科技赋能文物保护：秦始皇陵兵马俑焕发新生
科技赋能文物保护：秦始皇陵兵马俑焕发新生
秦始皇陵兵马俑，被誉为“世界第八大奇迹”，是秦始皇帝陵的重要组成部分。自1974年被发现以来，兵马俑以其庞大的规模、精美的工艺和丰富的历史信息，吸引了全世界的目光。然而，如何保护这些珍贵的文化遗产，使其免受自然环境和人为因素的损害，一直是考古学家和文物保护专家面临的重大挑战。
科技创新：文物保护的新突破
近年来，中国电科及其子公司电科芯片智联公司在秦始皇陵兵马俑的考古发掘和保护工作中，引入了多项创新技术，为文物保护开辟了新的途径。
2024年9月，秦兵马俑考古发掘50周年暨秦始皇陵大遗址保护研究国际会议宣布，由中国电子科技集团重庆声光电智联电子有限公司（以下简称“智联公司”）建设的现场应急保护实验室和考古现场发掘与保护平台，正式在秦兵马俑一号坑和二号坑分别投入使用。
兵马俑一号坑现场应急保护实验室
兵马俑二号坑考古现场发掘与保护平台
这些设施配备了先进的环境调控系统、专用照明工作系统、工作记录系统、文物信息采集系统等，能够为考古现场提供全方位的保护和技术支持。特别值得一提的是，这些系统解决了出土兵马俑的色彩留存及保护问题，实现了文物从发掘到存储的全流程自动化对接，开创了新的考古模式。
在实验室与平台建设中，很多应用到的技术装备，都是为秦兵马俑专门定制的。其中就包括智联公司研发的兵马俑专用修复工装。兵马俑专用修复工装以“修复+控制”为核心功能，装备各部位可自由拆分组合，具有较强的机动性，可联动控制16组压拉力传感器，解决了兵马俑在修复黏接过程中的定位、固定、组合问题，可满足其从碎片到整体的直接修复需求。
“如果把兵马俑看作人体，修复工装的作用相当于给人穿上了一件特制的衣服。这件衣服不仅穿着合身，还能监测人体的心跳、体温、体重、皮肤有无病变等。”殷庆介绍，文物修复师在修复文物时，需要从各种不同角度对文物进行体检，定制修复方案。修复工装正是针对这样的需求来设计的。
在考古现场发掘与保护平台中应用的考古发掘舱，也是为兵马俑坑道定向研制的设备。考古发掘舱可随兵马俑甬道移动，还可以拆卸拼装，多次重复使用。考古发掘舱的建设满足了发掘现场多元素、多角度的数据采集需要，最大程度保证兵马俑考古发掘过程的数据完整性和文物安全性。
考古现场发掘与保护平台还装备了文物智能化运输系统。文物自考古发掘舱内出土后，将通过人工安置进入文物箱。文物智能化运输系统会利用视觉AI对文物进行检测，并通过重量传感器、自动吊机、升降机等装置，全流程保护输送文物箱到应急保护实验舱外。在总控指令打开实验室舱门后，智能机器人会交互安全信号，将文物箱转运到修复平台，再通过人工辅助将文物从文物箱移至修复平台上。文物智能化运输系统支撑了考古发掘舱内外文物从发掘到存储全流程的自动化运输与保护。
文物保护团队：守护千年瑰宝
在这些科技创新的背后，是一支默默奉献的文物保护团队。他们如同“文物美容师”和“文物诊疗师”，用精湛的技艺和严谨的态度，守护着这份珍贵的文化遗产。
秦始皇帝陵博物院副院长、文物保护团队带头人周萍说：“从事秦兵马俑的保护修复工作，就是要找出每一件秦俑身上的病害类型并给出治疗方案，我们就是秦俑的‘专科医生’。”
在秦始皇帝陵博物院内部的一间彩绘陶俑修复室里，团队成员葸艳娥正在使用针管为秦俑的眼角注射保护剂。她解释说：“秦俑原本有朱红、粉绿、紫、蓝、赭等多种颜色，俑身要先刷过一层生漆，再着一层颜料。但埋在地下2000余年，秦俑的彩绘层已十分脆弱。出土后，随着湿度和温度发生变化，生漆便会弯曲卷翘，连带上面的颜料一起脱落。打一针聚乙二醇保护剂，它可以渗透到秦俑内部并形成保湿加固层，防止生漆失水而脱落。”
旁边的工位上，团队成员李晓溪正在使用手术刀，小心翼翼地将秦俑面部之前脱落在土层上的彩绘，一层一层地往外拨，再按照顺序一层一层地回贴到原来的位置，并用小刷子仔细逐层按压，动作轻柔而精准。
“这是团队最新研发的‘彩绘加固回贴’技术，简单说就是先通过显微镜把脱落的彩绘找到，再如拼图一般，把彩绘一片一片拼回秦俑身上。”兰德省面露自豪。
“这比绣花还要细心啊！”记者感叹。
“这个操作是不可逆的，秦俑的彩绘层一旦受到损害，就没有挽回余地。我们就好比‘文物美容师’，一定要让更多人见证秦俑最初的绚丽多姿。”兰德省说。
从秦兵马俑发掘以来，团队一直在进行秦俑彩绘的保护与研究工作。团队“秦俑彩绘保护技术研究”项目于2004年获国家科技进步二等奖。多年来，团队研究分析了秦俑身上使用的各种颜料，发现它们多为天然矿物质材料，但其中的中国紫和铅白、铅丹均被认为是人工制造。
“像中国紫目前在自然界中还未发现，秦俑是现在已知的、有确切出土地点和年代的、使用规模最大的实物。与此大约同时代的古埃及托勒密王朝所使用的埃及蓝，与中国紫有相似的化学结构，尚不得而知它们之间存在着怎样的联系。”兰德省说。
2023年1月，陕西省文物局公布了秦始皇陵兵马俑一号坑第三次发掘成果，彩绘保护与文物修复有了新的突破。兰德省介绍，团队发现了一个眼珠为红色、瞳仁为黑色的彩绘兵马俑头，它与躯体脱离，横卧在黄土里。“我们在修复过程中始终秉持一个原则——修旧如旧，就是既要保持秦俑雕塑的艺术形态，也要保持它的艺术性和历史性。”如今，兰德省已带领团队还原了140多件秦俑的千姿百态。
“让秦兵马俑重现历史色彩，考验着我们的耐心、细心、恒心，面对如此艰巨的任务，团队成员有时会工作到深夜，一天下来也许只能还原一点色彩，但大家都说慢工出细活,久久方为功，今后希望能够通过不断的技术攻关，让大家看到更多绚丽多彩的秦兵马俑。”周萍说。
在秦始皇帝陵博物院微生物实验室，2018年9月加入团队的罗强，正通过显微镜仔细查找秦俑身上滋生的微生物。“微生物有什么危害吗？”记者好奇。“在考古发掘现场及特定环境下，文物或者遗址表面会滋生各类微生物，常见的如霉菌、藻类和放线菌等。文物经历了几百年甚至上千年的岁月，已经受不住微生物病害侵蚀。”罗强解释。
罗强向记者展示了一张《霉菌鉴定表》，上面这般记录着：从某号坑某号俑身底袍边上霉菌菌丝采样，经微生物技术培养、分离、纯化、鉴定，得到4种纯菌株，通过专业仪器联合鉴定，分别为短密青霉、黑青霉、桔青霉、顶头孢霉。这些霉菌一旦生成，容易对彩绘层造成破坏。
“怎么处理？”记者问。
“经采样和鉴定后，我会选用适合的灭菌剂进行喷洒杀菌。同时，为了预防再次生霉，我也会先清理陶胎或彩绘表面上覆盖的菌丝或附着物，再用小喷壶对长霉的部位进行喷洒，或用细毛笔蘸防霉剂进行点涂。”罗强回答。
近年来，随着科技的发展，团队的文物保护理念已从“补救”转变为“预防+补救”。当前，秦始皇帝陵博物院正在发掘现场搭建可移动的方舱，舱内湿度温度可控，还能通过渐进式环境参数调整，让秦俑从出土到进入库房都保持湿度、温度环境相对恒定，从而实现文物从出土环境到应急保护环境，再到库房保存环境间的平稳过渡。
今年4月，秦始皇帝陵博物院将秦陵一号铜车马搬迁至秦陵铜车马博物馆，与2021年5月已搬入博物馆的秦陵二号铜车马一起，讲述着文物发现、发掘与修复的精彩故事。
“这期间，团队对一号铜车马进行了系统、全面、科学的保养维护，就像诊疗师一样，通过多种技术手段找到可能损伤文物的病害处，更好延长文物的寿命。”秦始皇帝陵博物院副研究员刘江卫介绍。
比如在保养修复方面，团队结合科学分析结果，对秦陵一号铜车马面临的辔绳断裂等结构风险进行粘接处理，以确保其稳定性；对彩绘起翘部位进行及时回贴，防止其大面积脱落；对酥粉锈蚀部位进行彻底清除，遏制病害发展。
在预防性保护方面，团队对铜车马展厅的环境进行持续性监测与评估，结果显示，在智能环境控制设备调控下，展柜的相对湿度可以得到有效控制，符合铜车马保存的环境条件。
“文物保护的目的在于最大限度延长文物的寿命，而环境和文物本体的监测和控制就如‘治未病’，使病害能够被及早干预和处理。为此，近年来，我们不断加大人才队伍建设力度，除了文物保护专业之外，我们还积极引入化学、历史、生物、工程等学科人才，加强协作，凝聚力量，探索实施各类预防性保护措施，更好保持文物的真实性、完整性。”周萍说。
展望未来：科技与人文的双重守护
随着科技的不断进步，文物保护工作正迎来前所未有的发展机遇。中国电科和秦始皇帝陵博物院的创新实践，不仅为兵马俑的保护开辟了新路径，也为全球文化遗产保护提供了宝贵的经验。
未来，我们有理由相信，在科技与人文的双重守护下，秦始皇陵兵马俑这一世界文化遗产将焕发出更加璀璨的光彩，继续讲述着中华民族悠久的历史和灿烂的文化。