石质文物表面有害污染物清除技术研究

针对石质文物污染物的特点，对石质文物常用的化学清洗、蒸汽清洗、微粒子喷射清洗、激光清洗的技术基础和适用范围及特点，结合具体的实例进行分析介绍。本选题是国家科技支撑计划课题"石窟文物表面有害污物清除技术”的研究成果。其主要特色是理论研究与实际应用相结合，突出体现本领域的研究技术现状和趋势。

齐扬，博士，陕西省文物保护研究院研究员，从事石质、壁画、土遗址、金属、陶瓷等文物保护研究，主持完成20多项省部级以上科研课题，发表论文40多篇，获国家文物保护科学和技术创新一等奖1项，二等奖1项。

引言1
第一章
石质文物表面污染物研究
1.1户外石质文物表面污染物调查
1.2云冈石窟表面污染物调查
1.3花山岩画表面污染调查
1.4石质文物表面污染物检测及其成因分析
1.4.1常见石质文物表面污染物检测分析
1.4.2石质文物表面污染物形成机理探讨
1.4.3污染物分类研究
第二章
石质文物表面污染物清除原则和程序
2.1污染物清除原则和程序
2.2污物清除原则—是否对文物表面污染进行清除？
2.2.1文物表面污物清除的基本流程
2.2.2结论
2.3污染物污染物对石质文物艺术价值影响评估
2.3.1问题的提出
2.3.2研究思路
2.3.3评估要素
2.3.4评估模式
2.3.5评估流程
2.3.6结论
2.4有害污物对石质文物安全的影响
2.4.1表面盐害的对石刻风化的影响
2.4.2生物侵蚀的影响
2.4.3表面灰尘堆积物、烟熏覆盖及其有机膜层对石质文物长期保存的影响
第3章
石质文物有害污物清除技术现状
3.1石质文物保护基本原则及其对清洗技术的要求
3.1.1石质文物的定义及分类
3.1.2文物保护基本理念及其技术构成
3.1.3石质文物清洗的目的及其技术要求
3.2石质文物清洗技术现状
3.3发展趋势及存在问题
3.3.1发展趋势
3.3.2存在问题
第4章
激光清除云冈砂岩文物表面污染物研究
4.1激光清洗污垢机理研究
4.1.1激光干洗方式
4.1.2湿洗机制
4.2清洗试验
4.2.1试验设备
4.2.2样品准备（制备）
4.2.3样品的反射率测试
4.2.4激光清洗污染物实验
4.2.4.2实验结果
4.3不同污物激光清除过程分析
4.3.1污物与岩石本底的结合情况
4.3.2墨迹
4.3.3烟熏
4.3.4油漆
4.3.5石灰
4.4本章小结激光清除砂岩文物的损伤性研究
5.1激光诱导岩石损伤的理论模型及计算
5.1.1短脉冲激光辐射砂岩的理论模型
5.1.2激光辐射砂岩的温度及应力场分析
5.1.3应力场分析
第5章
5.2激光清洗砂岩的损伤性实验研究
5.2.1实验步骤
5.2.2实验结果及讨论
5.3激光清洗工艺研究
5.3.1激光清洗能量范围
5.3.2清洗效果评估
5.4激光清洗石质文物操作规程
5.5清洗应用案例
5.5.1云冈石窟
5.5.2绵阳碧水寺
5.5.3乐山大佛
5.5.4花山岩画
5.6本章小结
……

"引  言 在中国众多的文化遗产之中，石质文物是极为重要的一类，它种类多、分布广。古代遗存 中大量的石窟寺、石雕像、石碑以及石构建筑等都属于石质文物的范畴。其中，既有大型的因 其独特的历史、文化、艺术价值而被列入世界文化遗产名录如云冈石窟、龙门石窟，大足石 刻、乐山大佛等；也有小型的石雕、石刻以及各种题记、碑刻。石雕石刻分布范围广，遍及各 历史时期。如陕西汉、唐帝王陵墓前的石刻，精美绝伦。其中如汉代茂陵霍去病墓前的16 件 石刻，题材丰富多样，雕刻手法十分简练，造型古拙粗犷，雄健遒劲，是中国迄今为止发现的 年代最早、保存最为完整的大型圆雕艺术品，同样也成为汉代石雕艺术的杰出代表。唐代18 座帝陵石刻则更是中国古代雕刻艺术的宝库之一，既包含圆雕，也涵盖浮雕和线雕，题材和雕 刻手法远超以前的陵墓石刻。承德避暑山庄、山东曲阜孔庙、明、清帝陵的石雕及其它石柱、 石雕同样不计其数。题记、碑刻是我国石质文物的一大特色，其分布遍及全国，如著名的西 安碑林、昭陵碑林、陕西药王山石刻等。另外古代遗存和考古发掘过程中还出土了大量石质文 物，如石佛像、石棺等，以及山东青州出土的鎏金彩绘石佛像、陕西出土的彩绘石榻等。这些 石窟寺、石刻造像、石塔幢等精美石雕作品，都是极其珍贵的文物，同样也是石质文物中的杰 出代表。 中国数千年的灿烂文明给我们留下了这些举世瞩目的石质文物，绝大多数如石窟寺、摩崖 题刻、帝王陵墓大型造像及其建筑构件等多处于户外或半户外保存，经过漫长的历史岁月由于 长期的自然风化（物理、化学和生物风化），工业化以来的空气污染、酸雨侵蚀，以及不同程 度的人为破坏，这些有着重要历史、科学、艺术价值的石刻，正遭受不同程度的腐蚀、损失， 如石质文物的表面变色与污染现象[1]，这些表面污染物不仅会遮蔽石质文物表面的精美纹饰与 造型影响文物的艺术价值与观瞻，在一定程度上还会促使文物本体结构构造发生变化，加剧石 质文物病害发生与发展[2]，许多珍贵的痕迹、信息已不复存在，部分石质文物遭受损毁，造成 了无法弥补的巨大损失。 石质文物保护技术是文物保护领域的一个重大课题，国内外学者都对此类问题开展了大量 的研究工作，并形成了一定的技术体系。总的来说，石质文物保护研究包括以下两个主要方面: 一是石质文物的病害机理研究，也即研究在自然因素作用下，石质文物损毁的原因及其变化发 展规律。这方面研究包括了诸多方面的内容，如需要了解石质性质；石质的类型；物理、化学 性质，如成分组成、力学参数、孔隙率等；石质文物风化的种类、程度；造成其风化的原因， 如空气污染、盐害，生物侵蚀对石质的危害及机制；各种自然因素作用下，石质风化和毁坏规 律研究等，如干/ 湿循环的影响，粘土膨胀，湿应力，热应力差，材料孔隙中不同材料（盐或有 机材料）膨胀率的压力等。这其中还涵盖了相关检测分析技术的应用研究，特别是适用于文物 的无损检测技术的应用，如石质风化程度的检测，包括电测法、声波法等。二是保护和修复技 术的研究，主要包括其表面有害污染物的清除技术，如激光清洗、化学清洗、生物清洗、特种 清洗（微粒子喷射、蒸汽清洗) 等；针对文物盐害的脱盐技术；残损风化石质的加固、修补材料 和技术，如石灰，氢氧化钙类加固材料、硅氧烷类加固材料、丙烯酸树脂类、环氧树脂以及其 他各种加固材料的应用和评估，以及适用的灌浆、锚固技术的等等；石质表面封护材料及应用， 如憎水剂、乳液、防涂鸦层、盐抑制剂，草酸保护层，石灰牺牲层，硅胶，生物灭杀剂，生物 修复处理等以及保护处理后效果的检测与评估技术等方面。石质文物保护修复技术涉及到众多 的学科，从石质本身的岩土工程领域到相关物理、化学、生物、信息、材料以及历史艺术等多 个学科，是一门囊括多学科技术的应用与集成体系。因此，石质文物保护技术科学的发展也是 随着相关学科的发展而发展和提高的。科学技术的不断进步为石质文物保护技术提供新的技术、 装备和材料，使得石质文物科学技术不断发展和提升，使得我国乃至世界珍贵文化遗产得到 保护。"