利用微動力緩流循環淋洗原理保護處理脆弱有機質文物的應用實踐

（海上絲綢之路博物館，廣東 陽江 529536）

“南海I號”由于水下長達800余年的浸泡，發掘提取到的木質類有機質文物，材質降解嚴重，材料強度下降十分明顯。

海洋環境出水木質類文物病害的發生，主要是纖維素降解和溶失，引起材質酥解、松散和強度下降。除了材質的自然老化外，引發病害的外部因素主要是生物[1]和有害的污染物（主要是硫鐵化合物）[2]引發的一系列破壞過程。根據目前的研究，對這類文物的病害機理、損壞過程已經有了初步認識，在保護技術實施方法上，國內外也有案例可循。不過，如何在文物保護技術實施上，做到保護處理這類本已脆弱糟朽文物的同時，有效保證器物材質不受保護處理方法不當而遭受“二次”破壞[3]，在文物保護技術實施實踐中，仍然是文物保護技術人員應該重視的問題。

1 海洋環境出水有機質文物病害的基本特點

海洋環境出水木質類有機文物大多存在嚴重的材質降解情況，材質糟朽脆弱，材料強度下降嚴重。對“南海I號”沉船遺址現場提取到的散落木材標本檢測分析顯示，其纖維素含量最低的在25%以下，而含水率最高甚至超過了700%（根據國標木材含水率測定方法GB/T1931—2009）。相對應的木材新材，平均纖維素含量都在60%以上，最高含水率在100%左右，而平衡含水率在十幾個百分點以內（《木家具通用技術條件》GB/T3324—2008）。此外，這類有機質文物除了含有大量的氯化鹽之外，還普遍存在其他種類的鹽類和有害離子，特別是硫鐵化合物，它們在空氣中和一定濕度條件下，會氧化生成酸加速木材纖維素等有機物質的降解[2]。

海洋環境出水有機質文物的病害主要有兩大特點：一是材料內部含有大量鹽分，特別是硫鐵化合物，是引起文物材質酸化的主要原因；二是文物材質降解嚴重，含水率高，材料強度下降嚴重，有些飽水有機質文物外觀完整，但是殘存強度極低，甚至呈酥解狀態。

2 飽水有機質文物的保護方法

根據海洋環境出水木質類有機文物的病害特點，保護處理主要是脫除器物內部的有害離子，利用填充材料對飽水糟朽的材質進行置換脫水，器物內部填充材料達到飽和后，在適當的環境條件下，逐步控制緩慢脫除文物內部的水分后完成定型加固[4]。

(1)脫鹽。對于可溶性鹽，通常采用純水浸泡或淋洗的方式，通過若干次換水浸泡或一定時期的淋洗，脫除材料內部可溶性鹽分；對于難溶性鹽類，可以利用含有絡合劑的溶液浸泡或淋洗，逐步脫除難溶性鹽及有害離子。

(2)填充加固。有機質器物材質降解嚴重，含水率極高，材料內部的空隙多、空洞大，為“恢復”材料強度、保持器物的穩定性，要利用適當的加固材料對器物內部的水分和空洞進行置換和填充。目前，使用較多的填充加固材料是高分子量的PEG。

(3)脫水定型。利用水溶性填充加固材料處理過的飽水有機質文物，還要放置在適當的環境下進行脫水定型處理[5]，方法有自然干燥法、冷凍干燥法[6]等。

3 微動力緩流循環淋洗原理及裝置的設計

常規的浸泡或淋洗脫鹽和填充方法，是直接將器物浸泡在液體中或置于淋洗液流之下，進行長時間的保護處理，對于材質降解、腐爛嚴重的有機質器物，如果采用常規保護處理方法，文物易受到二次破壞。因此，應該根據器物保存狀況，從浸泡/淋洗處理裝置、文物固定措施兩方面入手，設計穩妥安全的技術實施方案。

3.1 微動力緩流循環淋洗原理

微動力緩流淋洗，就是利用微型泵，以小流量進行連續或間斷噴淋/滴淋，對有機質文物進行脫鹽或填充置換保護處理，以避免常規浸泡或持續的大流量噴淋造成有機質文物在保護處理中的“二次損壞”。

3.2 緩流淋洗裝置的設計/應用緩流淋洗的前期準備

由于文物器型、材質類型、病害狀態的多樣性，利用緩流淋洗原理對脆弱有機質文物進行保護處理，需要根據待處理的器物情況，對所采用的淋洗形式和淋洗裝置進行有針對性的設計。不論采用何種淋洗形式，淋洗裝置的基本組成至少包括淋洗泵、溶液循環管路、溶液回收循環箱體、文物固定裝置等4個主要部分。另外，可以依據情況增加自動定時開關裝置、溶液加熱/冷卻裝置、在線溫度/電導率等數據監測記錄儀、過流式UV殺菌器等。

4 微動力緩流淋洗的實踐應用

4.1 “南海I號”出水竹席的保護處理

“南海I號”沉船載有大量的鐵器，從發掘現場提取到的相關實物來看，這些鐵器是采用竹篾繩/條包扎成捆后，再覆蓋或包裹竹/草席用作防水外包裝物。因編織竹席的竹條厚度薄，耐腐能力差，在遺址現場僅提取到極少的實物標本，更多看到的是竹席腐爛殆盡后殘留下來的痕跡。針對提取到的竹席標本，設計了一套專用脫鹽加固裝置。

裝置包括藥液循環箱、文物承托板、淋洗滴滲管和微動力循環泵，文物承托板傾斜置于藥液循環箱內，淋洗滴滲管包括進液口、出液口和若干個藥液滴滲孔，淋洗滴滲管位于文物承托板上方的部分，以使藥液滴滲孔流出的藥液能滴落到文物承托板上，動力循環泵通過進水口抽取藥液箱內的藥液輸送至淋洗滴滲管，藥液經淋洗滴滲管滴落至文物承托斜板，最終回流到藥液箱中，完成藥液的循環淋洗過程。圖1是該裝置結構示意圖。

為使淋洗藥液更均勻地流出，減少對文物的有害沖擊，在實際工作中，將待淋洗處理的文物夾持在上下兩塊無酸吸水無紡布中，然后將其整體移放到文物承托板上，并利用彈性軟夾固定無紡布，避免淋洗時滑落。

該裝置能夠緩慢地對脆弱有機質文物進行藥液淋洗脫鹽及填充置換，利用該裝置處理的竹席殘片，采用定量750 ml加固淋洗液（去離子水+PEG3000）連續淋洗處理12周，每周換一次淋洗液，每次換液前后測定淋洗液電導率。圖2是連續淋洗12周淋洗液電導率變化曲線圖。數據顯示，經過12周的淋洗處理，淋洗液電導率下降明顯，第2周的電導率值已經接近“空白”淋洗液電導率，說明竹席殘片已經完成脫鹽處理（圖3）。

4.2 “南海I號”出水木盒、琉璃壺及麻質包裹物的保護處理

在“南海I號”發掘現場提取到的典型脆弱有機質文物還有兩件：一件是“木盒”（圖4）；另一件是琉璃壺外面的麻質包裹套（圖5）。

木盒的保存狀態較差，木板厚度不足10 mm，木盒內已經被淤泥填滿；琉璃壺外的麻質包裹套，纖維降解腐朽嚴重，麻制線酥解。對于這樣的器物，通常的做法是：先清洗器物表面，再對內部進行清理；然后采用適當的浸泡或淋洗保護措施進行處理。但是，根據木盒和麻質包裹套的保存狀態，如果按照常規程序和保護辦法處理，在文物清理及浸泡過程中，脆弱的文物材質極有可能受到破壞。

因此，在設計保護處理方案時，考慮到文物的安全，決定先行對脆弱的文物本體材料進行加固處理，待文物本體材料強度得到一定的“恢復”后，再著手清理文物。

方案設計思路為，將器物做臨時固定后放置在處理箱中，用輕質材料（本方案采用珍珠巖）填充箱體中的空隙，借助填充物對箱體中器物的支撐固定作用，防止器物在淋洗脫鹽、填充加固過程中解體、松散。利用微型泵建立緩流淋洗系統，淋洗管位于器物處理箱上方，淋洗藥液經處理箱底部的孔洞回流到藥液回收箱中，完成淋洗循環。

整個技術實施裝置包括：器物處理箱（用于放置待保護處理的器物）、藥液回收箱、藥液恒溫加熱器（可提高大分子量PEG溶解度，并降低藥液黏度增加滲透性）、淋洗系統（泵、淋洗管網及管路）。

由于器物材質脆弱，在保護處理前，利用繃帶等多孔親水性材料對器物進行物理固定后，再將固定好的器物移入處理箱中，并用輕質材料填實處理箱的空隙，固定好待處理的器物（圖6）。

按照淋洗處理方案，配制淋洗液，設定恒溫加熱溫度，啟動淋洗泵和加熱裝置，進入保護處理工作程序（圖7）。

圖8和圖9是分別利用圖7的淋洗裝置處理“木盒”和“琉璃壺”測得的淋洗液電導率數據，數據顯示，“木盒”在淋洗處理24周后，“琉璃壺”在處理20周后，淋洗液電導率值已經有顯著下降，但仍然高于50μs/cm，說明還沒有完成脫鹽，這很可能和器物內含有大量的海泥有關，需要繼續淋洗處理。

5 結束語

文物保護技術包含兩個基本層面的工作：第一個層面是保護技術基礎研究；第二個層面是保護技術的實踐實施。實際工作中需要利用現有技術將兩個層面的工作有機地聯系起來。文物病害產生的機理及對文物的破壞作用具有規律性，但是文物的病害狀態、保存狀態卻具有其個性特征，通過文物保護技術研究，揭示文物病害產生的機理以及病害對文物的破壞作用，在實驗室保護階段應根據文物的病害特征和現存狀態，制訂穩妥的保護技術實施方案，采用安全、成熟的保護方法，去除文物病害，延長其壽命，科學合理地利用文物，展現文物的歷史、科學和藝術價值。