淺析分析化學在文物保護工作中的重要性

全潔

摘 要：本文主要闡述了化學這門學科對出土文物的保存、修復、除銹、質地的鑒定、封護、做舊、鉛同位素分析法以及青銅器原料來源追蹤等的重要性，從理論到實踐上的應用進行了認真分析，隨著化學這門科學向文物保護領域的滲入，構成了文物保護的技術革新，為文物工作提供更加寬廣的發展空間。

關鍵詞：分析化學文物保護；重要性

分析化學是化學學科中的分支，是以物質間的化學反應為基礎的重要方法，是在現代文物保護和修復中的不可或缺的，而且還在礦物學、生物學、醫藥、考古學等諸多學科中得到了廣泛的應用。

中國古代物質文明和精神文明，造就了我國燦爛輝煌的悠久歷史，很早就有學者開始研究在古遺址、古墓葬的考古發掘中出土文物的保護問題，但在我國把化學這門學科應用到文物保護中卻是到20世紀80年代才逐漸被越來越多的考古工作者所重視。

文物是人類文明遺留下來的實物，是研究人類社會情況的憑證，具有極高的研究價值和鑒賞價值。由于文物年代的久遠、出土后環境的改變，極有可能造成文物的腐爛、霉變、金屬的銹蝕使文物材質外觀的改變，給考古工作者在進行文物保護研究上帶來一定的誤區，因而可以通過分析化學這門學科對出土文物進行研究來得出精準的數據。

一、化學在出土青銅器保存上的應用

隨著我國考古工作的深入開展，大量的青銅器被發掘出來，而一般學術上的青銅器是指銅、錫、鉛的合金，而云南省個舊市錫文化歷史悠久，錫礦業開采從漢代開始至今持續開采了兩千多年，個舊卡房鎮黑螞井地區自古以來就是云南通往異國（越南）的重要通道，又是紅河州的各少數民族與中原地區聯系的必經之路，銀銅業發達，是世界上最早生產錫金屬的地區之一，城市因錫而生、因錫而興，有“世界錫都”的美譽，錫產品享譽全球，錫業的繁榮促進了個舊地區的社會進步。

1989、1994、1995、2010年由云南省文物考古所、紅河州文物管理所、個舊市文物管理所組成聯合考古隊對黑螞井漢代青銅墓地進行了四次考古發掘，出土文物十分豐富，其中青銅器占的比例很大，這些青銅器從地下發掘出來后，隨著存在的環境改變，在空氣中受到了水、光、溫度、酸、堿等的影響，造成了這些青銅器的表面發生了化學變化，外部極易產生“銅綠”這種堿式碳酸銅，俗稱青銅器病，化學式為：Cu2（OH）2CO3 ，其中一個青銅器得病會傳染給其它的青銅器，嚴重地影響出土青銅器的保存，為了讓這些在地下沉睡千百年的文物更好地保存下來，使更多的子孫后代能了解我們的先祖們在錫文化歷史的長河中創造出的青銅文明，個舊市文物管理所的文物工作者有義務來研究用化學的方法對其進行科學的保護。

從個舊市黑螞井出土的兩件出土青銅器可看出表面已經有很多“銅綠”樣的物質存在，因而我們要用化學的手段來對此“銅綠”進行有害銹和無害銹的測試。

物理去銹法：采用刻刀將粉狀銹粉末進行取樣，浸泡在去離子水（俗稱二次蒸餾水）中，一天后用試管取10毫升浸泡液看是否有氯離子析出，方法是：在浸泡液中滴入稀硝酸，用PH試紙測量其為酸化后，再滴入配制好的0.1個當量的硝酸銀溶液（稱取1.7克硝酸銀配入100毫升去離子水中），如果有乳白色的懸浮物說明有有害銹存在急需要去除，如果沒有乳白色的懸浮物說明此銅綠為無害銹。無害銹的去除遵循“最小干預”原則法，

也就是只清除銘文、 紋飾部位的銹蝕，無紋飾素面部位穩定的無害銹層應予保留，一是可以對器物起保護作用，二是年代久遠的象征。

化學去銹法：青銅器有害“銅綠”的化學去銹法有很多種，傳統的去銹法是用老陳醋貼敷在銹層上，保持一定的濕度將銹逐漸軟化后用刻刀剔除。但此法有一定的局限性，對于銹蝕比較嚴重的器物，用此法不容易除徹底，效果不是很理想，這時候需要借助化學的方法來對其進行處理，通過我們的實際操作看這幾種方法除銹效果很好，達到治理青銅病的要求。

（一）EDTA法（化學名稱：乙二胺四乙酸二鈉法，配制：乙二胺四乙酸二鈉100克溶于650毫升去離子水中，再加入350毫升氨水）。此法是通過用乙二胺四乙酸二鈉與氨水的絡合作用來將銹化層軟化后用刻刀等工具去除。

（二）六偏磷酸鈉法：用棉花蘸取15%六偏磷酸鈉去離子水溶液敷在青銅器上面，去除石灰石和堅硬的泥沙。

（三）稀硫酸法：用10%稀硫酸和10克重鉻酸鉀或者用10%的磷酸加3%的硝酸、5%的六次甲基四胺、5%的醋酸與去離子水溶液去除堅硬的銅銹層。

（四）酒石酸鉀鈉15g、氫氧化鈉5g、去離 子水1000ml，再加5%過氧化氫。約40分鐘 以上可以軟化硬銹殼，去除硬銹層。

（五）10%硫酸稀釋液加10g重鉻酸鉀去除氧化亞銅。10%碟酸稀釋液，可以去除氧化亞銅，再加5%的六次甲基四胺溶液，3%硝酸、5%草酸或醋酸與去離子水稀釋液均可去除質地堅硬的銅銹層。

（六）為了不被二次傷害，我們在處理青銅器時都非常謹慎，一般采用先用鋼針、手術刀等工具小心地把銹蝕坑挖出所有的有害銹，用5%倍半碳酸鈉溶液中冷熱交替處理，再用滴定硝酸銀法測定氯離子的存在情況，直到水質清澈無氯離子存在，用此方法清除有害銹比較安全，對文物本體無損害。

以上幾種方法除完銹后均需用去離子水把器物徹底清洗干凈，晾干，以免給出土文物造成不必要的二次傷害。

二、化學對出土文物錫器的保護處理上的應用

2010年個舊市卡房黑螞井考古發掘出了大量的金屬器皿，其中就有一些是錫制品。

錫器由于在地下埋藏了幾百年，這些錫器或多或少也被氧化，變成粗粒狀灰黯色的氧化亞錫，如果出土后不能很好地被保護，會繼續腐蝕，變成粉末狀的灰錫，已有的錫器長期與空氣接觸，表面生成一層氧化膜，這層氧化膜對錫器已經起到保護作用了，如果有松軟的的氧化錫，遇到空氣后被激活，構成對整器的感染破壞，可用三甲樹脂、有機硅樹脂減壓浸滲加固處理。

腐蝕不嚴重的錫器，可用氫氧化鈉水溶液作電解質，鋅、鉛或鎂作陽極這種電解還原法處理。

三、化學對出土文物質地的鑒定

我國古代勞動人民有著高超的技術制造工藝，由于文物在地下埋藏時間久遠，出土時很多器物外觀已經發生改變，單憑肉眼觀察是很難判斷是什么工藝和質地的材料做的，而應用化學分析則可以非常準確地解決這個問題，湖北省楚墓出土的越王勾踐劍就是應用光譜分析確定其劍身為銅錫為主的青銅合金，并經過含Cu2S·FeS等硫化處理，所以它的外觀具有更加光滑、美觀、耐腐蝕等特點，這就充分證明在我國春秋戰國時期勞動人民就已經掌握了青銅器硫化處理工藝了。

2010年個舊卡房黑螞井漢墓出土了一組金屬，這組金屬文物出土時由于埋藏的時間久遠，在外觀上呈灰白色，已看不出是什么質地的金屬器物，有人說是金屬錫的冶煉產品，也有人說像金屬銀，還有人講像金屬鉛，一時間眾說紛紜，大家都只能猜測，這時候用科學的方法來鑒定就很有必要了，在2010年4月份個舊市文物管理所對這組出土文物取樣送往云南錫業集團公司云錫研究所分析室進行了光譜定性分析，從報告單上看出鉛含量遠遠大于10%，充分說明此金屬物是以鉛為主的金屬餅，所以化學學科在文物質地的鑒定領域是其他任何方法不能替代的。

四、鉛同位素分析法在青銅器原料來源追蹤上的應用

晚商時期的青銅器生產，已經達到鼎盛階段。在河南殷墟等地發現的大型冶鑄遺址和屬于這一時期的巨型器物如司母戊大鼎等，顯示了當時中原青銅鑄造業的巨大規模。河南一帶的錫礦根本滿足不了需求。大量研究表明，這一時期的中原青銅主要是銅、錫、鉛合金。從現代地質資料看，黃河中下游所謂中原地區僅有部分銅、鉛礦產。因此，晚商中原這么大的青銅器生產礦料特別是錫的來源，這時我們就有了一個大膽的設想，中原河南殷墟大型冶鑄遺址用是礦料是不是由云南省個舊市黑螞井一帶礦山供給，這引起了國內外學術界所關注。

而早在20世紀50年代，日本學者天野元之和臺灣學者石璋如認為商代中原地區青銅器鑄造業有可能采用中原本地開采的錫礦，但是由于證據不足很多學者對此說法持保留態度，直到今天都還沒有任何證據能夠證明在中原地區開采過錫礦，如果要證明在中原地區是否開采過錫礦就要考證是否存在錫礦的問題，建國以后有關部門曾經組織過中原地區地質礦產普查工作，結果表明沒有錫礦的存在。

針對中原地區在商代青銅器非常巨大的鑄造規模以及鑄造礦料來源，1984年中國科技大學的金正躍教授就對商代河南殷墟婦好墓出土的青銅器進行鉛同位素測定分析認為：婦好墓出土的青銅器礦物來源于云南。2008年金正躍教授率助手到云南省個舊市黑螞井對大約50個出土青銅器進行鉛同位素采樣分析比對，認為2008年到云南個舊市黑螞井對大約105個出土青銅器進行鉛同位素采樣分析后推測婦好墓出土的青銅器礦物來源極大的可能來源于云南個舊黑螞井一帶的礦山。

五、化學在文物做舊處理中的應用

應用不同的化學試劑配制不同的配方，可用做對出土青銅器地子皮做舊，可以做出褐紅色、黑褐色、黑灰色、茶褐色等。比如氨水中加堿式碳酸銅，加少許硫氰酸鉀浸泡銅質表面呈黑灰色。用氫氧化鈉、過硫化鈉、硝酸銅、氯化銨氯化鉀等多種化工顏料按照不同的配比，將出土青銅器修復部位銅表面腐蝕生成一體的藍綠色古銅銹斑，使修復后的青銅器更真實，更具有整體性。

六、化學方法在青銅文物封護中的應用

封護涂層化學保護法是青銅文物保護過程中的最后步驟，目前國內外在青銅文物保護處理過程中所使用的方法是將器物浸泡在溫度為60度、5%的苯并三氮唑的乙醇溶液中8小時。但是現在金屬器物的封護采用最多的是3%的B72丙酮溶液來進行封護處理。

2014年，云南省紅河州博物館從收藏的青銅器中挑選了15件急待修復和保護的青銅器請個舊市博物館進行修復、封護處理，這批青銅器存在著殘缺、斷裂、銹蝕、裂隙等多項病害，個舊市博物館修復工作人員接手這批青銅器后，科學地制定了修復方案，修復完成后就是使用3%的B72丙酮溶液來進行封護處理的。

通過以上幾個有關化學在文物保護方面的探討，我們可以清楚的看到化學與文物保護有著十分密切的關系，隨著科學的不斷進步，化學可應用到文物質地的分析鑒定、文物保護、文物考證、文物修復等多個方面，化學向文物保護領域的滲入，構成了文物保護技術的革新，為文物工作提供更加寬廣的發展空間，反過來也為化學工作者提供了更多的科研課題來為文物保護工作服務。

參考文獻：

[1]王武鈺等：文物出版社《首都博物館文物養護工作手冊》23—25頁.

[2]劉樹林等：中國書店出版《金石雜項類文物修復》76-78頁.

[3]金正躍《晚商中原青銅器的礦料來源研究》中國科技大學1984年碩士論文.

[4]劉樹林等：中國書店出版《歷代文物藝術品收藏保養手冊》20-23頁.