北京通州通永道署鐵獅的保護修復

郭 靜

（河北省文物與古建筑保護研究院，河北 石家莊 050051）

北京通州通永道署鐵獅為北京地區現存古鑄鐵獅中最大、最精者（圖一），鑄造于元皇慶二年（1313），原立于通州城東北的戶部京畿都漕運使分司署大門前，為雌雄一對，后雄獅流失。清康熙七年（1668），于該處設順天府通永道署，并補鑄了雄獅，因此鐵獅俗稱“北京通州通永道署鐵獅”。“文革”期間，清代補鑄的雄獅被砸碎，元代的雌獅頭部遭破壞。1984年，雌獅被轉移到當時的通縣文物管理所院內保護，現置于通州區三教廟院內。

圖一 修復保護前的通永道署鐵獅

鐵獅蹲坐于方形臺座上，左前足撫幼獅。方座前立面正中鑄有銘文“皇慶二年八月”，左側鑄銘“去邪□惡，鎮宅大吉”。通高1.4米，長0.75米，寬0.6米。由于鐵獅在室外保存，且前期未設置保護圍欄，受氣候環境及人為影響較大，出現裂隙、銹蝕、剝落等多種病害。此外，鐵獅頭部因殘損形成的孔洞處易積塵和存留雨水，直接影響文物本體的保存，需對其進行保護維修。

2020年，河北省文物保護中心（2021年并入河北省文物與古建筑保護研究院）受北京市通州區文物保管部門委托，對通永道署鐵獅進行了病害調查和分析，并研究編制了文物保護方案。現通永道署鐵獅已按照此方案完成保護修復工作。下面對此次保護工程的具體情況略作說明，以就教于方家。

一、病害調查

首先遵循中華人民共和國文物保護標準《館藏鐵質文物病害與圖示》（WW/T0005-2007）對通永道署鐵獅進行病害勘察，并做詳細記錄及信息采集。

經勘察，鐵獅存在以下病害：

（一）殘缺

鐵獅頭部及底座足部在“文革”時期遭到破壞，導致基體殘缺。

（二）裂隙

經肉眼觀察可見，鐵獅頭部沿頭頂殘缺部位有向不同方向延伸的裂隙，頸部、腿部等位置也有多處裂隙。

采用紅外熱波技術對鐵獅形貌進行勘測，可確定肉眼不可見的表面裂紋深度及表層剝落等情況。經勘測，發現鐵獅右前足三條裂紋已全部貫穿壁厚，額頭凹陷附近裂紋較多，并且有大面積疑似剝離裂紋。由鐵獅左前足可見光照片及不同時段熱分布圖（圖二）可知，鐵獅左前足腕部裂紋明顯，腳掌和小獅相接處有明顯裂紋，并沿腳趾延伸至小獅后腿處，小獅頭部也有裂紋延伸。

圖二 鐵獅左前足可見光照片及不同時段熱分布圖

（三）層狀剝落

物理、化學等多種因素會導致鐵質文物表面層狀脫落，經觀察，鐵獅層狀剝落病害主要位于鐵獅足部、腹部及底座足部。

（四）銹蝕

鐵獅整體銹蝕從上至下逐漸加劇，底座底部銹蝕嚴重。

（五）積水

由于鐵獅表面不平整，且殘缺部位凹凸變化較大，易積存雨水，從而加速銹蝕剝落病害的發展。積水主要位于頭部殘缺及足部凹陷部位。

二、儀器檢測分析

因通永道署鐵獅為露天保存，存在銹蝕、裂隙等嚴重病害，為了深入了解鐵獅的鑄造材料、工藝及病害特征，在對鐵獅取樣后，利用SEM-EDS、金相顯微鏡、XRD等儀器分析檢測鐵獅鑄造工藝及材料。

（一）表面形貌勘測

使用FARO Focus 3D X330地面型三維激光掃描儀對通永道署鐵獅形貌進行掃描，發現鐵獅表面存在多處裂隙，精準測得底座正視圖寬62.2厘米，側視圖寬90.4厘米，通高143.37厘米，鐵獅頭部殘缺部位最大深為1.76厘米。

（二）材質檢測

使用雙組份環氧樹脂對鐵獅樣品進行制樣，經鑲樣、磨光、拋光，制成金相樣。于金相顯微鏡下觀察，可知鐵獅鐵質金相組織：樣品為珠光體+滲碳體+共晶萊氏體（珠光體邊緣有析出的二次滲碳體），材質為過共晶白口鐵，工藝為鑄造。

由XRD分析結果（圖三）可知，鐵獅銹蝕產物主要是針鐵礦［α-FeO（OH）］和磁鐵礦（FeO），另含有少量四方纖鐵礦［β-FeO（OH）］以及少量石英（SiO）。其中，針鐵礦屬于較為穩定且致密的腐蝕產物，對鐵器有較好的保護性，但四方纖鐵礦常存在于含有溶解氧、氯離子介質的鐵器腐蝕產物層中，具有一定的吸濕性，會加速帶銹鐵質的銹蝕，不利于鐵獅的穩定保存。該分析結果為鐵獅保護中的除銹操作和除銹程度提供了一定的理論指導和依據。

圖三 鐵獅X射線衍射（XRD）分析結果

總之，影響通永道署鐵獅保存狀況的原因很多，但溫度和相對濕度無疑是最重要的兩個指標。它們既可以單獨對文物的劣化發揮作用，也可與其他因素相互作用，引起文物的物理、化學劣化。

三、病害原因分析

通過詳細的病害勘察可知，通永道署鐵獅存在病害類型有殘缺、剝落、裂隙、銹蝕等。導致以上病害出現的原因很多，結合當地環境情況，可以將影響文物保存并引起病變的主要因素歸結為以下幾個方面：

（一）內在因素

鐵元素較為活潑的理化性質及器物自身的組成成分、合金比例等因素與腐蝕的形成有著極為密切的關系。因此，鐵質文物保存難度較大，通永道署鐵獅至今已保存700余年實屬不易，更顯其彌足珍貴。

（二）自然環境因素

環境溫濕度及地下水對鐵獅的保護影響極大。北京通州區四季分明，月平均溫度變化大。研究表明，當溫度從15℃升高至20℃時，材料的老化速度將提高250%（在光照和相對濕度不變的情況下）。溫差大、高溫持續時間長的地區環境因素加速了鐵獅的老化。同時物質的“熱脹冷縮”特性，以及溫度變化較大導致的凍融現象，使鐵獅出現剝落現象。此外，由于鐵獅表面凹凸不平，極易積攢雨水，雨水和露天環境又共同加速了鐵器的腐蝕。鐵獅底座部位則由于地下毛細水的滲入而銹蝕嚴重。

（三）人為因素

因歷史原因，通永道署鐵獅曾遭受不可逆毀壞，造成鐵獅頭部凹陷殘缺。

四、保護修復工作

為達到長久保存及陳列展示的要求，體現鐵獅應有的價值，在完成資料收集及價值評估、資料留取、紅外探傷、本體檢測等工作程序的基礎上，我們研究制定了針對通永道署鐵獅的文物保護方案。以該方案為據，實施了下列保護修復措施。

1.清洗。鐵獅本身帶有泥土，如不及時清除，對文物本身會有一定影響。表面清洗以手工機械方法為主，對于較硬的土垢附著物采用熱蒸汽的方法使其軟化后再行剔除。

2.脫鹽。因鐵獅體積較大，故采用涂敷脫鹽法對其表面脫鹽。分以下幾個步驟：第一步，復配紙漿。將吸水性較好的生宣紙、濾紙完全沒入去離子水中，調整其pH值至9左右，加熱攪拌使其成為均勻細膩的糊狀紙漿后備用。第二步，涂敷。將紙漿均勻涂在鐵獅表面，并用保鮮膜密封嚴實，防止水分揮發太快。第三步，檢測。每次更換涂敷物時用硝酸銀滴定法檢測更換下來的涂敷物中氯離子的含量，以確定脫鹽效果，直至達到脫鹽要求。第四步，烘干。貼敷結束后，在保證器物表面無貼敷物殘留的前提下，使用紅外燈、熱風槍等工具進行烘干，保持處理后的器物干燥。

3.除銹。鐵獅腹部及底座表面銹層覆蓋較厚，鐵銹的膨脹使其變形、厚薄不勻。銹層疏松會吸收空氣中的水分和有害介質，進而造成銹蝕層結構變化及鐵獅的進一步腐蝕，因此應盡快去除銹蝕部位。針對鐵獅腹部較薄且質地疏松脆弱的銹蝕，首先采用人工機械方法除銹，使用手術刀、竹簽等去除土塊，疏松銹層，再用鏨子對較硬的銹蝕進行剔除。對于較堅硬部位的銹蝕，使用噴砂機對其進行去除。操作過程中要注意適度用力，逐層剔離，隨時觀察剔除深度。

4.緩蝕。對鐵獅進行緩蝕處理，有利于其長期保存。在國內外金屬文物保護常用的緩蝕劑中篩選，決定使用2%苯丙三氮唑（BTA）乙醇溶液進行緩蝕處理。

5.補配。采用CH-31型雙組份膠粘劑、亞共晶白口鐵對鐵獅額頭缺失部位進行了補配。

6.封護。由于鐵獅長期于戶外保存，經過篩選，決定選取15%全氟材料（SINO—2500）進行封護處理。在通風的地方，用毛刷將封護材料涂于鐵獅表面，待干燥后即完成封護。

7.隔離地下水。地下毛細水導致鐵獅底座部位銹蝕嚴重，需及時進行阻隔。在鐵獅底座下鋪設青石（密度3.7～3.8，吸水率≤0.75%，彎曲強度≥10.0MPa）底座，以隔絕地下水，對其進行保護。

經以上保護修復處理，鐵獅表面干凈完整，并置于青石底座上，避免了地下毛細水的侵蝕，更利于長時間的保存。

由于鐵質文物的特點和屬性，為了維護鐵獅的保護修復成果，降低發生病害的幾率，后期需加大養護力度，發現問題及時解決：一是由專人負責文物本體日常養護工作，建立相應的工作制度；二是至少每月提取一次環境監測數據，進行匯總及簡單分析，有異常情況及時報告；三是每季度對文物進行一次細致觀察，并做好記錄，發現病害及時記錄并處理；四是每季度對文物進行一次灰塵清理，可采用壓縮空氣吹掃等溫和方式。