陶质彩绘文物保护修复材料性能及应用效果评价

**章 绪论 陶质文物是人类*早的发明创造之一。古陶器的发展演变与人类的生产和生活密切相关，是历史信息的重要载体。中国古代陶器是中华民族的先民们遗留下来*宝贵的财富之一，是具有中华民族鲜明特征的历史文化遗产，它一直伴随着中华儿女从原始社会走向文明社会。在近万年的发展演变中，陶器的产生是旧石器时代和新石器时代的分界标志，某些典型古陶器已经成为一些重要时代文化的代表符号。其内涵十分丰富，功能极为广泛，渗透于物质生活、精神生活及社会生活的各个方面，见证了中华文明的发展历程，是历史信息的重要载体，是考古学研究中建立器物类型学和断代发展序列*重要的实物资料之一，具有不可替代的历史价值、艺术价值和科学价值，这些古陶器的重要意义不言而喻。 1.1 陶质文物科技保护概述 陶质文物是指以硅酸盐为材质加工的艺术品，是人类创造的**种新物质，主要包括四个类别，即素陶、彩陶、彩绘陶、釉陶四大类。素陶是指在烧窑后期，采用还原焰，使制陶原料中铁的氧化物大部分转化为二价铁，在这种情况下，烧成的陶器呈灰色或灰黑色，灰陶是陶器中*多的一种，质地较疏松、粗糙。彩陶是指陶坯未入窑焙烧前，用铁、锰等颜料在坯体上绘画纹饰，入窑后用氧化焰烧成。彩绘牢固地结合在器物表面，不易脱落。彩陶上的纹饰有变化多端的植物纹、形态各异的动物纹和几何形纹饰等。常见的器皿有饮食器、贮藏器和吸水器。彩绘陶是指在陶器烧成后进行彩绘，称“烧后彩绘陶”，彩色易剥落。秦始皇陵兵马俑即彩绘陶。釉陶是指表面施釉的陶器，一种胎呈灰色，胎质坚硬，器表带有透明的青灰釉，烧成温度达1200℃的釉陶，其性能已接近瓷器，也称这种釉陶为原始青瓷；另一种胎呈红色，表面施绿、黄、黄褐色的低温釉，釉料中有铅做助熔剂，称铅釉陶器，如唐三彩。 经调查统计，截至2010年，我国31个省、自治区、直辖市（不含港澳台，后同）现有陶质文物148万多件，占我国可移动文物总量的12.5%，其中一级文物近万件，此外，新出土的陶器还以每年逾万件的速度递增。陶器的历史从新石器时代至清末民初，有8000多年的历史，已基本上形成了规模宏大的收藏体系。陶器品种之丰富、质量之精湛，在世界文博界都具有重要的地位，已成为我国博物馆的特色收藏之一，是华夏民族祖先留给我们一笔巨大的珍贵文化遗产，为研究和弘扬我国古代灿烂的历史文化提供了丰富的实物资料。 国家文物局于1999—2003年组织实施了《陶瓷文物腐蚀损失调查》项目，调查结果表明：古陶器中存在盐析、表面酥粉、釉色蜕变、表面片状脱落、磨损等病害；陶质彩绘文物中存在大量彩绘层粉化、起翘、龟裂、脱落等病害。出现中度损害的约30%，重度损害的超过10%，古陶器的腐蚀损失状况相当严重，并呈日益加重之趋势。虽然陶器由于其自身材质比较坚固结实，耐风化能力强，但是由于长时期经历自然风化的影响、破坏，古陶器中有相当数量的易损性陶器，如彩陶、彩绘陶、釉陶等，长期处于缺氧、缺光照的潮湿环境，在发掘过程中，随着文物的暴露，文物所处的环境发生了巨变，极易因脱水、氧化等因素发生褪色、变色、脱釉、彩绘脱落等损毁。 1.2 陶质文物科技保护国内外研究现状 陶质文物的科技问题，大致可以分为以下四种类型：陶质文物科技考古研究，包括制作工艺、时代，产地；陶质文物保护基础研究，包括陶质文物加固材料筛选、陶质文物材质性能分析检测、陶质文物病害的分析检测和稳定性评估方法、风化机理研究等；陶质文物保护修复案例，包括针对陶质文物病害的清理、脱盐、加固、黏接、修复等具体操作步骤；陶质文物的养护及预防性保护、保护效果评估等。 陶质文物保护研究自19世纪在英国伦敦大英博物馆开展以来，发达国家对此一直比较关注。20世纪80年代以来，欧美发达国家开展了一系列的各类博物馆石质、陶质文物受损调查，取得了相当的成果，如Ashley-Smith，Jonathan所著的Riskassessment Object Conservation（《文物危险程度的评估》），从方法学角度客观实际地提供了一套评估文物危险程度的理论方法，并举例分析了陶器保护修复前评估病害程度的方法和措施。意大利文物保护修复专家Cesare Brandi所著的The Theory of Restoration（《保护修复理念》），将文物修复理论上升到哲学的高度，辩证的阐述修复中审美、艺术性、文物本体保护等方面的关系和方法。Rose Kerr，Nigel Wood所著的Science and Civilisation in China， Volume 5， Chemistry and Chemical Technology Part 12， Ceramic Technology（《陶瓷技术：中国的科学与文明》第五卷《化学与化学技术12分册》），从石器时代晚期到21世纪，综合历史、考古、工艺和科学分析等多方面的内容，对中国陶瓷的发展历程进行了比较详尽、全面的回顾和研究，详细介绍了中国陶瓷制品制作、上釉和烧制的过程。Prudence M. Rice所著的Pottery Analysis（《陶器分析》），从考古学、民族学、艺术风格、功能、物理、化学等方面的内容，将陶器作为一个切入点，深入研究相关的人群和文化，并细致地分析研究了从史前到现在陶器的制作方法。Cronyn J. M.所著的The Elements of Archaeological Conservation（《考古文物保护的要点》）详细评价了现有的保护技术和规程，包括发掘现场、实验室、库房和展览馆内艺术品的内涵、破损的原因、对其进行的检测和处理；概括了文物损坏的原因、保存的必要性和相应的保护技术，涉及金属、有机、陶器及其他材质的文物。Garry Thomson所著的The Museum Enviroment（《博物馆环境》），从预防性保护的角度论述了博物馆中光、湿度和空气污染所造成的损害及预防措施，并列举了大量案例阐述了陶器的养护办法。Emiliano C. 所著的Managing Conservation in Museum（《博物馆文物保护的管理》）介绍了文物信息管理方面的知识，对理解、评估陶器价值，以及库房养护和实验室修复技术方面进行了阐述。 国内关于陶器科技保护修复的专业书籍相对较少，仅仅偏重介绍科技保护修复理念和陶器修复技术案例，关于陶器科技检测的分析则较匮乏。王蕙贞在《文物保护学》中对陶器的清洗、黏接、加固、修补、表面封护的材料和方法进行了介绍。王成兴在《文物保护技术》中对陶器修补、加固等保护修复材料的使用进行了论述。贾文忠在《文物修复与复制》中介绍了陶器修复、复制技术及陶器修复常用的工具、设备和材料。贾文熙在《文物养护复制适用技术》中介绍了陶质文物的洁除与养护。这些著作对于馆藏陶器修复理念和养护介绍较多，但尚未形成系统性的陶器科技保护著作。Sharon Zuckerman对来自希腊古代都市迈锡尼文明的陶器起源进行了研究，通过中子活化分析，表明大量陶器轮廓很相似，可追溯到伯罗奔尼撒半岛东北部，此研究结果有助于深入理解地中海沿岸青铜时代晚期的文化和历史背景。Sevim Akyuz研究了土耳其阿伊努地区公元前5世纪的古陶器残片，采用了显微红外和激光拉曼光谱分析，并以EDXRF和X射线衍射作为辅助，结果表明古陶器的烧制温度为750℃—800℃。Civici N. 采用X射线荧光、EDXRF光谱，分析了土红色陶器的制作材料，并对其产地进行研究。Iordanidis A. 应用多种仪器分析方法，如XRD、XRF和扫描电镜等，解析古希腊北部艾阿尼考古现场出土的古陶器形态、化学性能和矿物学特征。研究结果表明，这批陶器制作起源于古希腊晚期，成分中包含大量古代硅酸盐及其他未加工原料，均与陶器的特殊用途有关，添加辉石、长石矿等成分，将烧成温度提高至900℃左右。意大利米兰大学学者Paola Fermo运用化学和化学计量学分析技术，对拜占庭时期（5～6世纪）的突尼斯古代陶器进行测试，应用电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP-AES）和电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）确定了陶器中所含的14种元素。法国学者Sciau Ph. 基于文物样品取样特点，拓展已有的离子光束系统、电子显微镜系统、X射线同步加速器FBI系统，搭建新的测试平台研究古陶器物理化学性能。Erdem A. 应用激光诱导光谱仪LIBS对铁器时代土耳其东部的陶器进行研究，通过化学计量学鉴别不同陶片。研究结果表明，通过LIBS技术可以对陶片进行定性和定量分析，提供相关黏土的组分。Velraj G. 运用热膨胀法、傅里叶红外光谱测试印度三处考古遗址出土陶器的烧成温度，并用扫描电子显微镜、偏光显微镜、X荧光等仪器分析检测陶胎性能与结构。Annarosa Mangone通过扫描电镜（SEM）、能量色散X射线谱（EDS）、电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）和原子吸收光谱（AAS），调查意大利卡诺萨城堡考古遗址出土的彩绘釉陶，确定陶器及其表面颜料和釉的物质成分。但上述这些工作主要集中在陶器性能检测与工艺分析上。 我国陶质文物科学保护工作起步较晚，20世纪60年代起，陶质文物保护技术研究主要针对的是墓葬出土陶器的保护修复工作，先后对半坡遗址出土陶器、仰韶遗址出土陶器、龙山出土陶器、秦汉陶俑、汉代釉陶、隋唐三彩等开展了考古发掘现场陶器的清理、保护、修复工作，通过机械清理、物理除垢、化学加固等技术方法，应急性地解决了陶质文物的主要病害问题，取得了较大的成绩。从20世纪80年代起，随着各研究机构对文物科技保护的重视，陶质文物科技保护研究逐步开展。上海硅酸盐研究所将化学分析法及物理形态观察法运用在考古学陶器研究中，为研究中国古代制陶工艺开辟了一条新路线。1989年，处于筹备中的中国科技考古学会，为广大高校、科研院所热爱科技考古的学人们提供了很好的交流信息的机会，此后，古代陶瓷器的研究成果报告成为中国科技考古学会的一项内容，各种测试报告及学术结果不断涌现。随后，中国科学技术大学科技考古联合重点实验室采用EDXRF探针技术，测试了若干陶瓷样品中的常量元素及微量元素，在利用多元统计中的因子分析处理成分数据，对各样品的因子得分，用因子轮廓图和聚类分析图来表示，从釉的微量元素上区分陶瓷，反映出样品中所隐含的产地信息，从而为汝瓷科技鉴定和其他古陶瓷的产地分析提供了参考。郑州大学用中子活化分析古陶样品，研究认为：古陶器腐蚀表面次沉积元素变化可以导致化学成分数据的改变，并严重影响统计组排序。从Bonn所测的元素中，对这个变化过程具有*强影响的是Ca、碱金属Cs、Rb、K和Na，且它们在表面样品中剧烈减少；此外，稀土元素，特别Sm、Eu和La也有较大的影响。王建平、陈铁梅为揭示广东博罗梅花墩、银岗、横岭山三地古陶器的产源、烧造工艺、技术传播和文化交流等方面的情况，用波长色散X射线荧光分析（WDXRF）、仪器中子活化分析（INAA）同时测量了这三个地点所出38片西周至春秋、战国硬陶中Al、Ba等元素的含量，并用主成分分析分别处理了测量数据。两套数据的分析结果均表明，梅花墩、银岗和横岭山的硬陶原料互不相同，各地点硬陶可能主要是“自烧自用”。数据分析还表明在南方各省区中，广东硬陶具有Al2O3含量偏高这一明显的地区特征。李乃胜测试分析了凌家滩“红陶块”的物相组成、烧成温度、吸水率与抗压强度，同时对比分析了明砖、汉砖、现代砖的物理性能，发现“红陶块”系黏土原料在950℃以上温度烧制而成的，其吸水率和抗压强度由外向内呈梯度变化，内层的抗压强度、吸水率接近现代砖和汉砖，业已超过明砖样品，所有这些分析结果，皆支持考古学家关于凌家滩“红陶块”为砖的雏形这一推测。 另外，杨军昌等介绍了X射线照相技术在文物及考古学研究中的应用，采用X光照相技术照射汉阳陵出土彩绘陶俑，展示了器物的工艺痕迹，反映了陶俑的保存状况，有助于考古出土文物线图的绘制等。上海博物馆文物保护与考古科学实验室对古陶器热释光测定年代进行了深入的研究，对“细