砖石文物的脱盐研究

苏 东 黎

(洛阳古代艺术博物馆，河南 洛阳 471000)

中国历史源远流长，旷古悠久，至今约有5 000年的历史了。在人类文明的长河中，前人为我们留下了无数的珍贵遗产，文物就是众多遗产中重要的一部分。文物是人类在历史发展过程中遗留下来的遗物、遗迹。各类文物从不同的侧面反映了各个历史时期人类的社会活动、社会关系、意识形态以及利用自然、改造自然和当时生态环境的状况，是人类宝贵的历史文化遗产。文物的保护管理和科学研究，对于人们认识自己的历史和创造力量，揭示人类社会发展的客观规律，认识并促进当代和未来社会的发展，具有重要的意义。文物保护是一门与历史、美学、物理、化学等多种学科相互联系、相互促进、相辅相成的综合性学科。保护好前人留给我们的重要遗产，也是后人的责任和义务。

文物的种类较多，按材质可分为砖石类、木质类、陶瓷类、金属类、纺织品类、纸质类和壁画类等。其中，砖石类文物所占体量较大。这些文物在时间的长河中所经历的事件，使文物失去形式上的统一性，也就是说文物本体上会出现许多病害。这些病害对文物产生损坏，使其破碎、脱落、变色、断裂和盐析等。可溶盐对多孔文物的危害较大，可使文物产生粉化、脱落、剥落等多种较为严重的病害。及时清除文物本体内的可溶盐，可以很好地保护珍贵的历史文化遗产。如何去除和防止砖石类文物盐析病害的出现，是一门科学性和技术性很强的学问、工作。笔者结合多年的实际工作经验，对砖石文物的脱盐进行论述。

一、砖石类文物出现表面泛盐病害的机理分析

砖石类文物在我国分布很广，如洛阳的龙门石窟、陕西乾陵石刻、北京故宫、成都王建墓等。大多数砖石类文物的保存环境都不能保证恒温恒湿的状态，且都不能完全隔绝与外界水(泉水、雨水、河水、空气中水分等)的接触。降水和土壤中的常见方解石(CaCO3)、白云石[CaMg(CO3)2]、石膏(CaSO4·2H2O)、芒硝(Na2SO4·10H2O)、针铁矿(Fe2O3·H2O)、褐铁矿(2Fe2O3·3H2O)、蒙脱石(Al2O3·4SiO2·3H2O)和高岭石[Al2Si2O5(OH)4]等会溶于水(H2O)中，形成盐溶液，直接作用于文物本体，使文物出现表面泛盐的现象，并对文物产生危害。表面泛盐是指由于毛细水与可溶盐活动使得可溶液在砖石类文物表面富集析出的现象。该类病害与毛细水活动密切相关。盐分的运移常导致表面发生起翘、粉状剥落等破坏现象(图1、图2)。

图1 青砖表面泛盐

图2 石刻表面泛盐

凡含有结晶水的盐类矿物在结晶时因结晶水的形成会产生体积膨胀。比如，无水芒硝(Na2SO4)在潮湿环境下或温度降低时可转化为芒硝，这时其体积膨胀率高达311%、膨胀压力可达10 MPa，其转换温度只有32.3 ℃。当温度低于32.3 ℃时，无水芒硝溶液析出芒硝晶体。也就是说，一年四季内部含有芒硝的文物都可能析出芒硝晶体。

含结晶水的盐类在干燥环境下或温度升高时失去结晶水(或减少结晶水)，体积收缩形成粉末；当环境潮湿或温度降低时又吸水膨胀。这些含结晶水的盐类矿物富集于砖石类多孔文物表层的空隙和微裂隙中，因其出口被盐类堵塞，砖石内产生过饱和溶液，结晶时产生压力，会加速矿物颗粒间联结的破坏和裂隙的扩张，致使砖石类文物表面剥落风化。

可溶盐被水带到文物表面会形成黏状(像糖浆)物质，会吸附空气中的污染物，黏附于文物表面并不断渗透到文物本体内，遮盖文物的历史和审美信息，损坏文物的价值。因此，表面泛盐或文物含盐是需要及时修复保护和予以预防性保护的。

二、盐析病害修复的方法

表面泛盐主要的修复方法是脱盐。脱盐一般采用纤维纸、纸浆、脱脂棉、纱布、膨润土等吸附物质，用水作为溶剂，使之渗入砖石微孔而溶解可溶盐类，并将盐分提取出来，使得文物本体含盐量减少，从而达到文物的安全性要求。

(一)如何判断文物中盐分的减少

可溶盐在溶于水中时人体肉眼是无法观察到的。那么，如何判断文物中的盐分减少呢？

我们用电导率的数值变化来确定文物中的盐分是否被析出。电导率是物质传送电流的能力，是电阻率的倒数。

在液体中常以电阻的倒数——电导来衡量其导电能力的大小。水的电导率是衡量水质的一个很重要的指标。它能反映出水中存在的电解质的程度。如果水溶液中电解质的浓度不同，则溶液导电的能力也不同。

电导率与温度具有很大相关性。金属的电导率随着温度的升高而减小。半导体的电导率随着温度的升高而增加。在一段温度值域内，电导率可以被近似为与温度成正比。要比较物质在不同温度状况的电导率，必须设定一个共同的参考温度。电导率与温度的相关性，可以表达为电导率和温度线图的斜率(图3)。

图3 电导率和温度的关系

溶液的电导率与离子的种类有关。同样浓度的电解质，它们的电导率也不一样。通常情况是，强酸的电导率最大，强碱和它与强酸生成的盐类次之，弱酸和弱碱的电导率最小(图4)。

图4 电导率与离子种类的关系

水的电导率很低，纯净水的电导率更低。一些常见溶液的电导率(μS·cm-1)，见表1。

表1 常见溶液的电导率

由表1可知，水中含盐量越高，电导率数值则越高。因此，我们可以运用以上原理来测量文物中的盐分是否被剔除。

(二)砖石文物脱盐的方法

在对砖石文物进行脱盐修复之前，首先选择较为合适的吸附物质，如纸巾、日本纸、纤维素纸浆等敷料；然后将敷料放于纯净水中浸泡，待其润湿后敷于砖石文物表面；敷料干燥后将其取下，并多次贴敷；把敷料放入相同体积纯净水中测量电导率。

下面通过两个实验的例子来说明脱盐的步骤和方法。

1.重庆大足石刻千手观音造像的石质样块

选3块重庆大足石刻千手观音造像的石质样块进行实验(图5)，实验过程见表2。

图5 重庆大足石刻千手观音石质样块

表2 重庆大足石刻千手观音石质样块脱盐实验

由实验得出结论：通过敷料贴敷，文物中的可溶盐被敷料吸附。将敷料放入水中并使吸附的可溶盐溶解，测量其电导率。随着脱盐次数的增多电导率数值不断减小，说明文物中的盐分也逐渐减少，最终达到了文物安全的界限。如果是多次脱盐，每次脱盐使用敷料的质量应该相同，水的体积也应相同。

2.贵州省博物馆藏南宋杨粲墓出土石刻

将棉纸打碎后用去离子水浸泡制作成纸浆，将半干的纸浆贴敷于石质文物的表面，贴敷时要与石质文物结合紧密，且厚度在1～2 cm，待其干燥时，将纸浆去除。经过两三次脱盐后即可。但实验发现较厚的纸浆贴敷脱落速度较慢，后改为用棉纸贴敷的方法，干燥较快，效果较好(图6)。

在脱盐的过程中，使用电导仪对脱盐效果进行检测。取相同量脱盐后的纸浆放入500 mL去离子水中，测量水的电导率，数据越高，说明水中含盐量越大(表3)。

表3 贵州南宋杨粲墓出土石刻脱盐实验

结论：通过使用纸浆或纸片贴敷的方法，进行两次脱盐。用电导仪测量后发现，电导率明显下降，最后降至100 μS·cm-1以下，说明文物的含盐量已处于安全状态。

以上两个实例说明敷料贴敷脱盐的方法比较实用，可操作性较强，原理较为简单，脱盐效果较好，效率较高，可以运用于砖石文物的脱盐工程中。

三、结 语

贴敷脱盐法不仅适用于砖石类文物，壁画、陶瓷、金属等多种类型的文物也可以用此法进行脱盐修复。这种修复方法遵循了文物保护的最小干预原则和可逆性原则，同时也保障了文物的安全性。

通过实验发现，贴敷法都要使用水，并且水都要作用于文物表面，对较为脆弱的文物会有一定的伤害。对此类文物的盐分问题，可考虑保持其所处环境的恒定性，及保持恒温恒湿和极少的光照度等。