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饱水木质文物的细胞壁精细结构研究取得重要进展

  浏览:  发布:2019/04/22

木质文物承载着一定历史时期的政治、经济和化等信息,它的保护对于人类历史文化传承具有重要意义。饱水木质文物是我国文物资源的重要组成部分,是传承中华文化的重要载体。然而,饱水木质文物在长期水埋期间,木材细胞壁缓慢降解,形成了内部饱含水分的多孔细胞壁残余结构,木材的性能发生了明显的劣化。为保证饱水木质文物长期妥善保存,亟需建立科学有效的饱水木质文物研究平台,深入了解饱水木质文物细胞壁精细结构。

我所构造室以成都商业街出土的战国早期(2400年前)船棺葬饱水木质文物为研究对象,利用红外成像技术、热裂解气相色谱-质谱联用仪、固体核磁技术、二维X射线衍射技术和氮气吸附法和压汞法等分析手段,研究了出土饱水木材的细胞壁精细结构。研究结果表明,出土船棺葬棺木及陪葬木漆器残片用材分别为山桐子(Idesia sp.)和润楠(Machilus sp.),均处于严重腐朽。细胞壁半纤维素木聚糖葡萄糖醛酸侧链几乎完全水解,木聚糖骨架降解严重;纤维素无定形区与结晶区均发生降解,纤维素链间氢键网络部分断键,纤维素分子排列无序化、结晶区纤维素层间距增大、晶体尺寸减小以及结晶度降低;部分木质素发生氧化、脱甲基和脱甲氧基反应,紫丁香基较愈创木基优先降解;木材内孔隙孔容和细胞壁水分吸着位点数量显著升高。本研究揭示了饱水木质文物细胞壁特征显著改变是其含水率增加的根本原因,明确了其细胞壁含水率主要源自细胞壁介孔内自由水的贡献,提出了调控细胞壁介孔内自由水移出过程中木材细胞皱缩变形是饱水木质文物有效脱水保护的关键。

研究成果最近以“Juan Guo#, Lin Xiao#, Liuyang Han, Hao Wu, Tao Yang, Shunqing Wu, and Yafang Yin*. Deterioration of the cell wall in waterlogged wooden archeological artifacts, 2400 years old, 2019.”(DOI: 10.1163/22941932-40190241)在线发表在《IAWA Journal》(IF2017:1.903)。郭娟博士和成都文物考古研究院肖璘研究馆员为共同第一作者,殷亚方研究员为通讯作者。上述研究得到国家自然科学基金项目(编号:31600450)和中国林科院中央级公益性科研院所基金项目(编号:CAFYBB2018QB006)共同资助。

该项工作由我所与成都文物考古研究院、荆州文物保护中心合作完成,是我所首次与我国文物考古部门在饱水木质文物细胞壁研究方面开展的合作,为饱水木质文物的科学保护与保存提供了重要理论依据,同时也为我所与国内外文物保护机构的进一步深度合作奠定了良好基础。

全文链接:https://brill.com/view/journals/iawa/aop/article-10.1163-22941932-40190241.xml。

本文作者:木材标本馆 ©中国林科院木材工业研究所

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