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说文物保护，陪您抗击疫情 2006年从西北大学文物保护技术专业毕业后到广州市文物考古研究院（2014年所更名院）工作。报到时，时任所长冯永驱先生找我谈话，其中谈到广州出土的青铜器保存状况较差，现在所里对这类青铜器的保护处理方法不多，而你是单位招聘的第一个科班出身从事文物保护工作的人员，希望在这方面能做一些工作。因此，下来在利用去考古工地现场和到文物库房的机会，对青铜器就十分的关注，了解到广州地区出土铜器绝大部分出土于墓葬。其中先秦部分，西周至春秋主要有刮刀、箭镞、斧、钺、矛、戈、戟、剑等小件器物，春秋至战国则偶能发现有甬钟、鼎、钲等器型相对较大的礼乐器，而大量的主要是两汉时期的提梁壶、灯、细颈瓶、温酒樽、洗、鼎、三足釜、碗、环首刀、卮、镜等器物，两汉以后铜器出土相对比较少，下面以青铜器的保存状况和保护与研究两个方面进行简单总结。 一、广州地区出土青铜器的保存状况 根据国家文物局颁布的《馆藏青铜器病害与图示》(WW\T0004-2007)，广州地区出土青铜器主要存在残缺、断裂、裂隙、变形、层状堆积、瘤状物、表面硬结物、通体矿化等类型的病害。  通体矿化铜镜  通体矿化、断裂严重 铜剑局部  通体矿化、断裂环首刀  无铜芯本体铜环首刀断面  通体矿化、断裂铜碗  铜流失殆尽铜环首刀断面  铜镜  铜熏炉  青铜器断面显微照片 （×80）  青铜器断面显微照片 （×50）  削断面显微 极其少见的提梁壶 本体显微照片 对广州地区出土青铜器的腐蚀程度，我们也尝试通过数据进行表征。在开展广州市小谷围出土青铜器保护修复项目时，通过选取青铜器腐蚀后的典型样品进行显微观察和电导率、密度、吸水率等进行测试，以此表征青铜器的脆弱程度。其中，利用吸水率来反映脆弱青铜器腐蚀后的致密程度。经过测试发现大部分样品的吸水率超过10%，样品吸水率平均值接近15%。不同腐蚀程度的脆弱青铜器残片样品吸水率存在着差异。结合脆弱青铜器残片样品断面的显微观察，不难发现，吸水率高的样品都是结构疏松、铜流失严重的样品。样品室温吸水率平均值达4.8%。与吸水率数据比较，吸水率越高，相应的室温吸水率就越高。可见脆弱青铜器腐蚀后疏松的结构在广州高湿环境室温条件下都吸附较多的水分。经过悬重法计算出样品密度平均值仅4.4454 克/立方厘米，然而纯铜密度是8.9 克/立方厘米，铸造青铜的密度是7.45—9.54克/立方厘米。说明密度越小其吸水率越高，同时其腐蚀程度相对也就越严重。电导率测试中，样品72 小时前电导率变化较大，样品72 小时后电导率变化趋于平缓。即说明样品内可溶性盐基本上在72 小时内析出。样品264 小时后电导率平均值达64.1μs。电导率的高低恰与前述测定的吸水率、密度数据相对应。这说明脆弱青铜器腐蚀后，产生大量的可溶性盐，同时可溶性盐的多寡也反映青铜器腐蚀脆弱程度。 典型腐蚀样品吸水率及密度柱形图 典型腐蚀样品电导率折线图 我们认为，广州地区出土青铜器的残缺、断裂、变形、裂隙等病害主要是青铜器在埋藏过程当中，可能是墓葬的坍塌造成的。而层状堆积、瘤状物、表面硬结物、通体矿化等病害主要是青铜器在两千多年的地下埋藏过程中，腐蚀后的结果。 二、对广州出土青铜器的保护与研究 对广州地区出土青铜器开展系统的保护与研究工作，十多年来，我们从考古现场保护、本体保护、腐蚀机理研究、预防性保护、铸造工艺等五个方面开展系统的工作。 1、考古现场保护 对广州地区出土青铜器的保护需从考古发掘现场就得加以重视。需在考古发掘整个过程就配备文物保护专业人员，根据考古发掘可能出现的保护问题制定脆弱文物保护预案。对于青铜器的保护在考古发掘现场揭露时，就是对青铜器保护的开始，考古发掘现场文物保护应急措施得当，对随后的保护工作将起到事半功倍效果，如果在出土清理时，对其进行破坏，很难进行保护修复。因此在考古发掘过程中，对出土铜器的清理，现场仅清理铜器的分布范围，不宜将铜器表面泥土清理过于干净。青铜器强度非常低，仅保存青铜器的外形，无法在考古现场单独直接提取。由于考古现场温湿度和操作空间场地等条件限制，通过在现场加固文物本体方法，提高本体强度的技术有限。现在基本上采取辅助支撑的方法进行加固提取，就是将青铜器连同周围的土一起进行整体提取，提高运回的安全性，便于在实验室加固处理。根据青铜器的大小、土壤条件，同时考虑工作时间、工作成本等实际情况，采取不同的整体提取技术。整体提取的技术有套箱法、石膏法、聚氨酯泡沫法等几类。近几年有环十二乙烷、薄荷醇等新技术的出现，但是结合我们的工作条件，我们更多的采用操作简单、成本较低的石膏法对出土铜器进行整体提取。我们通过多个考古发掘项目的实践证明现场保护的重要性，考古发掘人员对考古发掘现场文物保护的意识也在不断提高。 考古现场文物保护工作照 考古现场文物保护工作照 2、本体保护 广州地区出土青铜器从现场整体提取回实验室后，对其的本体保护，主要采取清理与除锈、加固、有害锈转化、整形、拼对粘接、补配焊接、缓蚀、封护、随色等步骤。 （1）清理与除锈 根据不同的附着物和腐蚀产物采用以下步骤和方法，首先清理文物表层的浮土和较松动的附着物，其次清理表面硬结物和瘤状物，然后清理影响文物外观的腐蚀产物。针对不同清理对象我们采用以下方法：对于文物表层的土锈和较松动的附着物，用竹刀、雕刻刀、手术刀等刀具，以拨、挑、弹、扎等手法进行去除。硬结物和瘤状物的清理适当采用超声波洁牙机、小型打磨机予以震动、打磨，用雕刻刀、钢针起翘。如遇较坚硬的硬结物，上述办法无效时，采用化学方法辅助，用浓度10%以下的EDTA二钠盐溶液或pH=7.5浓度为10%以下酒石酸钾钠溶液软化后，再使用机械方法去除。 （2）加固 经过石膏支撑提取的青铜器带土整体取回。自身的重力和强度无法支撑。因此我们在清理过程中，实行边清理变加固的方法。露出一部分就加固一部分，及时对青铜器进行加固处理，增加其强度。最后达到对整个青铜器表面全部渗透加固一遍的要求。然而由于青铜器保存状况极差，通过表面渗透高分子材料的加固方法，效果有一定的局限性。经过表面渗透高分子材料，部分体积较大的脆弱青铜器强度依然非常的低。因此为了达到更好的加固效果，我们采用背衬加固的工艺。采用改性环氧树脂和矿物颜料，以玻璃纤维布予以撑垫对器物内部进行背衬加固处理。待胶干后，同时进行一定的随色处理，让其颜色尽量与器物本体颜色相近。该加固工艺由于处于器物的内部，不影响文物的外观。背衬层的厚度小于1毫米，对整个文物的加固起到决定性的作用。若器物非常的大，将采用掏空一部分、背衬加固处理一部分的办法，直至完全把器物内部的泥土全部清空和对器物内部器壁全部进行背衬加固处理。 （3）有害锈转化 对于有害锈的处理，主要采用敷贴和浸泡两种方法。能够进行浸泡的器物，用5％倍半碳酸钠溶液对含有“有害锈”的青铜器进行浸泡。取出浸泡液进行酸化处理并测定氯化物，根据所含氯化物的多少，多次更换浸泡溶液，并每次浸泡清洗烘干，尽可能使浸泡液中氯化物的含量越少越好。 （4）整形 由于绝大部分铜器无铜芯，整形工作只能对变形部位采用锯解再拼接的办法。而极个别铜质较好的铜器可以采用加温矫形法。利用烘干箱和温控热风机加温，控制在200℃以內消除残片內应力后，用两块模具，内模、外模各一块，合成一套。把变形的铜片按照合适弧度置于模具之间，与模具形状相对，用加压钳加压，经过反复加温施压，直至铜器变形部位恢复原形。对韧性强的铜器，用锤打法进行矫形有良好的效果。如果铜器弧度向外扩张，可在变形部位先垫一凹形的铅砧子，再用铅锤从内壁轻轻锤打，使弧度逐渐向里收缩。也可用半球体的铅砧子，垫在铜片弧壁内侧上，再从外面轻轻锤击，使变形部分慢慢向外扩张而得以纠正。对器体较薄且矿化较严重的器物整形方法，采用专用矫形器，固定静压，变形部位用控温热风加热解除内应力，残缺部分用铜板和AB树脂胶，粘接填补定形，以达到矫形目的。根据变形的程度及部位，也可以利用不同的工具、夹具，制作内外对应多支点矫形定位装置，撑顶用力均衡，避免对文物造新的损坏。 （5）拼对粘接 由于青铜器强度极低，选择环氧树脂、B72等材料做为粘接剂。在粘接过程中采用从小到大顺序操作。在遇自重较大，粘接面较小的情况时制作支撑物，予以辅助。腐蚀严重，碎片较多的部位，在器壁内侧用玻璃纤维布等材料予以撑垫。有金属本体的则采用锡焊法，焊接所需的温度低，热度对焊件的影响小。对于器型较长采用托支与销钉法粘接。对于形制较大的器物，由于器体沉重，用胶黏接强度不够，可另加销钉。 （6）补配 补配操作用铜胶泥、“合众牌”AAA超能胶、914环氧树脂、高分子金属修补剂、玻璃纤维布、滑石粉等材料作为补配材料。针对缺口较小的部位，用蜡片固定在缺口内侧，在缺口外侧用雕塑泥做出围界，以便控制树脂的流动范围。用914环氧树脂加滑石粉，作为补配材料，将914环氧树脂和滑石粉搅拌均匀，均匀涂抹在蜡片上，待其完全固化后，用手术刀和微型打磨机修整。针对缺口较大的部位，用雕塑泥在其缺口内侧，做出内范，修整成形。在缺口外侧用雕塑泥做出围界。把玻璃纤维布裁剪成缺口形状,置于缺口内范上，用大头针固定好，然后用高分子金属修补剂涂抹上较薄一层，待其固化到一定强度后，拔出大头针继续涂抹至合适厚度。完全固化后用打磨机和手术刀修整。 （7）缓蚀封护 在器物上通体涂刷3－5％的苯骈三氮唑的乙醇溶液，隔绝空气、水汽。由于苯骈三氮唑与铜Cu离子反应，形成苯骈三氮唑的保护膜。它能打破氯盐中的化学键，将氯离子俘获到新的分子中。涂完后所有工具要用丙酮和乙醇清洗干净。在涂完苯骈三氮唑24小时后，给器物通体涂2％B-72丙酮溶液处理，抵抗外界有害成分的侵蚀、环境变化的影响。选择使用的封护剂应不易分解、对文物外观改变小、耐老化、有效期长。 （8）随色 以传统作旧的矿物颜料为作色原料和工艺，用毛笔、棉签、雕刻刀做为作色工具，用画、点、弹、拨等手法对补配、粘接部位进行随色处理，随色范围控制在衔接处的边缘。 保护修复过程中，不能拘泥于表面清理、活动锈蚀转换、缓蚀、加固、封护、黏接、补配、随色固定的先后流程。如在清洗过程中，可实行边清理边加固的方法，露出一部分就加固一部分，及时对脆弱青铜器进行加固处理，增加其强度。在清洗过程中，考虑到部分部位的脆弱程度，也需通过局部黏接和补配来增加强度。所以对脆弱青铜器的保护修复不能完全按照设定的流程，需灵活调整及时采用适当的工艺，对其进行有效的保护修复。 广州旧铸管厂出土铜壶保护修复前后对比图 广州旧铸管厂出土温酒樽保护修复前后对比图 广州小谷围出土铜奁修复前后对比图 3、腐蚀机理研究 在对广州地区出土青铜器进行保护的时候，我们不断思考广州出土青铜器为什么腐蚀如此严重。因此我们在保护修复过程中，利用能量色散X射线荧光光谱仪、X射线衍射仪、金相显微镜、扫描电子显微镜、离子色谱仪等仪器对青铜器样品进行检测分析。结果表明，大部分青铜器锈蚀产物主要是锡石、孔雀石、蓝铜矿、方解石、硫酸铅矿，少量磷氯铅矿、白铅矿、白云母、石英。根据国家文物局颁布的《可移动文物病害评估技术规程-金属类文物》（WW/T0058-2014）的病害性质判定，此类铜器的锈蚀继续埋藏在墓葬环境下属活动病害，出土后的保存环境则属稳定病害。 根据检测分析结果，我们对广州地区出土青铜器的腐蚀机理有初步的认识。其中在对广州小谷围出土铜樽的金相分析和扫描电镜能谱分析可知青铜器存在严重的偏析现象以及铸造缺陷。而在广州高温高湿的气候环境和赤红壤的埋藏条件下，（α δ）共析体和铅颗粒晶界较多，造成（α δ）共析体比纯α相更易腐蚀。同时广州雨水资源丰富，地下水位高，可以不断淋洗土壤中的可溶盐，土壤中Cl-等有害离子含量就少，其对青铜器的危害就小。但是赤红壤诸如空隙大的条件，致使有足够的O2、CO2进入。赤红壤的酸性且高湿的条件可以促进电化学反应速度，基体内部的铜离子也随土壤中水不断迁移。所以环境中的O2、H2O、CO2和土壤的酸性才是广州出土青铜器腐蚀的最主要因素。这与锈蚀产物主要是以碳酸盐为主是相对应的。因此，基本上可判断广州地区此类青铜器腐蚀过程是，Cu先与土壤中的O2生成赤铜矿，赤铜矿与环境中的CO2、H2O生成孔雀石、蓝铜矿而不断流失，Sn与O2生成锡石留在原地富集，高湿的土壤条件促进电化学反应速度，基体内部的铜离子不断向土壤迁移，大部分最后全部被锈蚀，成为一件有形无强度的脆弱青铜器。 随着我们研究工作的不断深入，检测分析项目增加，对腐蚀机理的认识应该会更加接近真相，最终能够指导我们开展有效的保护工作。 青铜器锈蚀样品 X射线衍射光谱图 青铜器锈蚀样品 X射线衍射光谱图 4、预防性保护 广州地区出土青铜器虽经保护修复处理，但是其强度不可能得到很大的提高。需注意保护修复后的存放和环境的控制。在平时的存放过程中，需根据脆弱青铜器的尺寸、大小、器型，制作相对应的锦盒进行包装存放，利于运输，防止二次伤害。同时由于广州地区高温高湿的气候环境也会影响室内温湿度，需对保存环境的温湿度、光线、有害气体和尘埃控制等保存环境的控制和监测。 锦盒 5、铸造工艺研究 在开展有效的保护工作的同时，也要对青铜器开展铸造工艺方面的研究。冶金考古主要是研究冶金过程出现的金属制品、冶炼炉、炉渣、矿石、铸范等。深入探讨金属材料与考古文化有关的起源、发展、交流与传播等问题。而采用的方法有文献查询、金相分析、成分分析、同位数比值分析等。 其中在对广州增城庙岭四件先秦铜器的科学分析表明，两件甬钟和鼎是铜锡铅三元合金，钲是铜锡二元合金。制作工艺以铸造为主，并采用了退火等加工工艺。工匠对铅、锡性能和加工工艺有一定的认识，但可能局限于矿料差、铸造条件落后等条件限制，造成出现合金配比波动较大、夹杂物较多、铸造缺陷明显等现象。 与岭南几批铜器科学分析比较表明，在冶金工艺方面原料来源、技术条件以及工匠的技术水平等都不够规范，反映了岭南地区先秦时期冶金技术区域差异性较大，说明四件铜器极有可能为本地铸造。与国内的河南、陕西、安徽、湖北等地区出土同时期铜器相比，在合金配比、机械性能、加工工艺等方面还有较大的差距，技术特征显示出非常明显的滞后性。 青铜器样品金相组织 (BF×500) 青铜器样品金相组织 (BF×100) 青铜器样品 SEM-EDAX测点位置 青铜器样品 SEM-EDAX测点位置 三、结语 经过十几年的工作，对广州出土青铜器的腐蚀状况有了一定的了解，同时在考古现场保护、本体保护、腐蚀机理研究、预防性保护、铸造工艺等五个方面也开展了一定的工作。主要是通过广州旧铸管厂出土铜器保护项目、增城博物馆馆藏四件先秦青铜器保护项目等等项目的开展，其中广州小谷围脆弱青铜器保护修复项目还获得国家文物局重点文物保护专项经费补助。广州地区出土脆弱青铜器保护修复项目的开展促使我院在文物保护修复工作实现项目化、标准化。利用具有可移动文物修复资质的优势，编制规范的保护修复方案，保护修复过程中记录详细的保护修复档案，项目结项后有详细的结项报告。 所谓，工欲善其事,必先利其器，在开展文物保护修复时，不断完善和改进我们的保护修复工作环境。经过罗冲围、大德路的积累，终于在现在的南汉二陵博物馆，现建成了占地面积近400平方，设置有仪器分析实验室、化学分析实验室、金属文物修复室、陶瓷文物修复室、漆木器文物修复室、影像采集工作室等共6个功能的文物科技保护实验室。配备了便携式X 荧光分析仪、手持式三维激光扫描仪、偏光显微镜、体视显微镜、分光测色仪、恒温水浴脱盐装置、万能材料试验机、马弗炉等基础文物保护修复设备和检测设备。文物保护与修复工作环境达到了通风、采光、降尘等专业化的要求，并具有初步的文物检测分析能力，实现了对文物保护前的检测分析、保护修复步骤针对性实验以及按照文物质地分门类别开展修复的目标。基本满足了我院文物保护修复及相关研究需求，也有利于推动广州市文物保护水平的整体提升。 作者：吕良波（广州市文物考古研究院） |
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