曇石山遺址出土骨質(zhì)文物保存的現(xiàn)狀及建議論文
骨質(zhì)文物作為考古發(fā)掘出土文物中的重要類型，是研究人類和自然界發(fā)展歷史的重要實(shí)物依據(jù)，在人類學(xué)、歷史學(xué)、考古學(xué)和民族學(xué)等學(xué)術(shù)研究中起著重要作用，具有極高的研究價值。然而，對于骨質(zhì)文物的保護(hù)目前國內(nèi)外還沒有一種較為成熟安全的方法，也尚未找出一種能夠起到長久保護(hù)效果的合適材料，骨質(zhì)文物的保護(hù)現(xiàn)狀令人堪憂。曇石山遺址尚保存有 1996 年第八次考古發(fā)掘出土的 18 座墓葬，其中近 10 座墓葬中的人骨遺骸和一具殉狗遺骸保存尚好。這在氣候潮濕、土壤偏酸性的我國南方地區(qū)實(shí)屬少見。因而作為考古遺跡現(xiàn)象留待現(xiàn)場展示。這些骨骼遺骸出土至今已經(jīng)過去了十多年，期間也經(jīng)過多次保護(hù)處理，但由于一直都是就地原貌展示，如此長時間地暴露在空氣中，加上當(dāng)?shù)貧夂虺睗瘢寥榔嵝裕鞣N病害、霉菌滋生，致使一些骨骼密度不斷降低，質(zhì)地和外觀已大不如前。為了有效并最大限度地持久保護(hù)這些骨質(zhì)文物，2007 年，隨著曇石山遺址博物館遺址廳 （ 即骨質(zhì)文物所在現(xiàn)場 ） 的改建，我們在制定遺址本體保護(hù)總體方案中，尤其對骨質(zhì)文物的保護(hù)也進(jìn)行新一輪的試驗(yàn)，效果較前期保護(hù)則是進(jìn)了一大步。
一、骨質(zhì)文物的保存現(xiàn)狀分析
1. 主要病害
因久埋于地下，長期受地下水、泥土等侵害腐蝕，加上這些骨骸自發(fā)掘出土至今一直都是就地露天展示，隨著空氣污染、微生物侵害、鹽分的溶解和結(jié)晶等各種外界不利因素的影響，近年來，曇石山遺址出土的人類及動物骨骼遺骸等骨質(zhì)文物相繼出現(xiàn)了不同種類和不同程度的病害。其中，主要存在骨骼斷裂或原有裂隙加寬、風(fēng)化、酥解、霉變等病害現(xiàn)象，有些骨骼僅剩下外表皮，有些雖然仍保持有完整的外形，但骨骼內(nèi)部的有機(jī)質(zhì)成分已流失殆盡，只剩下疏松多孔的無機(jī)鹽，質(zhì)地已十分脆弱，甚至已瀕臨泥化疏解狀態(tài)。
經(jīng)現(xiàn)場勘察確認(rèn)，曇石山遺址現(xiàn)存人骨遺骸19 具（含 1 座夫妻合葬墓）及殉狗 1 具，其中保存較好的有 9 具（含 1 具狗骨）、殘缺較多的 6 具、嚴(yán)重風(fēng)化的 2 具、幾乎完全泥化的 3 具。這些骨質(zhì)疏松、霉變、風(fēng)化等病害的存在對遺址內(nèi)骨質(zhì)文物的長期保存構(gòu)成了嚴(yán)重威脅，將直接導(dǎo)致文物歷史信息的破壞和丟失，亟待進(jìn)行搶險性保護(hù)處理。
2. 骨骼成分分析
骨骼一般是由無機(jī)成分和有機(jī)成分構(gòu)成，無機(jī)成分主要是磷酸鈣，其次是一些碳酸鹽和氟化物，而有機(jī)成分則主要是一些蛋白質(zhì)和油脂類物質(zhì)。
其中，磷酸鈣作為骨體的主要成分，組成了極其復(fù)雜的骨質(zhì)結(jié)構(gòu)，具有很好的抗裂、抗壓和抗折性能。通過對曇石山遺址現(xiàn)場提取到的兩段保存相對較好的人骨微量骨樣進(jìn)行 X- 射線衍射（XRD）分析 , 其骨體分析產(chǎn)物均為無機(jī)羥基磷灰石且骨體內(nèi)無有機(jī)質(zhì)膠原。再通過 X- 熒光分析儀對兩段骨樣進(jìn)行元素分析，同時將其與新鮮豬骨骨樣進(jìn)行對比分析，由此可初步判斷出曇石山遺址出土骨質(zhì)文物骨體內(nèi)有機(jī)質(zhì)成分的組成及保存現(xiàn)狀，從而為后續(xù)的進(jìn)一步保護(hù)提供科學(xué)數(shù)據(jù)。從骨樣的骨質(zhì)組成元素分析（XRF）結(jié)果來看，一方面，曇石山遺址出土骨質(zhì)文物骨體內(nèi)的有機(jī)質(zhì)元素含量均較低；另一方面，N 元素的含量一般近似代表有機(jī)物質(zhì)的含量，元素分析結(jié)果顯示兩段骨體與新鮮豬骨體的 N 元素含量分別為 1.338%、1.289%和 3.665%,差值高達(dá) 70% 以上，因 N 元素在骨質(zhì)文物中一般是以氨基酸的形式存在于有機(jī)物質(zhì)中，這表明，曇石山遺址出土的骨質(zhì)文物在經(jīng)歷了長期風(fēng)化之后，目前其骨體內(nèi)的有機(jī)物質(zhì)幾乎已流失殆盡。
3. 病害發(fā)生的原因
一般而言，骨質(zhì)文物因受自身的組成和性質(zhì)、埋藏條件、外部環(huán)境溫濕度、水分、微環(huán)境酸堿性、土壤可溶性鹽、風(fēng)蝕、空氣污染、霉菌、降塵、震動、動植物等因素影響，都可能導(dǎo)致各種病害的產(chǎn)生，引起骨質(zhì)降解和腐蝕破壞。就曇石山遺址出土骨質(zhì)文物而言，因其自 1996 年發(fā)掘出土至今，已現(xiàn)場露天展示十多年，期間雖有過幾次保護(hù)經(jīng)歷，但基本都是簡單和臨時性的局部處理，效果也都不甚理想。而在此過程中這些骨質(zhì)文物的保存環(huán)境也經(jīng)歷了較大變化，因其保存微環(huán)境的前后變化最終導(dǎo)致了骨質(zhì)文物本體病害的發(fā)生。經(jīng)綜合研究分析，這其中最主要的原因有地下水的作用、溫濕度的變化、微生物的'破壞以及土壤成分的影響等。
二、現(xiàn)場保護(hù)試驗(yàn)方法
由于曇石山遺址出土的人體及動物骨骼遺骸在地下埋藏時間太久，整體風(fēng)化十分嚴(yán)重，保護(hù)難度極大，所以根據(jù)文物保護(hù)準(zhǔn)則，基于對這些骨質(zhì)文物的組成成分和導(dǎo)致其腐蝕破壞原因充分了解的前提下，并參考國內(nèi)外同類文物的保護(hù)方法，經(jīng)過多次保護(hù)性試驗(yàn)研究，最終確定和篩選出了相對較為適合于曇石山遺址出土骨質(zhì)文物現(xiàn)場保護(hù)的基本工藝流程。具體如下：
1. 表面清洗處理
首先用塑料薄片或軟毛刷等工具清理骨骼表面和側(cè)面的泥土，用軟毛刷清除骨骼表面的浮塵，然后再以小功率吸塵器吸出位于骨骼之間空隙及裂縫內(nèi)的塵土，最后則用棉球或毛筆、小棉簽等蘸少量的去離子水，最大程度地將骨骼表面的雜質(zhì)及臟物擦拭干凈，同時要注意操作中應(yīng)避免損傷脆弱構(gòu)件。
2. 消毒及防霉殺菌初步清理完骨骼表面的灰塵之后，再用酒精或丙酮溶液去除遺留在骨骼上的頑固污跡或霉斑。
接下來，采用高溫蒸汽法進(jìn)行防霉殺菌，然后再噴灑防霉殺菌劑。這時，要注意根據(jù)遺址內(nèi)不同骨骼個體的骨質(zhì)特點(diǎn)和保存狀況，選用不同濃度的水溶性、環(huán)保并可降解型防霉殺菌劑或溶劑型防霉殺菌劑。
3. 脫水定型
對部分潮濕的文物骨體進(jìn)行脫水處理，目的是使骨骼不再崩裂、翹曲變形或酥解。具體操作方法是，先用 95% 的乙醇溶液清洗骨體表面至無氣泡產(chǎn)生后，接著用無水乙醇進(jìn)行清洗，使其進(jìn)行醇水替換，最后再用丙酮溶液進(jìn)行清洗，替換出乙醇后，將脫水好的骨骼現(xiàn)場靜置進(jìn)行自然干燥處理。
4. 風(fēng)化加固
整個骨質(zhì)文物保護(hù)修復(fù)工藝流程中最重要的一環(huán)就是風(fēng)化加固。長期以來，各種天然和合成的有機(jī)高分子材料經(jīng)常被用于骨質(zhì)文物的加固保護(hù)，而究竟采取何種加固材料要根據(jù)實(shí)際情況而定，但都必須遵循以下一些原則：不影響文物的外觀；盡可能不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；材料固化后具有適當(dāng)?shù)挠捕取⒘己玫哪屠匣院涂赡嫘裕徊牧媳旧砑瓤梢韵绊懳奈飰勖牟∽儯帜芊乐够蜓泳徃鞣N有害因素對文物的損害等。目前，可用于骨質(zhì)文物加固保護(hù)的材料主要有：天然樹脂、硝基清漆、聚乙二醇、丙烯酸樹脂及其乳液、丙烯酸膠體的分散體系、纖維素醚、聚醋酸乙烯酯及其乳液、聚乙烯醇縮丁醛、有機(jī)硅、雜化復(fù)合材料等。
其中，天然樹脂和硝基清漆雖干燥快、堅(jiān)硬耐磨，但由于附著力、耐酸堿性能較低，加固性能不好、本身帶有顏色等原因，很早已不再使用。聚乙二醇則易在高濕環(huán)境下表面聚集而粘附灰塵不宜作為加固材料。丙烯酸類加固劑常溫干燥、附著力強(qiáng)、透明性好，但部分老化后會產(chǎn)生酸性基團(tuán)，促進(jìn)骨質(zhì)文物腐蝕，且在紫外光下易老化。纖維素醚雖有好的耐老化性，但其耐水性很差。聚醋酸乙烯酯在耐老化性、可逆性和耐水性方面不足。
聚乙烯醇縮丁醛耐老化性較差，用于現(xiàn)場臨時加固效果尚可，但易產(chǎn)生白色薄膜，且滲透性差。有機(jī)硅材料對骨質(zhì)文物進(jìn)行保濕、隔氧、防霉變封存，效果良好，基本可以實(shí)現(xiàn)臨時保護(hù)的目的，但封存幾年后，會出現(xiàn)不同程度的顏色變化，同時材料內(nèi)部會有其它物質(zhì)滲出，且材料價格昂貴、保護(hù)費(fèi)用較高。
曇石山遺址出土的人類及動物骨骼有些僅剩外表皮，有些雖然還保持有完整的外形，但質(zhì)地已十分脆弱，甚至已瀕臨泥化狀態(tài)；并且由于這些骨骼遺骸出土后長期暴露在空氣中，隨著外界環(huán)境中不利因素的影響，有些已出現(xiàn)局部斷裂或原有裂隙加寬、霉變、酥粉、剝落等不同種類和不同程度的病害現(xiàn)象。為此，我們專門選取了編號為 M105 墓葬中的一段人骨做現(xiàn)場試驗(yàn)，采用滲透效果較好的三種保護(hù)液，即有機(jī)硅改性硅丙乳 液 BYG1008、 有 機(jī) 硅 氟 BYB1001 及 有 機(jī) 氟BYJ1003 保護(hù)液來做骨骼加固保護(hù)實(shí)驗(yàn)。
（1）試驗(yàn)方法及操作步驟
①清潔表面
先將選定骨骼的試驗(yàn)點(diǎn)分為三個區(qū)域，在劃分的區(qū)域內(nèi)分別用棉簽將骨骼表面清掃干凈，去除表面浮塵及臟物。
②骨骼加固
由于骨骼都有外表皮，滲透難度較高，所以采用低濃度 3% 的 BYG1008、3% 的 BYB1001 及 3%的 BYJ1003 多次加固骨骼，每次用棉簽涂刷 3 ~ 4遍，待骨骼表面不再吸收為準(zhǔn)，共涂刷 3 次。
③養(yǎng)護(hù)涂刷完加固劑后要保養(yǎng) 24 小時，待加固劑完全反應(yīng)，且自然干燥后再觀察其色差、加固強(qiáng)度及防水效果。
（2）試驗(yàn)結(jié)論
①采用以上三種保護(hù)液對骨體進(jìn)行加固保護(hù)時，各加固劑的滲透性能均較好。
②待不同保護(hù)液加固后的骨體自然干燥后，經(jīng) 觀 察 分 析 可 以 看 出： 有 機(jī) 硅 改 性 硅 丙 乳 液BYG1008 和有機(jī)硅氟 BYB1001 加固過的骨骼表面無色差，無玄光，而有機(jī)氟 BYJ1003 保護(hù)液加固過的骨骼表面則出現(xiàn)明顯發(fā)白，且稍有亮光。
同時，在外觀和質(zhì)感上，有機(jī)硅改性硅丙乳液加固過的骨骼無明顯變化，而有機(jī)硅氟加固過的骨骼則略有降低。
因此，根據(jù)現(xiàn)場骨骼加固保護(hù)試驗(yàn)結(jié)果，最后選用有機(jī)硅改性硅丙乳液加固劑 BYG1008 對曇石山遺址內(nèi)的骨質(zhì)文物進(jìn)行滴注滲透加固。加固劑的施工濃度由低至高，同時，在施工過程中密切觀察骨骼表面的色澤、硬度等實(shí)時變化情況，并隨時調(diào)整加固劑的濃度及滴注速度，以達(dá)到充分滲透的目的。具體操作方法為：先在骨體表面滴注加固劑，操作完成后，再通過裂縫向骨體內(nèi)部的空腔灌注加固劑，以此增加骨骼的整體強(qiáng)度。
最后，再將骨骼表面殘留的多余加固劑用無水乙醇清洗干凈，并用多層保鮮膜包裹在骨體表面，使加固劑在骨體內(nèi)部充分作用，防止水分散失，養(yǎng)護(hù) 48 小時。
5. 殘損修復(fù)
在曇石山遺址現(xiàn)場，因部分骨質(zhì)文物已發(fā)生嚴(yán)重?fù)p壞或殘缺，對于這部分骨質(zhì)文物的保護(hù)應(yīng)首先進(jìn)行殘損修復(fù)和加固處理，恢復(fù)其原本面貌。
加固處理后，要根據(jù)骨骼的斷裂、殘缺程度進(jìn)行粘接、修補(bǔ)，補(bǔ)配的部位原則上不進(jìn)行著色處理。
在修復(fù)材料的選取上，通過對丙烯酸樹脂 + 羥基磷酸鈣、聚氨酯 + 骨粉、環(huán)氧樹脂 + 骨粉三種預(yù)選材料的綜合性能（強(qiáng)度、色差、耐鹽性、耐堿性、抗凍融性能）進(jìn)行比較試驗(yàn)，結(jié)果表明丙烯酸樹脂 + 羥基磷酸鈣的修復(fù)效果良好。所以，最后決定采用“丙烯酸樹脂 + 羥基磷酸鈣”的復(fù)合修補(bǔ)材料對曇石山遺址出土骨質(zhì)文物進(jìn)行殘損修復(fù)。
6. 固位粘接
對遺址區(qū)部分較為分散的骨質(zhì)文物，為使其能夠保持原有的形狀和位置，避免移位或構(gòu)件損失，故采用可逆性的粘接修補(bǔ)材料對其進(jìn)行固位粘接。
其中，粘接材料的主要成分包括遺址內(nèi)原始土壤的粉碎顆粒、熟石灰、糯米粉以及碳酸鈉等。同時，為提高粘接性能，粘接前要預(yù)先進(jìn)行干粉預(yù)混，待現(xiàn)場加水后高速攪拌調(diào)配。在進(jìn)行固位粘接施工時，要先潤濕松動骨質(zhì)文物的待粘接表面，然后將粘接所用的修復(fù)砂漿涂覆至潤濕表面，再稍用力按壓即可，且粘接后養(yǎng)護(hù)時間不少于 24 小時。
7. 防霉處理及表面封護(hù)
待上述保護(hù)修復(fù)工藝流程全部完成后，再對骨體表面噴灑防霉殺菌劑，進(jìn)行全面殺菌消毒。
由于骨骼暴露在自然環(huán)境中，經(jīng)過保護(hù)修復(fù)和殺菌消毒后，外界的各種霉菌、風(fēng)化等病害因素仍舊不可避免的繼續(xù)存在，因此，為提高骨質(zhì)文物的抗風(fēng)化能力，就需要對其表面進(jìn)行封護(hù)處理，以防止各種病害再次侵蝕。在封護(hù)材料的選擇上，通過對 B72（丙烯酸甲酯 - 甲基丙烯酸乙酯共聚物）、有機(jī)硅氟封護(hù)材料和微晶蠟封護(hù)材料等三種預(yù)選封護(hù)材料的綜合性能（疏水性能、色差、耐鹽性、耐堿性、抗凍融性能）比較試驗(yàn)，結(jié)果表明有機(jī)硅氟封護(hù)材料整體抗風(fēng)化性能良好。所以，根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)研究結(jié)果，最后決定采用有機(jī)硅氟作為曇石山遺址出土骨質(zhì)文物的表面封護(hù)材料，并以刷涂工藝進(jìn)行施工。對加固修復(fù)過的骨質(zhì)文物最后涂刷有機(jī)硅氟封護(hù)材料保護(hù)劑，前后共需涂刷兩邊，待第一遍干后再涂刷第二遍，以此提高骨質(zhì)文物的整體抗風(fēng)化能力，防止各種病害再次侵蝕。
三、小結(jié)與建議
經(jīng)過一系列的前期對比試驗(yàn)，結(jié)果表明有機(jī)硅改性硅丙乳液 BYG1008 作為加固劑材料、丙烯酸樹脂 + 羥基磷酸鈣作為修復(fù)材料、有機(jī)硅氟作為封護(hù)材料等基本適用于福建曇石山遺址出土人骨及動物骨骼遺骸的現(xiàn)場保護(hù)，保護(hù)效果相對較好，但進(jìn)行加固保護(hù)時需根據(jù)每件骨質(zhì)文物的具體風(fēng)化程度適當(dāng)控制保護(hù)液的濃度大小，以保證其充分滲透。雖然骨骼加固保護(hù)的目的在于降低其表面風(fēng)化，增加骨質(zhì)的強(qiáng)度，但對于強(qiáng)度的增加不是越大越好，若單純?yōu)榱嗽黾訌?qiáng)度而采取加大加固劑濃度或多次加固只會使富集加固劑的表層與內(nèi)部之間產(chǎn)生明顯的界面，從而導(dǎo)致新的病害，所以對骨質(zhì)文物進(jìn)行風(fēng)化加固保護(hù)時應(yīng)密切關(guān)注加固劑溶液的滲透深度，并避免表面結(jié)殼。
再通過近兩年來的現(xiàn)場保護(hù)研究，結(jié)果證明對曇石山遺址出土的人類及動物骨骼遺骸進(jìn)行加固保護(hù)，可采用低濃度 3% 的 BYG1008 有機(jī)硅改性硅丙乳液材料，該加固材料既能使骨骼本體得到加固保護(hù)，又能最大程度地保證骨骼外觀的原真性，但建議加固時應(yīng)注意適當(dāng)調(diào)整保護(hù)液的濃度，若骨骼風(fēng)化程度嚴(yán)重，骨質(zhì)疏松多孔，可適當(dāng)提高加固劑濃度至 5%,以增強(qiáng)加固效果；若骨質(zhì)緊密，有完整的外表皮，可適當(dāng)降低加固劑濃度（3% 左右），并采用低濃度多次涂刷或注射等方式，使加固劑充分滲透，達(dá)到良好的滲透效果，以避免表面結(jié)殼，同時，由于骨骼的現(xiàn)場封存保護(hù)只能從表層滲透加固，所以，在加固保護(hù)過程中必須充分考慮并結(jié)合現(xiàn)場空氣溫濕度、加固劑的聚合度、濃度、骨質(zhì)文物本身的糟朽程度、保護(hù)液的滲透深度等多種因素，綜合考慮，科學(xué)保護(hù)，盡量做到深層加固而不是表面加固。
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