（科学技术史专业论文）古代木器的保护研究.pdf

中国科学技术太学博士学位论文 中文摘要 从原始洪荒直至信息时代，木材与人类活动始终密切相关。发掘出土的大量 木质工具、建筑构件、棺椁、船舶和工艺品等，多方面地反映着古人对植物资源 的有效利用。然而，木材材质的限制和保存环境的影响，使出土的木质文物，难 免遭受腐蚀和损害，其中，饱水环境的木质器件尤为严重。因此，古代木器，主 要是饱水木器的保护研究，在国际文物保护界，一直是一个非常重要的研究课题。 在分析了大量文献资料的基础上，笔者发现，饱水木器的保护具有个案特性。 选择保护方法时，既要考虑到它们的共性，更应关注其个性，并尝试将这一理念 应用于整个木质文物的保护过程中，即从现状测定、现场提取、实验室加固脱水、 直至后期的博物馆展览或储藏。 木材的保护方法，决定于木材的保存现状。因此，了解木材的保存程度，是 进行有效保护的前提。论文第三章，详细评述了饱水木器腐蚀度的各种测试方法， 指出切片观察和p i l o a y n 法的结合，可有效评估术材的腐蚀度。这一简便可靠的 方法，在木质文物保护领域，值得认真推荐。 现场提取，是饱水木器保护的重要环节，也是一个公认的难题。目前，此项 应用研究在国内似乎是一个空白。笔者认为，饱水木器的形成环境通常有地下水 环境和湿地环境之分，并有幸参与了地下水环境中的现场提取。论文第四章，详 细介绍和分析了饱水木器的不同形成环境和特征性状，并提出了相应的提取方 法。 加固与干燥，是饱水木器整个保护过程的关键所在。论文第五和第六章，从 多种角度，如木器处理前后的尺寸、颜色和重量变化，以及后期保存过程中加固 材料的耐老化性能和抗腐蚀度，系统比较了p e g 缓慢干燥，p e g 一真空冷冻干燥， k a u r a i r r m - 微波干燥以及k a u r a r n i n 真空冷冻干燥等不同的加固干燥模式，指出 k a u r a m i n 真空冷冻干燥模式是一种比较理想和实用的保护方法，在饱水木器加 固干燥中有着非常广阔的应用前景。 加固机理的研究是木质文物保护中更深层次的思考与探索。然而，这一问题 至今未能受到足够的重视，不仅国内，甚至国际上，都缺乏相关的探讨。论文第 七章，以k e l t e n 时期制盐作坊中出土的木质工具为例，采用k a u r a m i n ( m f 树脂) 中国科学技术大学博士学位论文 法对上述饱水木质工具作了加固处理，并采用细胞组织学观察、红外分析和热分 析等手段，较为深入地探讨了其加固机理，指出m f 树脂可填充在细胞组织的各 层中，并与木材中的纤维素、木质素等形成大量氢键。这样，m f 树脂便与木材 组织高度交联，形成网络状整体，从而达到改善古木器件机械性能的目的。这不 仅是对k a u r a m i n 法加固饱水木器机理的首次探讨，也是对木质文物保护机理研 究的一次有益尝试，应属一项开拓性的工作。 中国科学技术大学博士学位论文 a b s t r a c t w o o di so n eo f t h em o s ta b u n d a n tr e s o u r c e so nt h ee a r t ha n di n f l u e n c e sp e o p l e s l i f ea l m o s ti n e v e r yf i e l df r o mt h ep r e h i s t o r i cs o c i e t y t om o d e mw o r l d w o o d a r c h a e o l o g y i st o e x p l o r e t h ea n c i e n tw o o dt e c h n o l o g ya n ds e a r c ht h er e l a t e d t r a d i t i o n a lc u l t u r ea n d t r yt ob r i d g et h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ea n c i e n te n v i r o n m e n t a n d p e o p l e a c t i v i t i e so nt h eb a s eo f t h eo b s e r v a t i o na n ds t u d yo ft h eh i n t sr e m a i n e d o nt h eo l dw o o d o b j e c t s ，i n c l u d i n gt h ea r c h i t e c t u r e ，t o o l s ，h a n d i c r a f t ，m a ds h i pa n d s o o n u n f o r t u n a t e l y , m o s to ft h e mh a v eb e e nt o s o m ed i f f e r e n te x t e n td e g r a d e da n d c o r r u p t e d d u et ot h e i r s e l f - c o m p o s i t i o n s a n do n - s i t e c o n d i t i o n s ，e s p e c i a l l y t h e w a t e r l o g g e dw o o d ，w h i c hi sa l w a y s o n eo ft h em o s t i m p o r t a n ta s p e c t s i nt h e c o n s e r v a t i o nr e s e a r c ho f o r g a n i co b j e c t s h o m ea n db r o a d i ti sf o u n dt h a tt h ew a t e r l o g g e dw o o dc o n s e r v a t i o ni sw i t ht h et r a i t ss u c hl i k et h e c a s e s a n a l y s i s i tm e a n st h a tn o to n l yt h eg e n e r a lf e a t u r e so f t h eo b j e c t sw i l lb et a k e n i n t oa c c o u n t ，b u ta l s ot h ei n d i v i d u a lc h a r a c t e r i s t i c ss h o u l db ep a i d 缸t h e ra t t e n t i o n ， w h i c h p a s s e st h r o u g h t h ew h o l ec o n s e r v a t i o n p r o c e s s ，i n c l u d i n g t h ec o r r o s i o n a s s e s s m e n t ，t h eo n s i t el i f t i n g ，t h ew o r k s h o p c o n s o l i d a t i o na n dd r y i n g ，a n dt h el a t e r e x h i b i t i o n t h et r e a t m e n tm e t h o do nt h ec o n s e r v a t i o no f w a t e r l o g g e dw o o d i sd e c i d e db yi t s m o m e n t d e p o s i t i o no rc o n d i t i o n ，s ot ou n d e r s t a n dt h es i t u a t i o no f t h ew o o do b j e c t si s t h ep r e c o n d i t i o nt o p r e s e r v et h e ms u c c e s s f u l l y b e s i d e st h eg e n e r a la n a l y s i so nt h e w a t e rc o n t e n ta n dc h e m i c a l c o m p o n e n t s ，t h e s l i c eo b s e r v a t i o na n dp i l o d y nt e s t d e s c r i b e di nt h et h i r dc h a p t e ra r ep u tf o r w a r da san e wp a t ht o g i v eaq u i c ka n d c o n v e n i e n ta s s e s s m e n to f t h e w a t e r l o g g e d w o o d m o r e o v e r , t h eo n s i t el i f t i n gi sa l w a y saq u i t ec o m p l i c a t e da n dd i f f i c u l tw o r k d u r i n gt h ep r o c e s s a n dt h er e l a t e dr e p o r t sa n d d o c u m e n t sa r er a t h e rf e w i nt h ef o u r t h p a r t ，t w oe x a m p l e s ，r e s p e c t i v e l ya b o u tt h el i f t i n gf r o mt h eg r o u n d w a t e r e n v i r o n m e n t a n d w e tl a n dc i r c u m s t a n c ea r ei n t r o d u c e da n dd i s c u s s e d ，w h i c hp i o n e e r st h ew o r ko f o n s i t el i f t i n gf o rt h es o f ta n d f r a g i l ew o o dp i e c e sa n dl a r g ew a r e s ，s u c h a sw o o d s h i p 中国科学技术大学博士学位论文 a sw ek n o w , t h er e i n f o r c e m e n ta n dd r y i n ga r et h ek e y p h a s e sf o rt h ec o m p l e t e c o n s e r v a t i o np r o c e s s b yt h ec o m p a r i s o na m o n gv a r i o u sm e t h o d si nm yd i s s e r t a t i o n ， s u c ha sp e g - s l o wd r y i n g ，p e g v a c u u mf r o z e nd r y i n g ，k a u r a m i n m i c r o w a v ed r y i n g a n dk a u r a m i n v a c u u mf r o z e nd r y i n g ，t h el a s to n ei sr e g a r d e da tt h i sm o m e n ta st h e b e s tm e t h o df o rt h et r e a t m e n to f w a t e r l o g g e d w o o da f t e rt h em e a s u r e m e n to ni t ss i z e c h a n g e s ，t h eo b s e r v a t i o no f t h em o d i f i e da p p e a r a n c ea n dt h es t u d y0 1 1t h ep r o s p e c t i v e a g e i n ga n d a n t i c o r r o s i o no ft h ec o n s o l i d a t i o na g e n t si nt h ef o l l o w i n ge x h i b i t i o n b e s i d e s ，t h ei n v e s t i g a t i o no n t h er e i n f o r c e m e n tm e c h a n i s mi saf i l r t h e rs t e pt ot h e p r e s e r v a t i o np r o c e s s i ti sag r e a tp i t yt h a tt h er e l a t e de x p l o r a t i o n i so f t e nn e g l e c t e d i n t h es e v e n t hc h a p t e r , t h ek a u r a m i nm e t h o di ss y s t e m i c a l l yd e s c r i b e di nt h et r e a t m e n t o ft h ew a t e r l o g g e dw o o dt o o l se x c a v a t e df r o mas a l t - d r a w ns i t ei nb a dn a u h e i m d u r i n gk e l t e np e r i o d m o r e o v e r , i ti si n v e s t i g a t e db yt h em e t h o d so fh i s t o l o g i c a l a n a l y s i s ，f t - i rs p e c t r o s c o p y a n dd i f f e r e n t i a l s c a n n i n gc a l o r i m e t r y t od i s c u s si t s m e c h a n i s mi nt h er e i n f o r c e m e n to fa n c i e n t w a t e r l o g g e d w o o d ，i n w h i c ht h e m e l a m i n e - f o r m a l d e h y d er e s i ni su s e da st h em a i n c o n s o l i d a t i o ns u b s t a n c e i ti sf o u n d t h i sw a t e r - s o l u b l em fr e s i nc a nb ew e l ld i f f u s e di n t ot h ep o r e s ，t h el u m e n ，a n dt h e d i f f e r e n tc e l lw a l l s ，a n dt h ea b u n d a n th y d r o g e nb o n d i n gi sp r o d u c e db yt h er e a c t i o n s b e t w e e nm fr e s i na n dc e l l u l o s e ，l i g n i n ，a n dt h eo l dw o o d t h e r e f o r e ，i ti sc o n c l u d e d t h a tah i g h l yc o m b i n e ds t r u c t u r eh a sb e e nf o r m e db yt h ep r o d u c i n go fh y d r o g e n b o n d i n gb e t w e e nt h et h r e e d i m e n s i o n a lm fr e s i na n dt h ep o l y m e r si n t h ew o o d ， w h i c hi m p r o v e st h em e c h a n i c a l p r o p e r t i e s o ft h et r e a t e do l d w a t e r l o g g e dw o o d o b j e c t s t h i sw o r ki sn o to n l yt h ef i r s td i s c u s s i o no d t h ec o n s o l i d a t i o nm e c h a n i s mo f k a u r a m i nm e t h o d ，b u ta l s oaf i a r t h e ra n dc r e a t i v ed e v e l o p m e n ti nt h ec o n s e r v a t i o n f i e l do f a r c h a e o l o g i c a lw a t e r l o g g e d w o o d 中国科学技术大学博士学位论文 第一章概论 树木是自然界存在范围最广，应用频率最高的资源之一。从原始社会到信息 时代，人类活动始终与木材发生着各种各样的联系。木材考古，旨在探寻人类活 动与木材之间的历史接触，揭示先民在认识、理解、改造自然过程中所留下的信 息。正如美国考古学家m i c h a e ls c h i f f e r 所指出的，研究从n ( n a t u r e ) c ( c u l t u r a l ) 转变1 ，主要欲探索自然与人类文化之间在这一转变过程中的内在联系。研究古 代木质文物，即从分析古代遗存下来的各种木、竹制品入手2 ，这些制品既有大 的战船、棺椁和木建筑，也有小的木俑、术牍、竹简、木质工具和各种工艺品等， 通过观察、分析其上的“蛛丝马迹”，以揭示古代自然环境与人们生活的片断。 目前，除研究出土木件的树种、年龄、用途等方面外，人们已越来越多地利用现 代科技手段，借以揭示和反映尽可能多的潜信息，如根据树木年轮之间的差异， 研究不同时期的气候状况，利用其上的加工印迹，了解古时木材的加工工艺3 一， 利用残留物，诸如丝织品的包裹痕迹5 ，研究当时人们的文化习俗等等。与此同 时，人们不难发现，因自身材质的限制和保存环境的影响，迄今出土的绝大多数 木质文物，都遭受到不同程度的腐蚀和损害。因此，木质品的保护和储存也越来 越多地引起人们的关注。 通常，发掘出土的木质文物主要分为两类：干燥类和饱水类。干燥木材并不 表示这类木材不含水，而是指这类木材出土时，已与周围的干燥环境达到平衡， 其含水量已不再是影响形稳性的主要因素。对于干燥木器而言，其面临的最大问 题不是脱水，而是防霉菌。例如，我国内蒙古、陕北、山西、甘肃、青海等地出 土的大量秦汉木质文物6 。这些出土木器长期埋葬在干燥的环境中，没有受到水 分子的侵扰和填充，出土时较好的展现了其构型，尽管如此，滋生其中的霉菌， 仍然严重影响着它们的外观和价值。饱水木材，即发掘出土时，内部充满水分的 木材7 。其中的含水量，有时竞高达1 9 0 0 8 。通常，一件古代木制品，一旦从 水下或饱和水状态下发掘出来而暴露于大气环境，就会变得非常的不稳定7 。如 在江浙、两湖地区出土的大量精美绝伦的饱水木器和漆器，其面临的就是这样的 问题。然而，由于保护资金的匮乏和专业保护人员的不足，多将大量的出土木器 浸泡于水中，以减少因加固脱水方法不当而可能导致的破坏性保护。同样，这种 中国科学技术大学博士学位论文 做法在国外也不乏其陈，例如丹麦国家博物馆的一艘中世纪( 树木年轮判定是 1 1 5 0 a d ) 橡木支架船( 2 5 米长，6 4 米宽，2 5 米深) ，也曾因保护人员和资金的 缺乏、配套技术的落后，在b r e d e 实验室整整于水中浸泡了九年9 。 什么样的饱水木材需要，而且可以保护呢? 在决定保护处理之前，般需 要考虑到的以下几点1 0 ：1 ) 木头的现状；2 ) 实验室的设备能力；3 ) 。时间的限 制；4 ) 资金的需求；5 ) 预期目的( 展览还是收藏研究) ；6 ) 文物本身的价值； 7 ) 可能产生的干缩：8 1 展览或保存时的湿度控制。综合以上分析，不难发现， 并非所有发现或出土的木材都需要保护。不过，一旦决定进行保护，必须兼顾木 件的共性与个性，并根据实验室的具体保护条件，以制定既切实可行、又经济实 惠的方案。这个理念贯穿于自现场提取、现状测定、实验室加固脱水、直至后期 的博物馆展览或储藏的整个保护过程。 饱水木器的提取，一直是现场文物保护中的一个难题。不难理解，这些木件 能够在大量含水的环境中保存下来，表明它们已与所处的环境相适应并达到了平 衡。然而，当它们被发掘出来，暴露于大气环境时，这种平衡被突然打破，腐变 将迅猛展开，这在最初阶段尤为明显。因此，在提取之前，一般需要采用喷水、 用薄膜塑料覆盖等方法，减缓光照、氧气等其他因素的作用，防止这些饱水木 件的迅速失水、变形、甚至扭曲。在条件允许的情况下，通常应尽快提取，将它 们带回实验室进行保护处理。一般说来，提取方法与木材的存储环境、现存状态 密切相关。例如，在海水中提取古船残骸，就必须在提取之前，探清古船沉没的 位置，判明打捞发掘、储藏保存的可行性等，盾者显然更为重要。至于仍深埋于 河水泥床中的饱水木器，提取时也面临着同样的问题。无疑，木件的现存状态直 接决定着提取的方法，如中小型器件的提取方式，显然与古船等大型木件不同； 降解度较低、保存状况较好的木件，其提取方法，应不同于腐蚀严重、现存状况 很不理想的木件；而粘连着丝绸、皮革等附着物的木件，其提取方法，也应完全 不同于只是单独出土、材料均一的木质文物。 术材保存现状以及腐蚀度的测试通常在发掘现场实施。由于发掘进度的制 约，往往需在木器提取之后，加固脱水之前进行。目前，对饱水木材现存状况的 评估判断方法有多种，诸如，根据绝干法测木材中水分：利用红外光谱法，分析 木材结构的有关基团及其在某种化学处理后的变化，探讨木材的生物损害、化学 中国科学技术大学博士学位论文 降解等；利用声波，探测木材的内部瑕疵1 2 ；利用x 射线衍射法，分析木材的 结构、密度以及受损度等”。而随着激光技术的发展，拉曼光谱在分析、鉴定物 质结构方面的应用也愈加广泛。例如，利用f o u r i e r 红外和拉曼光谱，不仅可以 分析木材表面如颜料、墨迹等附着物的主要成份，也可以研究木材内部的化学形 态和物理性能，如纤维素、半纤维素、木质素以及抽提物的主要成分、降解情况 以及它们在细胞壁中的空间分布等1 4 - 1 9o 我们知道，木材含水率是表征木材保存 现状的重要指标之一。目前，除含水率的测试之外，饱水木器的其他参数判断， 多借助经验判断以获得，这一点在国内尤为突出。究其原因，主要应缘自资金、 设备以及专业保护人员的不足。因此，在充分考虑信价比( 信息获取量与测试投 入量的比值) ，饱水木器材质成分统一性以及保存状况多样性、各异性的基础上， 应尽可能在保护处理之前选择操作简单、经济实用的分析手段。例如，利用 p i l o d y n 仪测量木材的腐蚀度2 0 ，“，便是一种值得推荐、简单易行的方法。这种 方法的主要特点是，可以迅速对木材内外部的保存差异、木材受腐蚀程度及含水 情况作出判断，一定程度上克服了仅凭经验判断木材现状的片面性。当然，尽管 组成木材的主要化学组成基本相同，均为纤维素、半纤维素以及木质素，但是其 降解程度还是有所差异的。因此，在实验设施允许的条件下，将p i l o d y n 仪的测 试结果同化学成分以及微生物分析结合起来，就可以对木材保存现状作出科学、 合理的明确判断。有了这样的一张“诊断书”，才能开方下药，而往往加固和脱水 的方法，就是药方的最关键药剂。 选择合适的加固和脱水方法，是实验室内保护饱水木件过程中的重点。对于 出土的饱水古木件，欲固定其形状、防止其进一步腐蚀，则必须将其加固，并作 脱水处理。加固的方法一般有两种，即物理方法和化学方法。而为了提高其机械 性能，通常采用的两个途径为，通过高分子材料填充细胞腔和利用高聚物修饰细 胞壁”。前者的典型是p e g 法，也是目前应用最广泛的一种方法。尽管在过去 的6 0 多年里，木材保护工作者们不断地改良p e g 法，但是问题仍然明显存在。 后者，即利用高聚物修饰细胞壁的方法，这类方法中，性质最优，应用较晚的是 k a u r a m i n 法，因为，它在饱水木器加固应用中具有无可比拟的优越性。利用这 种方法处理的木头，不仅克服了原p e g 法引起的木材表面返潮、发黑生霉现象， 更重要的是，能够保持原木中许多自然和人为的痕迹，使其在处理之后依然清晰 中国科学技术大学博士学位论文 如初，这对于后期的木材考古研究来说，无疑是一项重大的贡献。遗憾的是，对 于绝大多数加固剂来说，保护工作者们多从实用的角度进行选择，而从具体的加 固原理上探讨甚乏。同样，对于k a u r a m i n 法在饱水古木件加固中的作用原理也 不例外，此项研究至今仍为空白。笔者将在后面的第七章中，从显微组织观察、 红外光谱分析以及木材热性能变化的角度，探讨其加固原理及应用前景。 木材的脱水干燥方法也有多种。从最直观的缓慢干燥法到最摩登的超临界干 燥法，方法的进步折射着人们认识与借鉴科学技术层次的发展。不过，我们仍需 要根据实际情况，来选择适宜的方法。所有这些干燥方法皆各有长短，但从使用 频率来说，冷冻干燥法占有明显优势。常见的冷冻干燥模式有真空冷冻干燥和室 外冷冻干燥两种。而基于于燥前加固剂的使用与否和加固剂的种类，又可将其分 为直接冷冻干燥，p e g 渗透加固冷冻干燥以及k a u r a m i n 渗透聚合冷冻干燥等。 比较这些方法的处理效果，发现k a u r a m i n 渗透聚合一冷冻干燥模式，加固一干燥 的效果最佳。这一方面缘自冷冻干燥时，木材细胞壁上纹孔闭合或堵塞，致使毛 细管张力减小，另一方面也与选择k a u r a m i n 法进行加固处理密切相关。 木件加固脱水之后，研究的重点就转移到了如何对其进行科学展示、如何防 止因环境控制不理想可能带来的后腐蚀。自从1 9 7 4 年，i c c r o m ( 国际文物保护 与修复中心) 开展p r e v e n t a t i v ec o n s e r v a t i o n ( 预防性保护) 课题起，文物保护的重点 要求越来越倾向于文物保存环境的优化。它基本改变了以往博物馆宁愿多出资修 复，而不愿预防性保护的理念。这一改变不仅对保护方法的选择，提出了更高的 要求，而且也为之后的修复提供了前期的保护基础。遗憾的是，这种未雨绸缪的 做法至今还未得以广泛应用。再次斥资，重新进行保护加固，仍是解决文物储存 展览过程当中，可能出现的二次腐蚀、多次腐蚀的主要对策。因此，为了避免这 种情况在木质文物中的出现，选择理想的储存或展览环境，一定要提前做到心中 有数。控制温湿度，尽量避免阳光直射是其中最应考虑的问题。 总之，饱水木质文物保护是一个世界性的研究课题。在拥有足够的保护资金 和充足的专业保护队伍的基础上，应尽可能地追求最佳保护方案，选择最合适的 设备、材料与方法，并科学评估对其进行储藏与保存的能力，以便为之后诸多方 面的研究提供更“坚实”的基础以及更丰富的研究内容。因为，一件处理好的木质 品不仅是一件艺术品，更是古人留给我们的件礼物。 4 中国科学技术大学博士学位论文 参考文献： 1 c o l 血r e n f r e wp a n lb a h na r c h a e o l o g yt h e o r i e sm e t h o d sa n dp r a c t i c e ，t h a m e s a n dh u d s o n l t d 1 9 9 l ：4 0 9 2 刘秀英陈允适木质文物的保护和化学加固文物春秋2 0 0 0 ( 1 ) ：5 0 5 9 3 吴汝祚河姆渡遗址发现的部分木制建筑构件和木器的初步研究 浙江学刊 ( 双月刊) 1 9 9 7 ( 2 ) ：9 1 9 5 4 沈辰陈淳微痕研究( 低倍法) 的探索与实践一一兼谈小长梁遗址石制品的 微痕研究考古2 0 0 1f 7 ) ：6 2 6 3 5 1m w i t t k o e p p e r , d e r a k t u k e l l es t a n dd e r k o n s e r v i e r u n ga r c h a e o l o g i s c h e r n a s s h o e l z e rm i tm e l a m i n a m i n o h a r z e na mr o e m i s c h g e r m a n i s c h e n z e n t r a l m u s u e m ，a r b e i t s b l a e t t e rh e f t ，1 9 9 8 ( 2 ) ：2 7 7 3 6 1b o n n a r tg a l l e r yt u t a n c h a m u n ，p r e s so fb o r a la r t g a l l e r y 2 0 0 4 ：1 2 f 7 1 a i t i ops c h n i e w i n d p h y s i c a l a n dm e c h a n i c a lp r o p e r t i e so fa r c h a e o l o g i c a l w o o d ，p r e s so f u n i v e r s i t yo f c a l i f o r n i a ，f i r s te d i t i o n ，1 9 8 9 ：6 9 8 】胡继高马菁毓考古出土饱水竹、木、漆器脱水保护 中国文化遗产历 史文化遗产保护科学和技术专号：5 9 【9 】k i r m e nj e s p e r s e ne x t e n d e ds t o r a g eo fw a t e r l o g g e dw o o d i nn a t u r ew a t e r l o g g e d w o o d s t u d ya n dc o n s e r v a t i o np r o c e e d i n g so f t h e2 t hi c o m w a t e r l o g g e dw o o d w o r k i n gg r o u pc o n f e r e n c eg r e n o b l e19 8 4 ：3 9 5 4 1 0 1 d a v i dw o r a t t a nt r e a t m e n to fw a t e r l o g g e dw o o dw e ts i t e a r c h a e o l o g y b a r b a r a a p u r d yt h e t e l f o r dp r e s sc a l d w e l l n e wj e r s e y , 1 9 8 8 ：2 3 7 2 5 5 f 1 1 1r o s e m a r i ej o h n s o nl a r g ew a t e r l o g g e dt i m b e rs t r u c t u r ee x c a v a t e do nt 1 1 e b i l l i n g s g a t e ，w a t e r l o g g e dw o o d s t u d ya n dc o n s e r v a t i o np r o c e e d i n g so f t h e2 t h i c o m w a t e r l o g g e dw o o dw o r k i n gg r o u p c o n f e r e n c eg r e n o b l e1 9 8 4 ：6 3 - 6 9 1 2 a u n g e r ，a p s c h n i e w i n d ，w u n g e r ，c o n s e r v a t i o no fa r c h a e o l o g i c a lw o o d a r t i f a c t s s p r i n g e r - v e r l a gb e r l i nh e i d e l b e r g2 0 0 1 ：1 1 2 1 3 尹思慈木材学机械出版社第1 版1 9 9 6 ：1 1 4 1 1 9 1 4 a g a r w a l ，u r a no v e r v i e wo fr a n a a n s p e c t r o s c o p y a s a p p l i e d t o l i g n o c e l l u l o s i cm a t e r i a l si na d v a n c ei nl i g n o c e l l u l o s i cc h a r e c t e r i z a t i o n ，t a p p i p r e s sa t l a n t a ，g a ，19 9 9 ：2 0 9 1 5 u m e s h p a g a r w a l ，s a l l ya r a l p h ，f r - r a m a ns p e c t r o s c o p y o fw o o d ： i d e n t i l y i n gc o n t r i b u t i o n so fl i g n i na n dc a r b o h y d r a t ep o l y m e r si nt h es p e c t r u m o fb l a c ks p u c e ( p i c e am a r i a n a ) ，a p p l i e ds p e c t r o s c o p y , 1 ，n o v e r m b e r19 9 7 ， 5 1 n 1 、：1 6 4 8 1 6 5 5 【16 u m e s hea g a r w a l ，j a m e sd m c s w e e n y , a n ds a l l ya r a l p h ，a nf t - r a m a n s t u d yo fs o f t w o o d ，h a r d w o o d ，a n dc h e m i c a l l ym o d i f i e db a l c ks p u c em w l s ， 1o t hi n t e m a t i o n a is y m p o s i u mo nw o o da n dp u l p i n gc h e m i s t r y , t a p p ip r e s s v o l u m ei i ：1 3 6 1 4 0 n7 s j e i c h h o m ，j s i r i c h a i s i t ，r j y o u n g ，d e f o r m a t i o nm e c h a n i s m si nc e l l u l o s e f i b r e s ，p a p e r sa n dw o o d j o u m a lo f m a t e r i a l ss c i e n c e3 6 ( 2 0 0 1 ) ：3 1 2 9 3 1 3 5 18 1u m e s ha g a r w a la n dn a n c yk a w a i ，f t - r a m a ns p e c t r a o fc e l l o s ea n d l i g n o c e l l u l o s em a t e r i a l s ：s e l f - a b s o r p t i o n “p h e n o m e n o na n d i t si m p l i c a t i o n sf o r 5 中国科学技术大学博士学位论文 q u a n t i t a t i v e ，o r k 1 2 t hi m e m m i o n a l s y m p o s i u m o nw o o da n d p u l p i n g c h e m i s t r y p r o c e e d i n g s v o l u m ei i i ，p o s t e rp r e s e n t a t i o n ：12 7 - l3 0 1 9 j a m e ss b o n d ，r a j a ih a t n l a ，ar a m a nm i c r o p r o b ei n v e r s t i g a t i o no ft h e m o l e c u l a ra r c h i t e c t u r eo f l o b l o l l y p i n et i 丑c h e i d s 1o t hi n t e r n a t i o n a l s y m p o s i u m o nw o o da n d p u l p i n gc h e m i s t r y , t a p p ip r e s s ，v o l u m e i ：9 6 101 f 2 0 1m o u z o u r a s ，a m j o n e s ，e b g j o n e sa n dm h r u l en o i l d e s t r u c t i v e e v a l u a t i o no fh u l la n ds t o r e dt i t u b e rf r o mt h et u d o ro fm a r yr o s es t u d i e si n c o n s e r v a t i o n1 9 9 0 ( 3 5 、：1 7 3 1 8 6 21 r wc l a r k ea n dj p s q u i r r e l lt h ep i l o d y n a ni n s t r u m e n tf o ra s s e s s i n gt h e c o n d i t i o no f w a t e r l o g g e d w o o d e n o b j e c t s s t u d i e si nc o n s e r v a t i o n 1 9 8 5 ( 3 0 ) ：1 7 7 一1 8 3 2 2 】wg i n d l ，c h a n s m a n n ，n g i e r l i n g e r ，m s c h w a n n i n g e r , b h i n t e r s t o i s s e r , g j e r o n i m i d i s ，u s i n gaw a t e r - s o l u b l em e l a m i n e - f o r m a l d e h v d er e s i nt oi m p r o v e t h eh a r d n e s so fn o r w a ys p r u c ew o o d ，j o u r n a lo fa p p i l e dp o l y m e rs c i e n c e ， 2 0 0 4 ( 9 3 ) ：1 9 0 0 6 中国科学技术大学博士学位论文 第二章木材的结构与组成 植物的科学命名方法是瑞典植物学家卡尔琳奈( c a r o l u sl i n n a e n s ) 于1 7 5 3 年 在其名著“植物种志”( s p e c i e sp l a n t a r u m ) 中最早提出来的。世界上的各种植物，根 据其相似性和相异性，严格地说，即根据宗缘关系或联系，可划分为藻类植物、 苔藓植物、蕨类植物以及种子植物四大门1 。其中，种子植物门可分为裸子植物 亚门和被子植物亚门。裸子植物的特点是花托中的胚珠裸露，不包于子房内，如 松木、云杉、冷杉等。这类植物的叶片常呈鳞片状或针状，故称为针叶树，所生 产的木材称针叶树材。而被子植物又可分为单子叶植物纲和双子叶植物纲。对于 林业生产而言，单子叶植物中以棕榈科和禾本科的竹亚科最具经济意义，但它们 都不是商品材树木。双子叶植物中有草本，也有木本，仅乔木树种才能生成木材。 这些乔木树种，通常具宽阔的叶片，因而习惯上称阔叶树，最典型的如橡木。 因此，我们通常意义上所说的木材，是指针叶树材和阔叶树材，即裸子植物 亚门中的大部分植物和被子植物亚门内双子叶植物中的一小部分木本植物所长 成的木材。由于针叶木材的材质一般较软，又称软木；而阔叶材的一般材质比较 硬重，故称为硬木。 软木与硬木的结构不同。构成软木的主要细胞类型比较单一，细胞排列也较 规则。管胞是组成全部软木材的主要细胞，约占总材积的9 0 ，且软木材常无 特征性外观。硬木则不同，它由占有比例不同、差异较大的多种细胞组成。软木 和硬木的最大区别在于：软木中没有导管( v e s s e lo rp o r e ) ，因此软木也常常被称 为无孔材( 见图l a ) ，硬木则被称为有孔材( 见图l b ) 。 图1 ( a )