当考古遇上科技 | 考古发掘中的文物提取

考古发掘现场脆弱文物众多，将其完整、安全、有效地提取到实验室进行永久保护，是濒危文物抢救、中华文化保护的重大需求和任务。

在考古发掘过程中，无论是地下的埋藏环境，还是出土时的地上环境，文物所面临的损害都十分复杂。因此，在文物提取时，就必须了解被发掘文物在地下与埋藏环境形成的平衡体系，以及文物出土时与大气环境建立的新平衡体系，并对其进行稳定性处理与考古现场环境的控制，以减少出土文物在此期间的损害。

一、考古发掘前——地下文物与埋藏环境形成的平衡体系

文物在被埋藏之前，通常已经与当时的大气环境有过一定时间的接触，形成一定的表面状态。不同质地的文物，在埋藏之前的情况各不相同。例如无机质类文物中的金属类文物，如果是长期使用的工具或兵器，就会形成打磨光滑的表面；如果是经常使用的炊具，就会在表面形成一层比较致密的氧化膜。而有机质类文物情况就比较复杂，长期使用的，通常都已经老化腐朽；作为陪葬的，多数还是崭新的。无论它们在埋藏前的状况有何不同，在埋藏之后，它们都要与埋藏环境建立新的地下平衡体系。

文物在地下埋藏的初期，会与周围土壤环境进行部分或全面的接触，开始一系列的腐蚀反应，如有化学类的氧化反应、电化学反应、酸碱反应、水解反应，还有生物类的破坏与侵蚀等。就算地下相对湿度、温度等微观环境变化比较缓慢，含氧量也会逐渐耗尽，另外，大多数文物本身会形成一层致密的腐蚀层，阻止反应的继续进行。因此，在一段时间之后，文物与地下埋藏环境的相互作用就会达到一个相对平衡的状态，形成一个地下文物埋藏环境的平衡体系。

由此可见，平衡体系对于地下埋藏文物非常重要。但是，在考古发掘过程中，随着文物埋藏环境一层层地被剥离，这种多年建立的平衡体系将被打破。文物将面临新的保存环境，面临新的环境腐蚀，我们称之为环境突变。

二、地下文物出土时的环境突变

文物出土时，迎接它的地上环境与地下埋藏环境是截然不同的。

首先，文物面临的是含氧量丰富的空气。文物与地下环境形成的氧化还原平衡体系被打破，文物开始迅速地进行氧化反应，这一点对于有机质类文物尤其明显。

其次，是地上环境中温度、湿度的大幅度、频繁的变化。相对于地下埋藏环境，每天的日出日落，冷暖交替，地上环境一天的变化犹如地下环境一年的变化。通常空气中文物含水率明显低于地下埋藏时的文物含水率，所以，出土文物所含有的水分，会在短时间内大量蒸发流失。并且，这种流失在文物的不同部位是不均衡的，从而导致文物各部位体积的干缩不均衡。因此，地下出土文物经常会出现快速干裂、变形。

再次，光线的影响也是非常突出的，地下环境没有光线，不存在红外线和紫外线的影响。文物出土后，直接面临阳光，导致出土文物的各项化学变化加速。例如有机质类文物和带有彩绘的文物，经常会发生质地材料颜色加深，表面彩绘变色、褪色现象。

最后，面临的是地上环境中各种生物类的危害。空气中飘浮有大量微生物的孢子、植物的种子、昆虫的虫卵，有的可能是在地下埋藏环境中本身带有的。在地上环境的条件许可下，它们会在出土文物表面很快地滋生，给文物带来很大的伤害。

总之，文物在地下经过千百年的埋藏，化学性质虽然有了一定的变化，但它们与埋藏环境已经建立了某种平衡，还能较好地保持其原有状态。一旦发掘出土，这种平衡状态迅速被打破，各项因素的变化给出土文物的承受能力带来巨大的考验。

三、考古现场——文物提取时的稳定性处理与环境控制

（一）文物出土时常见的病变与稳定性处理措施

有机质文物有一个共同的病变，就是微生物对其的侵害。在埋葬过程中，有机质文物被水解、降解导致结构酥松，并且富含大量微生物营养源，出土时微生物生长十分容易，极易发生微生物侵蚀。这种病变大大降低了有机质文物的力学性能与耐腐蚀能力，也为日后的文物清理、修复与保护带来很大麻烦。因此，考古现场出土的有机质文物在提取之前，要及时做好微生物防疫处理，通常最简单的办法，就是定时喷洒含有一定杀菌灭生作用的消毒剂。

有机质文物中的竹、木、漆器的病变，这三类文物均以木材为主体，木材由植物细胞构成，有孔隙，它主要由纤维素、半纤维素、木质素组成。纤维内含较多的亲水基因，易导致木材的膨胀、收缩。此外，不同的木质吸水率、脱水率也不同。由于常期受地下水及其它有害物质的侵蚀，其组成中的纤维素、木质素等都有一定的破坏。在地下环境中，大多数地区的木质文物基本上处在一个比较恒定的环境中，由于自身的吸水性，其含水率一般比较高。在发掘过程中，由于环境(包括温度、湿度、气体、光线等)有了突变，两个环境差异导致的失水太快会给它们带来变形、皱褶、开裂等病变。

如出土的饱水竹简，在空气中放置一小时后，便会出现收缩、起翘现象。还有饱水漆器出土后，如不及时采取保湿措施，会很快脱水皱缩、变形。这就需要我们在考古发掘现场注意控制木质文物水分的散失速度。通常根据发掘进展和提取先后步骤，可以采取定时喷洒含有杀菌功能和脱水定形作用试剂的水溶液，来补充文物的水分含量，控制湿度，防光、防虫、防霉，减少文物出土时环境的差异，稳定木质文物的物理化学性能。

在考古发掘现场，如果有纺织品文物出土，应想办法及时将其整体转移到室内，在避光、低温的环境中进行揭取。避光是因为纺织品中的丝纤维对紫外线很敏感，会发生光氧化降解，使之断裂，织物上的染料也会加速氧化褪色。低温则是为防止织物出土后发生霉变。

在埋藏中，皮革的物理化学性能已发生极大的衰变，一旦出土，就会迅速地硬化、皱裂、变形。此外，如果是在湿润环境下出土，皮革还容易产生霉变，应当尽快揭取并密封、避光保存，或用甘油、液蜡等适合材料将它们封护起来。

在考古发掘中，常常会遇到表面看来似乎是很完整的骨头，但拿不起来，甚至触之即碎。当遇到这种情况，一般可采取连周围的土一起提取的方法，也可采用加固取回，再清理修复。

彩绘陶器出土时，一方面随着陶体膨胀收缩而变化，另一方面颜料中的胶结材料也在随着时间慢慢老化，失去作用。失胶的颜料在地下可溶性盐类的活动下，慢慢开始粉化。因此，很多彩绘陶器在出土时，随着陶器含水率的快速降低，容易出现掉色现象。这种情况一般需要在考古现场进行湿度保持控制，并在彩绘清理过程中对彩绘层进行一定的加固处理。

古代铁器一出土就面临着快速生锈腐朽的问题，尤其是在地下已经生锈的铁器，一般糟朽严重。在考古发掘过程中，铁器出土的外界条件如含有水分氧气、灰尘等，会使铁器在出土后继续腐蚀。因此，在发掘现场，应该及时提取铁器，并迅速进行干燥处理，放入密封带有干燥剂的容器中。

（二）环境控制的重要性与常用措施

在考古发掘现场，我们应该从出土文物含水率的保持、空气环境温湿度的控制、微生物的防疫、灰尘与有害气体的预防等几个方面入手，做好考古现场环境控制工作，从而将环境突变带给文物的伤害降到最小，做到这一点对于出土文物的后期保护工作十分有利。

1.文物含水率的保持

对于出土的有机质文物而言，水分的流失速度对其形态的改变有很大影响，但是湿度大又会带来潮湿环境下的病变，这个矛盾是考古现场应该重点解决的问题。水的来源主要有降水、空气中的水分和地下水。在考古现场，对降水的预防通常是建保护大棚，对空气中水分的控制则需要搞好保护大棚的密闭性与通风性。

地下水是我们需要面对的主要因素，在发掘过程中，文物绝大部分时间是与土壤直接接触的，而且有很多墓葬、遗址距地表往往较深，地下水的活动也比较明显。地下水的活动对文物的危害很大，会带来不同种类的破坏。

因而，针对不同的文物，我们应采用不同的防护措施。例如，对于出土的有机质文物而言，水分的快速流失对其形态有很大的影响，容易造成开裂以及酥粉性破坏，因此在出土时要先用保护膜包裹文物，保证其含水率，控制水分流失的速度，然后再慢速脱水；对于出土的无机质文物而言，温度与湿度的快速变化，可熔盐会形成可熔盐结晶，造成文物的开裂，因此在出土时要及时进行脱盐处理。

2.温湿度的控制

利用安装的空气调节装置，进行日常温湿度监测与调节。对于条件比较差的工作环境，就必须结合当地气候条件与工作日程来宏观调整，对局部微环境作一些简易控制。

3.空气净化控制

在考古发掘现场周围，应该尽量关闭大气污染源。对于保护大棚的门窗尽量进行密封性处理，安装过滤网，对空气中的有害气体、灰尘、悬浮颗粒物进行净化过滤，可以长时间保持文物表面的清洁与化学性能的稳定。

4.发掘现场采光中紫外线的过滤

在考古现场的保护大棚中，通常采光是利用太阳光，而阳光中的紫外线含量很高，对文物表面，特别是有机质文物影响较大。对于保护大棚，我们可以用紫外线吸收剂处理大棚透明部位，减少紫外线。没有保护大棚的发掘现场，就必须采用带有防光涂膜的遮阳伞消除紫外线对文物的损害。

四、包装与运输

如何将考古现场取出的文物安全运回室内，也是室外发掘清理工作的关键一环，它包括两个重要环节：第一个环节是包装；第二个环节是运输。

（一）包装

包装应具有物理保护和化学保护的功能。就物理保护而言，我们应该用防震材料包裹器物，以免受碰撞。至于化学方面，则是使用不会释放酸气、不受微生物侵害的非污染性的惰性材料，达到化学保护的目的。

所提取的文物都应该标上登记号，先在标记部位抹上一层可逆材料，通常是丙烯酸树脂溶液，然后写上登记号，最后再覆上一层丙烯酸树脂溶液。另外，文物上面都应配一张紧急抢救的技术卡片，在卡片上详细地填写器物来源，发掘期间所做的一切操作处理、分析、取样等情况，在显眼的地方标上用以识别器物保存状况的标记，如易碎、在特殊环境条件下保存等。

（二）运输

凡运输文物的工具都应采取一些必要的防震措施，在运输途中车的速度不宜太快，力求平稳，尽量减少不必要的损失。