研究人员在做瓷器釉料拉曼光谱分析
研究人员在做脱盐水样离子色谱的进样步骤。
经过修复的南澳I号出水文物在国外展出。(受访者供图)
文物保护科技中心是广东省博物馆专门从事文物藏品保护修复和相关科学研究的部门，是华南地区重要的“医院”。
文物修复，过去主要凭借“肉眼”和经验，现代的文物修复加入了更多科技的力量，深入到“元素”和“分子”，观测到“微米”，甚至“纳米”级别。像“光学成像”“材料与色彩”“红外与拉曼”“扫描电镜”“X荧光与X衍射”“物理与化学”等听起来似乎与文物修复不甚相关的“科室名”，如今却在文物修复的过程中起到越来越重要的作用。记者近日对此进行了采访。
文/广州日报全媒体记者张丹
图/广州日报全媒体记者李波（除署名外）
文物“脱盐”：从测“电导率”到测“氯离子”
在广东省博物馆的地下一层，与地上熙熙攘攘的场景不同，出水文物保护实验室内一片静谧。在实验室内，来自南澳I号古船的船板和瓷器等海洋出水文物正静静地“躺”在特制的脱盐水池中。
张欢是广东省博物馆文物保护科技中心主任，是一位名副其实的“文物医生”。他常把文物修复比喻成一台手术，文物进入修复室修复的过程，就像是“病人”被推进“手术室”进行手术的环节，而手术前的“准备”和手术后的“康复”对于文物来说同样非常重要。“由于这些文物经过海水的数百年浸泡，存在海水中各种盐分的侵蚀。因此，为文物‘脱盐’就成了非常必要且重要的文物保护环节。”
张欢介绍，广东海洋文化资源丰富，南海I号南宋代古船的发现拉开了中国水下考古工作的序幕，还有南澳I号明代古船水下考古与保护的实践，因而海洋文化遗产保护是我们的优势和特色。
“这台设备是离子色谱仪，我们常用它来检测评估我们文物脱盐保护的进程和效果。”文物保护科技中心馆员宋薇告诉记者，在南澳I号水下考古打捞工作完成后，数万件出水文物来到省博，为了更好地开展海洋出水文物保护，中心购置了这台设备。“在脱盐过程中，脱盐溶液中的氯离子和硫酸根离子浓度是文物脱盐效果评价的重要指标。”
据介绍，在应用离子色谱仪进行分析检测之前，传统的方法是用测电导率来对脱盐效果进行判断。“脱盐的过程，简单来说就是利用浓度差，文物中盐分浓度高，会向着浓度低的水中迁出。”她说，当水溶液的离子浓度增加的时候，测出的电导率也会相应增加，反之则越低。
她表示，这种脱盐监测的方式在给瓷器脱盐时没有问题，但在为金属脱盐时就可能出现偏差。“金属在水里会生锈发生腐蚀，所以脱盐时会用一些脱盐的试剂，这些试剂本身就会使得电导率升高，如果这时再用电导率评价脱盐效果，就很难判断了。而现在就可以通过离子色谱仪测定水中氯离子的情况，更加精确地判断脱盐效果。”
颜色修复：从肉眼观察到“精确测配色”
对于文物的修复，颜色是最能直观感受到的。宋薇说，由于文物颜色的原料、配比、工艺等差别，再加之长期自然老化，人们看到文物呈现出千差万别的色彩特征，“目前颜色修复工作，大多是修复师依靠肉眼观察，再结合经验进行手工配色。”但是，仅依靠人工经验难以精确把控原料配比、着色力、遮盖力、粗细度、均匀性等指标，其中任何微小变化都会导致最终配色的偏差。
宋薇告诉记者，博物馆的文物修复工作通常要求修复部位与文物整体“远看一致，近看有别”。为了控制这个“度”，研究人员尝试通过精确测色仪器结合计算系统来辅助进行测配色。
“所以，观众观看展览时看到是一个‘完整’的器物，近距离观察时就可能发现哪里进行过修复。”她补充。
宋薇还表示，除了修复中需要测色外，研究人员还需要对文物色彩进行跟踪监测。“一些文物，它的色彩随着时间的推移可能会发生一些色彩的变化。”我们需要及时发现细微的变化，尽早采取预防性保护措施。
价值评估：通过红外光谱推断古代工艺
在“红外与拉曼”实验室内，文物保护科技中心馆员王阳正在对一块出水的陶片进行拉曼光谱的分析检测。
“红外光谱仪可以分析鉴别材料的分子结构，我们常用它协助鉴别有机质文物材质。”王阳介绍，比如纸张、纺织品、皮革、文物的有机染料等，就可以通过红外光谱鉴别文物材料。此外，有些以前修复过的文物，曾使用的胶粘剂老化之后需要去除，可以使用红外光谱分析以确定胶的主要成分，然后再考虑用针对性的方法去除。
而拉曼光谱仪也能帮助研究人员了解文物材料的分子结构，通常作为红外光谱的互补手段，拉曼光谱多用于无机质文物材料，比如一些矿物颜料、青铜、铁器、陶瓷等文物材料。王阳说，“红外和拉曼”对于文物制作工艺研究有着非常重要的作用。通过对文物制作材料的分析，可以推断古代的制作工艺，对文物价值进行新的认知。“哪些颜料是从西方传入中国的、是何时传入的，通过仪器分析可以给我们提供一些数据和判断的依据。”
“古人有古人的智慧，他们在制作器物时，有些物质开始或许并非有意添加，可能只是一些矿物本身的夹杂物，后面才逐渐发现这些夹杂物的作用，然后就有意识地添加进去，使制作工艺得到改进和发展。”王阳说。
微观探索：扫描电镜可放大到52万倍达纳米级别
“在肉眼看起来光滑对称的蝴蝶翅膀，在扫描电子显微镜的镜头下，也会呈现出不规则的一面。”文物保护科技中心馆员刘晓清介绍，扫描电镜成像可以放大到52万倍，达到纳米级别，能够对器物有着更加细致的观察和分析。她举例，有些器物经过海水的侵蚀，肉眼看不出来，但通过扫描电镜放大，就可以一清二楚地呈现。
此外，如南澳I号出水文物上的凝结物，附着的海洋生物大多是藤壶、珊瑚虫一类，主要就是含钙类物质，通过元素分析就可以基本确定这些钙类是属于瓷器上的凝结物。海水盐分里的氯元素对于陶瓷的釉层破坏是很大的，有时并不是所有的文物都适合溶液浸泡出盐分，所以离子色谱仪会受到一定的局限，这时使用扫描电镜可以观察到很微观的结晶盐，结合能谱的氯元素判定是否仍存在对文物有破坏性的盐分。
“如在南海I号的海泥里，肉眼并不能观察很细微的毛发。”刘晓清说，通过扫描电镜观察，能看到有和动物蛋白一样直径和结构的有机毛发，这在判定未知物的时候起到很大的帮助。
刘晓清也表示，某一种仪器也只能在某一方面有突出作用，文物保护还需要多种仪器相互配合。“如扫描电镜能谱只能确定是什么元素，至于物质的结构，就需要借助红外吸收光谱、激光拉曼光谱、X射线衍射等分析手段。”
技艺更替：要科学地进行批判和继承
“由于广州在我国古代海上丝绸之路的重要地位，在传世文物方面，这里有非常丰富的外销艺术品，这也是我们的特色。”张欢说，这些文物的制作材料、工艺、风格具有中外结合的特征，把这些问题搞清楚，才能更好地对文物进行修复。
他还介绍，广东高温、高湿的气候对文物是不利的。研究这种环境跟文物的关系，怎么来预防性地保护文物，也是文物保护科技中心所