奥门金沙唯一指定平台
奥门金沙唯一指定平台
浏览字体: 打印页面
奥门金沙唯一指定平台 - 学术研究 - 文论集锦
海洋出水沉船船体保护的新探索 — — 宁波“小白礁I号”沉船保护修复(I期)项目概述
时间:2019-2-26    点击率:304

位于浙江省宁波市象山县石浦镇渔山海域的“小白礁I号”,首次发现于2008年,于2012年、2014年分别完成船载文物和船体发掘。这是一艘沉没于清代道光年间、从事海运贸易、具备远岸飞行能力的木质帆船,有着较高的历史和科学价值,为研究清代贸易史、造船史、航路航线等问题提供了重要的实物例证。

2013年4月28日,国家文物局批复同意“小白礁I号”沉船现场保护与保护修复(I期)项目立项。根据计划,“小白礁I号”沉船整个保护工作拟分为现场保护与脱硫脱盐、脱水定型、拼装复原三大阶段,其中2014-2018年主要开展的是现场保护与船体脱硫脱盐工作,即保护修复(I期)项目。

2019年1月9日,“小白礁I号”沉船保护修复(I期)项目顺利通过专家验收,标志着“小白礁I号”船体保护第一阶段的工作圆满结束。

项目缘起

“小白礁I号”沉船保护工作的立项与实施,主要基于以下几个方面的考量:一是“小白礁I号”水下考古发掘项目的自然延续;二是配合国家水下学问遗产保护宁波基地(以下简称宁波基地)建设开放和“水下考古在中国”专题陈列的特定需要;三是探索海洋出水沉船船体保护技术方法的重要途径,相较而言这一点也是最为关键的。众所周知,大体量的沉船尤其是海洋出水船体的保护,至今仍是世界性的难题,国内外之前在这方面有过一定的探索,积累了宝贵的经验,也有很多惨痛的教训。作为国内目前仅有的三艘正在开展船体保护的海洋沉船之一,“小白礁I号”沉船为相关保护技术的研发提供了难得的案例。

项目实施

2012年7月“小白礁Ⅰ号”船载文物发掘刚刚完成,宁波市文物考古研究所马上着手编制了《宁波“小白礁Ⅰ号”船体科技保护初步设想》,并于同年10月召开了专家论证会;会后,通过公开招标方式,委托中国学问遗产研究院编制了《宁波“小白礁Ⅰ号”沉船现场保护与保护修复方案(Ⅰ期)》,并于2013年4月获得国家文物局批复立项。2013年5月,因宁波基地尚在建设中,考虑到发掘出水后的沉船船体不能及时运送到宁波基地沉船保护修复展示室内实施保护修复,经报请国家文物局和国家文物局水下学问遗产保护中心同意,原定2013年度开展的船体发掘工作因保护需要顺延至2014年度实施。


2014年上半年,待宁波基地基本建成、保护条件相对成熟后,宁波市文物考古研究所联合国家文物局水下学问遗产保护中心、中国学问遗产研究院等多方力量,于同年5月正式启动了“小白礁Ⅰ号”船体发掘与现场保护工作,并于7月正式将船体发掘出水。在完成现场保护处理工作后,“小白礁Ⅰ号”船体随即被运入宁波基地沉船保护修复展示室,边保护边展示,从而实现了从发掘现场保护到室内保护修复的平稳过渡和无缝对接。


为保证“小白礁Ⅰ号”沉船保护修复(I期)项目的顺利开展,以宁波市文物考古研究所科技保护中心和中国学问遗产研究院出水文物科技保护实验室技术人员为主要班底,组建项目工作团队(项目总负责王结华;技术负责人金涛、李乃胜;主要成员有陈岳、田兴玲、沈大娲、马彪、李泽琛、王维等),具体负责船体脱硫脱盐工作的实施。此外,还与相关科研院所合作开展了一系列攻关课题。


1. 保存状况评估

“小白礁Ⅰ号”沉船现存船体长约20.35、宽约7.85米,残裂为东西两半:东半部分长约20.35、宽约4.65米,西半部分长约20、宽约3.2米。船体上层和船舷等高出海床表面的构件已不存在,但龙骨、肋骨、船壳板、隔舱板、铺舱板、桅座等主要构件依然保存较好且清晰可辨,可复原程度较高。

经发掘现场初步辨识和室内仔细辨认,最终确定“小白礁I号”出水船体构件共236件,分别为龙骨3件、肋骨及相关构件73件(其中船底肋骨22件、舷侧肋骨21件、肋骨残件6件、肋骨补强材12件、肋骨补强板12件)、船壳板94件(其中内层船壳板55件、外层船壳板39件)、隔舱板及舱室附属构件65件(其中隔舱板3道,并有铺舱板43件、隔舱板补强材1件、顶杠1件、隔舱板扶强材2件、压条15件等附属构件)、桅座1件。

经树种鉴定得知,“小白礁I号”沉船船体用材多样且较杂,目前可知有9个科15个属18个种(含未定种),以龙脑香科(坡垒属、龙脑香属)、马鞭草科(柚木属)和桃金娘科(子楝树属)为主。所用木材均为阔叶材硬乔木,多分布在东南亚热带地区,我国无产出或较少产出,有别于我国以往考古发现的古船,具有一定独特性。所用木材结构细密紧致、质地坚实、力学强度大、耐腐蚀性强,适宜作为造船用材,且有利于船体发掘出水后的保护修复。


根据调查情况来看,“小白礁I号”船体构件病害类型多样,保存状况不尽相同。埋藏于海床以下的船体部分保存状况较好,而暴露于海水中的部分构件则遭受破坏严重。船体构件均处于饱水状态,经抽样检测,含水率在87%-600.8%之间,说明部分船体构件发生了降解,实际木材含量降低,内部空隙率增大,脱水过程中容易发生变形、收缩和开裂。表面存在不同程度的糟朽、变色、变形、扭曲、开裂等病害现象,并有部分区域存在白色盐颗粒和红色难溶盐污染。船体构件上的钉孔处,铁钉大多已锈蚀,含有大量锈蚀物质。钉孔外围的木材表面也出现锈蚀物痕迹。经检测,其中含有较多硫铁化合物,主要成分为黄铁矿。硫铁化合物容易在空气中发生氧化,生成硫酸以及各种硫酸盐,导致木材降解,严重危害船体的长久保存。此外,由于长期埋藏于海洋环境,船体构件中含有大量的可溶性盐。船体发掘出水后,当外界环境温、湿度变化时,部分可溶盐反复结晶与溶解将导致纤维疏解和断裂。因此,“小白礁I号”保护修复(I期)的主要目的是采取有效措施对船体构件中存在的大量难溶盐(主要为硫铁化合物)和可溶盐(主要为氯化钠)进行脱除。

2. 脱硫脱盐处理

根据前期实验结果,确定采用饱水浸泡并定期更换浸泡液的方式进行脱硫脱盐。具体方法为:首先,以去离子水为溶剂,采用10mmol/l EDTA二钠为络合剂,NaOH调配溶液pH值至中性,采用水循环方式进行加速,定期换水并监测,以去除船体构件中以FeS和FeS2为主的硫铁化合物以及以Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Cl-、SO42-为主的部分可溶性盐;然后,待浸泡液的电导率趋于稳定时,再采用去离子水脱除残留药液和可溶盐。浸泡期间,若有需要,定期用2%硼酸硼砂杀菌防霉。


在宁波基地的沉船保护修复展示室,专门建有用于脱硫脱盐的浸泡池。在浸泡池中,特地配备了承重性很强的PP材质的三层浸泡托架,用于船体构件的分层浸泡,这样既避免了相互之间的叠压从而保证文物安全,也增加了与浸泡液的接触面积从而提高处理效率。

脱除过程中,选取了10件有代表性的构件,定期取样,采用实验室扫描电镜-能谱(SEM-EDX)、X射线衍射分析(XRD)、元素分析、等离子体发射光谱(ICP-OES)、离子色谱分析等测试手段,从含水率、形貌、色度、化学组成、可溶盐、硫铁含量等多个角度进行全面分析,以监控脱盐效果。

经过长期的脱硫脱盐处理后,“小白礁 I 号”船体构件表面显微形貌基本露出木材本体的颜色。随着脱盐进程,色度变化不明显,目前色彩已经趋于稳定。 浸泡液中阴阳离子已基本处于稳定状态,大量的可溶盐已被脱除:SO42-含量很低,变化轻微;K+、Mg2+、Ca2+离子已基本检测不到;Cl-、Na+含量相对较高,但波动较小,应是由脱盐试剂中含有这两种离子所致,停止投放试剂并改换纯水浸泡后,可有效降低这两种离子含量。船体构件中硫含量降低到 1wt%左右,硫元素脱除效果明显;铁的脱除率平均在95.67%左右,且浸泡液内的铁元素含量整体偏低,波动幅度不明显,临近项目实施尾声时监测到的最高计量仅为 20ppm,说明铁元素脱除效果明显。基于以上监测和检测结果,可以断定“小白礁I号”船体构件脱硫脱盐效果显著,为后续保护工作的推进奠定了扎实的基础。

3. 课题联合攻关

在“小白礁I号”沉船考古发掘、船体现场保护及室内保护修复阶段的脱硫脱盐过程中,宁波市文物考古研究所始终牢固树立课题意识和科研意识,在船体资料获取、木材损伤评估、硫铁化合物脱除、脱硫效果监测等方面与诸多高校和科研院所深度合作,取得了丰硕成果。主要合作项目包括:

与浙江大学合作开展沉船遗址海底环境样品检测,了解了埋藏环境特点及对沉船船体的影响;与武汉理工大学合作开展船体测绘与复原研究,对残存船体构件进行了辨识、分类、命名、测绘;与武汉海达数云技术有限企业合作开展船体数字化采集与处理,获取了正射影像、基础点云、二维线图、三维模型等大量基础数据;与中山大学合作开展船体构件材质鉴定及损伤评估,利用生物学研究的多种技术手段进行了微生物分析和腐朽程度评估;与北京嘉元文博科技有限企业合作开展X光照相检测,评估船体构件内部铁钉残留情况;与中国科学院合作开展船体构件脱硫效果监测与评估,建立了沉船木构件C、N、S等有机元素分析的标准流程;与浙江大学宁波理工学院合作开展船体构件内部顽固硫铁化合物脱除研究,探索电化学技术在特殊部位硫铁化合物脱除方面的应用;与国家文物局水下学问遗产保护中心合作开展新型脱水定型材料研发,在以传统PEG材料作为脱水定型加固剂材料的基础上,科学选择新材料进行脱水定型加固研究。

上述工作的开展,不乏出水船体保护新问题的研究和新技术的探索,为同类项目的开展提供了新思路、新材料和新方法。

项目评估

作为国家水下学问遗产保护重点项目、国内目前正在开展船体保护的少数海洋出水沉船之一和宁波、浙江首个海洋出水沉船保护项目,“小白礁I号”的保护工作不仅得到了国家文物局、浙江省文物局和宁波市、北仑区各个层级的高度重视,也同样得到了国内外众多科研机构、专家团队的关心支撑。在持续四年多的(Ⅰ期)保护修复过程中,诸多领导和相关专家曾经莅临现场考察引导,并曾分别于2012年10月、2014年10月、2015年12月、2017年5月和2019年1月召开过5次专家论证和分段验收会议。大家一致认为:

“小白礁I号”沉船保护修复在运作时秉持“保护与发掘并重、保护与展示并举、多学科介入、多团队合作”理念,注重保护工作的平稳有序、科学严谨与开拓创新;项目“组织管理到位,工作开展规范,学科合作充分,基础研究扎实,档案资料齐全”,是“我国水下学问遗产保护水平进一步提高的标志”,为国内外的出水船体保护提供了可资借鉴的范例,具有重要的引导作用。


“小白礁I号”沉船保护修复(I期)项目虽已顺利验收结项,但其保护修复之路依旧任重而道远。2018年以来,宁波市文物考古研究所联合国家文物局水下学问遗产保护中心,已提前开展了“小白礁I号”沉船保护修复(Ⅱ期)脱水定型实验和相关方案的编制工作,以争取尽快申报并组织实施。

】 【顶部】 【返回
奥门金沙唯一指定平台
返回顶部
XML 地图 | Sitemap 地图