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文物保护发展趋势精选(九篇)

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第1篇:文物保护发展趋势范文

[关键词]土遗址;盐析抑制;盐害治理

[中图分类号]K878 [文献标识码]A [文章编号]1005-3115(2011)02-0030-03

水分与盐的相互作用产生的盐析现象已被广泛认为是对壁画与土遗址保护最大的环境威胁之一。近百年来,由于人类活动和自然因素的影响,土遗址盐酥病害大为加重。许多国宝级重点保护文物的保存受到严重威胁,如银川西夏王陵、西安半坡遗址、高昌故城遗址、云冈石窟和敦煌莫高窟洞窟都出现较为严重的盐析风化现象。近10年来,病害研究从遗址保护的组成部分,已经过渡为针对一些普遍原因而开展的专门研究项目,盐的危害与治理办法自然也被很多国际保护研究所提到案上。如盖蒂保护研究所就于2004年启动了“盐的损害和减轻办法”研究项目。

一、盐析对土遗址破坏作用研究

(一)土遗址盐析现象原理

盐析现象是由于土壤溶液中溶解的无机盐类随着水分的迁移,转移到遗址的表面,在外界环境的变化过程中(如水分减少或温度降低),无机物晶体在遗址表面层析出,进而对遗址造成破坏的现象。出现这种现象原因有二:长期过于干旱,土壤湿度降低,使得无机盐类物质结晶;土壤中的含碱量高,尤其是西北地区的土质,由于同离子效应使无机盐的溶解度降低而析出。

由于盐晶体的成长而对孔壁产生推动是造成破坏的主要机理,盐溶液反复的溶解收缩、结晶膨胀所产生的机械压力使土体结构不断疏松,再经过外动力地质作用,土遗址会发生不同程度的病害。文中所关注的可溶性盐,最主要的为氯化钠和硫酸钠,氯化钠是最常见的盐,但是在破坏文化遗产方面,硫酸钠盐被广泛认为是最具破坏性的盐。

(二)土遗址盐析现象危害

可溶盐在土遗址表面析出形成堆积,进一步形成硬壳状,不但造成遗址的泛白现象,影响遗址的美观,更为严重的是产生风化破坏作用,逐渐造成遗址出现大量宽度不一的裂隙、土质砂化、土质酥粉等病害,甚至造成遗址下部酥粉塌落而使上部失去支撑。蔺青涛等人曾就银川西夏陵3号陵、6号陵盐害现状进行了初步分析,指出于墙根遗址土在可溶盐活动下会变得疏松,并会随着风的吹蚀作用使得墙基凹进墙体。干湿循环的变化导致的盐分运移变化,会使墙体局部盐分含量升高,土的性质出现差异,出现片、块状剥离。同时在实行保护加固过程中,也可能因为对遗址土体中的盐分以及加固用土坯中的盐分没有采取处理措施,随着时间的推移,会在局部出现盐分运移导致加固部分产生剥离等问题。

二、传统盐害治理办法

国内外有关土遗址研究机构过去在遗址文物的防盐、去盐方面进行了大量的、非常珍贵的试验,取得了一些成绩,这些方法可分为化学和物理两大类。

(一)物理方法

国内减轻盐类病害的一种物理方法是利用某些脱盐材料将造成壁画损坏的“元凶”――可溶盐与水分一同脱离出来。敦煌研究所也曾和美方专家合作发明了一种脱盐材料,这种材料可以在运用灌浆技术后,将可溶盐和水分脱出。壁画凹凸不平的凹部,还可以用高强度吸水纸配合软海绵对壁画进行二次脱盐处理。这类方法去盐迅速,效果好。但是,由于土遗址土层厚、面积大,使用脱盐材料不但费用大,而且很难将盐分完全脱出,反而会打破土壤中盐分平衡之规律,脱盐后还会再析出,造成遗址进一步被破坏。

沈阳建筑大学的王玲玲、孙云飞等研究了利用水玻璃溶液的渗透性和胶黏性,在不失外墙砖装饰效果的前提下,可有效地切断水分的迁移路径,从而使外墙砖的盐析现象得以抑制。粘土制品有限公司的沈毅秀指出,有机硅防水涂料喷涂(或涂刷)在建筑物外墙后能渗入墙内数毫米,形成一层肉眼见不到的薄膜 ,基层中即使有可溶性盐,也无法渗透到砖表面达到抑制的作用。这两种方法的优点是对砖石建筑类文物能起到较好的抑盐作用,缺点是不适合土遗址类文物,这类阻止盐分析出的方法,由于形成的膜不透气,使盐分在遗址表层有机硅膜内侧形成堆积,易造成遗址表层的龟裂,进一步造成表面层的脱落。

敦煌研究院研制出了适用于干旱地区生长的土遗址保护材料――高模数硅酸钾溶液(简称PS)。PS溶液中硅酸盐凝胶在粘土矿物空隙中充填,易在土遗址表面形成一层坚硬的保护层,以提高土遗址的力学强度和抗风蚀能力。这种材料以增强遗址的强度为目的,增强了遗址抵抗外界不良环境变化的能力,但使遗址的表面透气性降低,使遗址内外物质交换不能很好地进行,导致遗址出现片状脱落病害。

这些保护膜材料虽然使建筑表面的“白霜”显著减轻,但是也造成对土体内外强度差别很大的现象,特别是遗址的透气性降低甚至不透气,使遗址内外无法进行物质和能量的交换,同时可溶盐仍然存在于土遗址或壁画之中,并始终随环境温湿度的变化而溶解、结晶、再溶解、再结晶,导致土遗址内部松动,保护层与内部土体黏着变差,容易使表面龟裂、成片脱落或整体脱落。

(二)化学方法

国内外目前专门用于防治土遗址与壁画盐害的化学方法的研究还较少,大部分研究都集中在建筑泛白现象的治理和防护上。

肖秀芝在《水泥混凝土表面凝霜的防止对策》一文中提出用3%左右的草酸和盐酸处理凝霜的水泥建筑。但是会对建筑表面造成一定程度的损害,不能在具有历史价值的土遗址上使用。

在国外,马泰尼等人尝试过用有机硫酸盐和草酸。道尔蒂等人也在其著文中介绍了人工草酸钙在保护古色古香的大理石雕塑和壁画外观治疗中的应用。但这些材料在土遗址上的应用效果还有待进一步验证。

三、盐析抑制材料的研究与应用

盐晶体的生长是由溶液的过饱和度和结晶的位置所决定的。当前,土遗址盐析抑制剂研制的基本思路是延迟成核和修改本体溶液中晶体生长速率的试剂,哪怕非常少量,也可以大大改变过饱和水平,进而发现在对于控制损害上有帮助。科学工作者依据这个原理开展了对盐析抑制剂的研究,目前已取得了一些成就,但在应用方面还主要集中在石油、化工、水利等领域。

国内这方面也有一些研究成果。1992年郑若芝、张国钊在石油钻探中为解决饱和盐水钻进液体系因温差引起盐重结晶析出,防止井径扩大、盐卡等井下复杂事故而研制的NTA(氯川三乙酰胺)盐重结晶抑制剂对氯化钠、氯化钙、氯化镁等多种盐类有明显抑制效果。同时他们还比较了氯化镉、亚铁氰化钾和NTA的效果,氯化镉在pH>8,亚铁氰化钾在pH>9时都失去了抑制能力,而NTA在宽广的pH范围内抑制性能稳定。

重庆大学环境与化学化工学院的侯长军等人研究K2SO4在NH4+、Cl-、SO2-等离子构成的混合体系中结晶时,Al3+、Fe3+、Mg2+、Fe2+、Cu2+对K2SO4结晶过程均产生影响,Al3+、Fe3+对K2SO4 有抑制作用。同时他指出,造成这种现象的原因是杂质对 K2SO4 结晶的作用机理不同。杂质存在使溶液的过饱和度发生变化 。溶解度变化的原因既有盐析反应,也可能有化学相互作用。同时他指出杂质还可能对成核速率发生作用, 因为杂质粒子可能直接参与核前缔合物的长大过程,可吸附在结晶中心的表面上, 结果造成了K2SO4 成核的变慢或者加快。

虽然盐析抑制剂在预防多孔材料的盐腐蚀上应用的可能性还有争议。无可非议的是,它作为一种有潜力的建筑材料甚至是土遗址、壁画酥碱病的解决手段已经引起一些国外专家的重视。

荷兰代尔夫特科技大学的芭芭拉和罗勃等人对三个不同的材料(砂石、砖、石灰石)和两种类型的污染盐(氯化钠和硫酸钠)以及两个类型的抑制剂NaFeC(六氰合亚铁酸钠)和DTMP(二乙烯三胺五甲叉膦酸)进行组合实验,并用环境扫描电镜(ESEM)观察在抑制剂存在的材料表面的盐分结晶形态的影响后,发现NaFeC在应用于含氯化钠浓度较高的石灰石,能提高砖的干燥度并改善外观,而对砂岩效果非常有限。DTMP能改善和干燥含硫酸钠浓度的砂岩,但并没有对砖和石灰石有干燥的影响。卡洛斯, 露西亚等人进一步指出[Fe(CN)6]4-在浓度范围从2.48 × 10-4到2.85×10-3镁对氯化钠的结晶抑制效果显著。

菲尼克斯在《化学工程师》杂志上论述氯化镉对一价无机盐重结晶有明显的抑制效果。美国盖蒂保护研究所的查尔斯等人研究了K4Fe(CN)6对NaCl和Na2SO4的作用,将0.1%~1%的K4Fe(CN)6加入到含有NaCl的石灰岩中,结果加快了NaCl透过石灰岩的速率并在表面形成了大量的树状结晶且没有破坏石块。对Na2SO4做同样的实验,结果只有在低浓度下才有显著的效果。

恩卡纳西翁、鲁伊斯等人将几种膦酸脂作为有潜力的古建筑与雕像的膦酸脂盐析抑制剂进行了使用pH环境的测试,从而得出HEDP(1-羟基亚乙基二磷酸)、ATMP(氨基三亚甲基叉膦酸)和DTPMP(二乙烯三胺五甲叉膦酸)这三种膦酸脂在中度碱性(pH在8~8.5)的环境下能有效抑制硫酸钠盐溶液结晶,但是它的实用性和节约性尚没有得到验证。

四、土遗址盐析抑制材料的发展趋势

土遗址盐析抑制材料今后将在文保工作中会得到越来越广泛的应用,土遗址防盐害保护材料今后发展,须向几大原则逐步靠拢:首先是不改变土遗址原貌,其次具有良好的透气性,使遗址内外能够顺利进行物质和能量交换;第三是防尘吸附性、防植被及微生物生长等性能;第四是材料价格低廉,施工工艺简单;最后,须根据不同自然条件的土遗址研发不同性能的土遗址防盐害保护材料。

土遗址作为一种重要文化载体,具有重要的历史、文化和科技内涵,对土遗址的病害治理要慎之又慎。要求土遗址防盐保护材料在符合文物保护原则的前提下还要和土遗址本体保护相结合,根据土遗址盐析抑制剂的抑盐机理,借鉴一些国内外的案例,对一些有潜力的保护材料进行测试,开发出具有优良性能的防盐材料,在室内试验和土遗址局部试验的基础上对土遗址进行保护,这样才能更有效地防止盐分对土遗址的侵害,取得较好的保护效果。

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