饱水木质文物的细菌病害及其诊断技术的进展

为了促进微生物学理论与技术在我国文物保护领域中的应用,使我国的文物保护与国际先进水平接轨,本文通过对国内外有关文物保护微生物学研究进展的综述,阐述了饱水木质文物细菌性病害的成因和机理.侵蚀细菌、钻管细菌和空化细菌是饱水木质文物细菌性病害的病原体,但它们的作用方式有一定的区别.在饱水木质文物细菌性病害诊断上,国外已较为普遍地使用了光镜技术、电镜技术、细菌培养技术以及多种分子生物学技术.根据众多样本分析的结果,国外学者已建立评价饱水木质文物腐蚀状态的定性指标体系.文中还结合目前我国有关饱水木质文物保护的现状,阐述了文物保护微生物学在我国饱水木质文物保护中的应用前景,并建议尽快开展相关的研究工作.     

“小白礁Ⅰ号”沉船部分木质文物微生物病害观察与损伤评估

为掌握宁波"小白礁Ⅰ号"古沉船船体结构的状况,以及为该沉船的后续保护提供科学依据,本研究利用光学显微镜和电子显微镜技术,在显微和亚显微水平上观察了该沉船部分木质文物的组织和细胞结构。观察分析发现,对该沉船木质文物有较大影响的微生物主要是侵蚀细菌(Erosion bacteria,EB)和钻管细菌(Tunneling bacteria,TB);借助文献提供的标准,评估了该沉船不同部位木质文物的结构现状及不同备检样品中的细菌的侵蚀程度。评价结果表明沉船木质文物的侵蚀情况从轻度到完全损坏程度不同。本研究也分析了导致木质文物损伤程度差异的原因,并根据分析结果就该沉船木质文物保护涉及的生物学问题提出了建议。     

饱水木质文物的风冷干燥脱水研究

许多出土饱水木质文物因其降解严重、含水率较高,容易在脱水过程中出现不可逆的收缩变形以及开裂现象,从而遭到严重破坏。因此,饱水木质文物脱水方法的研究是文物保护工作中的重要课题。为探究风冷冷冻法对饱水木质文物脱水的效果,以一批无法复原的出土饱水木质文物为研究对象,在对其材种、含水率、基本密度及化学成分进行了测定和分析后,使用一台风冷电冰箱在-18℃条件下对样品进行了风冷干燥脱水处理,记录脱水时间和脱水效果,并分析了该方法的传质传热特点,证明了风冷干燥法用于饱水木质文物的脱水干燥能够取得良好效果,并且具有对文物干预小、适用性广、操作简便、成本低廉等优点,为饱水木质文物的脱水处理提供了一种新的思路。     

可溶性淀粉脱水加固定型出土饱水木质文物研究

出土饱水木质文物的保护是文保中的难点,本文探讨用可溶性淀粉、助溶剂等组成的脱水加固定型材料对出土饱水木质文物进行处理。通过扫描电镜、红外光谱等对处理前后的木质文物的各项收缩率、裂隙、扭曲及变形等外观的观察分析,结果表明该种脱水加固定型材料与出土饱水木质文物具有很好的相容性,处理后的木质文物保持了器物的原形及木质原有的色泽、质感。     

国外饱水木质文物保护研究进展述评

木质文物作为有机质文物的一种,一直面临出土量大、腐烂严重、后续保护不完善等问题。特别是饱水木质文物,看似保存良好,实则腐败严重,一旦脱水操作不慎,就会导致文物变形、开裂,造成严重后果。文章整理了2001年至2016年间国外有关出土木质文物的木材结构、降解机理、脱水加固方法、保存环境和现场发掘等方面的研究成果,通过与国内木质文物保护研究的对比讨论,为今后饱水木质文物的研究和保护提供参考依据。     

微损测试饱水木质文物抗弯强度的新方法

力学性能是考古出土饱水木质文物进行保存状况评估的基础信息，亦是保护工作中加固增强的核心任务，但囿于取样量和尺寸，饱水木质文物力学性能表征较为困难，亟需开发适用于饱水木质文物的微损、精确测试力学强度的新技术。本研究提出使用静态热机械分析仪(TMA)作为饱水木质文物抗弯强度测试的新方法，以“南海Ⅰ号”沉船出水的马尾松船板为对象开展适用性研究。对32个尺寸为8 mm×2 mm×0.3 mm的饱水木材试样进行测试，获得置信水平0.95以上的抗弯强度有效数据31个。结果表明，“南海Ⅰ号”沉船出水的木质文物断裂应变集中在0.5%～1.75%,平均抗弯强度仅为5.64 MPa,与健康马尾松30 MPa的抗弯强度相比大幅降低。另外，发现晚材占比高的试样强度普遍高于早材试样。本研究说明，TMA能够有效测出强度极低的脆弱饱水木质文物的力学数据，所需试样尺寸在毫米级别，测试精度高，数据重复性好，是一种微损精确的测试方法，有力填补了现有木质文物力学测试方法在微小尺寸上的空白，对脆弱饱水木质文物具有较好的适用性和较大的应用前景。     

饱水木质文物的蔗糖保护法

本文概述了用蔗糖处理饱水木质文物的发展历史,并对蔗糖的脱水机理、防虫防霉处理、渗透效果等进行了阐００指出在饱水木质文物的保护方面,蔗糖是一种比较理想的保护材料。     

用甘露醇和PEG保护饱水木质文物的冷冻干燥法

本文描叙了出土饱水木质文物保护的一种新方法。这一方法是将饱水木质文物浸泡在甘露醇与PEG溶液中,而后进行冷冻干燥,它是对传统的甘露醇冷冻干燥法的改进与提高。该方法具有尺寸变化小、操作时间短、工艺简单等优点。     

出土饱水木质文物的微生物腐蚀及防腐措施

在南方保存完好的出土木质文物大都处于饱水状态.出土后因为水和氧气的参与,在水解作用、微生物腐蚀等诸多因素的作用下,木质文物逐步被降解而变得腐朽.为此,本文从木质文物的微生物腐蚀机理着手,提出控制水活度的办法、控制氧气量、毒化微生物赖以生存的养料三种途径来防止或延缓木质文物的腐朽,以等待将来更好的脱水定型方法出现.     

概论考古现场出土木质遗物的脱水保护

使木质中的将蒸发的不安定的水转换为圆形的不易蒸发的物质是保护木质遗物的关键所在。     

动态粘度法测定饱水古木尺寸稳定剂PEG浓度

高聚物置换法是稳定出土饱水木质文物的主要方法之一,其关键技术是确定热浸置换液的浓度。本文以动态粘度法研究了饱水木质文物尺寸稳定剂PEG(聚乙二醇)2000和PEG4000的粘度与浓度的对应关系,以及不同抗菌剂壳聚糖、儿茶素和纳米氧化锌对PEG溶液粘度的影响,建立了以动态粘度法测定PEG复配溶液浓度的方法。     

出土、出水饱水木质文物冷冻干燥研究进展

冷冻干燥是稳定出土、出水饱水木质文物的主要方法之一。该方法基于水由固态直接成为气态的升华过程不产生表面张力的原理,可避免饱水木材脱水时受到干燥应力的破坏。数十年来,经过实验实践和不断完善,冷冻干燥在出土、出水降解木材的稳定中取得了很好的效果,在大型、厚重木质文物的保护方面得到成功应用。本研究基于在出土、出水含盐饱水木质文物保护方面的多年实践,对国内外在脱盐、抗菌、热浸、预冻和升华干燥工艺等方面的进展进行了回顾,并提出了解决一些现有问题的技术设想。     

出土饱水云南松的超微构造特征

对云南剑川县出土的木质文物进行了研究,从超微结构层面更深入地解析了饱水古木的降解情况。出土的云南松(Pinus yunnansis)古木在饱水环境中淹埋了4 000多年。降解主要发生在晚材管胞,而且降解在晚材部分并不均匀:一些未降解的完好管胞分布在降解严重的管胞中。透射电镜观察显示:降解从S1/S2和S2/S3的界面开始;对于一些降解较严重的管胞,到腐朽后期细胞次生壁全部发生降解,只留下复合胞间层;细菌侵蚀是云南松饱水古木降解的主要原因。固体核磁共振结果表明:纤维素和半纤维素降解严重,木质素也出现了一定程度的降解。本研究可为其后续的加固保护提供科学的参考依据。     

薄荷醇在“南海Ⅰ号”饱水木质文物上安全脱除方法的实验室研究

薄荷醇作为新兴的考古出土脆弱文物提取用临时固型材料,在越来越多的考古现场得到了应用,涉及文物材质不断增多,但是文物提取到室内之后薄荷醇如何快速、安全脱除成为后期处理时面临的实际难题。最常用的去除方法是让薄荷醇自然挥发,但是薄荷醇挥发的同时,水分也会挥发;随着水分的挥发,对失水敏感的饱水有机质文物将会出现干缩等问题。为研究薄荷醇在饱水木质文物上的安全脱除技术,本研究以“南海Ⅰ号”沉船出水的饱水树皮和糟朽散木为对象,探讨自然挥发、补水挥发、乙醇去除、乙醇去除+补水、加热+补水5种不同的脱除方法,通过评估不同方法处理前后树皮和散木的外观形态、质量损失和尺寸稳定性,优选出适合饱水木质文物上薄荷醇的安全脱除方法。结果显示：树皮脱除薄荷醇需要补水,散木脱除薄荷醇需要乙醇快速去除。综合效果来看,乙醇去除或者乙醇去除+补水相结合的方式是饱水木质文物最佳的薄荷醇安全去除方法。本研究将为考古和文物保护人员在使用薄荷醇提取饱水木质文物后期处理上提供技术参考。     

γ-巯丙基三乙氧基硅烷对饱水木质文物的脱水定型机理研究

饱水木质文物的脱水定型是该类文物最核心的保护需求之一,围绕这一保护需求已研究了天然树脂、聚乙二醇、糖类、乙二醛等多种保护加固材料,近期研究表明有机硅氧烷具有优异的脱水定型效果,其中γ-巯丙基三乙氧基硅烷(MPTES)最佳,但含巯基材料与木质文物的相互作用尚未得到较好的解释,对其进一步地研究或可为饱水木质文物保护材料的研发提供新的思路和借鉴。 在本研究中以MPTES处理后的南海一号出水船板马尾松(Pinus massoniana)为研究材料,通过增重率、收缩率、扫描电子显微镜观察(SEM)和傅里叶变换红外光谱分析(FTIR),研究其脱水定型效果与巯基的关系以探讨其加固机理。结果表明:1)MPTES处理后的古代饱水木材样品具有良好的尺寸稳定性(最低3.5%体积收缩),脱水定型效果印证了以往研究中的结果,并进一步得到在低增重率下(约干重的50%)较为理想的效果;2)SEM观察表明硅氧烷均匀地分布于细胞壁内部而非沉积于细胞腔内;3)处理条件(时间、浓度或水分含量)、宏观指标(增重率和收缩率)、显微形貌变化与FTIR图谱中芳醚伸缩振动吸收峰、聚硅氧烷相关吸收峰均呈现明显的相关性。 根据上述结果,着重讨论了巯基与木质素反应的机理,认为两者的反应可能与海洋出水饱水木质文物在还原性埋藏过程中有机硫化物的形成过程、造纸工业中硫酸盐制浆法的初期反应原理具有相似性,涉及在酸或碱催化下木质素醌甲基化合物中间体的形成和巯基进一步与该中间体的加成反应,最终得到硫醚的结构。由于MPTES水解后同时具备能与木质素反应的巯基和能与纤维素羟基发生缩合或氢键作用的Si-OH,使该材料具有多样的化学结合能力,能够加强纤维素和木质素自身和互相之间多种界面结合力,提高饱水木质文物中残余组分的整体性和强度,从而获得更好的脱水定型效果。 本研究在一定程度上阐明了MPTES加固饱水木质文物后获得良好脱水定型效果的原理,在此基础上进一步认为,在饱水木质文物保护材料引入适度反应性的巯基等基团可进一步提高材料的脱水定型效果,这一思路在未来饱水木质文物保护材料的研发中具备良好的研究前景和应用价值。     

一种饱水木质文物含水率无损检测方法的研究

含水率是评估饱水木质文物糟朽程度最常用的物理参数之一。目前含水率检测常用方法有烘干法、电阻法、近红外光谱法等,但这些方法或属于破坏性分析,或检测范围不适用。为寻找一种适用于饱水木质文物含水率的无损检测方法,基于饱水木材组成理论模型,建立了含水率与湿态密度、灰分含量三者之间关系,进而提出一种检测含水率的便捷方法——溶液密度法。采用上述方法对天长、淮北等地出土饱水木质样品含水率进行测试,并与烘干法测得标准值进行验证。结果发现两者数据较为接近,相对误差在10%以内,证明了该方法的可靠性。进一步研究发现,样品越糟朽,使用该方法获取的数据与标准值之间相对误差越小。说明该方法更适用于糟朽饱水木材含水率的检测。     

浅论木质文物的受损原因和保护

木质文物在保存过程中会受到多种外界因素的影响,如温度、湿度、昆虫、微生物、污染气体等等。木材作为有机体含有大量的纤维素、木素和少量的矿物质,它们都可能成为微生物(真菌等)和昆虫的养料,木材一旦遭受这些菌、虫的侵蚀就会产生变色、腐朽和坏损;同时,木材受温、湿度变化的影响会开裂、弯曲。此外,木质文物因保管不善还会受到火灾的破坏。本文下面分别就火灾以外的各种损害原因及防护方法进行讨论。     

Our works on conservation of wooden objects in Korea

韩国木质文物的系统保护始于1976年新安沉船出土后,新安沉船保护方法的研究促进了饱水木保护技术的发展,是韩国木质文物保护的转折点,为木质文物保护新方法、新技术的研究搭建了一个平台。二十世纪九十年代以后韩国出土了大量木质文物,这些文物的出土提供了很多新信息,是重要的历史资源。这一趋势促使了韩国保护工作人员对木质文物保护新方的研究。韩国的木质文物实际上是埋藏在沼泽、湖底和海底的饱水木,这些环境限制了微生物的生长。遗址中出土的木质器物是糟朽木或是碳化木。因此,韩国木质文物的保护分两类:一类是用传统工艺修复木建筑和漆器,另一类是保护处理饱水木器。文中介绍了韩国文物保护实验室保护修复木质文物的几个实例。     

饱水木质文物腐蚀变形类型及其机理分析

饱水木质文物由于在地下长期的埋藏环境中,因为化学和生物的作用,其成分和结构都发生了不同程度的变化。出土后,由于失去水分,会发生严重的变形,破坏了文物的原始形态。本文拟从木材的结构与成分出发,对木质文物的腐蚀类型进行了划分,尝试分别从化学腐蚀与物理形变的角度,具体分析各种腐蚀病害的成因和机理。     

细菌纤维素对木质文物修复的初步探索

为研究细菌纤维素对木质文物的修复效果,首先检测了产纤维素的醋杆菌Acetobactersp．PDA静置培养时的生长,然后将其与小块的饱水木材一起静置培养,通过测定木块处理前后的湿重及扫描电镜观察,结果显示细菌纤维素对木质文物有一定的修复作用。