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佘惠敏 经点科学 4月4日，《科学报告》发表了一篇研究秦兵马俑兵器防锈原因的论文，否认了一种长期存在的假说——秦代兵器匠人在2000多年前就掌握了涂铬防锈技术。 涂铬防锈技术有2千多年？ 秦始皇一直以他统一六国的功业为后世所赞叹，比如唐代诗仙李白就写过这样一首诗：“秦皇扫六合，虎视何雄哉。飞剑决浮云，诸侯尽西来。”这份丰功伟业里，做工精良的秦国兵器显然功不可没。 上个世纪七十年代，我国陕西的秦始皇陵兵马俑坑中出土了大量兵器，那些兵马俑所配的兵器很多都保存完好，被考古人员擦去表面泥土后，就显露出闪亮的锋利兵刃。用现代科学方法检测分析，一些闪着寒光的青铜剑表面，竟有一层厚约10微米的氧化膜，其中含铬约2%。这很像近代才掌握的铬盐氧化处理防锈工艺，该工艺需在比较复杂的设备和工艺流程下才能实现，德国、美国分别在上世纪30年代和50年代才发明这种先进工艺并申请专利。且这种工艺的防锈功能一般只能保持60年左右，生活在公元前200多年的秦代工匠怎么就掌握了这种工艺？还能防锈2000多年？这可真像穿越小说主角干的事儿！ 此前有研究认为，这些兵器之所以保护较好，是因为秦代工匠在防锈处理中使用了铬，让兵器入土后能免于腐蚀。这种秦代工匠掌握了划时代的铬基防锈技术的说法，成为大众传媒中广泛流传的主流说法，甚至被用于纪录片和导游词中。 铬可能是生漆污染的结果？ 现在，这个广为流传的说法被质疑了。 4月4日发表的这篇论文，通讯作者是英国剑桥大学的马科斯·马提侬·托雷斯（Marcos Martinon-Torres）。 托雷斯等人的研究团队分析了464件遗址出土的兵器，只在37件中发现了铬，“说明铬元素在金属表面并不是普遍存在的”。如果古人掌握了铬基防锈技术，他们为啥只将这种技术用于不到十分之一的兵器？ 而从铬元素出现在不同兵器表面的概率来分析就更有趣了。研究人员在论文中称，他们在88%的弓把、剑柄、剑鞘等兵器配件周围检测到了铬，但只在2%或更少的箭头或剑身的样本上发现了铬。他们认为，出现这种分布，是因为这些含铬的金属部位更靠近处理木制元素的生漆，这些木制部分已经受到了腐蚀，但生漆中的铬元素沉积到了金属上。也就是说，铬的存在可能是生漆污染的结果，这些生漆曾被用来处理兵器的木制部分。 研究团队认为，漆器中含有丰富的铬，这些兵器上的铬是由秦代工匠使用的生漆污染所致，“因此，铬防锈处理理论应该被抛弃。” 防锈的原因到底是啥？ 看来，铬防锈并非秦代工匠有意发展的技术，那铬防锈会不会是自然形成的无意中保存下兵器的防锈原因呢？ 论文也对此进行了否定：“部分兵马俑表面存在铬，但铬的存在与兵马俑保存的状态无关。” 那么，防锈的原因到底是啥？ 研究者在论文中指出，在现场检测到多种兵器保存模式。 比如锡的含量可能在帮助金属保存方面发挥了重要作用，锡含量较高的青铜器往往会形成被动的富锡表层，从而防止青铜器被进一步腐蚀。 此外，埋藏青铜器的土壤性质可能也有助于保存这些青铜器，而在以前的工作中并没有考虑到这一因素。兵马俑坑位于中国黄土高原，坑里的土壤样本的测量值显示，其pH值在8.1和8.5之间，是碱性土。适度碱性和黄土有机质含量低，可以防止腐蚀金属完整性的酸的形成。此外，黄土土壤的颗粒非常小，会阻碍通风和湿度带来的金属腐蚀。“较好的金属保藏效果可能是由于土壤的pH值适中，颗粒很小。” 秦始皇陵是一个特殊的考古遗址，有着长期的国际合作和跨学科研究。这一次，科研人员通过对金属、漆器和土壤的综合研究，给出一个跟以往很不相同的结论。亲爱的读者们，您更支持哪个结论呢？ 经济日报经点科学工作室出品。 记者：佘惠敏 （文中照片由相关论文作者提供） |
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