铁基与铜基颜料对纸质文物的化学腐蚀降解

古籍、档案、书画、碑帖等纸质文物记录了人类社会的历史发展,是不可再生的文化遗产。然而,大量纸质文物在长期保存过程中发生了老化劣化现象,甚至造成纸质文物的永久失传。值得注意的是,部分颜料与墨水中含有的铁铜金属物种会引起纸张较为严重的腐蚀降解,使得色块或墨迹周围的纸张明显泛黄,甚至在着墨位置形成空洞。铁铜颜料引起纸质文物损害的原因复杂且多样,在其作用下纤维素高分子的反应路径与降解机理值得深入研究。本研究介绍了纸质文物中常见的铁基与铜基颜料,包括铁盐墨水、普鲁士蓝、赭石、蓝铜矿、孔雀石、醋酸铜等。总结了纸张纤维素的酸性水解、碱性降解和氧化降解反应路线,探索了金属物种作用下纸张纤维素的酸碱反应与氧化还原反应机理。其中含铁颜料的纸张纤维素主要经历芬顿(Fenton)氧化降解和酸性水解,含铜颜料腐蚀纸张纤维素的主要途径为菲林(Fehling)氧化降解和碱性降解。 本研究聚焦于铁基与铜基颜料对纸质文物腐蚀降解的化学反应机理,总结出铁铜离子参与的氧化反应是纸张纤维素加速降解的主要因素。在此基础上,提出了添加抗氧化剂以减缓氧化反应发生的纸质文物保护策略,包括预防性抗氧化剂与断链性抗氧化剂。重点介绍了络合剂配位铁铜金属离子的预防性抗氧化保护法,如使用植酸/植酸盐、溴化铵、明胶蛋白等络合剂与铁铜离子络合,以减缓氧化降解反应的发生。同时也分析了络合剂方法存在的一些问题,如植酸只能在酸性条件下使用、苯并三唑会造成颜料变色、部分抗氧化剂具有毒性等。最后,本研究针对铁基与铜基颜料腐蚀降解纸张的机理研究与保护策略提出展望。在机理研究方面,过渡金属游离态与络合态的分布情况、过渡金属引发氧化反应的条件控制、氧化降解反应与纤维素超分子结构的相互关系等仍有待研究。在保护策略方面,所选择的保护方法应当不仅可以有效减缓过渡金属对纸张的降解,而且不会对纸张纤维与颜料墨迹造成损坏。本研究从化学角度对过渡金属颜料所导致的纤维素降解演化机理提出更深刻的认识,为含有过渡金属颜料纸质文物的多方位保护提供引导和借鉴。     

石质文物微生物腐蚀机理研究

危害石质物的因素很多,微生物降解作用是主要危害因素之一。本工作研究了微生物腐蚀过程的生物化学和生物物理机理,包括细菌、真菌、光合类微生物和地衣等有关微生物的侵蚀作用过程。了解这一过程对于我们管理和保护石质物具有重要意义。     

浅析抗酸雨腐蚀混凝土的研究与应用

随着我国经济的发展,二氧化硫和氮氧化物的排放量日渐增多,酸雨问题越来越突出,酸雨对各种暴露在外的混凝土结构的腐蚀是巨大的,每年都要投入很多人力物力去维护。而抗酸雨腐蚀的混凝土,由于加入了一种特殊的掺合料,因而对酸雨腐蚀具有较好抵抗能力,其应用在市场有良好前景。     

壁画的生物腐蚀与防护研究进展

近年来生物因素对壁画的腐蚀破坏作用受到了众多文物保护工作者的重视,针对壁画生物腐蚀的防护研究取得了可喜的成果。本文从可以造成壁画损害的生物因素出发,综述近年来壁画生物腐蚀研究的成果,分别从小型动物、昆虫、植物、微生物以及游客五个方面阐述对壁画的影响,并讨论了进行生物腐蚀防护的措施和研究方向:对小型动物,使用一些物理性的防护措施,应成为有害动物防护研究的重点;对昆虫,防治重点是减少昆虫的植物性食物,昆虫中存在的捕食关系也是限制昆虫种群数量的一个新的突破口;对微生物,一些具有抑菌效果的无机材料或许可成为生物杀菌剂的替代品;对植物,有害植物的清除技术的提高和有益植物的筛选和应用需要进一步研究;对游客,建立人工复制的壁画或者设立数字影像代替原有文物壁画供人们参观,是目前一条行之有效的措施。本综述成果可为以后的壁画保护工作提供理论指导。     

可溶盐NaCl和CaCl2对陶质文物的酥粉作用

研究可溶盐NaCl和CaCl_2复合盐破坏陶质文物过程中作用本质,在复合盐溶液的平衡结晶相分析基础上,分析陶质样品中可溶盐溶液的吸收和水分蒸发速率变化,以及采用超景深显微系统、扫描电子显微系统等检测可溶盐NaCl、CaCl_2和复合盐溶液对陶质样品的破坏过程和作用。结果表明:陶质样品破坏的本质在于可溶盐结晶受力过程中微裂纹的扩展和贯通,在环境相对湿度变化引起裂纹扩展贯通过程中,陶质样品表面逐层粉化脱落,质量、形貌和强度都发生着一定程度的改变,其中NaCl结晶体对陶质样品产生的作用力较大,破坏性最强,而NaCl溶液中加入的CaCl_2延长了盐结晶所需要的时间,间接地阻碍了NaCl的结晶析出,反而对陶质样品起到了一定的保护作用。研究结果为进一步酥粉陶质文物的保护研究提供科学依据。     

青铜病的发生与小孔腐蚀的关系

青铜病的产生与青铜器铸件本身的缺陷所产生的小孔腐蚀有一定的关系,小孔腐蚀可以解释青铜病的腐蚀现象。根据小孔腐蚀的特征,采用激振除锈垢和化学溶液相结合的方法,可以提高对青铜病的处理效果。进一步深入对小孔腐蚀的研究是解决青铜病问题的方向。     

《金属文物保护——全程技术方案》新书出版

《金属文物保护——全程技术方案》由许淳淳（北京化工大学教授）和潘路（国家博物馆研究馆员）主编。该书针对青铜器、铁器、金器、银器、锡器、铅器等金属文物,首先简要阐述文化遗产的作用与价值、文物保护科学与技术发展动态,接着介绍出土金属文物的考古现场保护,深入分析金属文物的腐蚀破坏原因、腐蚀产物的分析方法,全面介绍金属文物保护方案的制订及保护处理方法、表面封护材料和工艺,详细列举青铜器的修复技法。还对海洋出水金属文物的保护、金属文物的保存和展示环境以及如何通过控制环境来延长文物的寿命做了简明介绍。     

甘肃出土糟朽木器环境腐蚀作用与机理研究

甘肃独特的地理、气候环境,一般考古出土木器都具有糟朽木器的典型特征,通常器物因木质结构与形态的脆弱性易受外部因素侵蚀而受损,而其腐蚀状况或发生腐变往往与其所处的埋藏环境、发掘现场和博物馆馆藏环境有关。鉴于目前甘肃糟朽木器的保存状况,通过甘肃糟朽木器埋藏环境、馆藏环境及影响因素调查,馆藏环境腐蚀作用与机理的科学剖析,全面、客观和准确地揭示了藏品腐蚀受损根源及原因。环境腐蚀作用的机理如下：1）可见光、紫外线腐蚀机理是,在光辐射的作用下,纤维素发生初始光化学反应造成链断裂,并伴随产生多种化合物。2）纤维素在常温下是很稳定的,但随着温度的升高,其强度相应降低,在高温光照和氧存在的情况下,会发生氧化反应;在水分、可见光、氧气、酶及酸碱等因素同时存在情况下,温度偏高则对糟朽木器材质腐蚀起着加速作用。3）可溶盐对糟朽木器材质的腐蚀作用是通过自身的潮解和结晶过程来完成的。4）害虫及霉菌、微生物对木质文物的腐蚀作用,主要是通过分泌各种生物酶来分解木质成分中有机质实现的。5）当空气中的湿度达到70％时,灰尘及粉尘会发生潮解,当沉降在糟朽木器表面时,会引起木质纤维素腐蚀和降解。     

应用电位活化理论研究青铜器的腐蚀与保护(二)——关于多孔氧电极的加速腐蚀机理研究

为了探讨铜盐等腐蚀产物对青铜器腐蚀的影响,采用腐蚀膏试验和微电极测试腐蚀电流的方法研究了氯化亚铜、碱式氯化铜、碱式碳酸铜等对青铜试片和铜电极腐蚀的影响,得出氯化亚铜是加速青铜器腐蚀的最有害物质的结论。红外光谱分析表明,以苯骈三氮唑为主钝化剂的高效防护剂同时改变了氯化亚铜的结构,起到了有效抑制青铜器腐蚀的作用。应用电位活化理论阐述了青铜器粉状锈小孔腐蚀的电化学行为,提出了氯化亚铜加速青铜器腐蚀的多孔氧电极催化模型。     

两件秦代铅钡玻璃腐蚀特征研究

铅钡玻璃是我国特有的玻璃体系，主要集中在战国至两汉时期。随着越来越多的铅钡玻璃完整器被发现，相关的风化腐蚀研究和保护工作逐渐展开。本研究以陕西临潼新丰秦墓和河南三门峡秦墓出土的两件秦代(公元前221—公元前207)铅钡玻璃为样本，采用光学显微镜、扫描电子显微镜、激光拉曼光谱仪对铅钡玻璃的腐蚀层进行成分与结构分析，结果表明铅钡玻璃腐蚀层的钡大部分流失至环境或腐蚀层外侧，腐蚀层的主要物相为碳酸铅。腐蚀层的形成与铅钡玻璃埋藏环境中水位和酸碱度的周期性变化有关。本研究对铅钡玻璃保护工作具有参考价值，也为古代玻璃文物的预防性保护提供了有益的信息。