昙石山遗址出土骨质文物保存的现状及建议论文

昙石山遗址出土骨质文物保存的现状及建议论文

　　骨质文物作为考古发掘出土文物中的重要类型，是研究人类和自然界发展历史的重要实物依据，在人类学、历史学、考古学和民族学等学术研究中起着重要作用，具有极高的研究价值。然而，对于骨质文物的保护目前国内外还没有一种较为成熟安全的方法，也尚未找出一种能够起到长久保护效果的合适材料，骨质文物的保护现状令人堪忧。昙石山遗址尚保存有 1996 年第八次考古发掘出土的 18 座墓葬，其中近 10 座墓葬中的人骨遗骸和一具殉狗遗骸保存尚好。这在气候潮湿、土壤偏酸性的我国南方地区实属少见。因而作为考古遗迹现象留待现场展示。这些骨骼遗骸出土至今已经过去了十多年，期间也经过多次保护处理，但由于一直都是就地原貌展示，如此长时间地暴露在空气中，加上当地气候潮湿，土壤偏酸性，各种病害、霉菌滋生，致使一些骨骼密度不断降低，质地和外观已大不如前。为了有效并最大限度地持久保护这些骨质文物，2007 年，随着昙石山遗址博物馆遗址厅 （ 即骨质文物所在现场 ） 的改建，我们在制定遗址本体保护总体方案中，尤其对骨质文物的保护也进行新一轮的试验，效果较前期保护则是进了一大步。

　　一、骨质文物的保存现状分析

　　1. 主要病害

　　因久埋于地下，长期受地下水、泥土等侵害腐蚀，加上这些骨骸自发掘出土至今一直都是就地露天展示，随着空气污染、微生物侵害、盐分的溶解和结晶等各种外界不利因素的影响，近年来，昙石山遗址出土的人类及动物骨骼遗骸等骨质文物相继出现了不同种类和不同程度的病害。其中，主要存在骨骼断裂或原有裂隙加宽、风化、酥解、霉变等病害现象，有些骨骼仅剩下外表皮，有些虽然仍保持有完整的外形，但骨骼内部的有机质成分已流失殆尽，只剩下疏松多孔的无机盐，质地已十分脆弱，甚至已濒临泥化疏解状态。

　　经现场勘察确认，昙石山遗址现存人骨遗骸19 具（含 1 座夫妻合葬墓）及殉狗 1 具，其中保存较好的有 9 具（含 1 具狗骨）、残缺较多的 6 具、严重风化的 2 具、几乎完全泥化的 3 具。这些骨质疏松、霉变、风化等病害的存在对遗址内骨质文物的长期保存构成了严重威胁，将直接导致文物历史信息的破坏和丢失，亟待进行抢险性保护处理。

　　2. 骨骼成分分析

　　骨骼一般是由无机成分和有机成分构成，无机成分主要是磷酸钙，其次是一些碳酸盐和氟化物，而有机成分则主要是一些蛋白质和油脂类物质。

　　其中，磷酸钙作为骨体的主要成分，组成了极其复杂的骨质结构，具有很好的抗裂、抗压和抗折性能。通过对昙石山遗址现场提取到的两段保存相对较好的人骨微量骨样进行 X- 射线衍射（XRD）分析 , 其骨体分析产物均为无机羟基磷灰石且骨体内无有机质胶原。再通过 X- 荧光分析仪对两段骨样进行元素分析，同时将其与新鲜猪骨骨样进行对比分析，由此可初步判断出昙石山遗址出土骨质文物骨体内有机质成分的组成及保存现状，从而为后续的进一步保护提供科学数据。从骨样的骨质组成元素分析（XRF）结果来看，一方面，昙石山遗址出土骨质文物骨体内的有机质元素含量均较低；另一方面，N 元素的含量一般近似代表有机物质的含量，元素分析结果显示两段骨体与新鲜猪骨体的 N 元素含量分别为 1.338%、1.289%和 3.665%,差值高达 70% 以上，因 N 元素在骨质文物中一般是以氨基酸的形式存在于有机物质中，这表明，昙石山遗址出土的骨质文物在经历了长期风化之后，目前其骨体内的有机物质几乎已流失殆尽。

　　3. 病害发生的原因

　　一般而言，骨质文物因受自身的组成和性质、埋藏条件、外部环境温湿度、水分、微环境酸碱性、土壤可溶性盐、风蚀、空气污染、霉菌、降尘、震动、动植物等因素影响，都可能导致各种病害的产生，引起骨质降解和腐蚀破坏。就昙石山遗址出土骨质文物而言，因其自 1996 年发掘出土至今，已现场露天展示十多年，期间虽有过几次保护经历，但基本都是简单和临时性的局部处理，效果也都不甚理想。而在此过程中这些骨质文物的保存环境也经历了较大变化，因其保存微环境的前后变化最终导致了骨质文物本体病害的发生。经综合研究分析，这其中最主要的原因有地下水的作用、温湿度的变化、微生物的'破坏以及土壤成分的影响等。

　　二、现场保护试验方法

　　由于昙石山遗址出土的人体及动物骨骼遗骸在地下埋藏时间太久，整体风化十分严重，保护难度极大，所以根据文物保护准则，基于对这些骨质文物的组成成分和导致其腐蚀破坏原因充分了解的前提下，并参考国内外同类文物的保护方法，经过多次保护性试验研究，最终确定和筛选出了相对较为适合于昙石山遗址出土骨质文物现场保护的基本工艺流程。具体如下：

　　1. 表面清洗处理

　　首先用塑料薄片或软毛刷等工具清理骨骼表面和侧面的泥土，用软毛刷清除骨骼表面的浮尘，然后再以小功率吸尘器吸出位于骨骼之间空隙及裂缝内的尘土，最后则用棉球或毛笔、小棉签等蘸少量的去离子水，最大程度地将骨骼表面的杂质及脏物擦拭干净，同时要注意操作中应避免损伤脆弱构件。

　　2. 消毒及防霉杀菌初步清理完骨骼表面的灰尘之后，再用酒精或丙酮溶液去除遗留在骨骼上的顽固污迹或霉斑。

　　接下来，采用高温蒸汽法进行防霉杀菌，然后再喷洒防霉杀菌剂。这时，要注意根据遗址内不同骨骼个体的骨质特点和保存状况，选用不同浓度的水溶性、环保并可降解型防霉杀菌剂或溶剂型防霉杀菌剂。

　　3. 脱水定型

　　对部分潮湿的文物骨体进行脱水处理，目的是使骨骼不再崩裂、翘曲变形或酥解。具体操作方法是，先用 95% 的乙醇溶液清洗骨体表面至无气泡产生后，接着用无水乙醇进行清洗，使其进行醇水替换，最后再用丙酮溶液进行清洗，替换出乙醇后，将脱水好的骨骼现场静置进行自然干燥处理。

　　4. 风化加固

　　整个骨质文物保护修复工艺流程中最重要的一环就是风化加固。长期以来，各种天然和合成的有机高分子材料经常被用于骨质文物的加固保护，而究竟采取何种加固材料要根据实际情况而定，但都必须遵循以下一些原则：不影响文物的外观；尽可能不发生化学反应；材料固化后具有适当的硬度、良好的耐老化性和可逆性；材料本身既可以消除影响文物寿命的病变，又能防止或延缓各种有害因素对文物的损害等。目前，可用于骨质文物加固保护的材料主要有：天然树脂、硝基清漆、聚乙二醇、丙烯酸树脂及其乳液、丙烯酸胶体的分散体系、纤维素醚、聚醋酸乙烯酯及其乳液、聚乙烯醇缩丁醛、有机硅、杂化复合材料等。

　　其中，天然树脂和硝基清漆虽干燥快、坚硬耐磨，但由于附着力、耐酸碱性能较低，加固性能不好、本身带有颜色等原因，很早已不再使用。聚乙二醇则易在高湿环境下表面聚集而粘附灰尘不宜作为加固材料。丙烯酸类加固剂常温干燥、附着力强、透明性好，但部分老化后会产生酸性基团，促进骨质文物腐蚀，且在紫外光下易老化。纤维素醚虽有好的耐老化性，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。

　　聚乙烯醇缩丁醛耐老化性较差，用于现场临时加固效果尚可，但易产生白色薄膜，且渗透性差。有机硅材料对骨质文物进行保湿、隔氧、防霉变封存，效果良好，基本可以实现临时保护的目的，但封存几年后，会出现不同程度的颜色变化，同时材料内部会有其它物质渗出，且材料价格昂贵、保护费用较高。

　　昙石山遗址出土的人类及动物骨骼有些仅剩外表皮，有些虽然还保持有完整的外形，但质地已十分脆弱，甚至已濒临泥化状态；并且由于这些骨骼遗骸出土后长期暴露在空气中，随着外界环境中不利因素的影响，有些已出现局部断裂或原有裂隙加宽、霉变、酥粉、剥落等不同种类和不同程度的病害现象。为此，我们专门选取了编号为 M105 墓葬中的一段人骨做现场试验，采用渗透效果较好的三种保护液，即有机硅改性硅丙乳 液 BYG1008、 有 机 硅 氟 BYB1001 及 有 机 氟BYJ1003 保护液来做骨骼加固保护实验。

　　（1）试验方法及操作步骤

　　①清洁表面

　　先将选定骨骼的试验点分为三个区域，在划分的区域内分别用棉签将骨骼表面清扫干净，去除表面浮尘及脏物。

　　②骨骼加固

　　由于骨骼都有外表皮，渗透难度较高，所以采用低浓度 3% 的 BYG1008、3% 的 BYB1001 及 3%的 BYJ1003 多次加固骨骼，每次用棉签涂刷 3 ~ 4遍，待骨骼表面不再吸收为准，共涂刷 3 次。

　　③养护涂刷完加固剂后要保养 24 小时，待加固剂完全反应，且自然干燥后再观察其色差、加固强度及防水效果。

　　（2）试验结论

　　①采用以上三种保护液对骨体进行加固保护时，各加固剂的渗透性能均较好。

　　②待不同保护液加固后的骨体自然干燥后，经 观 察 分 析 可 以 看 出： 有 机 硅 改 性 硅 丙 乳 液BYG1008 和有机硅氟 BYB1001 加固过的骨骼表面无色差，无玄光，而有机氟 BYJ1003 保护液加固过的骨骼表面则出现明显发白，且稍有亮光。

　　同时，在外观和质感上，有机硅改性硅丙乳液加固过的骨骼无明显变化，而有机硅氟加固过的骨骼则略有降低。

　　因此，根据现场骨骼加固保护试验结果，最后选用有机硅改性硅丙乳液加固剂 BYG1008 对昙石山遗址内的骨质文物进行滴注渗透加固。加固剂的施工浓度由低至高，同时，在施工过程中密切观察骨骼表面的色泽、硬度等实时变化情况，并随时调整加固剂的浓度及滴注速度，以达到充分渗透的目的。具体操作方法为：先在骨体表面滴注加固剂，操作完成后，再通过裂缝向骨体内部的空腔灌注加固剂，以此增加骨骼的整体强度。

　　最后，再将骨骼表面残留的多余加固剂用无水乙醇清洗干净，并用多层保鲜膜包裹在骨体表面，使加固剂在骨体内部充分作用，防止水分散失，养护 48 小时。

　　5. 残损修复

　　在昙石山遗址现场，因部分骨质文物已发生严重损坏或残缺，对于这部分骨质文物的保护应首先进行残损修复和加固处理，恢复其原本面貌。

　　加固处理后，要根据骨骼的断裂、残缺程度进行粘接、修补，补配的部位原则上不进行着色处理。

　　在修复材料的选取上，通过对丙烯酸树脂 + 羟基磷酸钙、聚氨酯 + 骨粉、环氧树脂 + 骨粉三种预选材料的综合性能（强度、色差、耐盐性、耐碱性、抗冻融性能）进行比较试验，结果表明丙烯酸树脂 + 羟基磷酸钙的修复效果良好。所以，最后决定采用“丙烯酸树脂 + 羟基磷酸钙”的复合修补材料对昙石山遗址出土骨质文物进行残损修复。

　　6. 固位粘接

　　对遗址区部分较为分散的骨质文物，为使其能够保持原有的形状和位置，避免移位或构件损失，故采用可逆性的粘接修补材料对其进行固位粘接。

　　其中，粘接材料的主要成分包括遗址内原始土壤的粉碎颗粒、熟石灰、糯米粉以及碳酸钠等。同时，为提高粘接性能，粘接前要预先进行干粉预混，待现场加水后高速搅拌调配。在进行固位粘接施工时，要先润湿松动骨质文物的待粘接表面，然后将粘接所用的修复砂浆涂覆至润湿表面，再稍用力按压即可，且粘接后养护时间不少于 24 小时。

　　7. 防霉处理及表面封护

　　待上述保护修复工艺流程全部完成后，再对骨体表面喷洒防霉杀菌剂，进行全面杀菌消毒。

　　由于骨骼暴露在自然环境中，经过保护修复和杀菌消毒后，外界的各种霉菌、风化等病害因素仍旧不可避免的继续存在，因此，为提高骨质文物的抗风化能力，就需要对其表面进行封护处理，以防止各种病害再次侵蚀。在封护材料的选择上，通过对 B72（丙烯酸甲酯 - 甲基丙烯酸乙酯共聚物）、有机硅氟封护材料和微晶蜡封护材料等三种预选封护材料的综合性能（疏水性能、色差、耐盐性、耐碱性、抗冻融性能）比较试验，结果表明有机硅氟封护材料整体抗风化性能良好。所以，根据现场试验研究结果，最后决定采用有机硅氟作为昙石山遗址出土骨质文物的表面封护材料，并以刷涂工艺进行施工。对加固修复过的骨质文物最后涂刷有机硅氟封护材料保护剂，前后共需涂刷两边，待第一遍干后再涂刷第二遍，以此提高骨质文物的整体抗风化能力，防止各种病害再次侵蚀。

　　三、小结与建议

　　经过一系列的前期对比试验，结果表明有机硅改性硅丙乳液 BYG1008 作为加固剂材料、丙烯酸树脂 + 羟基磷酸钙作为修复材料、有机硅氟作为封护材料等基本适用于福建昙石山遗址出土人骨及动物骨骼遗骸的现场保护，保护效果相对较好，但进行加固保护时需根据每件骨质文物的具体风化程度适当控制保护液的浓度大小，以保证其充分渗透。虽然骨骼加固保护的目的在于降低其表面风化，增加骨质的强度，但对于强度的增加不是越大越好，若单纯为了增加强度而采取加大加固剂浓度或多次加固只会使富集加固剂的表层与内部之间产生明显的界面，从而导致新的病害，所以对骨质文物进行风化加固保护时应密切关注加固剂溶液的渗透深度，并避免表面结壳。

　　再通过近两年来的现场保护研究，结果证明对昙石山遗址出土的人类及动物骨骼遗骸进行加固保护，可采用低浓度 3% 的 BYG1008 有机硅改性硅丙乳液材料，该加固材料既能使骨骼本体得到加固保护，又能最大程度地保证骨骼外观的原真性，但建议加固时应注意适当调整保护液的浓度，若骨骼风化程度严重，骨质疏松多孔，可适当提高加固剂浓度至 5%,以增强加固效果；若骨质紧密，有完整的外表皮，可适当降低加固剂浓度（3% 左右），并采用低浓度多次涂刷或注射等方式，使加固剂充分渗透，达到良好的渗透效果，以避免表面结壳，同时，由于骨骼的现场封存保护只能从表层渗透加固，所以，在加固保护过程中必须充分考虑并结合现场空气温湿度、加固剂的聚合度、浓度、骨质文物本身的糟朽程度、保护液的渗透深度等多种因素，综合考虑，科学保护，尽量做到深层加固而不是表面加固。