12月10日在北京召开的2016年全国文物科技工作会上颁发了“十二五”文物保护科学和技术创新奖颁,秦始皇帝陵博物院主持承担的项目《考古发掘现场出土脆弱遗迹临时固型材料研究》获得一等奖,参与承担的项目《遗址博物馆环境监测与调控关键技术研究》获得二等奖,在全国文物科技保护领域成绩显著。
12月21日,捧回一等奖的秦始皇地陵博物院总工程师周铁说:“考古工地上脆弱遗迹保护一直是困扰大家的技术难题,如何在不伤害文物本体的同时最大限度保护脆弱遗迹也是我们一直在研究和探索的方向。获得一等奖的这个项目我们做了5年,在充分确定了其用于考古实验的稳定性后,才申报了奖项。”
周铁说这个用于脆弱遗迹临时固型的材料是薄荷醇及其衍生物,薄荷醇通常由薄荷茎叶经过水蒸气蒸馏提纯得到,是一种无色针状或粒状结晶。薄荷醇在室温下可以升华,具有挥发性,有令人愉悦的薄荷香气。
在考古发掘现场,考古工作者经常会遇到一些非常脆弱的文物或遗迹,例如彩绘漆器的碎片、糟朽的木质遗迹、易碎的化石、脆弱的墓葬壁画等,如果不在发掘现场对这些文物进行第一时间的保护处理,并将其安全提取、搬迁,这些珍贵的遗迹、遗物将很难长久保存,其中所承载的宝贵历史文化信息将不复存在,会造成不可估量的损失。在考古发掘现场脆弱文物的抢救性保护上,薄荷醇及其衍生物易升华的特点正好成了最大的优势。
比传统材料成本更低破坏更小
考古人员在发掘过程中处理脆弱文物或者遗迹时,需要对其进行及时地临时固型,待文物或支撑体具有一定强度后,再将其安全转移到实验室,之后再将预加固材料去除。因此临时固型技术是非常重要和高效的考古发掘现场文物保护措施。
周铁说:“在发现薄荷醇及其衍生物是可逆性的临时加固材料前,考古人员普遍使用的临时固型材料有石膏、聚氨酯泡沫、环十二烷等。”
秦始皇帝陵博物院文物保护部副研究员王春燕说:“相比前两种材料,环十二烷是一种具有挥发性的有机小分子,能够在一定时间内将文物进行加固,待文物存放在适宜的保存环境中后,通过自然放置、加热、通风,可以加速其挥发,或者密封减缓其挥发,可以实现人为可控去除。
随着环十二烷在国际上的流行,其安全问题逐渐引起了文物保护工作者的关注和担忧。而且其使用过程对温度和操作环境的要求很高,技术较难掌握。更重要的是在国内,环十二烷完全依赖进口,成本高昂。”
资料显示薄荷醇是世界上用量最大的香料,而2012年之前,我国一直是全球最大的薄荷种植国。相比环十二烷,价格只有其二十分之一左右,具有巨大的成本优势。周铁说:“薄荷醇及其衍生物不仅具有与环十二烷相似的物理性质,还具有更好的渗透度和提取能力,并且挥发后没有残留,是环十二烷的良好代替者。”
在兵马俑海昏侯考古中大显神通
在秦始皇帝陵博物院文物保护部的操作室里,一件出土于一号坑内的秦弩机遗迹被完整地提取了出来,文物本体上的木构件已经全部腐朽,残存的金属构件和木构件遗迹却完整地呈现了整个弩的原貌,甚至还能看到弦的痕迹。王春燕说:“这就是用薄荷醇及其衍生物固化后整体提取上来的,当时我们先使用纱布对遗迹进行整体包裹,然后刷涂熔融的薄荷醇及其衍生物溶液,待溶液固化后,将遗迹与地面的秦砖分离,将分离出的遗迹放置到玻璃板上转移至实验室。
大约3周的时间,薄荷醇及其衍生物完全挥发后,基础的清理工作做完,这件弩机的标本取样就全部完成了。”
这块遗迹回到实验室后,专家们对其进行了大量的实验室检测,经比对未发现加固前后其内部分子结构发生明显变化,完全挥发后的遗迹本体与在一号坑中时别无他样,因此新材料不会明显破坏被加固基体的物理结构再次得到了精确的验证。
在项目组的实验资料中珍藏着很多新材料在实际发掘中的精确记录,其中记者也看到了海昏侯墓考古时对放在大量金饼上的琉璃席用薄荷醇及其衍生物进行加固的画面。
王春燕介绍,薄荷醇及其衍生物除了整体提取大块遗迹外,在兵马俑的彩绘保护上也曾发挥重要作用。此前项目组还在兵马俑一号坑发掘现场出土的彩绘遗迹处,发现了陶俑提取后留下了部分色彩鲜艳的彩绘“反面印迹”,但遗迹周围支撑的黄土极其脆弱,手触即碎。
后来项目组尝试用薄荷醇及其衍生物对彩绘遗迹进行了提取,回到试验室后,专家们将彩绘层剥离下来,通过技术将这些珍贵彩绘贴回到了陶俑身上的对应位置,这些失而复得的彩绘对兵马俑的研究提供了很多珍贵的一手资料。
后来项目组还在壁画、纺织品等不同介质上进行了实验,所有结果均获得了成功。因此这也成了在国际上首次将薄荷醇及其衍生物应用于多种不同材质脆弱性文物遗迹提取的科研项目,并科学表征了该材料现场应用中临时固型的有效性和可靠性。填补了国际上对“绿色安全、可控去除”临时固型材料的需求空白,是我国考古发掘现场抢救性保护工作自主知识产权的开创性成果。首席记者 张佳
