近日,由敦煌研究院、兰州大学、广东以色列理工学院、国际生物退化与生物降解学会联合主办的第二届“文物的生物退化与防护国际学术研讨会”(2024·中国·敦煌)在莫高窟召开。研讨会为期3天,来自6个国家26所高校科研院所和16家文博单位共计100余位专家学者参会。
研讨会共有9个特邀报告、12个大会报告、7个青年报告、35份学术海报和63篇论文摘要。参会代表围绕文物的生物损害研究新方法与新技术、文物的生物退化与侵蚀机制、文物的生物损害监测及防控、生物技术在文物保护中的应用等4个议题展开研讨交流。旨在激发文物科技创新活力、加强学术交流互鉴、培植国际国内合作,推动相关学科发展与技术进步,为文物保护提供更多新理念、新方法和新技术,提升该领域的国际影响力。
生物退化指由于生物的活动性导致非生命物质的性质发生不利于人类需求的变化,即非生命物质的价值受到削弱。生物退化是威胁文物长久保存的主要因素,生物活动可导致文物美学价值降低、材料劣化、结构破坏甚至消失。随着全球气候变化和环境污染加剧、极端天气频发,文物的生物退化问题愈显突出,揭示文物的生物退化机制、找出影响文物生物退化的关键环境因子、研发相应的保护技术迫在眉睫。以下将根据28位专家学者报告内容,按照研讨会4个议题进行总结,以期促进文物工作者及全社会对该领域研究进展的了解。
文物的生物损害研究新方法与新技术
伴随着多学科分析方法和表征技术的发展,大量新方法与新技术应用到文物的生物损害研究中,包括高通量测序在内的分子生物学技术应用尤为广泛。研讨会上,四川农业大学赵珂教授作了题为“金沙土遗址土壤微生物群落特征与土遗址劣化间的关系”的报告,发现土壤微生物群落组成和理化性质随着土遗址的劣化程度而改变,产酸真菌主要来自严重劣化的样品。
兰州大学马文霞博士和张永博士分别作了题为“麦积山石窟壁画微生物病害群落组成及退化潜力研究”“保护棚对北石窟寺砂岩原核微生物组时空分布特征的影响研究”,该团队采用基于DNA和RNA的高通量测序技术,解析了古代壁画和砂岩文物上总体及活性微生物群落特征,厘清了文物微生物暴发的环境成因。中国科学院西北生态环境资源研究院章高森副研究员以“石生微生物的代谢活性及其对石质文物劣化的影响”为题,利用光合荧光原位测量技术发现河西走廊石生微生物的季节及昼夜活性规律,为石生微生物的活动性认知提供了新视角。
文物的生物退化与侵蚀机制
生物通过哪些方式造成文物侵蚀是保护工作者长期关注的科学问题。广东以色列理工学院顾继东教授、日本东京文化财研究所Yoko KATAYAMA研究员分别作了题为“热带条件下吴哥古迹微生物组及其未来研究方向”“柬埔寨吴哥古迹分离的真菌对砂岩退化的模拟实验”的报告,发现微生物可通过多种方式影响砂岩的劣化,包括氨氧化、硫氧化在内的生化过程形成的酸,与吴哥古迹的矿物溶解及结构破坏密切相关。南京林业大学冯有智教授作了题为“地下不可移动文物微生物组的形成机制与调控研究”的报告,发现打虎亭汉墓壁画放线菌源于周边环境,其通过释放土臭素吸引弹尾跳虫协助其进入墓室,并产生多种抗菌类物质抑制其他细菌生长;并提出利用绿光抑制光养微生物组,为减轻遗址生物损害提供了参考。
敦煌研究院武发思研究员以“北石窟寺砂岩文物微生物组及生物风化机理研究”为题,指出微生物驱动了砂岩微生物组的生态适应和能量代谢,功能微生物主导的碳、氮、硫元素生物地球化学循环过程可加速砂岩文物的生物风化,水分治理、保护棚搭建、环境污染防控等预防性保护措施有助于减轻北石窟寺的生物风化。南京理工大学刘小波教授以“微生物驱动生物地球化学循环介导龙门石窟灰岩石质文物生物侵蚀”为题,研究了洛阳龙门石窟典型微生物被膜种群结构和功能,揭示了造成石质文物破损的潜在生物侵蚀过程。
文物的生物损害监测及防控
开展文物的生物损害监测是实施预防性保护的前提。重庆中国三峡博物馆唐欢研究员报告题为“馆藏文物生物病害检测监测技术发展与应用”,介绍了ATP生物发光技术、人工嗅觉技术、图片识别技术在馆藏文物虫霉病害评估中的应用。重庆理工大学钟年丙教授以“石质文物微生物损害过程参数光纤原位在线检测方法”为题,介绍了智能光纤感知技术在石质文物微生物侵蚀原位在线检测中的应用。
法国赛尔吉巴黎大学Patrick DI MARTINO教授、中国林业科学研究院木材研究所马星霞研究员分别作了题为“历史遗迹中木材的真菌生物降解:从诊断到生物处理”“中国木质文物生物损害风险与防控策略”的报告,他们就木质文物的生物降解现象、常见病害菌和害虫、生物降解机制及防治措施进行了总结;马星霞还从地理学尺度分析了环境因素与我国木质文物生物损害风险间的关系。
意大利梅西纳大学Clara Enza URZì教授、四川大学孙群教授、浙江大学李强研究员、北京科技大学博士生王宇分别以“离子液体类防污涂料的长期评价:5年监测结果”“三星堆出土古象牙高效微生物防治剂的研发及应用”“多功能抗菌复合材料在文物保护中的应用”“南海Ⅰ号古沉船微生物病害分析与防治”为题,介绍了离子液体类多功能涂料、新型脂肽复配抑菌剂、磷酸钙寡聚体/醛基化海藻酸钠/氨基化纳米氧化锌抗菌复合材料、异噻唑啉酮及肉桂醛等在大理岩、三星堆出土古象牙、灰岩文物、南海Ⅰ号古沉船等文物微生物病害防治中的应用及效果。
浙江大学胡瑜兰副教授、敦煌研究院贺东鹏馆员及徐瑞红馆员分别作了题为“石质文物生物病害防治:十年工作总结”“麦积山石窟松鼠科动物损害及防治研究”“大地湾F901遗址环境监测评估及微生物防治”的报告。胡瑜兰回顾了浙江大学文物保护材料实验室近十年在文物微生物调查、腐蚀机制及病害防治方面的进展。贺东鹏提出麦积山石窟致害鼠种为岩松鼠和复齿鼯鼠,其爬行、筑巢、排泄等行为对文物造成损伤;利用超声波驱避、金属网刺、喷洒辣椒素等措施可减轻鼠害。徐瑞红等通过对大地湾F901考古遗址微生物治理、环境改造及监测预警系统构建,达到了遗址环境病害微生物综合防控的目标。
生物技术在文物保护中的应用
生物在生态恢复、环境调节、文物保护等方面也能发挥正面作用。西班牙圣地亚哥德孔波斯特拉大学Patricia SANMARTíN教授以“遗产城市的生物清除和自然恢复:目前在BIOXEN和FONTES项目中的措施”为题,提出通过增加本土维管植物群落使脆弱城市遗址抵御气候变化的负面影响。中国科学院西北生态环境资源研究院赵学勇研究员以“干旱区不同退化物地表生物修复技术应用及其理论制约性”为题,基于生态学大尺度视角,认为生物土壤结皮是潜在的自然保护材料,但人工培育生物结皮仍面临较大的技术制约。
上海博物馆谢燕副研究员作了题为“生物技术在文物保护应用研究中的统计与分析”的报告,从文献计量学角度分析了生物技术在微生物鉴定、生物清洗与生物加固、科技考古等方面研究现状。中国科学院水利部水土保持研究所曹尤淞博士、敦煌研究院杨小菊副研究员分别以“生物结皮守护夯土长城遗址、抵抗风雨岁月侵蚀”“不同气候带生物土壤结皮对土长城表面风化作用的影响”为题,通过大量野外调查,发现夯土长城表面覆盖的生物结皮提升了长城对自然营力的抵抗作用,该方法在土遗址保护方面具有应用潜力。
山东大学王冀鹏教授、重庆大学杨阳博士、敦煌研究院李洁助理馆员分别作了题为“微生物加固岩土文物的微宏观力学特性研究”“微生物诱导文物保护与修复技术开发与应用”“土壤密度对EICP和MICP生物矿化加固土遗址的影响”的报告,他们聚焦微生物矿化技术研发及应用,分析了经生物矿化加固后定陶出土文字砖、大足石刻砂岩、锁阳城土遗址试样的表观及力学特征,为生物技术在文物保护中的推广应用提供了技术支撑。
总体来看,研讨会从多维度展现了该领域的最新研究成果,也碰撞出了新的研究思路和学术火花。党的十八大以来,我国文物事业取得了前所未有的进步,但还面临诸多尚未解决的难题,如在文物的生物损害机制、原位监测和长效防控等方面依然充满挑战。相较于国际前沿,我国在该研究领域目前还处于成长期,存在科技投入不足、科研力量分散、基础信息数据库缺乏等问题。当前,依靠单一学科已无法满足文物保护的实际需求,开展多学科深度交叉研究是文物保护领域取得突破性发展的关键路径和必然趋势。
(作者单位:敦煌研究院保护研究所)