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    遗产保护

    饱水环境下出土木漆器微生物病害研究

    发布时间:2018-04-27邱祖明 雷 琼

    项目缘起

    饱水木漆器经历了地下几百上千年的埋藏,受到地下多种因素的作用,胎体已不同程度糟朽。很多饱水木漆器在出土时器型清晰完整,但在干燥后往往会发生变形、扭曲,而这种变形很难复原到初始的尺寸和形状。作为识别文物的最重要特征之一的器形,承载了大量的文物信息,文物器形的变形扭曲是文物价值的重要损失。为了维持其器形不因干缩而变形,出土饱水木漆器在出土后,一般浸泡在水中,直到脱水修复之时。由于现有文物保护的条件与实际需求之间的差距,出土木漆器长期浸泡在水中,等待保护修复。馆藏饱水保存时间,短则两三年,长则三四十年,甚至更长。

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    试验流程

    饱水保存虽然能维持出土木漆器文物基本形状,但这一过程中文物病害通常也会加重,造成损失,短时间内不甚明显,但经过长时间的累积,这种损失却是无法估量的,甚至会有少数文物在饱水保存的过程中逐渐消失。木材细胞壁中主要含纤维素、半纤维素和木质素。大量研究表明,饱水状态下木材中的细菌能够以这些成分为碳源而生存,此外,微生物代谢产物中含有的某些酶也能够分解木质文物中的有机质,因此饱水木质文物易受到微生物侵蚀。作为有机质文物,出土木漆器在饱水保存阶段存在的微生物病害同样值得重视。

    随着文物保护事业的发展,包括生物学技术在内的很多自然科学领域的方法和技术逐渐被应用到文物保护中。从上个世纪中叶开始,西方学者就运用生物学理论来评估各类文物的保存状况,并以评估结果为依据来完善文物保护措施。国内在文物保护生物学方面,尤其是古代壁画和木质棺椁的微生物病害方面的研究也已取得阶段性进展和成果。但与欧美国家相比,我国将微生物学技术应用于饱水木质文物保护方面的正式报道较少。对于木漆器的微生物病害仍然有大量的未知领域需要我们去认识。

    为此,出土木漆器保护国家文物局重点科研基地于2012年便开始在木漆器微生物病害研究方面进行探索,以荆州博物馆1978年出土,并且一直泡水保存的天星观一号墓出土木漆器的微生物作为研究对象,设置开放课题进行研究。目的是通过对天星观一号墓木漆器样品微生物群落结构的研究,探索建立木漆器微生物病害的研究方法,并对泡水保存木漆器的微生物情况有一个基本了解。随着微生物分子生物学技术的快速发展,技术的进步和成熟,成本的降低,在其他领域有大量成功应用,为出土木漆器的微生物研究提供了很好的借鉴。


    课题研究

    为调查出土饱水木漆器文物中微生物的存在情况、种群结构及分离的主要微生物对木材损害和降解的影响,采集江陵天星观一号楚墓出土的饱水保存的彩绘木漆器3个样品及保存环境中的水样进行研究,分离鉴定样品中微生物种类和数量,并鉴定种属;MiSeq测序分析种群结构;木材回接腐蚀试验。

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    样品采集

    出土彩绘漆几和其保存环境中可培养微生物的分离培养和鉴定

    对江陵天星观一号楚墓出土的饱水保存的彩绘木漆器3个样品F452、F455、F446及保存环境中的水样进行取样,采用选择性培养基分离鉴定方法对其微生物种类和数量进行了初步分析,采用分子鉴定方法鉴定其种属,结果显示,微生物数量1360 CFU/g~285 CFU/g;样品中分离出细菌、真菌和放线菌三大类;共分离出178株细菌和23株真菌,细菌分别属于蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)等16个种属;真菌分别属于曲霉(Aspergillus)等5个种属。

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    江陵天星观一号楚墓出土F446彩绘漆几

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     江陵天星观一号楚墓出土F455漆禁


    出土彩绘漆几和其保护环境中微生物群落结构分析

    从研究结果来看,饱水保存的木漆器胎体中的微生物以细菌为主,真菌少量存在。出土饱水木漆器样品分离出的细菌中,芽孢杆菌属为优势菌,水样中数量最多的是短杆菌,芽孢杆菌属在其中只占有很小的比例。水样中细菌种类比木质样中丰富。

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    采用Illumina MiSeq高通量测序技术对木漆器和保藏水样的微生物进行群落结构分析,发现细菌序列分成3941 OTUs,其中古菌有12 OTUs,细菌有3902 OTUs,主要优势细菌种群分别为变形杆菌门、酸杆菌门、放线菌门、厚壁菌门等;古菌优势种群为广古菌门。真菌序列分成145 OTUs,细菌OTUs远远大于真菌,细菌种群比真菌丰富。

    本试验选择的F455和F446两件木漆器文物样品出同一座楚墓,出土后保存在地下室同一个水池中,且胎体树种均为枫杨,根据肉眼观察,结合结晶度和热分解温度分析,木漆器F446糟朽程度要比F455更严重,而F446木质样中分离的细菌种类和数量均多于F455,可初步推断,饱水木漆器越糟朽,其内部细菌含量和种类更多。

    微生物对木材腐蚀试验

    选择分离到的不同种属的28株细菌回接马尾松木材进行腐蚀试验,发现大部分试验菌株能不同程度降解木块,其中,H2(Bacillus cereus)等15株菌对木材腐蚀性较大。


      

    ▲F446树种横切面


      

    ▲F446树种径切面


      

    ▲F446树种弦切面


      

    ▲F455树种横切面


      

    ▲F455树种径切面


      

    ▲F455树种弦切面


    后  记

    微生物病害属于木漆器病害中的一种,属于活动性和可诱发性的病害,文物保护修复工程中对这种病害应当提早预防和尽快去除。本研究对引起文物病害的微生物进行分析,了解木漆器细菌种类和数量,为后续试验中抑菌杀菌剂的筛选提供了依据。目前我们对饱水木漆器文物的微生物病害的规律认识还不多,木漆器微生物病害还有许多工作有待深入了解探索。通过对饱水保存阶段微生物的研究,深入了解饱水木漆器微生物病害的发展规律,研究微生物病害的防治办法,减少或延缓微生物对饱水木漆器的损害,为饱水木漆器保护修复争取时间。

    通过开放课题的研究,我们不仅对出土饱水木漆器的微生物病害有一个初步的认识,更重要的是,通过课题研究我们掌握了相关研究方法、技术,而且培养了相关研究人才,为相关后续研究积累了技术和人才储备。

    出土木漆器保护国家文物局重点科研基地紧盯文物保护研究前沿热点,更注重解决文物保护中实际问题,以问题为导向,开展相关研究工作,补齐文物文物保护工作的短板。文物保护的科学研究有大量的工作需要做,很多短板需要补。一直以来,饱水保存阶段的文物病害的发展未受到足够的重视,有机质文物的微生物病害的研究稍显零碎,对其发展规律的认识也不到位,对于饱水保存的木漆器病害发展规律的认识及相关控制技术研究有助于弥补这一短板。


    编辑陈梅