出水瓷器的清洗脫鹽研究綜述

郭玟瑾 鄭州大學(xué)

在世界范圍之內(nèi)，海洋資源的開發(fā)利用早已開始蔓延，而在研究資源開發(fā)的同時，水下文化遺產(chǎn)的保護(hù)與利用開始引起各國的廣泛關(guān)注。眾所周知，中國在歷史上是工藝品出口大國，作為海上絲綢之路的起點，漂洋過海將中國的絲綢與瓷器走向歐美大陸。在天氣、人力或物力等不可控因素的襲擾之下，船舶和商隊有可能因自然因素或人為因素沉沒失蹤，大部分精美的出口工藝品隨著船只而掩埋在了海底。“南海Ⅰ號”的成功打撈不僅佐證了我國所開辟的海上絲綢之路的鼎盛與繁華，更為研究海外出口歷史、沿海商業(yè)的發(fā)展與通商口岸的歷史提供了寶貴的實物資料。為了保護(hù)從海洋之中打撈出的珍貴資料，出水文物的保護(hù)迫在眉睫，如何進(jìn)行初步的保護(hù)處理及提高速率則成為近年來的研究方向。

一、出水瓷器的病害及成因

（一）外力損害

1.破損、損壞

出水陶瓷大多因為船只在海上發(fā)生意外而沉沒所造成的，在沉沒前很有可能受到碰撞或擠壓，在沉沒過程前后破損或損壞。如在“南海Ⅰ號”沉船打撈時發(fā)現(xiàn)，沉船在水下長期浸泡導(dǎo)致甲板木材糟朽蛀蝕嚴(yán)重、強(qiáng)度下降，船艙上部鐵器塌落，對下部的陶瓷器造成沖擊或擠壓的破壞；陶瓷器一般包裝原有草、繩、竹篾之類的緩沖保護(hù)包裝，這些包裝保護(hù)材料在海水的浸泡下大多已經(jīng)腐爛，器物間的相互擠壓也造成了破損。

2.驚紋、沖口

這種病主要是指瓷器釉面上的裂紋。沖口是指在瓷口處穿透瓷胎的裂紋，二次沖擊是指釉面開裂或伴有侵蝕。由于長期浸泡在海水中，水給瓷器的外力作用，再加上洋流、臺風(fēng)等因素，該地區(qū)海水處于不穩(wěn)定狀態(tài)。在這一時期，洋流攜帶的沙子會對瓷器表面進(jìn)行沖刷和磨損，對釉面造成不可逆的物理傷害。同時，這種干擾的發(fā)生基本與陶瓷在燒成的時有孔隙這一原因相關(guān)。

（二）侵蝕和附著

1.鐵銹、泥沙侵染

船載鐵器的鐵銹和淤泥經(jīng)過長時間的滲透和擴(kuò)散，會逐漸沁入釉面和基體中，尤其是上述釉面有驚紋、胎體有沖口，或胎體孔隙較大的器物，則更容易被分子運動所沁入，被污染物污染。

2.海水浸泡后的鹽分吸附

海水中的溶質(zhì)99.9%為各種不同的海鹽，是富含電解質(zhì)的溶液系統(tǒng)，這些可溶鹽通過陶瓷器的微孔浸潤、滲透進(jìn)入陶瓷器內(nèi)部。陶瓷器被打撈出水后，陶瓷器內(nèi)部孔隙中的可溶鹽也會隨著環(huán)境的改變而發(fā)生變化，鹽分結(jié)晶與潮解的交替變化會對器物的孔隙產(chǎn)生膨脹擠壓，結(jié)晶、融化、潮解反復(fù)交替的作用常常會使釉層剝離于陶瓷器、胎體脆弱而導(dǎo)致破裂。

3.生物附著、鈣化

首先，海底生物種類豐富，瓷器在水下無可避免會被各種藻類、貝類所依附，以海洋附著性生物為主，如藤壺、牡蠣、麥稈蟲、海鞘和苔蘚蟲，常常附著于瓷器表面進(jìn)行生長繁殖。其次，沉船位置基本分布于海岸線稍遠(yuǎn)的海域，這些地域的海相沉積物較厚，海水的涌動使瓷器周圍的泥沙、有機(jī)物凝結(jié)附著于器物的表面，常常形成致密堅硬的凝結(jié)物。

二、出水瓷器的清洗

對出水瓷器的清洗常常采用物理清洗和化學(xué)清洗兩種方式：

1.物理清洗

常用的物理清洗方法主要是采用手術(shù)刀或竹簽進(jìn)行凝結(jié)物的剔除，或采用超聲波清洗機(jī)震蕩清洗去除凝結(jié)物，但這些物理方法需要人工把握力度，尤其不能在清洗過程中傷及瓷器釉面，或在剔除過程中敲破、損害文物?，F(xiàn)今科技的發(fā)展為物理清洗帶來了有了更多可選擇的、更為安全和省力的技術(shù)和方法。

張歡在《“南澳Ⅰ號”沉船出水瓷器類文物表面凝結(jié)物激光清洗實驗研究》中著重采用了20世紀(jì)80年代從國外引進(jìn)的激光清洗技術(shù)，將其應(yīng)用于瓷器清洗，采用激光干式（無介質(zhì)）清洗和濕式（有介質(zhì)）清洗兩種實驗方式。

激光清洗實驗表明的結(jié)果是，出水瓷器在海洋中凝結(jié)在表面的鈣質(zhì)、硅質(zhì)沉積凝結(jié)物都可以用激光清洗來去除，濕式激光清洗能夠減少瓷器的激光損傷，提升激光清洗效果和安全性，比干式激光清洗法更符合文物保護(hù)的要求。明膠作為輔助介質(zhì)應(yīng)用效果良好。此外，鐵質(zhì)凝結(jié)物在瓷器表面的清洗效果幾乎沒有，還需要進(jìn)一步研究新的清洗方法。

黃河、楊慶峰、吳來明在《微納米氣泡清洗“南海一號”出水瓷器的安全性評價研究》中提出了激光清洗技術(shù)作用區(qū)域有限、處理時間較長的局限性，影響清洗效率。而微納米氣泡一般具有活性高效、滲透作用強(qiáng)和細(xì)微爆破力，微氣泡的滲透及氣浮作用可以減弱出水瓷器與附著物的結(jié)合力，從而進(jìn)行清洗分離。對于清洗技術(shù)的安全性方面，實驗對瓷器清洗前后的色差、光澤度、釉面和裂縫四方面進(jìn)行對比，沒有發(fā)現(xiàn)出水瓷器有明顯變化，沒有發(fā)現(xiàn)瓷器的釉面損傷，沒有發(fā)現(xiàn)裂縫在瓷器上的擴(kuò)大或別的影響，這可以表明出水瓷器使用微納米氣泡清洗技術(shù)基本是安全的。

2.化學(xué)清洗

采用化學(xué)試劑對出水瓷器表面附著物或沉積物進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)消除。通過陶瓷的化學(xué)反應(yīng)理論可得，陶瓷對堿性環(huán)境不耐受，常常會發(fā)生較快的溶解反應(yīng)，由此可得對瓷器保護(hù)處理時應(yīng)使用中性液體；陶瓷對酸性環(huán)境較為耐受，弱酸環(huán)境的溶解速率很慢，基本與中性環(huán)境的溶解速率相同，所以也可以在弱酸環(huán)境中進(jìn)行保護(hù)處理，弱酸溶液應(yīng)當(dāng)注意濃度，以便減少對瓷器本體的損傷。

包春磊等在《出水青白瓷器表面石灰質(zhì)凝結(jié)物的去除》中，在限定了相同的反應(yīng)條件后，凝結(jié)物與不同清洗液的反應(yīng)現(xiàn)象以及反應(yīng)后的溶解質(zhì)量，則成為了用來判定化學(xué)清洗去除效果的標(biāo)準(zhǔn)。選定的溶質(zhì)有蘋果酸（MA）、檸檬酸（CIT）、環(huán)己烷二胺四乙酸（DCTA）、乙二胺二琥珀酸（EDDS）、二乙三胺五乙酸（DTPA）、EDTA-2Na、六偏磷酸鈉、檸檬酸三銨（ACT），使用這些溶液進(jìn)行去除凝結(jié)物的實驗，發(fā)現(xiàn)除EDDS、ACT及SHMP外，其余溶液的凝結(jié)物去除效果都很不錯。實驗結(jié)果作為去除出水文物凝結(jié)物化學(xué)方法的依據(jù)，能夠為使用化學(xué)方法保護(hù)處理出水陶瓷器提供參考。

李全樂在《海洋出水瓷器病害處理方法》中提到了瓷器遇到鐵銹侵蝕如何處理。首先檢驗侵蝕的部位，并用脫脂棉包裹，在脫脂棉上滴10%的草酸溶液，用保鮮膜包裹該部位，兩三個小時后一般侵蝕程度較輕的部位會消失侵蝕，程度較重的部位則需要反復(fù)多次進(jìn)行如上操作。如果沒有取得成效，再次的敷拭可以用5%的高錳酸鉀溶液。但高錳酸鉀溶液有顏色，這樣的紫紅色會對瓷器產(chǎn)生侵染，則再用10%草酸溶液清洗，使高錳酸鉀溶液消失。下一步的收尾工作則需要使用去離子水將瓷器完全浸泡，因為在病害處理過程中，草酸或高錳酸鉀會殘留于瓷器之上，這樣的浸泡可以去除殘留的化學(xué)試劑，可以有效的保護(hù)瓷器，避免再次損害。

三、對出水瓷器脫鹽

脫鹽是處理脫水瓷器的重要步驟之一，瓷器不經(jīng)過脫鹽，會導(dǎo)致病害擴(kuò)大，并為后續(xù)的修復(fù)過程帶來難題。脫鹽常常采用的方法如下：

（1）去離子水靜置浸泡。利用離子擴(kuò)散原理，將陶瓷器浸泡于去離子水中做浸泡處理，器物內(nèi)部的鹽分會逐步向水中溶出，鹽離子擴(kuò)散的方向是從高濃度向低濃度進(jìn)行，經(jīng)過多次換水后，陶瓷器內(nèi)部的鹽分含量會降低到安全水平。

（2）熱水浸泡加速脫鹽。通過升高浸泡水的溫度，提高去離子水滲透器物內(nèi)部的效率和深度，較高溫度的浸泡液還可以提高鹽分溶解度，從而加速器物內(nèi)部鹽分的溶出，縮短脫鹽處理時間。

（3）超聲波加速脫鹽。利用超聲波的高頻震蕩和空化作用，可極大地提高陶瓷器的脫鹽效率。需要注意的地方則是在利用超聲波脫鹽時，要考慮陶瓷器的保存狀態(tài)，超聲波的脫鹽方法有可能對被清洗的文物造成損傷，所以有較多裂隙類病害的器物不適合采用超聲波脫鹽。

（4）循環(huán)水浸泡脫鹽。在靜置浸泡脫鹽的基礎(chǔ)上，增加水體循環(huán)功能，利用流動的水不斷稀釋降低器物周圍鹽分離子的濃度，加快脫鹽速度，提高脫鹽效率。

（5）電場加速脫鹽。利用離子在液體中向相反極性電場移動的原理，在靜置浸泡脫鹽池中的兩端分別埋入正負(fù)電極，導(dǎo)入直流電，利用電場對鹽離子的牽引作用加速器物內(nèi)部鹽分的溶出。

根據(jù)李乃勝、陳岳等對海洋出水瓷器脫鹽方法的研究，得到結(jié)論：在控制變量且沒有其他驅(qū)動力的條件下，浸泡脫鹽的一般條件下使用去離子水的速率慢，而交替使用冷水和熱水來浸泡則會加快脫鹽的速率，超聲波脫鹽效果最優(yōu)，4倍于溫度交替浸泡速率，8倍于靜置在純水速率。從這樣的結(jié)論中可以得到在實際保護(hù)過程中，前三天可以用清水靜置脫鹽，穩(wěn)定后可以采用超聲波振蕩脫鹽，有利于保護(hù)文物和提高速率。

關(guān)于脫鹽效率的提升，牛飛《提升出水瓷器脫鹽效率的方法研究》中有所研究。他認(rèn)為，提高脫鹽效率的關(guān)鍵是加快物質(zhì)擴(kuò)散速度，浸泡瓷片前后的溶液電導(dǎo)率的改變或不變來探討實驗效率。

該實驗分為藥物添加法、超聲波法和藥物添加結(jié)合超聲波法三個方面。經(jīng)實驗驗證與篩選，BTA（苯駢三氮唑）溶液浸泡法、超聲波法能夠提高一部分脫鹽效率，而超聲波與溶液浸泡的相結(jié)合可以提高脫鹽效率，能夠至少縮短一半的時間。該方法不僅能夠提高效率，所用的溶劑和超聲波機(jī)器也較為容易得到，在實際操作中可選擇合適實際情況的脫鹽方法。該實驗的意義在于結(jié)合藥物和超聲波，在脫鹽效率研究方面取得了新的進(jìn)展，并且對 BTA提高脫鹽效率做了進(jìn)一步的探討，細(xì)化溶液濃度還將繼續(xù)研究。

提升脫鹽效率上還可以對出水瓷器進(jìn)行編組，能夠大幅度提高效率。耿苗在《在線監(jiān)測可編組移動式文物脫鹽裝置及其應(yīng)用》中，作為樣本的陶瓷器已經(jīng)過同樣步驟的初步脫鹽處理?？紤]了現(xiàn)實因素之后，脫鹽方案確定為采用去離子水循環(huán)浸泡。脫鹽池的編組采用串聯(lián)3個脫鹽槽，其有效脫鹽面積每脫鹽槽大約1平方米，計算采用每平方米25件中等規(guī)格瓷器，分為了上下兩層。此次編組脫鹽池可對450件瓷器進(jìn)行一次性脫鹽處理，具有高效的優(yōu)點。除了滿足一定數(shù)量與高質(zhì)量的出水陶瓷器脫鹽要求之外，還可以根據(jù)實際情況任意組合脫鹽設(shè)施，與實踐后的應(yīng)用效果良好。這樣的編組脫鹽裝置無疑為提高脫鹽效率打開了一道新的大門。

四、結(jié)語

對于出水瓷器來說，清洗表面附著物和驚紋、沖口帶來的侵染，減少可溶鹽對文物的危害是出水瓷器修復(fù)的第一步，而且是修復(fù)處理之前必要的基礎(chǔ)。對于文物的長期保存而言，文物科技保護(hù)能夠為保存創(chuàng)造有利的條件，保存下來的實物資料才能夠成為考古學(xué)、古物、歷史研究的實物來源。在針對瓷器文物所處的海洋腐蝕環(huán)境，應(yīng)當(dāng)先對病害特征分析進(jìn)行分門別類的理解與研究，采用安全成熟的保護(hù)和修復(fù)方法，提高瓷器文物的使用壽命最大限度和合理文物利用，才能充分體現(xiàn)文物的歷史、社會和工藝價值。隨著科技水平的提高，對陶瓷文物的研究也在不斷深化，陶瓷文物保護(hù)的方法也在不斷更新，應(yīng)當(dāng)不斷學(xué)習(xí)和掌握新理論、新知識，結(jié)合工作，不斷實踐，及時總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，努力提高技能，才能更好地為國家文化發(fā)展和文物保護(hù)服務(wù)。