張治國 科學技術史博士，國家文物局水下文化遺產保護中心副研究館員

    張治國：副研究館員，博士，畢業于北京科技大學，現就職于國家文物局水下文化遺產保護中心，水下文物保護所負責人。主要從事海洋出水金屬器、石質、陶瓷和木質文物的保護研究。在《文物》、《考古與文物》、《文物保護與考古科學》、《中國國家博物館館刊》、《腐蝕與防護》、《中國文物科學研究》等多個重要期刊，以及國內外會議、著作上發表學術論文40余篇；獲得國家發明專利1項；著作有：《博物館鐵質文物保護技術手冊》、《古代鎏金銀器、玻璃器、香料保護技術——南京阿育王塔及出土文物保護技術研究》。

    我國擁有豐富的水下文化遺產資源， 開展水下考古和保護工作近30年來， 做了大量的水下文化遺產調查、 發掘、保護及利用工作。本文簡要介紹了海洋出水文物的特點，與陸地出土文物的區別，陶瓷、金屬、脆弱有機質、木質船體等各類文物的腐蝕特征與防護技術，以及水下文化遺產原址保護。在目前我國實施“一帶一路”戰略構想的時代背景下，水下文化遺產保護工作的意義更為重大和深遠。

    我國擁有近 300 萬平方公里的遼闊海域、1.8 萬多公里的海岸線和豐富的內陸水域，水下文化遺產資源豐富。中國作為水陸兼備的大國，水下文化遺產是我國文化遺產資源的重要組成部分。保護水下文化遺產，挖掘其歷史、藝術和科學價值，既是我國文物工作的既定內容，也是當前發展海洋戰略、維護國家海洋權益、建設海洋強國、實施“一帶一路”戰略構想的現實需要。

    近半個世紀以來，隨著現代潛水科技水平的提高，海洋考古迅速發展起來，英、美等西方國家的水下考古足跡幾乎遍布世界各大洋。水下考古發掘出的文物從堅實、大型的金屬器具到柔軟、小型的皮革制品，從木材、織物到陶瓷、玻璃器等等，林林總總不一而足。我國水下考古工作始于上世紀八十年代后期，深邃的海水遮蔽了數世紀之久的隱秘被漸漸揭開，越來越多的水下文物被打撈出來。這些文物不僅豐富了我們的館藏，也為我們帶來了更多的海交史資料。同時更給我們提出了許多新的問題和迫切而又艱巨的任務，即如何很好地保護和利用這些珍貴的水下文化遺產。

    眾所周知，海洋本身是一個巨大而穩固的富集電解質溶液的水體，任何一種物質在接觸海水的過程中，都會發生不同程度的溶解。 這種來自于海水本身的損害， 主要是源于海水中化學的、物理的和生物的交互作用。而深藏于其間幾百年，甚至幾千年的各類文物，其損害程度便可想而知。正因如此，自世界水下考古工作伊始，其發掘品的脫鹽、脫水及防腐問題便成為海洋考古文物保護工作中一個不可回避和首要解決的問題。

    海洋出水文物的特點

    海洋出水文物與陸地出土文物相比，在病害類型、保護技術等方面具有自己的特點：

    1、高鹽

    海洋出水文物中的鹽含量普遍較高，這類文物出水后，如果不進行脫鹽處理，一旦溫濕度的變化幅度較大，文物中鹽分在溶解態與結晶態之間不斷轉變，體積的變化會給文物的結構造成一定程度的破壞，甚至會造成文物的徹底損毀，因此必須首先對海洋出水文物進行脫鹽處理。脫鹽包括可溶鹽與難溶鹽的脫除，大部分文物脫除可溶鹽即可，但木質文物還應盡可能的脫除黃鐵礦等有害的難溶鹽，以免其氧化水解導致木材酸化，對后期的保存和展示造成長久的不利影響。

    海洋出水文物的脫鹽過程通常是十分漫長的，少則幾天，多則幾年。脫鹽周期與文物類型、材質、成分、尺寸、含鹽量等有著密切的關系。

    2、凝結物

    凝結物主要分為鈣質與鐵質凝結物。鈣質凝結物來源于珊瑚、蚌類等海洋生物殘骸的沉積，鐵質凝結物主要來自于船載鐵器船貨生成的鐵銹。對于前者，包含了文物來自海洋的部分特征，在充分脫去鹽分后可選擇保留，但若遮擋了人物服飾、面部紋飾等信息從而對文物藝術價值造成較大影響，可選擇性的去除；對于后者，又分為兩種情況，如果分布于陶瓷、木材、銅器等文物表面，應盡可能清除；如果將各類文物膠結在一起，可根據所包含文物以及凝結物本身的整體藝術價值，經過評估后，選擇將易于分解且易于提取文物的凝結物分解后，盡量無損的提取其中文物，可將難以分解、無法無損提取文物、凝結物整體藝術價值較高的凝結物進行整體保護（圖 1）。

    3、脆弱

    海洋出水文物來自鹽度較高的海洋環境，海水腐蝕能力很強，經過數百年的埋藏，大量文物在海泥、海水的腐蝕作用下變得非常脆弱。另外，這些文物往往位于少則幾米，多則幾十米的水下，在水的壓力作用下，如果不注重脆弱文物的水下預先加固、支撐與包裝，很難將其從水下完整安全地提取出來。因此，開展脆弱文物的水下加固與安全提取研究十分必要。

    4、量大

    我國近年來在海洋發現的大型木質沉船多為商船。俗話說：“一艘船十座墓”，由此可見商船所載船貨的豐富，再加上船員生活用品、攜帶物品及貿易貨幣，出水文物種類和數量更加豐富。面對數量巨大的文物集中出水時，現場保護及后期保護問題十分突出，尤其對保護場地、批量脫鹽設備或設施、保護裝置要求很高（圖 2）。

圖1. 海洋出水凝結物的整體保護與展示

圖2. 陶瓷器循環脫鹽裝置

    陶瓷器的腐蝕與防護

    目前我國水下考古發掘的文物中，陶瓷類文物占 90％以上，從較為原始的低溫釉陶到精美的影青瓷、青花瓷。不但品種繁多而且涵蓋的瓷窯從北方磁州窯到南方福建的漳州窯、德化窯、建窯，地域范圍也相當廣泛。因此對這些陶瓷器在不同海域受海水的浸蝕狀況和腐蝕機理進行調查和研究，并探索出一套行之有效的水下陶瓷器脫鹽、除垢的保護方法，對于我國水下陶瓷器的保護和保存，具有普遍而深遠的意義。

    各類瓷器在出水后，表面還存在較多貝殼、珊瑚等海相凝結物，由于沉船內普遍存在鐵器，導致部分陶瓷器表面覆蓋鐵銹或是與鐵器粘連在一起或被鐵銹包裹。陶瓷器在出水后如果處理不及時，溫濕度變化較大時，極易導致陶瓷器內的可溶性鹽類反復結晶與溶解，從而逐漸造成陶瓷器的鹽析、剝釉或表面粉化。基于這類病害，陶瓷器出水后，應及時在淡水中進行浸泡脫鹽處理，除去可溶鹽；采用機械方法，結合弱酸性試劑或絡合劑等化學方法，選擇性的清除陶瓷器表面的凝結物；對于釉層脆弱，以及有墨書的陶瓷器，應加固后再進行浸泡脫鹽。經過脫鹽干燥的陶瓷器，可根據保存和展示需求，選擇考古修復法或展覽修復法，對殘損陶瓷器進行修復（圖 3）。

圖3. 海洋出水瓷器初步修復前后

    金屬文物的腐蝕與防護

    金屬文物種類多樣，目前海洋出水的金屬文物以鐵器和銅器為主，還有少量金銀器、鉛器、錫器和鋁制品等，材質和保存狀況不同，保護處理方法也有一定差異。

    鐵器相對比較活潑，氯離子對鍛鐵和鑄鐵都具有加速腐蝕的作用，鐵器表面棕色液滴，即為氯離子存在的表現形式。因此，鐵器一旦打撈出水后必須保持潮濕狀態，可在堿液中進行脫鹽和保存，移至實驗室后再進行后續保護處理。

    由于銅器對海洋生物的毒性作用，青銅、黃銅等銅器上很少有凝結物覆蓋，但銅器易因礦化而遭到破壞，腐蝕多為一相或多相發生溶解造成，如黃銅的脫鋅和青銅的脫錫現象。對于新打撈的海洋出水銅器，可將其暫時保存在倍半碳酸鈉或苯并三氮唑溶液中，防止器物發生進一步腐蝕。

    雖然銀器在水下受到腐蝕，但暴露在空氣中卻不易遭到進一步的破壞。所以，銀器不需要特殊的保存環境，只需將其在淡水中清洗干凈，然后自然干燥即可。如果銀器中的銅有進一步腐蝕的跡象，則將其浸泡在苯并三唑溶液中。

    金器在水下不會遭到腐蝕，暴露在空氣中也不會引起任何問題，淡水清洗干凈后干燥保存。

    錫很少以純錫存在，多以鉛錫合金的形式存在，鉛大多單獨存在。這些金屬及其合金經海洋打撈出水后一般較為穩定。但鉛和錫鉛合金極易遭到有機酸性水汽的腐蝕，這些有機酸性物質來源于海洋生物的降解過程，因此需盡快去除凝結物。由于鉛及其合金在去離子水、蒸餾水或軟水中會發生腐蝕，因此不能將這類文物保存在這些溶劑中，而應將其密閉在聚乙烯袋或容器中。

    鋁一般發現于現代沉船遺骸。由于鋁表面曾有鋁氧化膜存在，海洋生物不易在其表面沉積。鋁質器物出水后，在淡水中刷洗器物即可去除表面凝結物。器物中剩余鹽分可通過繼續清洗去除，之后干燥保存即可。

    脆弱有機質的腐蝕與防護

    海洋出水脆弱有機質文物主要包括木質、骨角質、紡織品、漆器、皮革類文物等。這類文物在出水時均為飽水狀態，經過數百年的浸泡，木質、漆器中的纖維素、木質素等成分降解嚴重，骨角質、紡織品、皮革中的蛋白質也已部分降解，保存下來的成分以無機鹽類占重要成分，文物含水率普遍比出土文物高，意味著糟朽程度更高，更加脆弱。

    這類文物出水后如果失水速度太快，會造成文物的皸裂、開裂、變形、風化、起翹甚至最終粉化。因此，脆弱有機質文物的保護應該從水下考古現場開始，首先要通過加固、浸泡、噴淋的方式，避免該類文物的水分散失，盡量低溫下避光保存，必要時還需添加適量抑菌劑。根據文物的狀況分別進行保存，比如被鐵元素污染的文物，需要和其它文物分開保存。

    由于文物本身大多糟朽嚴重，所能承受的外力作用較差，出水脆弱有機質文物的后期保護具有較高的難度，需小心處理。例如骨角質文物，在做穩定處理時，一方面要選擇能與潮濕骨角質中的水分相溶的加固劑，對其加固；另一方面還要考慮到加固后骨角質文物中的水分能順利逸出，而外界環境的水分及有害氣體難以進入。對于紡織品，一般由毛、絲等動物蛋白纖維或棉、 麻等植物纖維構成。 前者由氨基酸組成，后者則屬于多糖化合物。紡織品本身的有機材質特性決定了其極易受到微生物和昆蟲的侵害，是微生物繁殖生長的營養來源。其中的氨基酸或多糖類化合物中的羥基、羧基和氨基等親水性基團，使紡織品有著較強的吸濕性，在飽水狀態下也會加速纖維的老化。飽水狀態下的紡織品文物若不進行脫水處理，則很難長久保存。如果任其自然脫水干燥，會導致脆裂。現今飽水紡織品文物通常使用緩慢干燥或慢速冷凍干燥的方法進行脫水。

    木質船體的腐蝕與防護

    海洋出水木質文物以古代木船為主，還包括其他一些小型木質文物。目前較通用的保護方法，根據船體打撈方式，分為整體保護和分拆保護后再拼裝兩種形式。對于整體打撈的船體，通常采用 PEG 長期噴淋置換出水分，比較有代表性的是在瑞典斯德哥爾摩的 Vasa 博物館展陳的 Vasa 號。對于分拆打撈的船體，如西澳海事博物館的 Batavia 號，保護通常需要經過脫鹽、脫水、加固定型、拼裝等程序。

圖4. 木船發掘現場的噴淋保濕防霉

圖5. 沉船遺址保護罩的物探旁側聲納圖像

    海洋出水的木質文物與陸地埋藏或內河出水的木質文物有所不同。海洋出水木質文物通常含有更多的鹽分。脫鹽通常指脫除可溶鹽分，一般采用在容器中用去離子水浸泡或噴淋的方法，脫鹽時間隨鹽分含量不同為一年到幾年不等。

    目前對于飽水木質文物脫水的方式主要有醇 - 醚或醇 -醚 - 樹脂連浸法、冷凍干燥法、聚乙二醇（PEG）法、蔗糖法、乙二醛法、超臨界二氧化碳法等。PEG 法是飽水木質文物最常用的脫水方法，冷凍干燥也常用于小構件的脫水干燥處理。

    在 2007 年整體打撈出水的“南海 I 號”的發掘與保護過程中，采用了多種方法相結合，如通過三維激光掃描監控船體形變，通過持續觀測、微生物監測檢測、自動噴淋保濕和抑菌劑的適度使用，在高溫高濕環境中有效的控制了微生物的滋生（圖 4）；針對“南海 I 號”發掘現場文物數量多、尺寸大、重量大的特點，分材質建立自動循環脫鹽水池，滿足大量出水文物現場保護的需要。隨著水下文化遺產新情況、新問題的不斷出現，隨著科技的發展，水下文化遺產保護技術水平也在穩步提升。

    水下文化遺產原址保護

    聯合國教科文組織 2001 年《保護水下文化遺產公約》及其《附件》中，將“原址保護應作為保護水下文化遺產的首選方案”作為第 1 條規則的第一句話，是基于對遺址及其歷史和背景之間相互作用的重要性的認可。當水下文化遺址受到越來越嚴重的破壞和越來越頻繁的盜撈等威脅時，一些國家通過立法或防護措施來設法保護這些遺址。如墨西哥宣布克羅海灘為具有考古價值的海洋保護區；克羅地亞文物登記處登記了幾百處水下考古遺址，使它們得到了特別的法律保護，有 8 處遺址用鋼制框架保護起來，游客可以觀看卻不會影響它們 ； 西班牙對于卡塔赫納附近的公元前7世紀腓尼基沉船 “馬薩龍 II”號采取了原址保護。

    中國近年來也在水下文化遺產原址保護方面開展了一些嘗試和探索。如 2003 年開工建設的白鶴梁題刻原址水下保護工程，2009 年建成開館，成為世界上唯一的遺址類水下博物館，2006 年 12 月被列入中國世界文化遺產預備名單，為水下文化遺產的原址保護提供了成功的工程范例。水下考古學家對廣東汕頭南澳 I 號明代沉船遺址運用保護性金屬框架覆蓋，有效防止了盜撈和文物破壞行為，并采用陰極保護法，延長了金屬框架的壽命（圖 5）；2016 年，對遼寧丹東的致遠艦也實施了原址保護，在精確計算后，采用犧牲陽極的陰極保護法和水下焊接技術，有效的減緩了鋼鐵質沉船的腐蝕速率。這些案例為我國水下文化遺產的原址保護提供了范例和參考。

    總結

    中國的水下考古始于 1987 年，水下文化遺產保護的歷史也不長，從這個角度來說，水下文化遺產保護尚屬于新興的學科。海洋的惡劣環境決定了海洋出水文物的保存狀況之差和保護難度之大，我國近年來越來越重視與國際上水下文化遺產保護技術領先的國家開展合作與交流，越來越重視水下文化遺產保護機構、人員、場地、設施、設備的建設，任重而道遠，但始終走在正確的道路上。

    致謝：

    本文所述內容涵蓋國家文物局水下文化遺產保護中心、中國文化遺產研究院、廣東省文物考古研究所、廣東省博物館、海南省博物館、國家水下文化遺產保護寧波基地等單位的各級領導和水下考古、文物保護專業人員近年來所開展的工作，在此表示感謝！