主要原因,而有些矿化严重的部分为稳定的粉状锈蚀物,并非传统意义上的“有害锈”;从组织的微观腐蚀特征来看,铸态枝晶结构的样品α相优先腐蚀;而铸后受热组织则呈晶间腐蚀的特点,腐蚀由晶粒间界向晶粒发展;锈体层状结构的产生与Cu₂O溶解产生空隙,并在合适的环境条件下生成了孔雀石有关。     

PS-C对砂砾岩石窟岩体裂隙灌浆的研究

本文在研究砂岩砾岩风化的基础上,通过对PS-C（PS为硅酸钾水溶液、SiO₂:K₂O=4:1:C为粘土）物理,力学性能研究以及在麦积山石窟裂隙灌浆试验.证明PS-C对多孔.强度低的砂砾岩是一种较理想的灌浆材料,从而为砂砾岩裂隙灌浆初步找到了一种新的灌浆材料。     

AMT复合剂与CuCl的反应研究

为研究AMT复合剂在去除青铜文物粉状锈和氯离子的作用,用AMT复合剂与CuCl进行化学反应,并将反应后的絮状物进行EDS、IR和XRD分析,原始反应液及清洗絮状物最后一次所得洗液中Cl-采用离子色谱法(IC)分析;原始反应液中的阳离子采用电感耦合等离子光谱直读仪(ICP)分析。分析结果表明:AMT复合剂与CuCl反应生成的絮状物与清洗青铜文物过程中析出的絮状物形貌相同,说明AMT复合剂可能渗入到青铜文物锈层并与锈层内的CuCl充分反应,提取出Cl-。     

莫高窟文物保存环境的大气颗粒物背景浓度及化学组成

大气颗粒物是潜在威胁遗址与文物的一种大气污染物,颗粒物沉降或吸附后覆盖文物表面细节,降低其审美价值,并带来进一步的物理或化学侵蚀。通过分析莫高窟开放洞窟(16窟、257窟)、非开放洞窟(320洞窟)和窟外大气中各粒径颗粒物(总悬浮颗粒物TSP、粗颗粒物PM₁₀和细颗粒物PM2.5)背景和典型沙尘天气质量浓度及其碳组分和水溶性无机离子组分含量,获得文物保存环境中大气颗粒物的质量浓度及化学组成。各观测季节内,非沙尘天气窟内TSP质量浓度介于48.4~60.0μg/m³,PM₁₀质量浓度介于13.3~61.3μg/m³,PM2.5质量浓度介于9.9~59.2 μg/m³。洞窟是否向公众开放对窟内颗粒物浓度水平和组成的影响不显著,开放和非开放洞窟颗粒物质量浓度的I/O比值多小于1,显示窟内颗粒物主要源于室外。窟内颗粒物化学组成中,地壳源矿物尘多占据主导地位,在沙尘频发的春季占比介于53.0%至80.7%之间,冬季占比介于17.1%~44.0%。其他化学组分中,细颗粒PM2.5中碳组分和总水溶性无机离子含量占比明显高于TSP和PM₁₀。冬季窟内PM2.5质量浓度低于春季,但碳组分和无机离子浓度值和含量占比均高于春季(除去春季16洞窟),冬季碳组分和无机离子含量占比高达60%,其中酸性组分含量占比和可达30%。对莫高窟大气颗粒物的控制不能忽视细颗粒浓度及其化学组成的潜在危害。     

馆藏金属器物上浅蓝色铜锈蚀物的辨别与成因分析

不同于新出土青铜器上的锈蚀物,博物馆藏金属器物上经常可见浅蓝色铜的锈蚀物。为辨别和探析其成因,通过采用扫描电子显微镜-能谱仪(SEM-EDX)、X射线衍射仪(XRD)和激光拉曼光谱仪(Raman)进行元素成分和物相综合分析,发现其为铜的有机盐。这些有机盐包括简单(或碱式)的甲酸铜和乙酸铜,也包括复杂的含有钠离子和碳酸根的乙酸铜NaCu(CO₃)(CH₃CO₂)、含有钠离子和氧离子的水合甲酸铜Cu₄Na₄O(HCOO)₈(OH)₂·4H₂O。这种浅蓝色铜的有机盐形成根源主要有两种:储存或展览环境的不当;用于除锈的化学试剂的残留。要杜绝这类锈蚀物的形成需要确保储存和展览器物的环境低湿度且无有机酸释放材料的存在。对经过化学处理的器物应确保将化学试剂清理干净且无任何残留以绝后患。对复合材料器物的处理更应谨慎,因为对不同材质的处理和保存环境要求不一样,要个例对待。     

粉状锈在中性、弱酸性环境中溶解过程的实验研究

为了解氯铜矿、副氯铜矿在潮湿环境中的溶解行为及其特征,模拟中性、弱酸性环境,对氯铜矿和副氯铜矿在此环境下的溶解行为进行监测和研究。通过氯化亚铜的转化制备副氯铜矿。定量地研究了氯化亚铜在水环境中的转化过程。定量研究了氯铜矿、副氯铜矿在中性、酸性环境中的溶解过程。结果表明,中性条件下,氯铜矿比副氯铜矿溶解电离出更多氯离子;弱酸性环境并未导致氯铜矿溶解度增加,但导致了副氯铜矿溶解度的显著增加。     

重庆大足大佛湾彩绘绿色和蓝绿色颜料的分析研究

为了确定重庆大足大佛湾彩绘含铜、砷元素的绿色及蓝绿色颜料显色成分,应用便携式X射线荧光光谱仪(XRF)、便携式显微镜等无损调查方法,结合X射线衍射分析仪(XRD)、扫描电镜-能谱仪(SEM-EDX)、X射线光电子能谱分析仪(XPS)、显微拉曼光谱仪(RM)等分析方法,对取自大佛湾塑像的绿色及蓝绿色颜料进行调查和分析。结果表明绿色颜料显色成分为为巴黎绿,蓝绿色颜料显色成分为氯砷钠铜石[NaCaCu₅(AsO₄)₄Cl·5H₂O]。根据研究结论推断,氯砷钠铜石可能为巴黎绿的变色产物。该结果为探讨近代人工合成颜料变色机理提供了新的线索和方法。