颜料朱砂几个世纪以来一直是艺术家们的最爱，但它因随着时间推移会变黑而臭名昭著。但是，这种黑色着色的来源一直不清楚，这种黑色着色存在于从古罗马壁画到彼得·保罗·鲁本斯巴洛克风格绘画等作品中。现在研究人员已经表明，罪魁祸首是元素汞，它是在暴露于光线和空气中的氯离子下形成的。这一发现是为文物保护者设计防止历史杰作进一步退化的方法的第一步。
朱砂，也称为硫化汞，是一种由硫和汞元素组成的矿物。2005年，阿姆斯特丹大学的化学家卡特琳·库恩和她的同事表明，这种化合物可以通过一系列由氯离子（在海边附近的空气中尤其丰富）和光线共同引发的化学反应分解。
库恩和她的团队认为，这种反应的最终产物是纯汞，即老式温度计中使用的液体金属。它在油漆微观孔隙和缝隙中的积累可能是造成变黑效应的原因。
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为了证明改变后的朱砂是元素汞，或者说是“金属”汞，扬森斯和他的同事将颜料放在铂金表面，并将其浸入含有氯离子的水中。当研究人员用激光照射矿物时，它变黑了（见下图插图）。通过施加电流，汞离子从颜料中释放到水中。此外，扬森斯说，所需的电压正是金属汞释放离子所需的电压。《应用化学》杂志本周发表了这些结果。但他们的理论很难证明——金属汞是挥发性的，因此，确定它是否在给定的反应中形成是很困难的，比利时安特卫普大学的化学家科恩·扬森斯说，他是最新研究的合著者。“它在你能够分析它之前就消失了，”他说。
库恩表示，该团队证明黑色物质是金属汞的演示令人信服，并且对于确定如何最好地存储和展示艺术品将“极其有价值”。
扬森斯同意，了解朱砂变黑的确切原因可能有助于文物保护者预防这种情况。将画作保存在黑暗中不是一个选择，但阻止氯到达颜料应该是可能的，例如，通过确保清漆保护层正常发挥作用。
本文经《自然》杂志许可转载。该文章于2013年10月4日首次发表。