物联网技术在秦始皇帝陵博物院环境监测中的应用

本工作将物联网技术引入对秦始皇帝陵博物院的文物保存环境的常规实时监测,并与离线监测方法进行了对比。由于物联网技术参与文物保存环境监测时对文物干预小、响应快速、节省人力,能直观掌握广大区域的环境状况,因此在数据对比分析和服务于环境调控等方面具有优势。如能针对文保工作的特点,强化数据存储能力、扩充电池容量、畅通网络,并优化传感器的配置与校准,即可显著提高物联网技术在文物保存环境监测中的推广度,使文化遗产环境的信息化预控能力得到最大程度的提升。

秦始皇帝陵K0007号陪葬坑23号青铜鹤保护修复

秦陵博物院于2000年对位于秦始皇帝陵园外城垣东北角的K0007号陪葬坑进行了抢救性发掘,该坑共出土原大青铜水禽46件。据考古发掘报告,"铜禽坑"在坍塌前曾遭受水淹以及焚烧等人为破坏,加之长期处于高温多湿的埋藏环境,因而青铜水禽出土时腐蚀、矿化、粉化情况十分严重,有的甚至仅剩残块,无法辨识原貌。在这些青铜水禽中,编号为23号的水禽铜鹤尤其造型优美,形态逼真。为了对这件青铜鹤进行保护修复,从其保存现状出发,收集信息资料,检测分析病害原因,并制定保护修复方案,开展了具体实施的步骤。经过修复,达到了最终的展示效果。

聚合物胶黏剂在陶质文物修复中的应用

陶质文物粘接修复是既古老又不断更新的课题。选择陶质文物胶黏剂需兼顾陶器与胶黏剂性能。陶器个体的差异存在于制作的各个阶段,包括陶坯黏土与非黏土组成差异,黏土中硅酸铝含量差异,以及烧成温度与烧成气氛差异等。中国古代陶器发展围绕陶坯组分和烧制温度的变化而种类繁多,粘接历史悠久。近30年陶器粘接更注重粘接性能检测和研究,汇总其间常用胶黏剂使用频次和基本性能具有指导意义,涉及聚合物胶黏剂的热塑性和热固性树脂胶黏剂,其线型结构和三维网络结构差异致使胶黏剂主要性能不同:热塑性胶黏剂抗拉强度较小,粘接后可逆;热固性胶黏剂反之。胶黏剂良好的粘接力学性能、耐久性和可逆性是选择合适陶质文物胶黏剂的必要条件;胶黏剂的固化时间、温度条件、收缩率等是影响粘接工艺的直接因素。需要兼顾多种因素,结合胶黏剂使用性能汇总,选择适合胶黏剂的同时做好粘接信息采集、阶段性粘接效果检测、坚持多学科合作等,才能促进胶黏剂应用研究的深入和进步。

基于区域跟踪的俑体劣化图像监测方法--以秦始皇帝陵兵马俑为例

针对秦始皇帝陵兵马俑本体监测需求,设计了一种区域内多特征点跟踪的俑体劣化图像监测方法。该方法在俑体图像中需要监测的位置划定区域并提取特征,之后通过多点匹配的方法跟踪前后图像同区域的位移变化,结合其多个点位变化结果,在不需要破坏文物遗存环境的情况下,可判断俑体倾倒、剥落和裂隙变化等情况。通过其安置在俑体的倾角传感器数据配合实验证明:该方法操作简单、易于实施、不破坏文物本体,适用于多种文物和复杂环境下的本体监测。

盐分在文物本体中的迁移及毁损机理

本文以盐分对文物本体的破坏机理为主题,分别评述了国内和国外的代表性研究成果,提出今后文化遗产盐害机理研究中需要重点关注的三个方面的问题。文物本体盐害的发生、发展与遗址本体中盐分的种类、含量、文物本体微结构以及环境变化密切相关,其盐害发生发展机理及盐分活动规律的研究是文化遗产保护的当然要求,也是文化遗产保护的难点和重点。以土遗址和陶质文物为主要研究对象,着眼于共性问题,研究文物本体环境现状、材料组成、病害调查、盐分组成、迁移、毛细吸附、结晶破坏及可溶盐沉淀分布等,归纳出了若干盐害毁损的机理和规律。鉴于硅酸盐质文化遗产盐害分布极其广泛、赋存环境条件千差万别、盐害成因复杂、表现形式多种多样、治理难度极其困难、盐害文物修复后的复发几率又比较频繁,所取得的研究进展还很难解释所有复杂的、千变万化的盐害现象。因此,如何建立一套符合文物盐害特点的研究方法,使得在该方法下获取的研究结果更加符合实际,也是很迫切的一项工作。

古代文物表面常见天然有机物的显微共聚焦拉曼光谱研究

为了鉴别文物表面常见的天然有机物，采用显微共聚焦拉曼光谱技术采集了古代常用的蛋白类、多糖类、脂肪酸类、树脂类4类6种有代表性的天然有机物的拉曼光谱。通过对皮胶、桃胶、蜂蜡、棕榈蜡、达玛树脂和琥珀标准样品的拉曼光谱分析，发现蛋白类的特征振动峰位于1657cm-1、1305-1252cm-1、1033cm-1及1003cm-1附近；多糖类的特征振动峰位于1463cm-1、1328cm-1、1258cm-1、1088cm-1、977cm-1等；蜡类的特征振动峰位于1470-11350em“区间，1659cm-1、1303cm-1、1636cm-1及1610cm-1；树脂类的特征振动峰位于1660-11650cm-1区间和1460～1440cm-1区间。在对6种天然有机物光谱特征分析的基础上，得出了使用拉曼光谱法可实现古代文物表面常见天然有机物种类鉴别的结论。

秦陵陪葬坑出土百戏俑彩绘颜料的初步研究

为研究秦陵陪葬坑出土百戏俑身上颜料与兵马俑身上所使用的颜料异同,本研究使用偏光显微镜、带能谱仪的扫描电镜、拉曼光谱仪对秦陵K9901坑出土的一件百戏俑身上的黄、黑、白色三种颜料进行分析。结果表明此三种颜料均为矿物颜料,其中黄色颜料为砷铅矿族系矿物;黑色颜料为含有红色Fe2O3颗粒的黑色CuO;白色颜料为羟基磷灰石。秦陵百戏俑这些颜料与兵马俑颜料既有区别,又有联系,为研究秦陵丰富的考古文化提供了重要信息。

河南信阳城阳城遗址战国楚墓出土彩绘陶器的科学研究

为研究河南信阳城阳城址战国楚墓出土彩绘陶器病害,采用X荧光光谱分析、红外光谱分析和拉曼光谱分析对陶器表面颜料、有机底层、金属涂层进行了分析检测,并对陶胎物理性能进行了分析。研究发现:这批城阳城址彩绘陶器为高硅低铝陶器,为典型北方灰陶类型,吸水率较大,结构比较疏松,烧成温度范围在930℃～1025℃。陶器表面红色颜料主要为朱砂和赤铁矿,黄色颜料为针铁矿; 8号墓部分彩绘陶器彩绘层底含锡; 18号墓彩绘陶器黑褐色有机底层为生漆,为漆衣彩绘陶。这些信息为保护修复方案设计和保护修复实施提供了科学基础。

秦兵马俑和汉阳陵遗址保存环境之比较

为了探索一种适宜的遗址文物保存方式,在四季分明,气候变化较为剧烈的西北地区的文物遗址环境区,达到最大程度保护遗址文物的目的,通过对开放式的秦始皇兵马俑博物馆一号坑遗址环境的建筑结构、温度和相对湿度变化及大气颗粒物进行分析监测,并与封闭式汉阳陵博物馆外葬坑的结果进行对比研究,发现单从环境温湿度恒定、阻挡室外颗粒污染物和气态污染物的角度来讲,封闭式的汉阳陵博物馆存在明显的优势。但依然不能阻止温湿度的季节间波动和室外空气污染物渗入的威胁,同时还要预防室内污染的发生,并且出现玻璃护围内部结露,文物大面积返碱等问题,并不能很好解决文物良好保存和观展目的。所以依旧需要探索一种适宜的遗址文物保存方式,既能保持文物保存环境的温湿度的相对稳定和洁净,又能缓解全封闭玻璃护围内部结露,文物大面积返碱等问题,最大程度延长遗址文物的寿命的同时,满足观众参观的需求。本对比研究结果可为今后的设计提供参考。

河北磁县北宋墓葬壁画保护与修复浅谈

本次修复对象是北宋早期的墓葬壁画,该壁画的出土为弥补邯郸乃至河北宋代早期墓葬壁画实物资料提供了珍贵资料,具有重要的学术研究价值。对该壁画的保护修复,不同于以往揭取或整体提取的方法,该壁画采用切割砖体的方法。该方法能较好保留文物结构上的完整,保护了壁画的安全,也为后期的二次修复提供了可操作空间。

秦陵建筑基址壁画材质及制作工艺的初步研究

2011—2013年,秦陵博物院对秦陵封土北侧西区寝殿部分大型夯土台基式建筑遗址进行了试掘,发现了一片秦代壁画遗存。为了科学认知壁画的材质和制作工艺,本研究使用偏光显微镜、拉曼光谱、配有能谱的扫描电镜、红外光谱仪对壁画残块进行了分析研究。结果表明壁画结构由外到内分别是颜料层、底色层、细泥层、粗泥层。壁画的黑色颜料为黑铜矿、红色勾边颜料为赤铁矿、白色底层为碳酸钙;粗泥层和细泥层中均添加了生石灰为胶结材料,粗泥层中还添加有植物茎秆。秦陵考古开展近半个世纪以来,出土壁画尚属首次,本研究系首次对秦陵壁画开展科学研究,结果可为探索秦陵及其陵寝建筑的考古文化提供重要信息。

湖南桃源出土战国彩绘陶器的科学分析

为研究湖南桃源县战国楚墓出土彩绘陶器的组成结构及保存现状,采用能量色散X射线荧光光谱法(EDXRF)、扫描电镜-能谱法(SEM-EDS)、X射线衍射法(XRD)和激光拉曼光谱法(LRS)等手段对陶器胎体成分、表面彩绘、金属涂层等进行分析检测。结果表明:这批彩绘陶器胎体成分相近,为普通易熔黏土。彩绘陶器表面的红色颜料为朱砂(HgS),黑色颜料为炭黑(C)。在彩绘陶壶、陶鼎和陶敦表面发现金属涂层装饰,通过扫描电镜能谱和X射线衍射分析,确定涂层为单质锡,属于锡涂陶的范畴。同时红外光谱测试显示锡层内面棕黑色物质为生漆,可能混合其他胶结材料。以上结果为研究战国时期彩绘陶器,特别是锡涂陶的制作工艺及发展提供了新的资料。

秦陵陪葬坑土遗址安全含盐量探究

易溶盐反复结晶产生的体积膨胀,会对土遗址特别是土遗址表面迹象造成破坏,因此,以易溶盐的含量多少判断其干预时机就显得尤为重要。本研究就易溶盐含量对秦陵陪葬坑土遗址的影响,开展安全含盐量问题的探究。将Na2SO4/Na Cl质量比为1∶1混合盐掺入重塑土样中,经气候箱老化后,利用超景深显微镜测定盐胀面积判断土样被破坏的程度,结果表明含盐超过0.1%,就会导致盐胀面积突然增加,这一指标的获得以及本次实验研究中提出的利用超景深显微镜测定土壤表面盐胀面积评估盐害的方法,为土遗址开展进一步的预防性保护工作提出了初步依据和新的研究方法。

土质对可溶盐危害影响的关系探究——以秦陵百戏俑坑为例

为探讨不同遗址土质对可溶盐危害影响的关系,以秦陵百戏俑坑为对象,对百戏俑坑包括温湿度等赋存环境、含水率、含盐种类、含盐量、土质及本体等进行调查分析。根据调查结果选取密度和粘粒含量两个影响土质的重要因素,制作不同密度及不同粘粒含量的模拟块进行温湿度循环实验,探讨这两个因素对遗址盐害的影响。从实验结果中得知,当这两个变量发生变化时,土块盐害程度呈现随着密度和粘粒含量的增大呈现先下降后升高,最后降低的趋势。并将实验得出的盐害规律与百戏俑坑土质对照,评估与讨论百戏俑坑的盐害程度及盐害风险。

辽宁义县奉国寺主殿壁画彩绘胶料的气相色谱质谱联用分析研究

奉国寺又名七佛寺、大佛寺,作为“辽代木构建筑”的重要组成部分,是我国第一批全国重点文物保护单位。奉国寺主殿山墙内壁绘有大幅通顶元代壁画,画面内容为须弥山座佛像。该壁画规模宏大、艺术水准高,是研究元代绘画艺术的珍贵实物资料,具有极高的艺术价值和历史价值。胶料是壁画彩绘层的重要组成部分,对壁画的安全保存起着至关重要的作用,同时胶料种类的鉴别也是壁画保护修复的基础。对奉国寺壁画彩绘的已有研究主要集中于颜料分析,对其胶料种类的研究至今尚未见报道。本研究以奉国寺元代彩绘壁画作为研究对象,采用气相色谱质谱联用技术(GC-MS)法,利用该方法的高分离效率、高灵敏度、低检出限的特性分析了编号为FGS-1、FGS-2和FGS-3的壁画彩绘层样品胶料的氨基酸组成,并结合因子分析法对分析获得的多维数据矩阵进行降维处理,进而实现了奉国寺壁画颜料层胶料种类的鉴别。研究发现,古代常用的三种蛋白类胶料的氨基酸组成特征分别为:动物胶具有特殊的氨基酸——羟脯氨酸,同时含有较多的甘氨酸;牛奶的谷氨酸含量较高,且丙氨酸含量较低;鸡蛋中天冬氨酸含量较高,且脯氨酸含量较低。将文物样品的分析结果与上述特征比较,发现3件文物样品的氨基酸组成接近动物胶特征,即均含有羟脯氨酸(Hyp),且甘氨酸(Gly)含量较高。通过因子分析发现,文物样品的因子得分散点虽落在了动物胶区域,但处于边缘,甚至有脱离动物胶类别的趋势。借助因子载荷矩阵发现,造成这一现象的原因是文物样品中Hyp含量远小于动物胶参考样品。Hyp易因老化而减少,其老化方式之一是脱羟基变为脯氨酸(Pro);Hyp还会在特定酶和氧气的作用下转化为羟谷氨酸,进而脱羟基变为谷氨酸(Glu)。FGS-2中Pro的高含量可能是其Hyp脱羟基老化的结果。而FGS-1和FGS-3中Glu的较高含量可能是发生了Hyp酶促氧化反应的结果。基于文物样品的氨基酸分析结果,结合相关氨基酸的老化模式,得出了3件文物样品的胶料种类为动物胶,且发生明显老化,其中FGS-1和FGS-3很可能曾经滋生过某种微生物的结论。研究结果为深入了解奉国寺元代壁画制作工艺提供了重要资料,同时为该类文物保护修复材料的选择提供了依据。

陕西旬邑西头遗址出土彩绘白灰面的成分和工艺分析

对陕西旬邑县西头遗址出土的彩绘白灰面进行了成分和制作工艺分析。采用偏光显微分析、扫描电镜能谱、X射线衍射,拉曼光谱分析了该彩绘面的颜料和石灰层成分,采用气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)分析了该彩绘面的胶料成分。结果表明,该彩绘面的颜料由铁红,铁黄和绿土构成。白灰层由碳酸钙构成,部分样品中存在双层白灰层。GC-MS分析表明,该彩绘面的胶料含动物胶,可能还含蛋类。通过比较研究发现,旬邑彩绘白灰面的制作工艺和与后期壁画制作工艺相似,对其组成和工艺的研究将有助于探索先周时期关中地区壁画的起源和发展。

基于点云数据的秦始皇兵俑头面部特征提取与统计分析研究

考古出土的秦始皇兵俑是秦朝十分珍贵的实物资料,具有重大的历史、科学和艺术研究价值,其“千人千面”的特点更是备受关注,被认为是秦人的真实写照。现代人体测量中,头面部特征因其多受遗传因素作用,少受环境因素影响,被广泛应用于分析各民族之间的亲缘关系。通过采集50个样本的兵俑头部高精度三维点云数据并提取了头面部特征,运用样本相关性分析和数据大小排序的统计分析方法,与现代29个群体或地区头面部特征进行了对比研究。结果显示秦始皇兵俑样本的头面部特征完全各异且高度相关,同时与现代群体或地区的头面部特征差异性较小,定量化地明确了秦始皇兵俑的相关特点。

土遗址微生物病害与防治研究进展

微生物病害问题在考古发掘现场和遗址类博物馆普遍存在,对于微生物活动的有效防治是土遗址长久保存和展示利用的重要前提。本文系统总结了国内外土遗址微生物病害及其治理研究概况,梳理了相关基础理论、研究方法、治理措施及前沿进展等内容,并比较了当前土遗址微生物病害与治理研究的方法及其优缺点。以期为土遗址的科技保护提供新视角和参考借鉴。

缅甸蒲甘佛塔表面灰浆成分研究——以苏拉牟尼佛塔为例

本研究以缅甸蒲甘苏拉牟尼佛塔为研究对象,使用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析仪、X射线衍射仪和显微红外光谱仪等科学仪器,对佛塔后期修复灰浆、外墙灰浆和壁画地仗的主要组成成分进行了深入研究。通过有机添加物、钙含量和泥沙质量比试验,详细探究了灰浆的制作工艺。结合试验结果和当地走访调查,揭示了缅甸蒲甘灰塑的传统工艺和材料。研究结果显示,苏拉牟尼佛塔灰浆主要由石灰、砂砾和泥组成,同时含有淀粉和蛋白质等有机添加剂。缅甸蒲甘地区的佛塔灰浆与我国传统的复合灰浆在制作工艺上存在相似之处,但也呈现明显区别。通过对灰浆制作工艺和材料的研究,有助于理解缅甸文化的独特之处,促进跨文化交流,并为佛塔的修复和技术研究提供重要参考资料。

西安出土唐墓壁画黄色颜料的分析研究

西安南郊集中发现了4座唐代壁画墓,时间跨度为初唐至晚唐。为了解这些唐墓壁画的黄色颜料类型,通过偏光显微分析、拉曼光谱、扫描电镜能谱及X射线衍射分析确定颜料成分。结果显示:初唐、盛唐、中唐三处壁画黄色颜料为土黄,一处晚唐壁画黄色颜料为钒铅矿。钒铅矿颜料的应用是继西安理工大曲江西汉墓、西安唐代韩休墓壁画中发现的又一使用实例,该颜料至晚唐仍有使用,为研究钒铅矿颜料在西安地区唐墓壁画中的应用历史研究提供重要补充依据。同时结合文献调查,推测所使用的黄色颜料可能均为就地取材。