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木质文物作为众多古文物中的一种主要类别,在考古界中占有重要的地位。我国也出土了众多的木质类文物,其中无论是饱水类木质文物还是干燥类木质文物,大多都是埋藏于土壤中并被发掘出来的,木质文物的腐蚀程度与地下土壤中的埋藏环境条件是密不可分的。因此对埋藏土壤中的各项环境因子进行研究,并针对各种环境因子设置相关的模拟实验,分析其对木质文物的腐蚀影响程度,这将对更好的保存木质文物具有一定的现实意义。本文以周原车马坑墓地和罗兀城遗址中的一座棺木墓地作为研究对象,分析了这两处土壤中的理化性质及各种环境因子对木质文物的影响,并设置相关模拟实验,分析土壤中的多种腐蚀因子(含水率、温度、pH、可溶盐及重金属中的铁)对木块试样腐蚀的影响。主要得出的结论如下:(1)埋藏土壤环境特征及影响分析结果表明:(1)两处土壤的含水率均较低,小于5%,属于明显的干土;pH值较高,均在8.5以上,属于碱性,尤其是棺木某些采样点的土壤甚至达到了9.5以上;各采样点的粒度组成差别不大,两处土壤均属于粉砂质壤土;(2)不同金属全量差别较大,总体来看轻金属的全量要高于重金属;同种金属在两处土壤中的形态分布略有差别,这主要是由于金属形态受土壤中各种因素的影响较大,且在不同的土壤中可以相互转化;(3)不同离子的含量不同,阴离子中SO42-所占的比例最大,PO43-含量最低,阳离子中Na+和Ca2+的含量较高,NH4+最低,且各离子的空间变异性相对较小;(4)两处土壤腐殖质的含量均较低,小于10 g/kg,胡富比(胡敏酸/富里酸)的值也均较低,小于1,表明土壤肥力较差;(5)各类别微生物的数量总体上表现为细菌>放线菌>古菌>真菌,细菌和真菌包含的微生物种类较多,而放线菌和古菌所包含的类别较少。虽然各种环境因子都会对木质文物的腐蚀产生一定的影响,但由于两处土壤的含水率均较低,制约了土壤中其它各种因素的生物化学反应,从而对木材腐蚀的影响也会较小,因此这两处土壤均比较适宜木质文物的保存。(2)埋藏土壤环境对木质文物的影响机理研究表明:土壤的含水率、温度、pH、可溶盐及重金属等都能对木质文物的腐蚀产生直接或间接的影响,这些影响因素之间是相互联系的:(1)含水率能够影响离子迁移和微生物的活性,在设计的7个含水率条件中,随着土壤含水率的增大,木块的总质量损失及各组分的质量损失均呈现先增大后减小的趋势,在土壤含水率为30%时达到最大;(2)纤维素,半纤维素和木质素能在高温条件下发生分解,温度也能影响酶和微生物的活性间接对木质文物的腐蚀产生影响。在设定的四个温度中,30和35℃时木块的总质量及各组分的质量损失明显大于5和20℃时的质量损失;(3)酸和碱能够破坏木质组织结构中纤维素、半纤维素和木质素的结构。在设定的土壤pH范围(1~11)内,pH在4~7时,各组分及总的质量损失相对较小,当pH<4或>7时质量损失明显增大;(4)可溶盐对木质文物的影响具有多样性:其能在木块表面或裂隙中发生沉淀或是结晶现象,造成木块的膨胀变形;一些可溶盐离子能够电离或是水解改变土壤的pH,破坏木质组织结构;或是通过改变细胞内外渗透压影响微生物活性,间接对木质文物的腐蚀产生影响;碱土金属可溶盐离子能够在纤维素热分解反应中充当催化剂;还有一些可溶盐离子如Cl-能促进纤维素在土壤中的溶解。在设定的9种可溶盐不同的浓度范围(0~1000 mg/L)内,木块的总质量损失及各组分的质量损失均与可溶盐浓度呈正相关,不同可溶盐对木块的腐蚀机理存在差异;(5)重金属Fe对木质文物的影响为:单质Fe能够与木材形成原电池,使木材发生电化学腐蚀;Fe3+、Fe2+能够水解降低土壤pH或在纤维素的水解中充当催化剂的作用;且不同形态的铁因为性质不同会对木质文物的腐蚀产生不同的影响,有效态铁活动性最强影响最大而残渣态影响最小。在设定的含量范围内,木质组织结构各组分的质量损失均与铁的含量呈正相关关系,含量越高,影响越显著。