[發明專利]一種用于模擬恐龍化石酸雨腐蝕過程的系統及方法

有效

• 申請號: 201610218495.4
• 申請日: 2016-04-08
• 公開（公告）號: CN105784579B
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發明（設計）人: 鄧建國;劉東亮;陳建
• 申請（專利權）人: 四川理工學院
• 主分類號: G01N17/00
• 分類號: G01N17/00
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司51214
• 代理人: 韓雪

技術領域

本發明屬于化石腐蝕技術領域，具體為一種用于模擬恐龍化石酸雨腐蝕過程的系統及方法。

背景技術

恐龍是地球歷史上最為成功和體軀最大的陸生動物，它們曾經統治地球長達一億六千萬年之久，但它們在6500萬年前的白堊紀末期的突然滅絕給人類留下了一個千古不解之謎。而恐龍化石是人類了解恐龍奧秘的重要實物依據，對于中生代時期地球歷史的變遷和爬行動物的演化，及古地理、古氣候、古生態等方面的研究都具有非常重要的科學價值。中國是世界上恐龍化石資源最豐富的國家，在二十多個省(市、自治區)都發現了豐富的恐龍化石，恐龍化石是大自然賜予人類的不可再生的寶貴財富，但恐龍化石一旦出土后，就不可避免地受到風雨侵蝕而自然風化和損壞，特別是近代工業的發展，環境污染和酸雨對恐龍化石的侵蝕變得越來越嚴重。目前，我國酸雨面積已占國土面積的40％，是繼歐洲和北美之后的第3大酸雨區。工業污染對恐龍化石的腐蝕主要是釋放到空氣中的二氧化硫、二氧化碳等酸性氣體溶于霧氣、雨露和潮濕表面，加上氧氣等因素的作用形成了較稀的酸，隨著水的氣化，酸會增濃，當這種酸和恐龍化石的表面接觸時就會發生化學侵蝕，對恐龍化石造成不可逆轉及修復的腐蝕。

為了延緩恐龍化石的風化及腐蝕損壞，需要對恐龍化石的風化及腐蝕過程進行探討，從理論上研究恐龍化石被風化及腐蝕的原因，進而針對腐蝕機理有效地延緩恐龍化石被腐蝕，達到對恐龍化石的保護效果?，F有技術中已公開的對化石腐蝕的研究主要有以下幾個方面：

鄧建國等發表的《恐龍化石的人工加速腐蝕研究》將取自自貢恐龍博物館恐龍化石樣品進行切割、打磨，制成表面光滑塊狀化石試樣(2cm×2cm×1cm)，采用不同濃度硫酸溶液對自貢出土恐龍化石模擬自然酸雨環境進行人工加速腐蝕實驗，利用失重法、XRD、XRF和顯微法表征恐龍化石腐蝕情況。但這一技術存在以下不足：此技術是將試樣首先在顯微鏡下攝像記錄，而后分別放入不同硫酸溶液中浸泡腐蝕，每隔一定時段取出試樣清洗、烘干、攝像記錄，因而圖像的記錄間隙進行，不連續；此技術存在實驗過程較為繁瑣，同時試驗不同時段圖像攝取位置確定困難，定位容易產生偏差；且此技術不能實現對腐蝕后混合溶液中離子的收集測定。

孫明虎等發表的《酸雨對泰山古碑石刻侵蝕的模擬研究》采用pH分別為3.0、3.8、4.7、5.6的人工模擬酸雨對泰山花崗石進行周期浸泡實驗，測定不同pH值下的腐蝕速率；同時利用掃描電子顯微鏡(SEM)觀測試驗前后樣品表面特征；并對浸泡前后的樣品表面粉末進行X射線衍射分析，研究我國華東典型山地地區的酸沉降對文物古跡的影響。但這一技術存在以下不足：此技術是以石材作為人工腐蝕研究對象，而并非針對恐龍化石；此技術采用首先在顯微鏡下攝像腐蝕前石材表面圖像，在低離子濃度模擬溶液中浸泡10個周期后的石材在清潔的室內風干，然后用掃描電子顯微鏡(SEM)，獲得各石材被酸雨腐蝕的表面圖像，因而圖像攝取為間隙進行，不連續，同時，存在定位不準及未對鈣離子的變化進行定性分析的缺陷。

湯劍等發表的《模擬酸雨對石灰巖的破壞和表面腐蝕》以不同pH值(4.0，5.6)的稀硫酸溶液模擬酸雨對石灰巖進行淋溶處理，研究不同酸度酸雨對石灰巖腐蝕的影響，包括溶液中pH值變化，Ca²⁺離子濃度變化、石灰巖表面粗糙度變化、重量損失和表面結構變化。但這一技術存在以下不足：此技術是以石材作為人工腐蝕研究對象，而非針對恐龍骨骼化石，腐蝕對象間存在差異；對石材進行淋溶循環腐蝕時，pH值隨著腐蝕循環時間的增加而增大，不能保持PH值的一致性；對鈣離子的定性分析不是在相同pH值條件下進行，不能掌握恐龍骨骼化石在相同pH值連續腐蝕情況鈣離子的變化規律。

發明內容

針對上述現有技術存在的不足，本發明提供一種結構簡單、成本低廉、實驗過程簡化，能實時獲取腐蝕過程中化石形貌變化、化石礦物離子變化及易于實現對恐龍化石酸雨腐蝕過程進行模擬的系統及方法，本發明通過以下技術方案來實現：