陶质文物的发明是人类文明进程的里程碑，是后人研究古代文化、艺术、政治、经济等方面的重要依据和珍贵资料。然而，埋藏千百年后出土的陶质文物多呈破碎、酥粉的状态，考古工作者需要通过拼对粘接的操作，复原陶质文物形制，便于直观展现历史的信息。

操作简单、造价低廉、效果优异的高分子材料，如以“502”为代表的瞬干胶和各种环氧树脂胶粘剂，目前广泛应用于出土陶质文物的粘接修复中，但其弊端也逐渐显现出来，如挥发的刺激性、胶结面结合力过大、柔韧性不足、耐候性不理想、可逆性难以实现等问题[1]。为了更好的挽救文化遗产，绿色修复材料成为文物保护工作者的期望。

正是基于这种需求的考虑，重庆市文物考古研究院联合重庆大学岩土文物保护研究中心，首次将微生物矿化技术引入到文物修复保护中，开展利用活性生物泥进行破损陶质文物粘接修复的研究，而此前文物保护修复领域尚无采用类似方法的相关报道。

活性生物泥是指具有高脲酶活性的泥状碳酸钙沉淀[2]，通过微生物矿化反应，即活性生物泥中的脲酶菌催化水解尿素形成碳酸根（式（1）），并与钙离子反应生成新的碳酸钙晶体（式（2）），起到填充、胶结陶土材料的作用[3]。

 

（1）

（2）

 

操作时（图1），先将活性生物泥涂抹在陶质文物样块断裂接缝处，随后浸泡到氯化钙和尿素的混合反应液中充分反应，在一定反应时间后取出洗净，检查自增材粘接、填补的效果。通过X射线衍射分析（XRD）、扫描电镜（SEM）和能谱分析（EDS）等对活性生物泥矿化固结前后进行微观分析，发现活性生物泥经反应后由松散圆形颗粒状的球霰石晶体（碳酸钙的一种亚稳定形态），诱导生成更稳定的碳酸钙形态——菱形方解石，从而起到粘接填充的修复作用。

 

 

图1 基于活性生物泥的陶质文物粘接修复方法示意图

 

通过对活性生物泥矿化固结后的样块进行抗拉、抗弯和抗渗试验，结果表明固结的活性生物泥具有较高的抗拉和抗剪强度，可以抵抗器物自身的变形应力，同时较低的渗透性则表明固结后的活性生物泥可以保证修复状态的稳定性和耐久性。而且活性生物泥矿化固结矿化强度与反应液浓度和反应时间的正相关。

在采用活性生物泥对文物实体进行验证操作后（图2），通过电镜扫描观测胶结界面和胶结产物，验证了活性生物泥所诱导新生成的碳酸钙矿物填充于陶质文物破损界面，完成陶质文物破损部分的自修复，起到粘接修复的作用；同时，通过能谱分析，验证了活性生物泥的矿化固结过程中没有引入有机材料等其他污染物，保证其绿色性能；而CT扫描重构图则显示出，经过活性生物泥粘接修复后的陶质文物碎片间的裂隙已被活性生物泥有效填充，契合度高，实现了粘接修复。

 

图2 基于活性生物泥的陶质文物粘接修复试验

 

综合室内试验和陶质文物粘接修复试验，以及对粘接修复效果进行跟踪监测与评价，初步证实了基于活性生物泥的出土破损陶质文物修复新技术的可行性和有效性，是一项具有创新意义的探索实践。

注：该项目获得“2022年重庆市文物局文物科技研究项目”支持（渝文物〔2022〕71号），原文已由重庆大学岩土文物保护研究中心刘汉龙、杨阳，以及重庆市文物考古研究院叶琳等联合在《土木与环境工程学报（中英文）》网络首发，并以“一种采用活性生物泥修复破损物体的方案”申报技术专利（申请号202211685631.2）。

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参考文献

[1]卫国, 李刚.“502”瞬间粘合剂在文物修复中的危害[C]//文物保护与修复纪实——第八届全国考古与文物保护（化学）学术会议论文集. 200: 412-414.

[2] YANG Y, CHU J, XIAO Y, et al. Seepage control in sand using bioslurry [J]. Construction and Building Materials, 2019, 212: 342-349.

[3] CHENG L, SHAHIN M A. Urease active bioslurry: A novel soil improvement approach based on microbially induced carbonate precipitation [J]. Canadian Geotechnical Journal, 2016, 53(9): 1376-1385.

图文：叶琳