马王堆古尸“三级”保护模式的建立与应用项目
主要完成单位：湖南省博物馆 中南大学 湖南省马王堆古尸和文物研究保护中心
项目主要完成人：陈建明 罗学港 游振群 张建一 王 慧 师学森 王晓晟
1972年至1974年马王堆号汉墓的发掘，是20世纪中国乃至世界最重大的考古发现之一，墓中出土的女尸——辛追，则成了整个汉墓的核心，她不同于过去报道的任何古尸类型（如木乃伊、泥炭尸、冻结尸等），其皮肤柔软，表面润泽，外形完整，皮肤覆盖完整，毛发尚在，组织富有弹性，指、趾纹路清晰，骨骼无明显脱钙，肌肉尚有弹性，内脏俱全；骨骼肌横纹及肝细胞结构都清晰可见,学者称之为“马王堆型”湿尸。这具极其罕见的古尸，引起了国内外学者浓厚的兴趣。古尸出土后，相关专家采用现代防腐技术（以福尔马林为主的固定防腐液）对古尸做了防腐处理（即动脉内注射、局部注射和全身浸泡化学保存液）。随后古尸被浸泡在保存液里，在4℃环境下保存于湖南省博物馆内，期间由湖南医学院人体解剖教研室定期监测并更换保存液。2001年湖南省博物馆新陈列楼即将落成之际，马王堆古尸能否搬迁至新陈列馆成了文博专家的棘手问题。他们想知道，历经30年的保护，古尸内部组织是否发生变化？发生什么样的变化？能否承受搬迁的影响？更重要的是，古尸还能保存多久？围绕这一系列问题，湖南省博物馆和中南大学进行深层次合作，开展了系列研究工作。
古尸历经30年的保存，不变是相对的，变化是绝对的
2002年，经湖南省人民政府批示，湖南省文物局组织以鞠躬院士为首的评估专家组对古尸出土30年保存状况进行综合评估，专家们运用形态学、放射学、微生物学和分析化学等技术和方法对古尸整体外观、组织样本和棺内保存液样本进行了检测和分析。对古尸整体外观的检测发现：古尸整体外观保存良好，其外形、肤色无明显变化，皮肤仍具有弹性。最令人惊奇的是，30年前注入血管的造影剂仍清晰可见，说明血管壁未破损。在其内部组织结构和保存环境的检测中发现：光镜和电镜下观察结果与30年前比较出现了轻微改变；古尸保存液pH值明显偏低；古尸保存液中钙、磷离子的浓度明显高于肝保存液和新配制保存液，肋骨的硬度变软，提示古尸骨组织脱钙；古尸和肝保存液内均检出有氨基酸的成分，而且含氮量也明显高于对照液，结合显微镜下所见的结构变化，提示古尸有蛋白质的降解。
这一检测结果一方面说明前30年所采用的保存方法在古尸的大体形态完整性的保存上是成功的，另一方面也揭示了过去的保护措施存在不容忽视的问题。也可以说，经30年的保护，古尸发生了渐变，其改变是绝对的，不变是相对的。
要实现古尸相对长久的保存，必须强调
“整体－细胞－分子”并重的三级保护策略
对评估报告进一步分析，专家们认为古尸可按原计划搬入新陈列馆，并由湘雅医学院和湖南省博物馆联合成立了古尸保护搬迁工作组，共同制定了缜密的搬迁方案，最终将古尸移入“新家”继续保存和陈列。
古尸搬迁的问题解决了，但古尸蛋白质降解和骨组织脱钙的问题如何解决？这成了实现古尸相对长久保存目标的关键问题。
回顾分析30年的古尸保护措施，古尸的“相对不变”存在主客观两方面的原因。从客观上来说，是由于古尸发生的改变是缓慢进行的，是内在的，在短时间内无法察觉。从主观上来说，则是由于保存理念停留于强调肉眼可见的大体形态完整性的保存，没有意识到大体形态完整的前提是显微结构，乃至分子水平的完整。在此保存理念的引导下，由于保存对象的特殊性，不能发展和健全相应的监测技术与手段，就无法及时检测到古尸发生的细胞、分子水平的改变。
因此，要解决当前的关键问题，就必须在过去保护工作的基础上，更新理念，调整保存策略，发展和健全包括监测手段在内的相应技术支撑体系。必须由过去单一的大体形态保存转化为大体形态和显微分子结构并重的保存策略，从古尸的整体－细胞－分子着手，寻求切实可行的保护方案，探索并建立三级保护模式。通过此策略，才能有效防止古尸尚存生物大分子物质及显微结构的进一步溃变，实现古尸相对长久的保存。
运用现代技术，实现古尸保存环境的动态平衡
古尸得以在地下完好保存2000多年，与其保存环境的稳定是分不开的。因此，出土后保存环境的相对稳定至关重要。专家们结合马王堆古尸前期保存的工作积累，运用物理降温、化学防腐、渗透压稳定、pH值调控及无菌层流净化等技术手段，从古尸保存大环境、局部环境与微环境三个层面入手，建立了古尸保存环境模拟体系，并通过多指标调控与监测手段，实现了古尸保存环境的动态平衡和古尸的无损监测。
1．地下模拟墓室
古尸出土前深埋于地下，五层棺椁周围由木炭、白膏泥等形成密封层，且浸泡于茶色棺液中，处于一个恒温、恒湿、空气流动极为缓慢、氧含量相对匮乏、无光源、微生物生长代谢极为缓慢的深层地下环境中，这些因素有效地消除了长沙梅雨季节长、湿度大、四季气候变化恶劣的潜在威胁，使古尸得以在地下完整保存两千余年。为模拟古尸出土前的保存环境，将古尸保存于地下模拟墓室中，采用制冷系统维持古尸保存环境的相对稳定，室内恒温（4%～6℃）、恒湿（45%～55%）、恒压（1个大气压）、低噪声（≤45分贝）；用冷光源来消除热光源导致的温度变化；采用液体浸泡的湿保存方法将古尸浸泡在有效保存液中，防止古尸整体腐败。
2．建立层流空气净化系统
鉴于长沙地区特殊的气候条件，古尸保存环境面临湿度较大、细菌及真菌较易繁殖的特殊困难，因此，防止霉菌侵袭、细菌繁殖，寻找合适的保存环境成为马王堆古尸长期保存所必须解决的问题。
无菌层流净化技术是指通过空气净化装置的多级过滤，控制进入目标区的空气中微生物与颗粒物的含量，使室内空气达到设计的洁净度，从而有效控制和稳定手术室内环境。为防止霉菌及其他微生物对古尸的侵袭，经多学科专家论证，将无菌层流净化技术应用于马王堆古尸的保存，把古尸保存区划分为五个功能区，各区依功能不同设计不同的空气洁净度，I 区为古尸保存室，II 区为古尸内脏保存室，此二区空气洁净度均为10000级；III 区为预备室，供古尸换液、检测用，空气洁净度为100000级；IV 区为过渡区，V区为更衣室，此二区的空气洁净度均为300000级。
检测结果显示，改造后除I区≥5微米尘粒数稍高于设计要求外，古尸保存室（I区）、预备室（III区）和更衣室（IV区）空气洁净度分别达到中华人民共和国国家标准《医院洁净手术部建筑技术规范》（GB50333-2002）10000级、100000级和300000级水平。由此可见，层流保存室的改造已基本达到设计标准。该系统于2008年6月正式建成并经专家验收合格投入使用，各项指标均达到设计要求。施工后古尸保存室I区温度、相对湿度、静压差及空气浮游菌平均浓度的检测结果为7.9℃、70.4%、25Pa（对III区）、10.6个/立方米，III区温度、相对湿度、静压差及空气浮游菌平均浓度的检测结果为22.7℃、62.9%、9Pa（对IV区）、14.1个/立方米。
3．古尸保存微环境的改良
保存液构成了古尸保存的微环境，其理化性质直接影响马王堆古尸的保存。围绕古尸蛋白质降解和骨组织脱钙的进一步研究发现，此问题与保存液的pH值相关。钙是人体内含量最丰富的无机元素之一，约占人体体重的2%，广泛分布于全身各组织， 特别是骨组织，含有将近钙总量的99%。在骨组织和软骨组织中, 钙主要以羟基磷灰石结晶的形式存在。在酸的作用下,羟基磷灰石可能发生溶解和电离，释放出钙离子。2002年评估发现肝和古尸的保存液pH值分别为2.54和4.30，呈酸性，因此古尸的脱钙可能与其保存液的酸碱度有关。蛋白质是由氨基酸首尾相连而成的生物大分子，是细胞与组织的结构成分，广泛分布于全身。在酸、碱或蛋白酶作用下，可水解成多肽或氨基酸。由于古尸在出土时进行了固定和防腐处理，古尸的蛋白酶已发生变性，不可能具有其原有的活性而催化蛋白水解，且2002年评估中又没有检测到细菌和霉菌生长，不可能由它们形成新的蛋白酶，所以古尸的蛋白质水解不可能由蛋白酶作用引起。同时评估发现肝和古尸的保存液pH值分别为2.54和4.30，呈酸性，而蛋白质是一类两性电解质，可和酸发生作用而解离，解离的氨基酸可和保存液中的甲醛作用生成羟甲基衍生物，使其—+NH3的酸性解离增强，溶液pH值降低，从而进一步加重蛋白质的酸性解离，形成恶性循环。所以古尸蛋白质的水解可能与其保存液pH值有关。
基于上述研究，有必要且必须对保存液进行调整。考虑到古尸经30年的保存，已适应了原保存液，因此保存液的调整幅度不能过大，必须循序渐进。首先在实验室做前期的保存液调整实验，在此基础上对古尸保存液配方作了精细的改良，分两次对保存液的pH值、离子浓度、主要成分及有效浓度（如甲醛浓度）进行了微调。由于大多数氨基酸的等电点在pH5～7之间，因此专家把保存液的pH值由原来的4.30提高至5.8～6.0，并在保持pH值不变的条件下对离子浓度、主要成分及有效浓度进行调整。改良后的保存液对蛋白质有较好的保存作用，清亮透明，不产生沉淀，有较强的酸碱平衡能力。
4．古尸保存环境的监测
如前所述，在马王堆古尸的保护措施中，发展和健全监测技术和手段，建立多指标调控和动态监控体系，实现古尸保存微环境的动态平衡及无损监测是至关重要的。在现有的技术条件下，主要针对下列内容进行监测：古尸棺外环境监测，包括温度、湿度、气压及空气洁净度，其中温度、湿度和气压为实时监测，空气洁净度每半年至一年检测一次；古尸棺内环境监测主要针对保存液进行检测，包括保存液pH值、有效成分含量、微量元素成分及含量、氨基酸成分及含量的检测，此检测每半年进行一次，根据检测结果，动态监测古尸内部结构可能发生的变化，并依此确定保存液更换的时间。
应用“三级”保护模式 马王堆古尸长久保存有望
通过对古尸保存大环境和微环境的调控， 2002年至2010年期间对古尸保存液中离子成分的检测结果发现：氨基酸种类及含量、钙离子含量逐年下降（表1，2），提示采取上述处理后有效地抑制了古尸骨组织脱钙与蛋白质降解。
马王堆主古尸的成功保存，离不开科技保护平台的建设
马王堆古尸“三级”保护模式的实施过程也是马王堆汉墓古尸与文物保护研究平台的建设过程，是湖南省博物馆与中南大学合作关系逐渐升温的过程。从历史沿革来说，湖南省博物馆与中南大学湘雅医学院（原湖南医科大学）的合作自古尸出土之日即已开展，但当时的合作是自发的、松散的，其合作研究范围也仅限于古尸日常保护及保存液制换。2002年借古尸搬迁的契机，湖南省人民政府办公厅批复：由中南大学湘雅医学院人体解剖学系和省博物馆共同承担马王堆汉墓女尸保护的责任，两家联合成立“马王堆汉墓女尸保护工作组”。
2003年12月，中南大学与湖南省博物馆共同成立“中南大学马王堆汉墓文物研究保护中心”，中心在学校的支持下，解决了编制等方面的问题。2004年，湖南省博物馆、湖南省文物局向湖南省人民政府和国家文物局汇报了成立省级中心的构想，国家文物局专家组对此非常赞赏。同年7月，湖南省人民政府许云昭副省长批示同意成立“湖南省马王堆古尸和文物研究保护中心”。2004年10月，国家文物局单霁翔局长亲临现场考察并听取了有关情况的汇报，对湖南省成立“湖南省马王堆古尸和文物研究保护中心”的做法给予了充分肯定，并就中心的组织机构、中心命名和经费来源做出了具体指示。2005年9月，湖南省科学技术厅批复同意中南大学与湖南省博物馆联合组建“湖南省马王堆古尸和文物研究保护中心”。这是湖南省第一个大学与博物馆共同组建的文物科学研究保护中心，是一个兼有管理与科学研究任务的高水平科技平台，该平台的建设势必将古尸和文物的研究保护提高到一个新的层次。
湖南省马王堆古尸和文物研究保护中心成立以后，为进一步加强馆校合作，搭建科研平台 ，促进学科建设 ，强化人才培养做出了不懈努力。通过中心的努力，2005年获得了教育部“985工程”资助经费313万元，建立了马王堆研究哲学社会科学创新基地；同年，为改造古尸保存环境向国家文物局申报国家重点文物保护专项经费232万元；2006年获教育部马王堆古尸保护技术研究经费4万元；4位博物馆专家被聘为中南大学兼职教授和研究生导师，为中南大学增设博物馆学专业；培养古尸保护研究博士研究生1人，招收相关专业硕士研究生5人。
马王堆古尸与文物科技保护平台的建设，既是文博界的需要，也是高校服务社会的需要。此平台的建设起于马王堆古尸的保护和研究，但远远不止于此，其保护研究的范围正不断拓展。在古尸保护研究方面，“三级”保护模式的部分技术已推广应用至同类文物的保存，如连云港双龙汉墓古尸的保存；启动了古尸DNA的研究，并获初步结果。在马王堆汉墓其他文物的保护研究方面，已启动了饱水漆木器脱水技术及西汉古乐复原等项目的研究。我们相信，通过马王堆科技保护平台的建设，加强馆校合作，充分发挥高校学科门类齐全的优势，必将产生一个具有地域优势的，以马王堆汉墓为研究对象的强势学科群。
结 语
在国家文物局、教育部、湖南省政府和湖南省文物局的支持下，湖南省博物馆和中南大学的研究人员共同努力，运用“整体－细胞－分子”三级保护模式，成功地缓解了马王堆古尸骨组织脱钙和蛋白质降解，但这只是一个阶段性的成果，要实现古尸真正意义的长久保存，仍然任重而道远，进一步加强实验室的建设，发展和健全分子监测和调控技术，实现真正意义的分子水平的保护与研究，将是他们不断努力的方向。
（湖南省马王堆古尸和文物研究保护中心供稿 王晓晟执笔 国家文物局文物保护科学和技术创新奖二等奖 ）
(《中国文物报》2010年11月19日第15版)
