使用延时摄影法研究气候引起的古代木材降解过程

丹麦国家博物馆的Martin Mortensen及其合作者，从来自五艘沉船的木材中挑选出了19件样品进行老化实验。这些之前一直被保存着的古代木材有着不同的历史，来自不同的产地，经过不同的处理，而这次它们都被放入同一个恒温恒湿箱(climate chamber)中进行为期七个月的老化。实验条件是，温度恒定在30 ℃，相对湿度为一天内30%(干周期)和80%(湿周期)各12 h，交替运行。安装在恒温恒湿箱内部的一架照相机每隔一小时会对样品拍照，在每一个干周期大致结束时拍摄的照片被用来制作一部延时摄影(time-lapse photography)的视频，即用仅仅17 s的时间快速而显著地展现七个月内缓慢且细微的老化过程。从老化的结果可以看出，大部分样品比较坚韧，能够在恶劣的气候条件下维持良好的保存状态，但是仍有一部分样品显然对气候条件比较敏感，出现了各种降解情况，研究人员使用X射线荧光光谱法、X射线衍射法、扫描电镜-能谱法、电感耦合等离子体发射光谱法、傅里叶变换红外光谱法、离子色谱法，以及热解气相色谱和质谱联用(使用六甲基二硅氮烷进行原位的甲硅烷基化)等方法进行表征。

从这些对气候敏感的样品中，作者鉴别出了三种降解类型：解体、起霜(出现白色晶体)和黄铁矿的氧化。解体(disintegration)是三者中最严重的，发生在木结构非常脆弱的样品当中。这种降解可能是木材受到相对湿度变化的影响，尺寸发生改变所导致的。保持恒定的相对湿度是延缓这种降解的方法之一。

起霜(出现白色针状晶体)(white efflorescence)并不会对木材产生太大破坏。盐霜可能包括某种形式的硫酸氢钾(KHSO4)，它似乎是来源于相对湿度变化导致的重结晶过程。这种情况只出现在用明矾处理过的样品上。保持恒定的相对湿度也可以延缓这类降解。

黄铁矿的氧化(pyrite oxidation)则对木材有相当的破坏力。发生这种情况的木材富含黄铁矿，这也是具有这种降解风险的船只木材的特点。因为水是黄铁矿氧化过程中必要的反应物，所以保证这些物件保存环境的相对湿度较低是延缓此类降解的策略之一。

许多坚韧的古代木材样品并没有因为气候恶劣而受到显著影响，这表明许多此类馆藏物件实际上可以忍受比较恶劣的气候。

该实验结束后需要进一步关注的一个问题涉及到在被明矾处理过的一些样品上形成的白色针状晶体的鉴定。对相似类型的盐霜的化学表征正在进行中。未来继续使用恒温恒湿箱和延时摄影法的工作也将开展，包括对具有不同吸湿性的古代木材的观察。研究人员相信延时摄影法能够成为文物保护科学中一项有用的工具。