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    從“黑屋”到“氣相補水”

    浙大團(tuán)隊破解文物保護(hù)技術(shù)瓶頸(匠心獨運)

    顧 春
    2023年11月11日05:48 | 來源:人民網(wǎng)-人民日報
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      圖①:德壽宮遺址“黑屋”場景展示效果。
      圖②:良渚老虎嶺水壩遺址剖面植物精油配方抑制苔蘚。
      圖③:杭州西泠印社印泉摩崖石刻修復(fù)前后對比。
      以上圖片均為張秉堅提供

      習(xí)近平總書記在四川考察時指出:“文物保護(hù)修復(fù)是一項長期任務(wù),要加大國家支持力度,加強(qiáng)人才隊伍建設(shè),發(fā)揚嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工匠精神,一件一件來,久久為功,做出更大成績。”

      通過“黑屋”和“氣相補水”等方法保護(hù)南方潮濕環(huán)境中的土遺址,將傳統(tǒng)細(xì)金工藝技法運用到貴金屬文物保護(hù)修復(fù)中,借助數(shù)字圖像處理等技術(shù)讓簡牘“顯影”……本版刊發(fā)的幾個案例,是文物保護(hù)利用技術(shù)傳承和發(fā)展的生動縮影。

      ——編  者  

      

      暑期,杭州的南宋德壽宮遺址博物館游客如織。博物館建在遺址之上,每到設(shè)定時間,遺址四周垂下帷幕,播放“一眼千年,德壽重華”全息影片。沉浸于千年之前的繁華興衰,“今夕是何年”的感慨在游客心中油然生發(fā)。

      “為了不讓土遺址表面生長綠色植物,更好保護(hù)遺址,我們采取‘黑屋’措施。這個創(chuàng)意,為德壽宮的沉浸式展示提供了良好的環(huán)境條件,這是意外之喜。”浙江大學(xué)(以下簡稱“浙大”)藝術(shù)與考古學(xué)院文物保護(hù)材料實驗室教授張秉堅對于“黑屋”的舉措鐘愛有加。

      2014年至2017年,浙大文保團(tuán)隊與杭州蕭山跨湖橋遺址博物館合作,在遺址大廳連續(xù)監(jiān)測3年。這是一個水下6米的遺址,遺址大廳無窗,無自然光線照射。監(jiān)測結(jié)果顯示,土遺址表面沒發(fā)現(xiàn)有綠色生物,避光的“黑屋”可以抑制生物生長。

      南方潮濕環(huán)境土遺址的保護(hù),被稱為“世界級難題”。2016年至2017年,寧波發(fā)現(xiàn)一段城墻基址,總長79.5米,主要由唐末時期的土基槽和鋪墊層、唐宋至元代夯土墻、宋代包磚墻和護(hù)坡、元代至明清包石墻等構(gòu)成。這段城墻遺址,體現(xiàn)了寧波1000多年的城墻建造發(fā)展脈絡(luò),具有唯一性、稀缺性和不可再生性。但是,日曬、臺風(fēng)、生物、地下水和地下鹽分等,都會破壞遺址,在自然環(huán)境下只要一兩個月,土遺址就會明顯損壞。2019年3月,浙大文物保護(hù)材料實驗室研究制定這段城墻遺址公園的原址保護(hù)方案,最終提出5條原則措施:在遺址周邊建立地下止水帷幕,形成封閉的防水體系;借助跨湖橋遺址的保護(hù)實踐,建一個遮光的“黑屋”,以抑制綠色生物的生長和破壞;在“黑屋”里再用電加熱玻璃罩封閉土遺址,模擬埋入地下的高濕度的“回填”環(huán)境,以避免土遺址泛鹽和開裂,同時可以在玻璃結(jié)霧時加熱去霧;建立噴霧系統(tǒng),噴出溫度稍高于土遺址的納米級水霧,在需要時給土遺址“氣相補水”;建立監(jiān)測系統(tǒng),自動啟動并控制玻璃加熱和“氣相補水”的操作。

      “氣相補水”的靈感來自生活。張秉堅說,南方潮濕的春天,放在柜子里的衣服會發(fā)潮。因為柜子外面溫度高、里面溫度低,濕度增大,濕空氣就會鉆入柜子內(nèi)部,在較冷的衣物上凝結(jié)成水。實驗室經(jīng)過反復(fù)試驗,逐步摸清土遺址在不同含鹽率、不同濕度和溫度差時,單位面積土體會吸收多少水量,并建立了數(shù)學(xué)公式。這樣,只要在玻璃罩里加裝空氣加濕器,并使?jié)駳鉁囟雀哂谕馏w,土遺址就可自動吸水。“氣相補水”通過控制環(huán)境條件,使土遺址中的水分增加,達(dá)到水分平衡狀態(tài),這樣土體就不會收縮開裂,泛鹽問題得到解決,也避免出現(xiàn)噴灑液態(tài)水使土遺址表面板結(jié)的問題。

      “黑屋”和“氣相補水”都是南方潮濕環(huán)境土遺址保護(hù)的首創(chuàng),良渚老虎嶺水壩遺址和德壽宮遺址的保護(hù),都借鑒了這些成功經(jīng)驗。

      田螺山遺址在沿海低丘濕地約3米深的飽水環(huán)境下,保存了壯觀、罕見的干欄式建筑遺跡,有1000多件木構(gòu)件。目前,木構(gòu)件上部大多露出地表,中間部分浸泡于水中,余下深埋于土壤層中。長期的原址原位展示,由于生物侵蝕,導(dǎo)致裸露在空氣中的部位糟朽嚴(yán)重。潮濕環(huán)境土遺址保護(hù)難,而半干半濕的木質(zhì)文物保護(hù)更難!浙大文物保護(hù)材料實驗室的研究人員在勘察后提出設(shè)想,木頭埋在水下,1000年也不會腐爛,能否讓木頭沉浸在水中展示,游客通過玻璃廊道,到水下觀看田螺山遺址?

      如何控制水的潔凈度,才能讓木質(zhì)文物不被微生物腐蝕?浸泡水是否需要添加某些物質(zhì),以調(diào)節(jié)木頭內(nèi)外滲透壓?觀眾參觀時,隔著玻璃看水下木質(zhì)遺存不應(yīng)有變形,如何解決這一光學(xué)問題?等等。實現(xiàn)這樣的設(shè)想,要研究的內(nèi)容很多。

      “田螺山遺址的勘測,需要做生物的采樣和鑒定、木質(zhì)文物的各種性質(zhì)分析、土遺址病害的定量調(diào)查、周圍環(huán)境及遺址的無損檢測等。文物保護(hù)本身就是一門交叉學(xué)科,需要不同學(xué)科背景的研究者分工合作。”張秉堅所在的文物保護(hù)材料實驗室就是負(fù)責(zé)解決這些難題的部門。

      進(jìn)入浙大西溪校區(qū)的一棟大樓,一個個實驗室走過去,就像揭開一個個“盲盒”。一塊塊方方的小“石塊”色彩斑斕,深灰、淺灰、白、褐……從外觀看,同天然巖石沒啥差別,實際上,它們是無機(jī)仿石材料、仿古代灰漿材料。實驗室的任務(wù),是進(jìn)行耐鹽、耐干濕、耐冷凍等系列干預(yù)循環(huán)實驗。

      做古代灰漿研究的實驗人員還承擔(dān)北京故宮、曲阜孔廟、錢塘江海塘、長城等幾十處著名古建筑灰漿的檢測任務(wù)。“我們發(fā)現(xiàn)了世界上最早將黏性淀粉添加到石灰灰漿的案例,摻3%左右的淀粉,糯米灰漿的黏結(jié)性和強(qiáng)度最好。對南京明城墻等處取樣檢測后,發(fā)現(xiàn)一些高強(qiáng)度古代灰漿所摻糯米的量,同實驗室研究的最佳點基本吻合,說明中國古代傳統(tǒng)工藝蘊含了代代傳承的智慧。”實驗人員介紹。

      隔壁實驗室,做的是防生物破壞等實驗。5000多年前的良渚遺址,水壩是人工用一捆捆草裹泥堆筑而成。草裹泥是什么成分、結(jié)構(gòu)?發(fā)掘暴露后,風(fēng)化、老化速率怎么樣?經(jīng)微生物群落作用后表面會生成什么?實驗人員在良渚遺址取樣后,正在進(jìn)行化學(xué)成分、微觀結(jié)構(gòu)、降解變化機(jī)理和保護(hù)策略研究。

      微生物防治實驗在另一個實驗室,天然植物精油是環(huán)保生物防治材料。植物精油容易揮發(fā),不會損害文物。“要先搞清楚是哪一類微生物,然后進(jìn)行實驗?zāi)M,再應(yīng)用相應(yīng)的植物精油殺滅微生物。”張秉堅說,“用植物精油防治,新問題是精油的揮發(fā)速度太快。為了控制精油的釋放速率,我們采用納米碳管做載體,先把管內(nèi)徑腐蝕得大一點兒,裝進(jìn)植物精油并適當(dāng)封閉后,涂布在遺址表面,因為納米碳管非常細(xì),涂布后不會改變遺址的外觀和顏色,附著力也好,這樣就能比較長久地抑制表面微生物生長。這是比較前沿的科學(xué)技術(shù)問題。”

      進(jìn)入下一個實驗室,能聞到一股香味。“這種特殊香料叫藜蘆醛,約四五十?dāng)z氏度就能熔化成液體,比水重,是一種先進(jìn)的‘黑科技’。”張秉堅說。發(fā)掘古代沉船時,潛水員打撈過程中容易搞亂文物的原始形態(tài),現(xiàn)在把裝有熔融藜蘆醛的瓶子帶到水下,先做好圍欄,再將藜蘆醛倒在文物表面,整塊凝固后再取,文物就能完整出水。藜蘆醛加熱后會完全揮發(fā),文物可完整展現(xiàn)在水下的原始形態(tài)。這項技術(shù)應(yīng)用在福建漳州一個30米深的水下考古現(xiàn)場,沉船上包裹瓷器的脆弱竹片等,都能整個固型提取上來。

      在另一個專門研究燈光的實驗室,張秉堅介紹,在標(biāo)準(zhǔn)燈光照射下,大概10天到15天,土遺址就會生長霉菌、藻類等微生物。這個實驗把燈光分成7個不同波長,發(fā)現(xiàn)有一種波長范圍的光照下不長生物。團(tuán)隊打算下一步到遺址博物館去做試驗。

      “目前在文保領(lǐng)域,文物保護(hù)力量正在不斷增加,喜歡文物保護(hù)的年輕人越來越多,未來可期。”張秉堅說。

      

      版式設(shè)計:趙偲汝

      《 人民日報 》( 2023年11月11日 07 版)

    (責(zé)編:趙欣悅、袁勃)

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