大气酸性气体加速碳酸岩质文物风化的模拟实验研究

发布时间：2020-05-20 11:16

【摘要】：石质文物是历史上遗留下来的,以天然岩石为材料制造而成或赋存于天然岩石中的历史遗物。作为历史信息的实物载体,石质文物具有极高的历史、艺术和科学价值。近年来,随着大气环境污染日益加剧,石质文物面临着很多新的亟待解决的保护问题,基于石质文物风化机理研究基础上保存环境的确定以及保护方案的选择极为必要。探索石质文物风化机理的研究历程中,文物保护工作者忽略了两种情况:1、大气酸性气体对干旱地区露天石质文物、降雨(无酸雨)和非降雨天气条件联合作用下室内外石质文物的风化研究。2、大气主要酸性气体对碳酸盐岩质文物材料的风化机理研究。本研究从新视角,探究了大气主要气态污染物(SO2、NOx气体)和温室气体(CO2气体)对干燥少雨地区露天碳酸岩质文物和非降雨天气条件联合作用下室内外碳酸盐质文物的风化机理。首先,通过接近中国自然气候条件下的实验室模拟试验,探讨无液态水(雨水、露水、地表流动水、地下水等)直接参与条件下,碳酸盐岩质文物在气体吸附与昼夜温度变化共同作用下气体—毛细管凝聚(液)—岩石之间的耦合关系。其次,为探讨大气环境中SO2、(CO2和NOx气体在碳酸岩质文物表面作用过程,特选取古代编磬样品进行案例研究,基于文物保护理念,无法将文物本体置于高浓度的酸性气体中进行观察和检测,因此文章通过对古代编磬样品进行岩性特征和石料产地研究,从编磬样品石材产地选取相同岩性的岩石类型进行模拟风化实验过程。最后,选择灵璧磬石样品进行酸性气体的模拟风化研究,通过对其前后样品的表面观察、溶蚀速率,物相结构,成分结构等进行对比研究,探讨石磬的风化过程。研究结果显示,无液态水直接参与条件下,大气污酸性气体会造成碳酸盐岩质文物表面出现不同程度的劣化。气体通过吸附和毛细凝聚作用进入到岩石体中介孔中,并溶解于毛细水中形成酸性溶液,从而导致孔隙中产生溶蚀、次生盐类结晶、粉末状剥离等病害。本文为研究大气酸性气体和温室气体对干旱地区露天石质文物、降雨(无酸雨)和非降雨天气条件联合作用下室内外石质文物破坏过程提供了观察和研究的机会,从而为石质文物保护方法方案的制订提供依据。显然,本研究对于研究未直接暴露在外(如石窟内、易形成凝结水的室内环境)环境下的石质文物或干燥少雨地区露天石质文物风化这一前沿问题有着重要的借鉴意义。
【图文】：

情景,碳酸盐岩,石质文物,病害

物病害分为表面变化、剥离、断裂、变形、力学损伤和生物寄生六大类［７４］。２００５逡逑年国际古迹遗址理事会石质学术委员会（ＩＣ０Ｍ０Ｓ－ＩＳＣＳ）在其网站上颁布术语表，逡逑如图１．２所示，将石质文物病害分为裂隙与变形、分离、材料缺失变色与沉积和逡逑生物寄生五大类。逡逑国内学者对石质文物病害的研宄起源于二十世纪八十年代末至九十年代初，逡逑以黄克忠为代表的学者提出“环境地质病害”的说法，并根据病害产生的原因将逡逑石质文物病害类型分为自然作用和人类活动导致的地质病害两种大类［７５］。二十年逡逑代九十年代末李宏松提出文物病害的分类应该以己产生的病害特征为标准进行逡逑９逡逑

石质文物,术语表,病容

》标准综合了前人研宄，从病害特征、保存环境和岩石材质角度进行病害分类，将文物病害分成文物表面生物病害、机械损伤、表面风化、鼓、表面污染与变色和表面颜料病害七种［７８］。２００８年至２００９年，李据多年的实践经验，从石质文物本身的功能特征和保护现状角度对病，，将石质文物病害分成表层完整性破坏、表层完整性损伤类、表面形表面颜色变化类和生物寄生类五大类，具体种类型的次级分类和描述示［７９］。逡逑石质文物不同病害类型之间的形成原因是由交叉和重叠的，导致病害和确诊是比较困难的。同种病害的描述也出现较大的差异，这种差异国内外不同文化背景下文物保护研宄者之间，同时也体现在研宄者和复师之间。因此有一个标准权威合理的分类方法和术语描述方法是机提工作。目前尚未出现一个权威的碳酸盐岩质文物病害分类体系，因行实验之前，对碳酸盐岩质文物病害分类进行初步探讨。石质文物病宄和分类研究，是石质文物保护研究的两个重点，同时也是两个亟待。逡逑
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：K876.2;O652

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