一种评估土遗址表面盐危害影响程度的方法

摘要

本发明公开了一种评估土遗址本体表面盐害的方法，在初步试验的基础上，再次进行了细化含盐量观察盐害的实验。第二次试验通过两组对比实验，得到了影响土遗址本体的盐危害临界值为0.4％，为了确保土遗址安全，当含盐量在接近此值时，即需提早对土遗址进行脱盐保护的干预措施，防止盐分进一步破坏土遗址本体；还提出了量化土遗址本体盐害的方法，主要是通过超景深三维显微系统测定土体表面剖面轮廓曲线，通过土体表面凸出高度以及剖面凸出面积的计算，根据凸出高度和积分面积大小评价土壤损坏量；本发明对于土遗址本体表面盐渍病害的保护有一定的参考意义。

说明书

技术领域

本发明涉及土遗址盐害评估领域，具体涉及一种评估土遗址盐害的方法。

背景技术

西北地区深居内陆，南有秦岭阻隔，导致海洋水汽难以进入，降雨量少， 因此空气湿度小，水分蒸发量大。西北地区夏季气候特征是降雨集中，温度、 湿度相对较高，冬季降雨量少，温、湿度相对较低。集中降雨与水分的大量蒸 发导致土遗址表面出现许多病害，例如酥碱、剥落、表面结皮，相关学者研究 表明盐分结晶产生的结晶压力是导致盐害的主要原因。

西北地区有大量的土遗址，保护好这些人类文化结晶是当代保护人员的责 任，研究土遗址安全含盐量，能够预防易溶盐对土遗址的破坏，减少盐渍病害 对土遗址的危害，延长土遗址类文物的寿命，最大程度的发挥文物的历史，艺 术以及科学价值。

易溶盐是土壤中一种常见的成分，关于易溶盐含量的研究，主要集中在公 路，农业等方面，而土遗址含盐量的研究较少。现有文献中对硫酸盐氯化盐在 公路上的盐胀有一定研究，还提出了硫酸钠膨胀的五大因素的关系式及氯化钠 对硫酸钠膨胀性的影响，但其研究的盐含量较高，不太适用于保护珍贵的土遗 址。文献针对西北地区土遗址含盐量影响有一定研究，但试验时间短、设置的 含盐梯度大且评估方法较粗略。综上可知，对于影响土遗址本体的盐危害临界 值的研究较少并且不够细致，而可靠的土遗址盐害评估手段仍是制约其盐危害 临界值等研究内容的重要因素之一。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种评估土遗址盐害影响的方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种评估土遗址盐害影响的方法，包括如下步骤：

S1、取适量待测土壤，烘干，过0.5mm筛后，使用圆柱型模具制作土饼， 所述土饼密度为1.5x10³-1.7x10³kg/m³，含水率为12-14％；

S2、将步骤S1所得的土饼置于温度为32℃，湿度为90％的环境中两天后， 调节温度为5℃，湿度5％后，再放置两天，完成一次循环后，进行第二次循环， 如此循环进行两个月，每个循环结束都对土饼进行拍照记录；

S3、利用超景深三维显微系统VHX-5000的三维扫描技术对经过步骤S2 处理后的土饼表面进行三维扫描，获取一系列的表面数据；

S4、在步骤S3所得的三维数据中，在横轴与纵轴方向距离相同距离分别 取3条剖面数据；即代表土饼表面超景深选定平面的高度值。

S5、取步骤S4所得数据中的最低点为基点，其余数值将该点值减去后， 得土壤凸出高度；

S6、进行水平测量，获取土壤水平方向特定两点之间的距离；

S7、通过步骤S6所得的水平值和步骤S5所得的高度值，计算土饼剖面凸 出面积。

本发明具有以下有益效果“

得到了影响土遗址本体的盐危害临界值为0.4％，为了确保土遗址安全， 当含盐量在接近0.3％时，就需要对土遗址进行脱盐保护，防止盐分进一步破 坏土遗址遗迹遗存；还提出了量化土遗址盐害程度的方法，主要是通过超景深 三维显微系统测定土遗址表面剖面轮廓曲线，通过土饼表面凸出高度以及剖面 凸出面积的计算，根据凸出高度和积分面积大小评价土壤损坏量；本发明对于 土遗址盐渍病害的保护有一定的参考意义。

附图说明

图1为含盐0.3％土饼超景深三维扫描图

图2为第二次测量中凸出高度柱状图(μm)。

图3为第二次测量中凸出面积柱状图(mm2)。

图4为对比组凸出高度柱状图(μm)。

图5为对比组凸出面积柱状图(mm²)。

具体实施方式

为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行 进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明， 并不用于限定本发明。

实施例

S1、制作土饼

为了了解土壤性质，我们对制作土饼的土壤颗粒分布进行测试，表1为测 定的粒度分布。

表1 实验土壤粒度分布

粒度范围mm 0.5-0.25 0.25-0.075 0.075-0.025 ＜0.025 百分比％ 27.32％ 36.92％ 14.82％ 20.94％

表2 第二次试验部分土壤初始含水率

本次实验分两个阶段进行，第一个阶段是探索土饼损坏的大致范围。第 二个阶段是在第一个阶段的基础上将土壤含盐量细化再进行实验。实验所用的 土壤均来自于秦陵K9901陪葬坑。取出的土壤先烘干，再过筛。第一阶段过筛 2mm的筛子，由于发现第一阶段土壤颗粒较粗，所以第二次过的是0.5mm的筛 子。实验所用的是圆柱型模具，直径7cm，高5cm.土饼密度在1.5x10³-1.7x10³kg/m³，土饼含水率范围12-14％之间。

S2、循环

实验的每个循环分为高温高湿环境和低温低湿环境。为了加速土饼老化， 高温高湿条件为温度32℃，湿度90％。低温低湿条件为温度5℃，湿度5％。实 验共设置5个循环，每个循环4天，每个阶段2天。即高温高湿维持2天，低 温低湿再维持2天，一个循环完成。再进行第二个循环。如此进行5次循环。 每个循环结束都对其拍照记录。

第二次试验设计的土壤含盐量从自然土到2.5％，并设计了一组对比实验， 对比实验组的含盐量从自然土、0.2％-1.5％，同时，为了对比混合盐中氯化钠 和硫酸钠不同比例的效果，还设计了氯化钠和硫酸钠为1∶2的比例。

S3、土饼损坏评估

土饼在循环结束后，表面在易溶盐的结晶-溶解循环过程中，由于体积的不 断变化变得凹凸不平。凹凸表面就会形成一定的高度差，通过高度差的测量以 及凸出面积的大小来评估土壤损坏情况。

本次实验提出利用超景深三维显微系统VHX-5000的三维扫描技术对表面 进行三维扫描，获取一系列的表面数据。在超景深显微镜扫描所得的三维数据 中，我们在横轴与纵轴方向距离相同距离分别取3条剖面数据。这些数据是代 表土饼表面超景深选定平面的高度值。因为土饼由于易溶盐的溶解-结晶变化 主要发生的是体积的膨胀，我们取这一系列点中的最低点为基点，所有数值将 该点值减去，能够得到土壤凸出高度，再对水平测量，还能获得土壤水平方向 特定两点之间的距离。通过水平值和高度值，就能够计算出土饼剖面凸出面积。

通过凸出高度和凸出两点之间水平距离，我们采取粗略计算的方法计算面 积。先判断出水平面，然后量取凸出部位的长与高，一般凸出部位呈现的都是 近似三角形，所以用三角形面积公式计算。

如图1所示，这是含盐量为0.3％土饼的一个剖面，该处土饼我们可以观 察到有数处凸出，因为有纵线长度只有8000μm，为了统一计算凸出面积的长 度，在横线上也只选取前8000μm。最后根据各凸出高度和宽度，计算出膨胀 体积为0.144mm²。

对于第一种方法，由于第一次测量的数据未保留，我们先用第二种方法计 算土饼损坏量。计算结果见表3

表3 第一次测量土饼凸出剖面面积

第二次测量结果如表4、表5、图2和图3所示。

表4第二次试验测量土饼凸出剖面高度

表5第二次试验凸出面积

对比组测试数据如表6、表7、图4和图5所示。

表6对比组测试高度值

表7对比组凸出面积

第一次试验中，从拍照所得照片来看，可以观察到大于1.0％含盐量的土壤 损坏较为严重。从土饼剖面凸出面积来看，由于1.0％土饼测试的问题，无法计 算出面积，但在1.5％之后凸出面积剧增，故认为在1.5％之后的土饼被严重损坏。 通过超景深显微镜剖面观察，在含盐量3％之后土饼出现大量裂隙，损坏过于严 重，已不在实验范围内。

第二次细化实验，循环次数延长，循环时间长达2个月。实验结果表明， 含盐在0.4％以下的土饼表面，并且，文献对土壤盐胀的起胀量的研究中，得到 重击型土壤的起胀盐含量是0.2％，轻击型起胀含盐量为0.5％。本次实验结果与 该实验结果较为吻合。本次实验中，含盐量在0.4％以下的土饼损坏量都较小， 而0.4％-0.7％的土饼都能观察到轻微变化，而含盐量在1.0％以上的土饼，损坏 都较为明显。因为土壤遗迹本身就是很脆弱的痕迹，所以我们要在最安全的含 盐范围内保存这些珍贵的遗迹，因此，为了确保土遗址安全，土壤含盐量应控 制在0.3％，当含盐量在0.3％左右的时候就应该介入保护措施。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通 技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰， 这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。