秦公帝王陵

　　内容提要 本文通过运用薄荷醇及其衍生物，在秦俑坑考古发掘现场有效提取了一批脆弱遗迹，并在实验室对其性能进行评估与检测，结果表明，薄荷醇及其衍生物可以作为非常有效的脆弱遗迹提取材料，这为现场保护文物及遗迹提取提供了一种全新思路。
　　关键词 秦俑坑 发掘现场 脆弱遗迹 提取 薄荷醇衍生物
　　遗迹是古代人类活动遗留下来的痕迹。脆弱遗迹是指抵御环境侵蚀能力差的遗迹、遗址，主要包括考古发掘现场出土建筑遗迹、器具遗迹、生产生活遗迹、艺术品表面残留物等。由于脆弱遗迹出现的病害原因很复杂，其病害主要表现在如下几方面：脆弱遗迹失水产生的干燥开裂和坍塌；遗迹在失水作用下的软化和垮塌；遗迹本体在湿度变化和盐分作用等因素下出现的风化，以及生物因素的作用出现的各种破坏。
　　脆弱遗迹提取保护研究，主要集中在以下四方面：考古发掘现场脆弱遗迹物质成分检测分析研究、脆弱遗迹提取材料研究、提取工艺研究、脆弱遗迹提取保护效果评估研究。这其中大多以物质成分检测分析研究为主，在提取材料研究方面，主要是运用石膏套箱提取[1][2][3]、整体切割提取[4][5][6]、环十二烷聚氨酯发泡材料提取[7]。由于提取材料直接施加在脆弱遗迹本体中，须经过室内、现场试验，慎重考虑施工工艺及操作步骤，取得成功经验，经过必要的论证后，才能实施。目前较为成功的脆弱遗迹提取保护工程案例还不多，仍处在探索、试验阶段。
　　2009年6月，秦俑一号坑进行了第三次考古发掘，相继出土了百余件兵马俑，它们残破严重，多数陶俑表面有彩绘残留，残存的彩绘遗迹较为丰富，主要包括陶俑表面彩绘遗迹、箭镞遗迹、韬、弓弩遗迹、鼓、盾等，这些脆弱遗迹是历史信息的重要载体，其内涵十分丰富，是重要的实物资料，具有不代替的历史价值、艺术价值、科学价值，保护好这些脆弱遗迹可以为秦陵研究提供有力的支撑。为了更好地、科学地保护这些遗迹，更好地展示考古发掘成果，我们对这批彩绘遗迹进行了提取工作。
　　在此次提取中使用了薄荷醇衍生物作为提取材料，希望能替代传统的石膏、环十二烷等。由于薄荷醇在香水、糖果、牙膏中作为添加剂使用，是非常重要的药物中间体，对人体没有危害，其挥发后虽会刺激眼睛和皮肤，但其气味清香，不会引起人体不适。相比石膏，薄荷醇具有可挥发性，渗透性好，固化快，操作方便，用量少，不会造成盐害，后续移除非常方便的特点。相比环十二烷，薄荷醇方便易得，饱和蒸气压更低，渗透性更好，且固化时间适宜，加之对其毒性研究得比较透彻，较环十二烷而言，对文物保护修复人身更为安全。
　　在有机所实验室对薄荷醇做了相关性能测试，并初步进行了实验室评估。基于以上的实验研究背景，决定在考古发掘现场选择几处脆弱的遗迹作为案列，研究薄荷醇在考古发掘现场复杂环境下，能否取代石膏和环十二烷作为新型临时性加固和提取材料，在秦俑一号坑考古工地进行了临时加固实验和提取实验。其中L-薄荷醇购自上海KABO贸易有限公司(中国)，环十二烷由TCI(日本)所提供。
　　利用薄荷醇在室温下自行升华的特点，可用于脆弱遗迹提取保护。薄荷醇升华和挥发后，对遗迹本体无影响，在秦俑脆弱遗迹模拟样品中，对它的渗透性、残留物、外观等进行实验室检测，发现提取效果良好[8]，目前已经在秦俑一号坑考古发掘脆弱遗迹的提取中进行实施。
　　目前，环十二烷是使用最为广泛的脆弱遗迹提取保护材料，自从20世纪90年代后期首次被引入到脆弱遗迹现场保护之后，很多考古发掘现场在对脆弱遗迹提取时都运用了环十二烷[9]。然而环十二烷具有高度的生物蓄积性，毒性未知，因此应慎重使用环十二烷。作为环十二烷的替代物，通过多次试用，薄荷醇在日用品、药品中的使用已经证明了其出色的安全性。此外，与非极性的环十二烷不同的是，极性的薄荷醇与极性基材之间具有较强的相互作用。在某些情况下，性能更优于环十二烷。
　　一般来说，与环十二烷相比，薄荷醇渗透到脆弱遗迹样品中的程度更深。这是因为环十二烷具有较高的熔点，意味着它固化更快；另外则是由于极性薄荷醇在含水份的脆弱遗迹样品上结合力更强。在较低温度下，薄荷醇的黏度远高于环十二烷。薄荷醇或环十二烷升华后，残存于脆弱遗迹表面的提取材料将自行消散于大气中。与环十二烷相比，薄荷醇可以提取更多脆弱遗迹，这可能源于薄荷醇超强的渗透性以及范德华力作用，根据相似相容原理，脆弱遗迹中极性的水与极性薄荷醇有着更强的结合力。结果证明，与环十二烷相比，薄荷醇用量更少就可达到提取脆弱遗迹的目的。在进行脆弱遗迹提取时，薄荷醇和环十二烷最佳的操作环境温度是20-40℃，这低于它们各自熔点。
　　2010年7月5日，在秦俑一号坑T23G9，选择箭镞遗迹作为临时性加固和提取试验。该遗迹整体分为三部分，偏北有一东西向裂缝，宽度约0.5厘米，偏南有一与东西向裂缝相交的小裂缝，宽约为0.2厘米，上表面有少量炭黑痕迹。土块长32.1厘米，宽21.5厘米，厚18.5厘米(图一)。
　　针对此处遗迹，先用纱布整体包裹，由于遗迹已经出现比较大的裂缝，稍受外力就会崩解，特意在外围用绳子捆绑。用加热器将薄荷醇熔化，用刷子刷涂在纱布上，用量以全部加固为止，记录用量。对于遗迹表面出现的较大裂缝，将薄荷醇晶体填充在其中，用红外灯烘烤至全部融化。待其完全固化后，即可提取。固化时间因环境温度不同而有差异，一般在28度时固化时间为2-3分钟。请经验丰富的技工把与底部地砖相连的土掏空，使遗迹脱离地面，然后在底部插入铁板，手托铁板使遗迹离开地面，转移离开发掘现场。此次实验因遗迹本身裂缝较大，仅靠薄荷醇自身加固还不足以分散在切割或掏土时产生的机械应力，虽然薄荷醇具有加固作用，但毕竟是分子间作用力，面对强大的剪切力和扭曲力，极易断裂，单纯用薄荷醇或其他试剂加固遗迹本身，难免造成土块从裂缝处散开，剥离。因此临时性加固和提取不能单靠化学试剂完成，工艺上需要寻找到最佳方法来协助薄荷醇完成提取任务。根据复合材料的原理，在薄荷醇之间加入纱布棉线等纤维作物，利用纤维的柔软来分散应力，同时纤维作为薄荷醇加固遗迹的介质，达到均匀整体加固的效果。
　　彩绘土块彩绘分布：双腿行滕结压痕为大红色，裤管为淡绿色，紧连裤管下为大红色彩绘。土块长35厘米，宽32厘米，厚20厘米(图二：1)。
　　针对此处遗迹已经有土块剥离，先重点加固剥离和脆弱部分，再用纱布整体加固(图二：2)。如此加固后，待其固化，底部掏空即可以移动。
　　箭镞遗迹描述：土块南侧有青铜箭镞若干，箭首朝东南交错排列，并且表面有少量炭黑痕迹。土块长33厘米，宽22厘米，厚25.5厘米(图三)。
　　此处遗址位置关系复杂，提取时需要把它和与其相连的另一处箭镞遗迹分割开来。为了保证不破坏另一处箭镞遗迹，我们把与其相连的箭镞遗迹也进行了加固。使用钢锯条从两者连接处将它们分开，完整的保存了两个箭镞遗迹。由于整体已经加固成为一体，在掏土的时候又非常小心，上面的箭镞遗迹完整的保存下来，并成功移走。
　　弓弩弩臂遗迹，表面中间部分有弩臂腐朽痕迹和弩臂少量烧痕痕迹。土块长62.5厘米，宽22.5厘米，厚16.19厘米(图四)。
　　此处遗迹为有机质腐朽残留物，只留下压痕痕迹，清理后，如不及时加固并放至实验室，极易风化湮没变得模糊不清，属于濒危遗迹。针对此处遗迹，在压痕和脆弱部分特别加固，纵横交错地铺放纱布，再整体加固。掏土之后，脱离地砖，插入铁板就可以整体移动。
　　披膊背部部分铠甲和其上覆盖土块，土块上有肩膀处彩绘痕迹印痕。铠甲长35厘米，宽26厘米，厚8.8厘米，土块长34.5厘米，宽33厘米，厚16.5厘米(图五)。
　　此处遗迹需要连同底部的披膊陶片一起移走，将上面的彩绘痕迹遗迹加固后，整体可以移走。
　　骖马右后腿彩绘遗迹，上面有清晰的红色彩绘和淡紫色彩绘。提取彩绘遗迹。长40厘米，最宽10厘米，最窄8厘米，最厚12厘米，最薄8厘米(图六)。
　　此处为马腿压痕遗迹，其下还压有陶片，形状不规则，最薄处仅8厘米厚，又比较长，现场极其难以提取，稍不留心就会造成断裂。为此在马腿压痕上先做加固，使用大量薄荷醇，用两层纱布，在整体加固一遍，直至牢固。由于紧贴着陶片的土上也会有彩绘压痕，要保留这些彩绘，就不可用喷水的方法来掏土，只能利用地形和遗迹的形状，用锯子很完整的沿着陶片据，使两者分离，最终放在铁板上再移出现场。
　　现场用薄荷醇作为临时性加固和提取材料所成功提取了六处遗迹。以下是提离现场以后的照片(图七)。
　　根据六处遗迹现场临时加固和提取经验，薄荷醇作为考古发掘现场脆弱遗迹或濒危遗迹临时性加固和提取材料是非常合适的，但需要探索更适宜的辅助材料，并不断完善目前已有的工艺。相信通过大量案例积累，会形成丰富的临时加固和提取经验，并逐步形成一系列规范化工作流程。目前对所提取遗迹正着手开展评估工作。
　　结论
　　实验室测试表明：考古发掘现场脆弱遗迹的提取、临时加固，易碎文物或遗迹的运输包装前处理，如脆弱织物、纸张、碎陶瓷片、箭镞遗迹、雕塑残片等各种对象，都可选择合适工艺实施薄荷醇及其衍生物进行提取。
　　基于目前的研究，在脆弱遗迹提取方面，薄荷醇及其衍生物提供了令人满意的结果。当然根据化学品MSDS数据库[10]，薄荷醇及其衍生物易吸入到皮肤中，引起皮肤刺激性和过敏。因此，在使用薄荷醇及其衍生物时，应注意避免皮肤接触，戴防护手套，并在空气通畅的环境下进行加热、融化和升华。
　　在使用薄荷醇及其衍生物进行脆弱遗迹提取时，应按照提取对象的外形尺寸、内部结合度等具体情况注意实施工艺，同时应注意提取后遗迹的存放条件，以确保脆弱遗迹在提取后保持原状，在其结合力失效前采取后续处理。
　　致谢：本课题在研究过程中受到国家科技支撑计划项目(课题编号：2010BAK67B12)和陕西省文物局文物保护科学和技术研究课题资助(课题编号：2011-K-001)。
　　注释
　　[1]陈庚龄：《论考古发掘现场文物保护的重要性与科学意义》，《丝绸之路》2011年第14期。
　　[2]杨忙忙、张勇剑：《实验室微型发掘方法在北周武帝孝陵发掘中的应用》，《文物保护与考古科学》2010年第3期。
　　[3]H·V·雷可夫基文、侯改玲：《考古发掘工地石膏封护提取文物的方法及实践》，《考古与文物》2000年第6期，第80-83页。
　　[4]南普恒、田进明、王京燕：《平遥弓村遗址出土猪骨骨架的现场保护及整体提取》，《文物保护与考古科学》2011年第1期。
　　[5]戴洪霞：《金代齐国王墓服饰出土整体提取的技术问题》，《边疆经济与文化》2007年第7期。
　　[6]杨璐、黄建华：《考古发掘现场文物保护中的整体提取技术》，《文物保护与考古科学》2008年第1期。
　　[7]夏寅、WEICHERTMaja、张志军、周铁、马生涛：《环十二烷法提取修复石铠甲》，《文物保护与考古科学》2005年第2期，第68-75页。
　　[8]薄荷醇及其衍生物作为文物发掘现场加固材料的用途：CN101962911A[P]，2011-02-02
　　[9]Jiafang Liang.The application of cyclododecane (CDD) for lifting fragile lacquer fragments from burial environments May 29，2009 UCLA/Getty Program on the Conservation of Archaeological and Ethnographic Materials。
　　[10]Sigma-Aldrich-M2780 MSDS data。

秦始皇帝陵博物院2012/秦始皇帝陵博物院．—西安：陕西出版集团 三秦出版社，2011