张治国 科学技术史博士，国家文物局水下文化遗产保护中心副研究馆员
张治国：副研究馆员，博士，毕业于北京科技大学，现就职于国家文物局水下文化遗产保护中心，水下文物保护所负责人。主要从事海洋出水金属器、石质、陶瓷和木质文物的保护研究。在《文物》、《考古与文物》、《文物保护与考古科学》、《中国国家博物馆馆刊》、《腐蚀与防护》、《中国文物科学研究》等多个重要期刊，以及国内外会议、著作上发表学术论文40余篇；获得国家发明专利1项；著作有：《博物馆铁质文物保护技术手册》、《古代鎏金银器、玻璃器、香料保护技术——南京阿育王塔及出土文物保护技术研究》。
我国拥有丰富的水下文化遗产资源， 开展水下考古和保护工作近30年来， 做了大量的水下文化遗产调查、 发掘、保护及利用工作。本文简要介绍了海洋出水文物的特点，与陆地出土文物的区别，陶瓷、金属、脆弱有机质、木质船体等各类文物的腐蚀特征与防护技术，以及水下文化遗产原址保护。在目前我国实施“一带一路”战略构想的时代背景下，水下文化遗产保护工作的意义更为重大和深远。
我国拥有近 300 万平方公里的辽阔海域、1.8 万多公里的海岸线和丰富的内陆水域，水下文化遗产资源丰富。中国作为水陆兼备的大国，水下文化遗产是我国文化遗产资源的重要组成部分。保护水下文化遗产，挖掘其历史、艺术和科学价值，既是我国文物工作的既定内容，也是当前发展海洋战略、维护国家海洋权益、建设海洋强国、实施“一带一路”战略构想的现实需要。
近半个世纪以来，随着现代潜水科技水平的提高，海洋考古迅速发展起来，英、美等西方国家的水下考古足迹几乎遍布世界各大洋。水下考古发掘出的文物从坚实、大型的金属器具到柔软、小型的皮革制品，从木材、织物到陶瓷、玻璃器等等，林林总总不一而足。我国水下考古工作始于上世纪八十年代后期，深邃的海水遮蔽了数世纪之久的隐秘被渐渐揭开，越来越多的水下文物被打捞出来。这些文物不仅丰富了我们的馆藏，也为我们带来了更多的海交史资料。同时更给我们提出了许多新的问题和迫切而又艰巨的任务，即如何很好地保护和利用这些珍贵的水下文化遗产。
众所周知，海洋本身是一个巨大而稳固的富集电解质溶液的水体，任何一种物质在接触海水的过程中，都会发生不同程度的溶解。 这种来自于海水本身的损害， 主要是源于海水中化学的、物理的和生物的交互作用。而深藏于其间几百年，甚至几千年的各类文物，其损害程度便可想而知。正因如此，自世界水下考古工作伊始，其发掘品的脱盐、脱水及防腐问题便成为海洋考古文物保护工作中一个不可回避和首要解决的问题。
海洋出水文物的特点
海洋出水文物与陆地出土文物相比，在病害类型、保护技术等方面具有自己的特点：
1、高盐
海洋出水文物中的盐含量普遍较高，这类文物出水后，如果不进行脱盐处理，一旦温湿度的变化幅度较大，文物中盐分在溶解态与结晶态之间不断转变，体积的变化会给文物的结构造成一定程度的破坏，甚至会造成文物的彻底损毁，因此必须首先对海洋出水文物进行脱盐处理。脱盐包括可溶盐与难溶盐的脱除，大部分文物脱除可溶盐即可，但木质文物还应尽可能的脱除黄铁矿等有害的难溶盐，以免其氧化水解导致木材酸化，对后期的保存和展示造成长久的不利影响。
海洋出水文物的脱盐过程通常是十分漫长的，少则几天，多则几年。脱盐周期与文物类型、材质、成分、尺寸、含盐量等有着密切的关系。
2、凝结物
凝结物主要分为钙质与铁质凝结物。钙质凝结物来源于珊瑚、蚌类等海洋生物残骸的沉积，铁质凝结物主要来自于船载铁器船货生成的铁锈。对于前者，包含了文物来自海洋的部分特征，在充分脱去盐分后可选择保留，但若遮挡了人物服饰、面部纹饰等信息从而对文物艺术价值造成较大影响，可选择性的去除；对于后者，又分为两种情况，如果分布于陶瓷、木材、铜器等文物表面，应尽可能清除；如果将各类文物胶结在一起，可根据所包含文物以及凝结物本身的整体艺术价值，经过评估后，选择将易于分解且易于提取文物的凝结物分解后，尽量无损的提取其中文物，可将难以分解、无法无损提取文物、凝结物整体艺术价值较高的凝结物进行整体保护（图 1）。
3、脆弱
海洋出水文物来自盐度较高的海洋环境，海水腐蚀能力很强，经过数百年的埋藏，大量文物在海泥、海水的腐蚀作用下变得非常脆弱。另外，这些文物往往位于少则几米，多则几十米的水下，在水的压力作用下，如果不注重脆弱文物的水下预先加固、支撑与包装，很难将其从水下完整安全地提取出来。因此，开展脆弱文物的水下加固与安全提取研究十分必要。
4、量大
我国近年来在海洋发现的大型木质沉船多为商船。俗话说：“一艘船十座墓”，由此可见商船所载船货的丰富，再加上船员生活用品、携带物品及贸易货币，出水文物种类和数量更加丰富。面对数量巨大的文物集中出水时，现场保护及后期保护问题十分突出，尤其对保护场地、批量脱盐设备或设施、保护装置要求很高（图 2）。
图1. 海洋出水凝结物的整体保护与展示
图2. 陶瓷器循环脱盐装置
陶瓷器的腐蚀与防护
目前我国水下考古发掘的文物中，陶瓷类文物占 90％以上，从较为原始的低温釉陶到精美的影青瓷、青花瓷。不但品种繁多而且涵盖的瓷窑从北方磁州窑到南方福建的漳州窑、德化窑、建窑，地域范围也相当广泛。因此对这些陶瓷器在不同海域受海水的浸蚀状况和腐蚀机理进行调查和研究，并探索出一套行之有效的水下陶瓷器脱盐、除垢的保护方法，对于我国水下陶瓷器的保护和保存，具有普遍而深远的意义。
各类瓷器在出水后，表面还存在较多贝壳、珊瑚等海相凝结物，由于沉船内普遍存在铁器，导致部分陶瓷器表面覆盖铁锈或是与铁器粘连在一起或被铁锈包裹。陶瓷器在出水后如果处理不及时，温湿度变化较大时，极易导致陶瓷器内的可溶性盐类反复结晶与溶解，从而逐渐造成陶瓷器的盐析、剥釉或表面粉化。基于这类病害，陶瓷器出水后，应及时在淡水中进行浸泡脱盐处理，除去可溶盐；采用机械方法，结合弱酸性试剂或络合剂等化学方法，选择性的清除陶瓷器表面的凝结物；对于釉层脆弱，以及有墨书的陶瓷器，应加固后再进行浸泡脱盐。经过脱盐干燥的陶瓷器，可根据保存和展示需求，选择考古修复法或展览修复法，对残损陶瓷器进行修复（图 3）。
图3. 海洋出水瓷器初步修复前后
金属文物的腐蚀与防护
金属文物种类多样，目前海洋出水的金属文物以铁器和铜器为主，还有少量金银器、铅器、锡器和铝制品等，材质和保存状况不同，保护处理方法也有一定差异。
铁器相对比较活泼，氯离子对锻铁和铸铁都具有加速腐蚀的作用，铁器表面棕色液滴，即为氯离子存在的表现形式。因此，铁器一旦打捞出水后必须保持潮湿状态，可在碱液中进行脱盐和保存，移至实验室后再进行后续保护处理。
由于铜器对海洋生物的毒性作用，青铜、黄铜等铜器上很少有凝结物覆盖，但铜器易因矿化而遭到破坏，腐蚀多为一相或多相发生溶解造成，如黄铜的脱锌和青铜的脱锡现象。对于新打捞的海洋出水铜器，可将其暂时保存在倍半碳酸钠或苯并三氮唑溶液中，防止器物发生进一步腐蚀。
虽然银器在水下受到腐蚀，但暴露在空气中却不易遭到进一步的破坏。所以，银器不需要特殊的保存环境，只需将其在淡水中清洗干净，然后自然干燥即可。如果银器中的铜有进一步腐蚀的迹象，则将其浸泡在苯并三唑溶液中。
金器在水下不会遭到腐蚀，暴露在空气中也不会引起任何问题，淡水清洗干净后干燥保存。
锡很少以纯锡存在，多以铅锡合金的形式存在，铅大多单独存在。这些金属及其合金经海洋打捞出水后一般较为稳定。但铅和锡铅合金极易遭到有机酸性水汽的腐蚀，这些有机酸性物质来源于海洋生物的降解过程，因此需尽快去除凝结物。由于铅及其合金在去离子水、蒸馏水或软水中会发生腐蚀，因此不能将这类文物保存在这些溶剂中，而应将其密闭在聚乙烯袋或容器中。
铝一般发现于现代沉船遗骸。由于铝表面曾有铝氧化膜存在，海洋生物不易在其表面沉积。铝质器物出水后，在淡水中刷洗器物即可去除表面凝结物。器物中剩余盐分可通过继续清洗去除，之后干燥保存即可。
脆弱有机质的腐蚀与防护
海洋出水脆弱有机质文物主要包括木质、骨角质、纺织品、漆器、皮革类文物等。这类文物在出水时均为饱水状态，经过数百年的浸泡，木质、漆器中的纤维素、木质素等成分降解严重，骨角质、纺织品、皮革中的蛋白质也已部分降解，保存下来的成分以无机盐类占重要成分，文物含水率普遍比出土文物高，意味着糟朽程度更高，更加脆弱。
这类文物出水后如果失水速度太快，会造成文物的皲裂、开裂、变形、风化、起翘甚至最终粉化。因此，脆弱有机质文物的保护应该从水下考古现场开始，首先要通过加固、浸泡、喷淋的方式，避免该类文物的水分散失，尽量低温下避光保存，必要时还需添加适量抑菌剂。根据文物的状况分别进行保存，比如被铁元素污染的文物，需要和其它文物分开保存。
由于文物本身大多糟朽严重，所能承受的外力作用较差，出水脆弱有机质文物的后期保护具有较高的难度，需小心处理。例如骨角质文物，在做稳定处理时，一方面要选择能与潮湿骨角质中的水分相溶的加固剂，对其加固；另一方面还要考虑到加固后骨角质文物中的水分能顺利逸出，而外界环境的水分及有害气体难以进入。对于纺织品，一般由毛、丝等动物蛋白纤维或棉、 麻等植物纤维构成。 前者由氨基酸组成，后者则属于多糖化合物。纺织品本身的有机材质特性决定了其极易受到微生物和昆虫的侵害，是微生物繁殖生长的营养来源。其中的氨基酸或多糖类化合物中的羟基、羧基和氨基等亲水性基团，使纺织品有着较强的吸湿性，在饱水状态下也会加速纤维的老化。饱水状态下的纺织品文物若不进行脱水处理，则很难长久保存。如果任其自然脱水干燥，会导致脆裂。现今饱水纺织品文物通常使用缓慢干燥或慢速冷冻干燥的方法进行脱水。
木质船体的腐蚀与防护
海洋出水木质文物以古代木船为主，还包括其他一些小型木质文物。目前较通用的保护方法，根据船体打捞方式，分为整体保护和分拆保护后再拼装两种形式。对于整体打捞的船体，通常采用 PEG 长期喷淋置换出水分，比较有代表性的是在瑞典斯德哥尔摩的 Vasa 博物馆展陈的 Vasa 号。对于分拆打捞的船体，如西澳海事博物馆的 Batavia 号，保护通常需要经过脱盐、脱水、加固定型、拼装等程序。
图4. 木船发掘现场的喷淋保湿防霉
图5. 沉船遗址保护罩的物探旁侧声纳图像
海洋出水的木质文物与陆地埋藏或内河出水的木质文物有所不同。海洋出水木质文物通常含有更多的盐分。脱盐通常指脱除可溶盐分，一般采用在容器中用去离子水浸泡或喷淋的方法，脱盐时间随盐分含量不同为一年到几年不等。
目前对于饱水木质文物脱水的方式主要有醇 - 醚或醇 -醚 - 树脂连浸法、冷冻干燥法、聚乙二醇（PEG）法、蔗糖法、乙二醛法、超临界二氧化碳法等。PEG 法是饱水木质文物最常用的脱水方法，冷冻干燥也常用于小构件的脱水干燥处理。
在 2007 年整体打捞出水的“南海 I 号”的发掘与保护过程中，采用了多种方法相结合，如通过三维激光扫描监控船体形变，通过持续观测、微生物监测检测、自动喷淋保湿和抑菌剂的适度使用，在高温高湿环境中有效的控制了微生物的滋生（图 4）；针对“南海 I 号”发掘现场文物数量多、尺寸大、重量大的特点，分材质建立自动循环脱盐水池，满足大量出水文物现场保护的需要。随着水下文化遗产新情况、新问题的不断出现，随着科技的发展，水下文化遗产保护技术水平也在稳步提升。
水下文化遗产原址保护
联合国教科文组织 2001 年《保护水下文化遗产公约》及其《附件》中，将“原址保护应作为保护水下文化遗产的首选方案”作为第 1 条规则的第一句话，是基于对遗址及其历史和背景之间相互作用的重要性的认可。当水下文化遗址受到越来越严重的破坏和越来越频繁的盗捞等威胁时，一些国家通过立法或防护措施来设法保护这些遗址。如墨西哥宣布克罗海滩为具有考古价值的海洋保护区；克罗地亚文物登记处登记了几百处水下考古遗址，使它们得到了特别的法律保护，有 8 处遗址用钢制框架保护起来，游客可以观看却不会影响它们 ； 西班牙对于卡塔赫纳附近的公元前7世纪腓尼基沉船 “马萨龙 II”号采取了原址保护。
中国近年来也在水下文化遗产原址保护方面开展了一些尝试和探索。如 2003 年开工建设的白鹤梁题刻原址水下保护工程，2009 年建成开馆，成为世界上唯一的遗址类水下博物馆，2006 年 12 月被列入中国世界文化遗产预备名单，为水下文化遗产的原址保护提供了成功的工程范例。水下考古学家对广东汕头南澳 I 号明代沉船遗址运用保护性金属框架覆盖，有效防止了盗捞和文物破坏行为，并采用阴极保护法，延长了金属框架的寿命（图 5）；2016 年，对辽宁丹东的致远舰也实施了原址保护，在精确计算后，采用牺牲阳极的阴极保护法和水下焊接技术，有效的减缓了钢铁质沉船的腐蚀速率。这些案例为我国水下文化遗产的原址保护提供了范例和参考。
总结
中国的水下考古始于 1987 年，水下文化遗产保护的历史也不长，从这个角度来说，水下文化遗产保护尚属于新兴的学科。海洋的恶劣环境决定了海洋出水文物的保存状况之差和保护难度之大，我国近年来越来越重视与国际上水下文化遗产保护技术领先的国家开展合作与交流，越来越重视水下文化遗产保护机构、人员、场地、设施、设备的建设，任重而道远，但始终走在正确的道路上。
致谢：
本文所述内容涵盖国家文物局水下文化遗产保护中心、中国文化遗产研究院、广东省文物考古研究所、广东省博物馆、海南省博物馆、国家水下文化遗产保护宁波基地等单位的各级领导和水下考古、文物保护专业人员近年来所开展的工作，在此表示感谢！