脆弱青銅器腐蝕礦化成因初探

摘要：對脆弱青銅器腐蝕礦化的成因探討，結果表明青銅器的腐蝕主要受化學腐蝕、電化學腐蝕、埋藏環境影響以及制作工藝和保存條件的影響。對此，本文提出相應的保護方法和建議，并對其中存在的問題加以分析，為青銅器的保護提供一些借鑒。

關鍵詞：脆弱；腐蝕；礦化；青銅器

青銅器是中國古代的重要文化遺產之一，具有極高的歷史、藝術和科學價值。青銅器的發展歷程反映了中國古代文明的發展歷程，具有重要的歷史價值。脆弱青銅器通常指礦化程度高、基體異常脆弱、一觸即潰的青銅器。這類青銅器的金屬基體幾無，僅存外觀，其結構和功能基本都已損壞，嚴重地影響其安全長久的保存與研究。目前，此類青銅器多出土于兩廣、湖南、浙江、江西等南方濕熱地區。以出土脆弱青銅器為對象（圖1、圖2），對其腐蝕礦化的成因進行探討，以期為該類型青銅器的保護提供些許借鑒。

一、腐蝕原因

青銅器腐蝕礦化的原因主要集中在環境因素和人為因素兩個方面。環境因素主要指墓葬中的埋藏環境，如溫度、濕度、氧氣、有害氣體、污染物、微生物等，它們通過影響金屬的電化學過程和腐蝕產物的生長來影響青銅器的腐蝕速度[1]。影響青銅器的人為因素則包括出土后的保存環境和保護處理等。這些因素通過影響青銅器的表面狀態和腐蝕介質的存在來影響其腐蝕過程。

（一）化學腐蝕

當青銅器暴露在空氣中，與氧氣、水蒸氣發生化學反應，會導致腐蝕。一些酸性物質或含有氯離子的水源也可能加速腐蝕過程。脆弱青銅器腐蝕的化學腐蝕是一個復雜的過程，涉及多種因素，包括銅離子釋放、氧氣反應、硫化物形成以及溫度和濕度的影響[2]。首先，青銅器中的銅離子在酸性或堿性環境中容易釋放出來，與周圍的水分子發生反應，生成氫離子和氫氧根離子。這些離子進一步與其他物質發生反應，導致腐蝕的發生。其次，氧氣是造成青銅器腐蝕的另一個重要因素。當氧氣與銅離子接觸時，會形成氧化銅，這是一種常見的腐蝕產物。氧化銅進一步與周圍物質反應，形成各種腐蝕產物，導致青銅器表面變得粗糙并失去光澤。硫化物在青銅器腐蝕中也起著重要作用。當青銅器暴露在含硫環境中時，與硫發生反應，生成硫化銅等腐蝕產物，硫化物的形成會加劇青銅器的腐蝕過程。此外，溫度和濕度也是影響青銅器腐蝕的重要因素。高溫和高濕度環境會促進微生物的生長，加速腐蝕過程。微生物可以分解物質，加速腐蝕產物的形成，并產生酸性物質，進一步加劇腐蝕[3]。

（二）電化學腐蝕

青銅器的電化學腐蝕是一種常見的腐蝕形式，其特點是腐蝕過程伴隨著電能的產生。在這種情況下，由于青銅器表面與周圍的介質（如水和氧氣）形成電位差或電化學電池，會形成電流。這種電流會加速金屬的腐蝕過程，導致青銅器表面逐漸失去光澤、出現斑點和裂紋。同時，表面污染和劃痕等會使表面變得不均勻，增加電化學腐蝕的風險。

具體來說，電化學腐蝕涉及原電池理論，即不同金屬在特定的介質中會形成不同的電極電位。這種電極電位的差異使得金屬表面之間或金屬與介質之間產生電流。當青銅器表面與周圍的介質接觸時，由于介質中的離子放電和電子轉移，會產生電流。這個電流會在金屬表面形成微小的腐蝕點，隨著時間的推移，這些腐蝕點會逐漸擴大并導致青銅器表面受損。

（三）埋藏環境對腐蝕的影響

脆弱青銅器的埋藏環境對其腐蝕過程有顯著的影響。高溫高濕環境會增加腐蝕的風險。高溫會使氧化反應加速，而高濕則提供了水分子，使反應得以進行。合浦地區的高溫環境會極大地增加腐蝕速率，通常在低濕度環境中，腐蝕過程緩慢，但在高濕度環境中，特別是當環境中的鹽分含量高時，腐蝕速率會顯著增加。

土壤的成分和類型對青銅器的腐蝕過程也有顯著影響。如合浦地區土壤中的礦物質和酸度可能加速青銅器的腐蝕過程，而另一些土壤中的某些成分則可能又起到保護作用。在缺氧環境中，腐蝕過程通常減慢；但當青銅器暴露于含有大量氧氣的潮濕土壤中時，腐蝕速率可能會增加[4]。

土壤中的微生物群落會影響青銅器的腐蝕過程。青銅器暴露在濕潤環境中，微生物菌群可能會附著在其表面，并釋放酸性物質或分解產物，導致青銅器的腐蝕，這種生物腐蝕一般較為緩慢，但長期暴露下仍會對青銅器造成損害[5]。同時，青銅器在埋藏過程中的應力狀態也會影響其腐蝕過程。過度的應力可能導致金屬疲勞和腐蝕加速。

此外，脆弱的青銅器由于埋藏時間久遠或制作工藝等因素，可能存在內部結構上的缺陷或裂紋。當外界施加一定的力時，這些缺陷或裂紋容易發展為應力集中點，從而導致青銅器的斷裂和破損。同時，出土后缺乏適當的保護措施，如密封包裝、防潮、防紫外線照射等，都會加劇其腐蝕。

需要注意的是，不同的腐蝕機理可能同時存在并相互影響。此外，環境因素（如濕度、溫度、氣體組成）以及青銅器的化學成分、制作工藝和歷史保存條件等也都會對腐蝕機理產生影響[6]。了解脆弱青銅器的腐蝕機理可以幫助我們采取合適的保護措施，延長其壽命并保持其完整性和價值。

二、保護方法

脆弱青銅器的腐蝕是一個涉及多種因素的過程，了解這些因素并采取適當的保護措施是防止青銅器腐蝕的關鍵。為了更好地保護脆弱青銅器，為了延緩其腐蝕，我們可以采取以下措施。

（一）日常維護

檢查青銅器的保存狀態，觀察是否有腐蝕、氧化或其他損壞現象，及時采取相應的維護措施。定期清除青銅器表面的塵土和污垢，使用柔軟的毛刷或洗耳球等去除表面污染物，但要注意不要對其造成物理性損害。

（二）環境控制

青銅器對濕度、溫度和光照等環境條件較為敏感，因此，控制展示或保存環境的濕度和溫度是保護青銅器的重要措施。保持恒定的濕度和溫度水平有助于減少腐蝕和氧化的風險，并且需要避免直接的陽光直射，同時做好環境實時監測。

（三）保護修復

做好前期充分的調查和科技分析，全面了解器物的保存狀況，制定特定的保護修復流程，運用適宜的保護修復的材料和技術方法，避免對青銅器造成二次傷害。

（四）包裝和支撐

對于脆弱的青銅器，適宜的包裝和支撐是至關重要的。在展示或日常保存時，使用專門設計的特定支架、墊子和囊匣等物品，以確保青銅器有穩定的固定和支撐。

總之，脆弱青銅器的保護需要綜合考慮各種因素，并且根據具體情況制定合適的保護方案。重要的是，要考慮青銅器的特性和脆弱性，避免造成進一步的損害。脆弱青銅器由于其金屬性質和所處的環境因素，容易受到各種損傷。充分了解脆弱青銅器腐蝕的特點、類型、原因及其保護技術方法，對于保護這些珍貴的歷史文化遺產具有重要意義。我們應當增強文物保護意識，在第一時間采取科學的方法進行保護，以便后期在實驗室內進行更好的保護研究，發掘器物上承載的歷史信息和文化價值。

三、問題與展望

脆弱青銅器腐蝕的問題是一個長期存在且需要持續關注的重要議題。以下是一些常見問題及未來的展望。

（一）腐蝕速率難以預測

脆弱青銅器的腐蝕速度受到多種因素的影響，如環境條件、存儲方式、制作工藝等。然而，目前很難準確預測特定青銅器的腐蝕速度[7]。未來的研究可以致力于建立更精確的預測模型，以幫助保護人員制定更有效的保護措施。

（二）缺乏有效的保護方法

盡管目前有許多傳統的保護方法可供選擇，但對于脆弱青銅器來說，仍然乏善可陳。例如如何在達到保護效果的同時對器物干擾最小，是一個值得探索的領域。未來的研究可以探索新的材料和技術，以提供更安全、可持續且有效的保護方法。

（三）文化遺產保存與展示的平衡

脆弱青銅器作為文化遺產的重要組成部分，既需要進行展示和交流，又需要得到保護。如何在文化遺產的保存和展示之間找到平衡，是一個值得思考的問題。對于一些特別脆弱的青銅器，可以考慮使用數字技術進行虛擬展示，以減少物理干擾和腐蝕風險。

（四）多領域合作與交流

脆弱青銅器的保護需要多領域的合作和交流，包括考古學、材料科學、保護學等領域的專家。未來的研究可以促進更廣泛的合作，推動知識共享和技術創新，以提高脆弱青銅器保護的效果和可持續性。

總體而言，脆弱青銅器腐蝕問題仍然存在許多挑戰，但也有巨大的研究潛力和發展空間。通過不斷研究，我們可以更好地理解腐蝕機理、改進保護方法，并達到保護脆弱青銅器的目標，這將有助于保護和傳承重要的文化遺產資源。

四、結論

綜上所述，青銅器的腐蝕礦化是一個復雜的過程，受到多種因素的影響。除了環境因素和人為因素外，還有其他因素如微生物腐蝕、銅的氧化還原電位等也可能對青銅器的腐蝕過程產生影響。因此，未來的研究可以進一步拓寬研究范圍，綜合考慮各種因素，對青銅器腐蝕礦化的影響。此外，青銅器的保護和保存也需要更多的實踐和經驗。目前，許多青銅器的保護和保存工作仍然處于探索階段，需要更多的專業人員和團隊投入其中。因此，未來的研究還可以關注青銅器保護和保存的實際操作方法和技術手段，以提高青銅器的保護技術。

對脆弱青銅器腐蝕礦化的成因進行深入分析后，發現環境因素和人為因素是其主要成因。實驗結果表明，濕度、氧氣濃度、清潔程度、使用方式和保存環境等都可能對青銅器的腐蝕過程產生重要影響。為青銅器的保護和保存提供了新的思路和方法，具有重要意義。未來研究可以進一步拓寬研究范圍，綜合考慮各種因素對青銅器腐蝕礦化的影響，并關注青銅器保護和保存的實際操作方法和技巧，以提高青銅器的保護效果。在未來的研究中，依據研究內容可分為腐蝕程度研究、腐蝕機理研究、保護修復研究等三方面。可以進一步探討不同材質青銅器的腐蝕特性以及新型保護材料和方法的研發。此外，通過大數據和人工智能技術，我們可以更精確地預測和預防青銅器的腐蝕礦化，為其保護提供更加科學的方法。

基金項目

廣西高校中青年教師科研基礎能力提升項目（項目編號：2021KY0167）資助；2023年廣西民族大學研究生課程思政建設項目（項目編號：gxmz-yks202305）資助。

作者簡介

任曉磊，男，助理研究員，研究方向為文物保護與修復。

參考文獻

[1]趙璐，李謙，趙天亮.青銅器腐蝕行為與封護技術[J].中國腐蝕與防護學報，2023（6）：1165-1177.

[2]江旭東，張梓芊，李齊，等.脆弱青銅器腐蝕程度的量化評價方法[J].腐蝕與防護，2022（7）：10-17.

[3]孫博奇.脆弱青銅器標本庫與研究數據庫的聯動機制研究[D].西安：西北大學，2022.

[4]賀源.古代脆弱青銅器劣化程度的量化表征研究[D].西安：西北大學，2022.

[5]伊恩·麥克勞德，愛麗絲·波西亞·帕特拉克斯，雷雨聲.考古遺址出土青銅器的腐蝕：原位pH、氯和氧化還原法測量過去與現在微環境的相關性[J].中國博物館，2021（增刊2）：34-40.

[6]張紅燕，王浩天，胡東波，等.高青陳莊遺址M35、M36出土青銅器腐蝕特征初步分析[J].文物保護與考古科學，2020（1）：42-55.

[7]呂良波.廣州小谷圍漢墓出土青銅器腐蝕分析研究[J].中國文物科學研究，2019（1）：59-66.