保护修复方案
成分分析
1.无损X荧光成分分析
我们采用无损X荧光元素分析仪对铜像进行了无接触探样分析，分析结果表明：铜像本体除铜元素外，还含有铅、锌等成分，基体成分为青铜，铜像表面基层没有变色的黑色部位主要成分为硫化铜，经酸腐蚀后，产生碱式碳酸铜等无机盐，表现为白色、绿色物质，富集于铜像表面，雨水多年沿铜像勾缝流淌，便形成“一条条汗渍”。据此，排除了白色物质为鸟粪的假设，并且可以认定当年铸造该铜像时，表面进行了硫化处理，使得铜像呈黑色，不仅增添了铜像庄严厚重的感觉，还能起到较好的保护作用。
2.铜像表面的无损形貌分析
采用DG-3掌上型数位显微镜在现场对铜像表面进行微观形貌分析。
从硫化铜微观形貌上看，表面疏松多孔，很容易在有水的情况下，产生局部加速腐蚀的现象。
图4-79 铜像表面金属元素成分分析
图4-80 铜像表面阴离子元素成分分析
图4-81 DG-3掌上型数位显微镜
经X荧光无损分析，确定淡绿色腐蚀产物的主要成分是碳酸铜，其形态膨松、相对密度小、体积较大、矿化严重，是局部加速腐蚀的产物。
3.铜像现场的大气环境检测
孙中山铜像自制作完成之后，多年来一直处于室外的自然环境中，通过检测铜像的外部大气环境，对于找出铜像表面生锈的病因应该是有很大帮助的。因此，我们请了南京大学现代分析中心的分析人员，对铜像现场分别做了采集大气检测和采集降水检测。
图4-82 铜像表面黑色硫化铜微观形貌
图4-83 腐蚀产物绿色碳酸铜的微观形貌
通过检测发现，铜像周边空气中含有二氧化硫、氮氧化物等有害气体，但是含量很低，低于国家一级标准，表明空气质量较好，对铜像表面锈层的影响不大，引起铜像腐蚀的因素很可能是雨水。
表4-9 现场采集部分大气参数检测结果
表4-10 现场采集降水检测结果
检测结果表明，孙中山铜像周边雨水属于典型的酸性雨，其中含有较强的硫酸根、硝酸根等成分，这些物质与铜本体上的硫化铜发生一系列的复杂反应，最终导致了铜像黑色硫化铜本体腐蚀成为淡绿色碳酸铜，这是表面出现白色锈蚀污染物的主要原因。
具体操作
1.通过化学反应，将淡绿色碳酸铜转化为黑色硫化铜
通过实验室的一系列试验，确定以稀硫化钾的碱溶液和稀硫化钠的水溶液为转化剂。
CuCO3·Cu（OH）2（绿色）+NaS→CuS（黑色）+Na2CO3+H2O
2.现场试验
（1）选材试验
分别使用稀硫化钾和稀硫化钠做实验块，在铜像本体上小面积涂刷，以观察材料的实验效果。经涂刷实验后发现，硫化钾现场试验作用不明显，而硫化钠在铜像上与淡绿色的碳酸铜反应后，可形成黑色硫化铜，并且时间短、效果明显。因此，确定选用稀硫化钠作为转化剂。
（2）操作方法实验
使用宣纸分别浸泡不同稀释比例的硫化钠，并对宣纸贴敷在铜像上的反应时间进行实验。以图4-84所示的9个实验块为参照，从左至右硫化钠用蒸馏水稀释的比例依次为2%、3%和5%；从上至下宣纸贴敷时间分别为1 min、3 min和5 min。反复观察比较9个实验区的转化效果后发现，浸泡了3%硫化钠的宣纸敷于铜像3 min后转化成黑色硫化铜的实验区，与铜像本身未受腐蚀处颜色一致，效果最好。因此，确定转化液为3%浓度的硫化钠，转化时间为3 min。
图4-84 现场试验块
图4-85 现场试验观察
3.现场操作
（1）铜像清洗
铜像一直在室外保存，经过多年的日晒雨淋，以及一些小鸟、小虫的陪伴，铜像上不少地方出现了堆积的灰尘和生物残留物。使用大量的蒸馏水配合羊毛刷，反复冲刷、清洗铜像的表面和沟缝处，直至杂物去除。
（2）转化操作
在白色或绿色的锈蚀部位，采用含3%浓度硫化钠的宣纸贴敷，或者用羊毛刷蘸转化剂，采用直接涂刷的方式进行转化处理，经过一段时间的反应，白色或绿色物质就会变黑。需要特别注意的是，虽然在之前做了关于硫化钠反应时间的实验，得出的结论是3 min，但在具体操作时，铜像的锈蚀层有薄有厚，有的疏松，有的紧密，因此在反应时间的控制上，有赖于操作人员的操作经验，需要灵活运用、酌情变通，做到整体效果协调，颜色一致。经过复原的铜像，其表面会积累新的铜盐，需要再次使用大量蒸馏水反复冲洗，直至将铜盐冲刷干净。
（3）微晶石蜡封护
对于室外大型金属器表面封护剂的选择，多年来一直是个难点。这座孙中山铜像常年处于室外环境陈列，不可避免会受到自然环境的各种腐蚀和污染，为了更好地保护铜像不受侵害，必须找出一种适合的材料进行封护。近年来，微晶石蜡用于户外金属文物的封护，已经得到很多专家的认可并被广泛使用。
图4-86 转化操作
微晶石蜡的主要成分为正构烷烃，也有少量带个别支链的烷烃和带长侧链的环烷烃。它是一种近似微晶性质的精制合成蜡，具有光泽好、熔点高、色泽浅、结构紧密、坚而滑润的特点，能与各种天然蜡互熔，并能提高低度蜡的熔点，改进粗性蜡的性能。微晶石蜡本身洁白如玉，摩擦生光，有很好的吸油性能，可与多种溶剂、蜡类形成稳定、均匀的膏体。
目前，微晶石蜡作为金属文物的封护材料已被广泛使用，在室外具有防止金属器表面氧化、酸蚀及雨水侵蚀的作用，非常适合用于封护孙中山铜像。我们选用棕刷、牙刷、打蜡海绵和粗棉布均匀刷揉，直至在铜像表面形成一层薄薄的保护膜。经过大家的共同努力，孙中山铜像终于重放夺目光彩，再次呈现出伟人的光辉形象。