片言纸语-纸质文物仪器鉴定案例分享

导语

造纸术是中国古代的四大发明之一，根据文献记载，造纸术的发明距今已有两千多年的历史。得益于纸的推广和大量使用，我们当前保有大量的纸质文献、绘画和书法作品，这些以纸张为载体的文物具有较高的历史和考古研究价值。对这些纸质文物的研究，对于我们了解古代社会的发展状况具有非常重要的意义。本文我们就向大家介绍几个纸质文物的仪器鉴定应用案例。

鉴别纸张原料

纸张的原料主要是植物，但采用不同植物原料的制得的纸张也是不同的，以传统手工纸为例，按照原料的不同可以分为：麻纸、皮纸、竹纸、禾草纸、混合型纸。麻纸是以麻类植物的韧皮纤维为原料所造，目前出土的放马滩纸、灞桥纸、金关纸都是麻纸。皮纸以树木韧皮为原料制造，皮纸之中构皮纸比较多见，有些文献也称之为棉纸，著名的澄心堂纸即为构皮纸。其次常见的构皮纸为桑皮纸，古代银票用的就是桑皮纸，著名的乾隆高丽纸也是桑皮纸。竹纸以竹子为原料制造，常见的有毛边纸、毛太纸、元书纸，等等。禾草纸以水稻或小麦的植物纤维为原料，纯禾草类纤维制成的纸外观和性能较差，因此没有比较出名的纸张。混合型纸是制造原料包含2种或2种以上植物纤维的纸张，大家常听说的宣纸早期采用纯青檀皮制造，属于皮纸，但后来也加入了其他植物的纤维，就属于混合型纸了。鉴别这些纸张的原料对于研究传统造纸工艺，古代社会文化都具有重要意义。

案例一：利用热裂解+气质多元数据分析鉴定东亚传统手工纸

使用仪器：PY-3030D+GCMS-QP2020 NX

研究对象：东亚传统手工纸

研究目的：对不同种类的东亚传统手工纸进行区分鉴别

分析过程：通过仪器检测得到各样品的总离子流（TIC）图，对谱图上体现各种纸张区别的感兴趣区域（ROI）出现的色谱峰进行定性分析，最后采用主成分分析（PCA）的方法对各种纸样进行区分鉴定。

图1-1 热裂解+气相色谱质谱分析系统

图1-2 东亚传统手工纸进行区分鉴别(PCA得分图)

注：图谱来源于Vial，Jerome，Sakamoto，Shouji，Sablier，Michel，Identification of traditional East Asian handmade papers through the multivariate data analysis of pyrolysis-GC/MS data，Analyst， 2019，144，1230-1244.

案例二：热裂解+全二维气质对东亚传统手工纸的分析表征

使用仪器：PY-2030D+ GCMS-QP2020 NX +ZOEX全二维调制器

研究对象：日本楮皮纸、古画衬纸

研究目的：对法国吉美博物馆馆藏敦煌古画衬纸的纸张材质进行鉴定

图2-1 馆藏古画

分析过程：使用热裂解+全二维气质分别分析现代楮皮纸与古画衬纸，比较两种样品在感兴趣区域（ROI）的谱图，对古画衬纸的材质进行鉴定。

图2-2 热裂解+全二维气相色谱质谱分析系统

图2-3. 日本楮皮纸全二维谱图中各类物质色谱峰分布

图 2-4. 测试样品(法国吉美博物馆馆藏敦煌古画衬纸)的一维测试(I), 二维测试(II)以及与现代楮皮纸样的对比(III)

图中红色部分为标准纸样的色谱轮廓峰值区域，绿色部分为样品的色谱轮廓峰值区域，黄色为两者重叠部分，经特征峰比对分析，结果显示样品为楮构类原料的纸张。

注：图片及图谱来源于B Han，G Daheur，M Sablier，Py-GCxGC/MS in cultural heritage studies: An illustration through analytical characterization of traditional East Asian handmade papers，Journal of Analytical and Applied Pyrolysis，122（2016）458-467.

相对于传统纸张，现代纸张有着更繁多的种类，这些纸张往往都有着特定的用途，如用于包装的白板纸、玻璃纸，用于印刷的铜版纸、新闻纸，用于打印相片的相片纸，等等。下面举一个现代纸张的分析案例。

案例三：使用inspeXio SMX-100CT观察纸张

使用仪器：inspeXio SMX-100CT

研究对象：涂料纸和光面相片纸

研究目的：比较涂料纸和光面相片纸的形貌

分析过程：比较涂料纸和光面相片纸的表面形貌与内部形貌。

图3-1 inspeXio SMX-100CT

图3-2 表面CT图像（左：涂料纸，右：光面相片纸）

涂料纸和光面相片纸表面的CT图像显示两者有很大差异。

图3-3 涂料纸的3D图

图3-4 光面相片纸的3D图

3D图显示涂料纸与光面相片纸内部具有与普通纸相同的缠结纤维结构。

鉴别墨粉原料

对纸张的分析除了关注纸张本身，有时候我们还需要对纸张上的字迹、涂痕等进行分析，下面举一个对纸张字迹的分析案例。

案例四：红外显微镜系统鉴别打印字迹

使用仪器：IRTracer-100型傅立叶变换红外光谱仪+ AIM-9000型红外显微镜

研究对象：打印字迹

研究目的：对不同的打印字迹进行鉴别

分析过程：对两份纸样的打印字迹部分进行红外测试，比较两种字迹的红外谱图，并对谱图进行谱库检索。

图4-1：IRTracer-100、AIM-9000红外显微系统

图4-2 纸张大视野拍摄图像（左1#，右2#）

图4-3 1#纸张墨粉检索结果（红色为1#张墨粉图谱，黑色为环氧树脂图谱）

图4-4 2#纸张墨粉检索结果（红色为1#张墨粉图谱，黑色为聚苯乙烯图谱）

经测试，两页文件中两处字体墨粉红外吸收存在明显差异，通过谱库检索，其中1#纸张字体检索结果主要成分为环氧树脂，2#纸张字体检索结果主要成为为聚苯乙烯。

结语

文物的仪器分析，往往需要综合多种仪器分析手段，尽可能多的挖掘样品信息。岛津自1875年创业以来，秉承“以科学技术向社会做贡献”的公司宗旨，始终向时代的高新技术挑战，已经牢牢树立了作为世界知名综合精密仪器生产厂家的地位。目前岛津公司拥有色谱、质谱、光谱、生命科学、表面分析、无损检测等各类型的仪器产品，可以为文物及考古样品提供全套的分析检测解决方案。更多的文物检测应用案例大家可以查询的文集。

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