浅谈现代科技在文物保护中的应用

□ 高婷颖

文物是人类珍贵的文化遗产，是历史的载体，在文物保护和利用工作中引入科技的力量，是让文物“活”起来、重新焕发生命力的重要途径。

先进科技应用到保护文物工作中，拓宽了文物研究范围，丰富了文物内容，揭示了更多信息。它促使考古学时空范围扩大，从空中到陆地、水下，它都可以进行探测；它还促使博物馆学的发展，比如陈列中的布展，藏品的科学保护修复，且对文物的研究等提供了更精确的手段和信息，进一步提高了文物保护的工作效能。文物保护科学技术的基础研究已经成为国际文物保护界的共识。

文物保护科学技术，从学科结构分析，包括三个层次：文物的科学技术、保护技术和保护工程。文物的科学技术，即是对文物内涵、生成、赋存条件及损毁机理的科学技术研究。保护技术是指在不影响文物基本属性的前提下，通过各种技术手段阻止和延缓文物随时效和自然环境变迁所发生的质和形的变异、避免人工环境变迁和突发事件对其质和形的破坏。保护工程是指对具体的文物的保护处理和预防性保护工程实施。从保护的性质看，又可将文物保护划分为预防性保护、抢救（被动）性保护和加固、修复性保护和养护性保护。

由于文物种类繁多，生成与赋存环境极其复杂，文物及其保护科学技术形成了一个庞大的跨众多自然科学、技术科学门类，并与多个社会科学与人文科学相关联的学科群。在现代科学技术迅猛发展的21世纪，文物保护科学技术最显著的特征是：一切科学发现和技术发明都会被考虑和尝试应用于文物研究及其保护，现代科学技术成为文物保护的核心，并尽可能地吸收传统修复保护技艺的合理因素。

现代科技手段在文物工作中的应用主要表现在以下几个方面：

1.利用先进的科技手段可以对文化遗存进行测年。

运用化学分析的检测手段对文物进行检测,可探寻或确定它们的来源，甚至提供制作和使用的相关信息，为文物的研究及文物保护提供重要的技术依据。目前，使用最广的有碳14测年法、热释光法、树木年轮法和考古地磁法。基于各种自然规律，对年代的测量有不同的方法。夏商周断代工程应用碳14测年法解决了一系列的年代问题建立起三代碳14年代框架，为三代年表的建立提供了有力的依据。例如，陕西长安马王村发现的H18系列地层，时间跨越了先周、周初和周中期，专家选取了木炭、骨头、一年生小米的系列样品，由此测定的武王克商为公元前1050～公元前1020年，误差为30年，与天文学的推定相吻合。热释光在文物的真伪鉴别方面有很大优势。如社会上伪造、仿造青铜器、瓷器等文物，传统的鉴定方法，通常对其外观、艺术风格、纹饰以及铭文进行观察和辨别；但相当多的赝品以假乱真，这就要借助现代科技手段做鉴定，来解决以假乱真的现代高仿文物鉴定。

2.应用科技器械对文物形象的观察研究

随着科技的不断发展和文物研究方法的不断改进，越来越多的现代工业手段被引入文物研究中的观察环节，使我们可以透过表面形态观察文物的内部信息，为文物研究和文物修复、保护提供肉眼无法识别的内部信息。用科学实验仪器找出文物蜕变的原因和机理，有助于文物保护工作的科学开展，如透射电子显微镜、扫描电子显微镜、发射光谱分仪、热释光仪、X射线荧光光谱仪等等，这些科技已在文博领域应用，对揭示与文物有关的历史艺术信息、提供文物制作的工艺技术信息、反映文物的保存情况、文物真伪鉴定起到重要作用。

3.通过化学成分的分析方法对文物产地与矿料来源的研究

文物产地研究的分析方法种类繁多，应用成熟的是中子活化分析、电感耦合等离子体发射光谱光谱分析、铅同位素比值法。目前，陶瓷和青铜文物是产地和矿料来源研究的主要对象。古代陶瓷产地研究就是通过对古陶瓷化学元素特征大量数据的积累，从中选出反映地域性特征的微量、痕量元素及其含量，用现代陶器、源粘土进行对比，进一步推断古陶瓷的制作年代和烧制年代。中国古代瓷器原料就地取材，其中所含的微量元素种类不多，一般不影响瓷器质量，但可在瓷器中长期保存，从而成为分辨各地、各类瓷器的特征性指标。经中子活化分析可以确定古瓷器中微量元素的古瓷窑窑系，分析各处古窑的瓷土来源，瓷釉中元素含量的分布说明了原料配方上的差别。更重要的是利用中子活化分析，可测量数据，建立各窑系、各瓷类的微量元素特征谱系。如宋代和明代浙江龙泉窑青瓷釉的特征迥异。20世纪60年代初期，铅同位素比值被首次应用于金属文物的分析之中，取得许多有意义的成果，已成为青铜器矿料来源研究的主要手段。青铜器作为中国上古三代文明最显著的特征，是研究的重点。1984年，中国科技大学的金正耀在国内首先运用铅同位素比值测定法对殷墟出土的14件青铜样品进行分析和研究，发现其中5个样品属于铅同位素比值非常低的异常铅。这种铅在地质上称为高放射性成因铅，它与云南东北永善金沙石矿山的异常铅同位素比值特征一致。研究认为，上述5个样品的矿料来源为云南东北。运用化学分析是当代自然科学领域的先进技术，它通过对客观物质的科学测试来获取物质的组成成份、结构、性质、性能和用途等多种有用信息，可探寻或确定它们的来源,甚至提供制作和使用的相关信息，为文物的研究及文物保护提供重要的技术依据。

4.脂肪酸分析法对古代人类食性研究

脂肪酸分析法在20世纪70年代末80年代初开始使用，至今已有许多资料和经验。1977年，德国学者发现脂肪酸虽然很微量，即使是极微小的脂肪颗粒，都以很稳定的形式存在着，经过几千年，几万年也不会变质，这是因为经过一段时间后，脂肪表面会氧化形成竖膜而使内部的脂肪长期保存下来。如此，可以将各种生物特有的脂肪酸与考古资料发现的脂肪酸作比较，来区分生物体。从遗址或陶器、石器、骨角器里都可以提取脂肪酸并进行测定，分析其中包含有那种动植物，进而推断遗址中各种遗物的用途，了解古人的饮食特点。日本生物化学家中野益男对山形县绳纹时代前期，距今约5000年前的押山遗址出土的甜饼进行分析。因小甜饼未被破坏，对其进行分析后发现这块小甜饼营养丰富，推测当时是把栗子、核桃等砸碎后取出果仁，再加上日本鹿的肉和血液、骨髓，并掺入铁、铜、硫，无机物成分丰富，食盐、酵母醇系人工加进。这个小甜饼为后人展示了一份生动的食谱。

5.现代科技与传统技术相结合提高了文物保护水平

现代技术给文物保护带来重要支撑，成功的保护修复案例实际上是传统技术与新科技的完美结合。纸质文物属于脆弱文物之一，自身抵抗环境能力比较差，所以对其的保护就显得尤为谨慎。纸张变质一个重要的原因就是纸的酸性存在和增多，酸性加速了纤维素的水解，使纸的机械强度降低。目前有两种去酸方法：湿去酸和干去酸。湿法去酸法，是指将纸张浸泡在碱性溶液中，使之中和，提高pH值从而达到降酸的目的。因此法对水溶性字迹材料极为不利，容易使纸张变形起皱，易碎裂，故不建议采用。干法去酸法，可以克服湿法去酸的缺点。主要是用氨水、吗啡啉熏蒸纸张，这种方法对字迹、纸张无损。也可以浸渍、喷洒方法并用，将纸张浸泡在有机溶液数分钟，取出凉干即可。对于青铜器的保护修复一般从清洗去锈、加固处理、稳定处理、整形复原、连接完型、补配缺块、做色做旧、缓蚀处理、表面封护九个方面进行保护修复。就从去锈来说传统的方法主要使用刀具剔除或砂纸打磨等手工去锈。现在结合激光去除仪、等离子体除锈机、超声波振动仪等电动工具去锈。显然传统手工已不够实用，但在整形复原过程中传统的施加外力使器物恢复原状的锤击法、模压法、顶撑法等等一直发挥着不可替代的作用。经过传统工艺与现代科技相结合，文物保护修复会更加完善。

以上是笔者对现代科技在文物保护中应用的一点浅见，现代科技在文物中的作用远远不止于此，更新的科技会越来越多地被用于科技保护中。运用现代科技对文物的机理现象进行分析，运用物理、化学方法进行研究与保护，是当前文物保护研究的发展趋势。作为文物工作者，既要掌握人文社会科学的专业知识，也要接收自然科学的熏陶，促进现代科技在文物中的应用，更好地保护文物。文物科技保护任重道远。