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秦始皇兵马俑博物馆的陶器库房位于博物馆保管部地下一层,类似于半地下的建筑。库房中存放着从秦兵马俑及秦陵周边出土的一些待展的陶质文物及一些残片。为了探明库内大气环境状况,研究其是否适合文物保存,分别于2008年1月30日至3月2日,2008年7月28日至8月22日对博物馆室内外空气的温、湿度,气溶胶(PM2.5),SO2,NOx,NH3,HNO3等成分及其他环境变量进行了同步监测和分析。使用离子色谱和热-光碳分析仪对PM2.5中的11种水溶性离子及有机碳和元素碳(OC、EC)进行了分析。
陶器库内夏季的温度为20.3℃~29.8℃,相对湿度为45.8%~86.4%%;冬季的温度为0℃~16.4℃,相对湿度为28.6%~88.0%,馆内的微气候变化幅度较室外明显减小,夏季室内的稳定性相对较好,但还是存在明显的季节差异和日内变化,显示室内的微环境在一定程度上还是受到室外和人为活动的影响。这可能是文物表层发生酥解的原因之一。以不发生化学反应的元素碳(EC)作为参照物,发现展厅内外的空气存在一定程度的交换。
夏季室外大气中PM2.5的平均浓度为113.4μg m-3,室内的平均值为62.8μgm-3;冬季室外PM2.5的平均浓度达到153.9μg m-3,室内约为76.1μg m-3,显示陶器库内的呈现一定程度的颗粒物污染,室内PM2.5主要受室外影响。室内外大气PM2.5主要由硫酸盐、硝酸盐、铵盐及有机物等组成,其中对文物有较大影响二次离子(硫酸盐、硝酸盐、铵盐)占到室内颗粒物质量的30%左右。这些组分在库内存在消耗机制,在高湿的环境下,这些盐类粒子吸湿而增大粒子半径进而沉降在文物表面,对库内的文物产生有害影响,为文物酥解提供化学物质(如硫酸盐颗粒),以及酸性的化学反应微环境。
通过对微气候、腐蚀性气体、颗粒物(PM2.5)的相关参数的对比分析,推测文物表层酥解的可能原因是:大气中的SO2等有害气体以及颗粒物可以通过空气交换进入陶器库内,使大气污染物与文物本身发生缓慢的化学反应,在文物表面形成可溶的结晶盐类物质,同时库内微气候存在一定幅度的波动,致使结晶盐在文物表面反复结晶析出,造成个别俑体表面的酥解;并提出了陶器库文物保存的防护对策。