“致远舰”和“经远舰”沉船遗址出水武器弹药是北洋水师在甲午海战时所配备武器装备的实物证据，文物内部火药样品对火药史学的研究具有重要意义。利用傅里叶红外光谱仪、气相色谱-质谱联用仪、电感耦合等离子发射光谱仪、扫描电子显微镜-能谱仪、元素分析仪、光学显微镜、超景深显微镜等仪器对“致远舰”和“经远舰”沉船遗址出水5件文物内部火药进行深度研究。分析结果表明：哈乞开斯炮弹和哈乞开斯开花炮弹内部填充药为黑火药，炮弹头和鱼雷引信内部填充药为棉火药，棉火药制成小尺寸药型装填在弹药中。本次对火药样品的初步研究，可以为北洋水师在甲午海战时配备的武器装备提供实物证据，并且对火药史学的研究也具有重要意义。“致远舰”和“经远舰”沉船遗址出水金属文物中武器弹药数量较大，部分武器弹药内含有火药，本研究选取不同形貌的火药样品进行研究。火药是我国古代四大发明之一，对人类社会的发展有重要作用，我国火药的发明，可以追溯到汉代；晋代有了火药的雏形；唐代以硝石、硫磺等量配比，加入适量的炭，隋末唐初出现了有文字记载的含硝、硫、炭三组分火药[1]。唐代炼丹家在“伏火硫磺法”中，记载了硝石和硫磺作用的化学反应[2]。李约瑟1944年认为火药起源于中国汉代，受冯家昇火药史学的影响，在1948年更改火药起源时间为唐代[3]。在后续的火药起源研究中，王奎克、朱晟、容志毅等学者也都分别发现了有关原始火药记载的丹方，在文献论证的同时进行了模拟实验，王奎克等将原始火药的起源上溯至公元4世纪的西晋时期，而容志毅认为火药的发明年代至少可以上溯至东晋时期[4-6]。到了宋代火药中掺杂多种其他成分的现象消失，正式确定了以硝石、硫磺、木炭为成分的三元体系火药，元代火药的成分更为合理，去掉了掺杂的其他辅助成分[1]。黑色火药的成分，有二元（“硝、黄”）、三元（“硝、黄、炭”）甚至多元（“硝、黄、炭”外加多种辅助成分）的组成体系，是由硝石（KNO3，强氧化剂）及可与之发生强烈化学反应的还原剂构成关键成分的“发火之药”（fire-drug 或者 Huo-yao）[3]。19世纪前后，外国化学工业飞速发展，硝化纤维素的前身是使用浓硝酸与棉花、淀粉、木纤维等作用获得的易燃物；使用浓硝酸和浓硫酸的混合酸处理棉纤维，可以制得硝化棉；后来缓慢燃烧的单基药代替了黑火药，使用醇-醚溶剂处理硝化棉，并碾压成型[2，7]。中国近代兵工学家徐寿、徐建寅父子于1867年至1874年间制成镪水棉花火药，即硝化棉，1883年仿制成功，后建厂生产[7]。甲午海战时期处于工业革命的第二阶段，枪炮制作、船舰制造处于重要变革期。据不完全统计，1861年至1911年，晚清兴办的兵工厂共制造黑色火药871万千克、栗色火药61万余千克、无烟火药58万千克，其中黑色火药最多[8]。哈乞开斯5管枪，1871年创制成功，单管口径37 mm，多用于海军战舰[9]。鱼雷最早出现于18世纪60年代，19世纪的海军也使用鱼雷[7]。本工作对“致远舰”和“经远舰”沉船遗址出水哈乞开斯炮弹、哈乞开斯开花炮弹、炮弹头和鱼雷引信内部火药样品进行初步研究，为北洋水师在甲午海战时配备的武器装备提供了实物证据，用数据反驳现存“假炮弹说”“劣质炮弹说”，并且对火药史学的研究具有重要意义。“致远舰”和“经远舰”沉船遗址地处黄海海域，曾为1894年甲午海战时的交战海区，“致远舰”沉船遗址水下考古调查工作始于2013年11月，历经2014年度、2015年度和2016年四个年度，“经远舰”沉船遗址于2018年开始水下考古调查工作。本工作选取“致远舰”和“经远舰”沉船遗址出水5件金属文物中火药（图1）进行分析。57 mm哈乞开斯炮弹——“致远舰”沉船遗址出水，铜、铁复合材质文物且保存完整，炮弹壳和炮弹头内部均含有火药（1号样品），火药为黑褐色固体，并混合有一定量的锈蚀物。47 mm哈乞开斯炮弹——“致远舰”沉船遗址出水铜质文物，炮弹头内部有球体弹丸，炮弹壳和炮弹头内部均含有火药（2号样品），火药为黑色固体，并混合有一定量的锈蚀物。53 mm哈乞开斯炮弹——“经远舰”沉船遗址出水铁质文物，仅存炮弹头部且保存不完整，内部含有火药（3号样品），火药为黑色固体，并混合有一定量的锈蚀物。57 mm哈乞开斯炮弹——“致远舰”沉船遗址出水铁质文物，仅存炮弹头部，内部含有火药（4号样品）为微黄色立方体颗粒。鱼雷引信——“致远舰”沉船遗址出水铜质文物，保存基本完整，内部火药（5号样品）为多段圆柱状。图 1 “致远舰”和“经远舰”沉船遗址出水5件金属文物及内部火药图片Fig. 1 Metal relics and gunpowder from the shipwrecks of Zhiyuan and Jingyuan本次实验样品测试前进行充分干燥脱水、研磨成粉，并采用溶解、过滤等分离方式进行样品的水溶物、有机溶胶提取。对样品的固相、水溶物、溶胶采用傅里叶红外光谱仪、气相色谱质谱联用仪、电感耦合等离子体发射光谱仪、扫描电子显微镜及能谱分析仪和元素分析仪进行检测，判断火药成分。选用设备如下。傅里叶红外光谱分析采用德国布鲁克（Bruker）公司EQUINOX55型FTIR光谱仪，将样品制成溴化钾压片进行测试，测试范围为4 000~400 cm-1，扫描32次，图谱分辨率为4 cm-1。气相色谱质谱联用仪分析采用美国安捷伦（Agilent）公司7890A-5975C型GC/MS联用仪。色谱柱：HP-5MS（30 m×0.25 mm×0.25 μm）弹性石英毛细管柱；进样口温度：280℃；分流比：100∶1；柱温：始温60℃，不保留，以10℃/min的升至270℃，保留5 min；载气及流速：高纯氦气，1.0 mL/min；接口温度：250℃；离子源及温度：EI源，温度220℃；电子轰击电压：70 eV；进样量：0.2 μL。电感耦合等离子发射光谱分析采用美国瓦里安（Varian）公司VIATA-MPX型ICP-AES光谱仪，将样品酸解消化成均一溶液后进行测试。功率：1.00 kW；等离子气流量：15.0 L/min；辅助气流量：1.50 L/min；雾化气压力：200 kPa；观察高度：10 mm；根据各金属元素的特征发射波长强度进行定性定量分析。扫描电子显微镜-能谱分析：采用美国赛默飞公司Phenom XL-SED-EDS型扫描电子显微镜（带能谱仪），样品经表面喷金处理后进行电镜分析，采用能谱对样品中元素成分进行定性定量分析。加速电压：15 kV。元素分析：德国Elementar公司 VarioEL 型全自动元素分析仪 CHN模式。光学显微镜：德国Leica DM4 M显微镜，用于火药表面形貌观察。超景深显微镜：KEYENCE VHX-5000超景深显微镜，用于火药表面显微形貌观察。2.1 1号样品57 mm哈乞开斯炮弹内部火药分析结果炮弹内部火药为黑褐色固体颗粒，并混合有一定量的锈蚀物（图2~3）。经过滤和真空干燥后的1号样品水溶物为橘黄色固体颗粒，采用气相色谱质谱联用仪检测未出峰，表明水溶物中无可溶物的易挥发及汽化有机化合物。图4为1号样品傅里叶红外光谱图，图中固相和水溶物的主要吸收峰3 436 cm-1和1 626 cm-1为残留水分的特征吸收峰，1 384 cm-1为硝酸盐的特征吸收峰；固相1 032 cm-1、692 cm-1和467 cm-1为无机硅酸盐的特征吸收峰，推测样品组分主要是硅酸盐、硝酸盐和带结晶水的氯化物无机盐。Fig. 2 Micrograph of the No．1 sampleFig. 3 OM image of the No．1 sampleFig. 4 FTIR spectra of the No．1 sample1 号样品固相和水溶物扫描电子显微镜能谱分析结果如表1所示，图5为固相扫描电子显微镜背散射图。固相表层含有C、O、Al、Si、S、Cl、Fe、Ca、Cu、Na和K元素，水溶物表层元素主要是C、Cl和Fe元素。根据相对含量，可推测1号样品固相中含有较多的C、氧化物（Al、Si）、硅酸盐（Na、Al）、S、氯化物（Fe、Na）。结合红外光谱分析结果可知水溶物主要组分为带结晶水的氯化铁。由于扫描电子显微镜及能谱仪只能对样品的表层元素进行分析，深层元素不易检出，而且定量结果只为相对值，故采用电感耦合等离子体发射光谱仪对1号样品固相和水溶物中的金属元素做进一步的定性定量分析，结果见表2。通过分析可知，电感耦合等离子体发射光谱仪检测结果与扫描电子显微镜及能谱仪检测结果基本一致，均显示1号样品中Fe元素的含量较高。1 号样品为复杂混合物，主要含有非金属元素C、S、O、Si、Cl以及金属元素Fe、Al、Mg、K、Na、Ca、Cu，这些元素是常见的烟火剂组分元素，除C和S元素之外，金属元素主要以硅酸盐、硝酸盐、氧化物和氯化物等形式存在。Fig. 5 SEM image of the No．1 sampleTable 1 EDS result of the No．1 sample （%）表 2 1号样品电感耦合等离子体发射光谱仪金属元素分析结果Table 2 ICP result of the No．1 sample （%）2.2 2号样品47 mm哈乞开斯开花炮弹内部火药分析结果47 mm哈乞开斯开花炮弹是一件保存较完整的“致远舰”沉船遗址出水铜质文物，炮弹头内部有球体弹丸，炮弹壳和炮弹头内部均含有火药，火药为黑色固体，并混合有一定量的锈蚀物（图6~7）。通过热水浸泡的方式提取得到2号样品水溶物，水溶物烘干后为浅蓝色粉末。使用傅里叶红外光谱仪分析2号样品，检测结果如图8所示，图中固相和水溶物的主要吸收峰包括残留水分吸收峰，硝酸盐特征吸收峰，无机硅酸盐特征吸收峰，1 106 cm-1和604 cm-1为硫酸盐的特征吸收峰，500 cm-1附近的宽吸收峰表明样品中含有无机氧化物。初步判定2号样品组分主要有硫酸盐、硝酸盐、硅酸盐和无机氧化物。2 号样品固相和水溶物扫描电子显微镜能谱分析结果如表3所示，图9为固相扫描电子显微镜背散射图。固相表层含有C、O、N、Mg、Al、Si、S、K、Ca、Fe、Cu和Zn元素，水溶物中主要有O、Zn、S、Mg、Cu和Ca元素。根据相对含量和傅里叶红外光谱数据可知，2号样品固相中有较多的C、无机氧化物（Fe、Si）、硅酸盐（Al）、硝酸盐、S或硫酸盐（Zn、Cu、Mg、Ca），水溶物主要是Zn、Cu、Mg、Ca的硫酸盐，其中C、K、N、O、S为黑火药重要组成元素。Fig. 6 Micrograph of the No．2 sampleFig. 7 OM image of the No．2 sampleFig. 8 FTIR spectra of the No．2 sampleFig. 9 SEM image of the No．2 sampleTable 3 EDS result of the No．2 sample （%）电感耦合等离子体发射光谱仪可对金属元素做进一步定性定量分析，由表4中数据可知，2号样品固相含有较高含量的Fe、Cu、Zn元素和少量的K元素，分析结果与扫描电子显微镜及能谱仪结果基本一致。综合以上分析，2号样品中含有C、硝酸盐、无机氧化物（Fe、Si）、硅酸盐（Al）、S或硫酸盐（Zn、Cu、Mg、Ca），固相中含有的C、O、Mg、Al、Si、S、K、Ca、Fe、Cu和Zn等元素，是常见的烟火剂组分元素，其中C、K、N、O、S为黑火药重要组成元素。表 4 2号样品固相电感耦合等离子体发射光谱金属元素分析结果Table 4 ICP result of the No．2 sample （%）2.3 3号样品53 mm哈乞开斯炮弹头内部火药分析结果53 mm炮弹头内部火药为黑色固体，并混合有一定量的锈蚀物（图10~11）。采用热水浸泡方式提取得到3号样品水溶物，水溶物烘干后为白色结晶物，定量结果为55．32%。Fig. 10 Micrograph of the No．3 sampleFig. 11 OM image of the No．3 sample图12为3号样品傅里叶红外光谱图，图中固相和水溶物主要吸收峰1 384 cm-1和826 cm-1为硝酸盐的特征吸收峰，因此3号样品初步定性的主要组分是硝酸盐。Fig. 12 FTIR spectra of the No．3 sample扫描电子显微镜及能谱仪分析结果见表5，图13为固相扫描电子显微镜背散射图。3号样品固相表层含有C、O、K、N、S、Fe、Na、Cl元素，根据相对含量可知，3号样品固相中有较多的C、K、Fe、Na的硝酸盐、氯化物、氧化物，放大至1 500倍面扫检测出含有K、N、O元素，推测为硝酸钾（图14）。水溶物中主要有O、K、N和少量的S、Cl元素，推测3号样品水溶物主要是硝酸钾，其中含有少量的氯化钠、硫酸盐。Fig. 13 SEM image of the No．3 sampleTable 5 EDS result of the No．3 sample （%）Fig. 14 SEM image of the No．3 sample （KNO3）电感耦合等离子体发射光谱仪测试结果（表6）与扫描电镜能谱结果一致，都显示3号样品固相中K、Fe、Na元素的含量较大。表 6 3号样品固相电感耦合等离子体发射光谱金属元素分析结果Table 6 ICP result of the No．3 sample （%）分别采用丙酮和CCl4有机溶剂对3号样品进行溶胶提取，结果表明3号样品无丙酮有机溶胶，有少量CCl4有机溶胶，CCl4溶胶除去溶剂后为黄色固体粉末，采用扫描电子显微镜及能谱仪分析可知，黄色粉末为硫单质，说明3号样品中的硫有一部分是以单质形式存在，采用化学分析对S单质进行定量结果为2.4%。综合以上分析，3号样品中含有C、硫酸盐、2.4%的S单质、53.7%的KNO3、1.3%的NaCl和8.0%的Fe2O3（表7），其中C、KNO3、S为黑火药组成成分。Table 7 Elemental analysis result of the No．3 sample2.4 4号样品57 mm哈乞开斯炮弹头内部火药分析结果57 mm炮弹头为“致远舰”沉船遗址出水铁质文物，仅存炮弹头部，炮弹头内部火药为微黄色立方体颗粒（图15），边长为1.5~2 mm，火药结构呈纤维状（图16）。采用热水浸泡的方式提取得到4号样品水溶物，水溶物烘干后为白色粉末，定量结果为1.5%。分别采用丙酮和CCl4有机溶剂对4号样品进行溶胶提取，得到含量为43．5%的棕黄色树脂丙酮溶胶，溶胶占比接近一半。Fig. 15 Micrograph of the No．4 sampleFig. 16 OM image of the No．4 sample使用傅里叶红外光谱仪分析4号样品，检测结果如图17所示，图17中固相和水溶物的主要吸收峰为残留水分吸收峰，硝酸盐特征吸收峰；固相包含无机硅酸盐特征吸收峰，无机氧化物特征吸收峰，1 430 cm-1碳酸盐特征吸收峰；水溶物为硫酸盐特征吸收峰。初步定性的组分主要有碳酸盐、硝酸盐、硅酸盐、硫酸盐和无机氧化物。Fig. 17 FTIR spectra of the No．4 sample (solid phase and hydrotrope) 图18为4号样品溶胶傅里叶红外光谱仪分析结果，主要吸收峰3 448 cm-1为羟基的O—H伸缩振动峰、2 919 cm-1为—CH2—上C—H伸缩振动峰、1 654 cm-1为—NO2的不对称伸缩振动峰、1 280 cm-1为—NO2的对称伸缩振动峰，1 003~1 162 cm-1之间的宽吸收峰为C—O及C—O—C的伸缩振动峰，684 cm-1和750 cm-1为-NO2的弯曲振动峰，根据以上分析并对照红外标准谱库，确认4号样品溶胶为硝化纤维素（硝化棉）。元素分析硝化棉中的N含量为13．08%。4号样品的CCl4溶剂没有溶胶，说明其中的S主要是以硫酸盐形式存在，不含游离态硫。Fig. 18 FTIR spectrum of the No．4 sample (collosol) 4 号样品表面有黄褐色覆盖物，采用超声波清洗机清洗可去除，扫描电子显微镜及能谱仪对4号样品固相清洗前、清洗后和水溶物的分析结果见表8，图19、图20为4号样品固相背散射图。能谱分析结果表明，清洗前样品表层含有C、O、Mg、Al、Si、S、K、Ca、Fe、Cu、Zn和Pb元素，清洗后样品检测出N元素，水溶物中主要有O、S、Mg、Ca、K、Cl和Na元素。根据相对含量可知，4号样品固相表层含有较多的C、无机氧化物（Fe、Cu、Zn、Pb）、硅酸盐（Al）、硝酸盐、S或硫酸盐（Mg、K、Ca），水溶物成分主要是Mg、Ca、K、Na的硫酸盐、硝酸盐和氯化物。Fig. 19 SEM image of the No．4 sample（before cleaning）Fig. 20 SEM image of the No．4 sample（after cleaning）电感耦合等离子体发射光谱仪分析结果（表9）与能谱结果基本一致，都显示4号样品固相中Fe、Al、Cu、Zn、Pb、Mg、K和Ca元素的含量较大。其中C、O、Mg、Al、Si、S、N、K、Ca、Fe、Cu、Zn和Pb等元素是常见的烟火剂组分。综合以上分析，4号样品为含N量13．08%的硝化纤维素，并混合有1.5%的Mg、Ca、K、Na的硫酸盐和氯化物，55%的C以及Al、Si、Fe、Cu、Zn、Pb的氧化物、硅酸盐和碳酸盐（表10）。Table 8 EDS result of the No．4 sample （%）表 9 4号样品固相电感耦合等离子体发射光谱金属元素分析结果Table 9 ICP result of the No．4 sample （%）Table 10 Elemental analysis result of the No．4 sample鱼雷引信为“致远舰”沉船遗址出水铜质文物，内部含有多段圆柱状火药，每段火药高3.3~3.8 cm，直径约3.6 cm，内部呈纤维状（图21~22）。Fig. 21 Micrographs of the No．5 sampleFig. 22 OM image of the No．5 sample5 号样品前处理后，分别过滤得到固相和水溶物两部分，水溶物采用气相色谱质谱联用仪分析，检测结果未出峰，表明水溶物中无可溶物的易挥发及汽化有机化合物。再对固相和水溶物真空干燥后得到5号样品固相（5号样品无可溶物），进行组分的定性定量分析。5 号样品固相为浅黄色粉末，傅里叶红外光谱仪检测结果如图23所示，图中主要吸收峰与4号样品相同，根据以上分析并对照红外光谱标准谱库确认5号样品固相为硝化纤维素（硝化棉）。1-5号样品傅里叶红外光谱检测结果见表11。使用全自动元素分析仪检测5号样品固相中含N量为11.05%。Fig. 23 FTIR spectrum of the No．5 sample (solid phase) 扫描电子显微镜及能谱仪分析结果如图24和表12所示，检测结果与全自动元素分析仪检测结果基本符合，样品表层含有C、O、N元素。综合以上分析，5号样品为含N量11.05%的硝化纤维素（硝化棉），推测为棉火药。Fig. 24 SEM image of the No．5 sampleTable 11 FTIR results of the No．1-5 samplesTable 12 EDS result of the No．5 sample （%）晚清军工制造的发展，从产品结构上划分，大体可分为两个阶段：第一阶段，从19世纪60年代初至19世纪90年代末，主要特征是前装枪炮到早期后膛枪炮转变，所用发射药和炸药皆为黑火药或栗色火药。黑色火药是中国古代方士在炼丹时偶然发现的化学物质，主要成分是木炭和硫磺，在敞开环境下点燃产生浓烟，在封闭条件下点燃时才会爆炸，其最通俗的例子就是中国妇孺皆知的爆竹[10]。第二阶段，从19世纪90年代初至清亡，步枪发展为连发枪，开始制造轻重机枪，火炮已发展为管退炮，发射药为无烟药。两个阶段没有明显的时间界限，前装枪炮的制造并没有随着先进的后膛枪炮出现而退出历史舞台[7]。北洋海军从创建开始，通过外购和自造等途径获得的开花弹装填的都是黑火药，用火药来充当炸药，其威力非常有限，只能通过爆炸时产生的冲击波和炸开的炮弹碎片来杀伤敌军、破坏敌舰。战争时为了达到破坏、损毁的目的，弹头内都填装有火药，弹头装药的威力直接影响到炮弹的爆炸效力。黄海大战时，北洋海军的大口径火炮曾多次命中日本军舰，但是未能直接对日本军舰造成大的损坏，甚至如排水量不足千吨的浅水炮舰“赤城”，在接连被“定远”舰305 mm口径巨炮炮弹击中后，都能侥幸逃脱，黑火药炮弹的破坏力之弱可见一斑[10]。根据分析结果，1-3号样品含有的非金属元素C、S、O、Si、Cl以及金属元素Fe、Al、Mg、K、Na、Ca、Cu等是常见的烟火剂组分元素。除C和S外，金属元素主要以硅酸盐、硝酸盐、硫酸盐、氧化物和氯化物等形式存在，硝酸盐被广泛地用于烟火剂中作氧化剂，以供给燃烧时所需的氧。KNO3为黑火药中的氧化剂，是确定黑火药及其残留物的重要组分。硫磺作为易燃固体，一直是传统火药配方的重要原料之一[11]。3号样品检测到的KNO3、S单质和C，正是以硝石、硫磺、木炭为成分的三元体系火药。对1-3号火药样品的初步研究结果印证了19世纪中后期用来填装在弹壳内的火药大部分为黑火药。甲午战争时，中国海军装备的鱼雷已经采用棉火药作为鱼雷战斗部的填充药，但并未普及至火炮的发射药使用[12]。日本联合舰队发射弹头的药包内，包装的是白色的棉火药，或称棉花药，将植物纤维素（棉花）沉浸到硝酸溶液中而生成的混合火药，是一种无烟药[10]。这类火药在制造过程中要将绝大部分溶剂从药柱内部驱逐出去，使松散的硝化纤维形成均匀致密的结构，因而多制成小尺寸的药型[13]。根据测量结果，4号样品为大量边长2 mm左右的立方体颗粒，5号样品为多段高约3.5 cm、直径约3.6 cm的圆柱状火药。“致远舰”沉船遗址出水哈乞开斯炮弹和鱼雷引信内部火药均是小尺寸药型，这也是印证该火药样品为棉火药的有力证据。硝化纤维素是发射药的主要能量物质，发射药的能量大小与硝化纤维素的氮含量息息相关，检测硝化纤维素的氮含量有助于了解发射药是否能正常使用[14]。4号样品硝化纤维素的含N量为13.08%，5号样品硝化纤维素的含N量为11.05%。含氮量在12.6%以上的硝化纤维属于爆炸物，常作为含能组分应用于火炸药、气体发生器、推进剂等领域[15-17]。根据样品含N量检测结果可知，4号样品属于爆炸物，有一定的爆炸威力。火药样品经过了长时间的海水浸泡，海洋环境是否会导致火药含N量的降低？国内外学者研究表明，硝化纤维素对强碱性物质非常敏感，对微生物侵袭具有较强的抵抗力，然而高氮量硝化纤维素在硫酸盐脱硫弧菌存在下会发生生物转化，且紫外线作用会导致硝化纤维素的氧化分解[18-22]。海洋环境为弱碱性，火药提取后进行避光保存，以上条件对火药样品N含量的降低影响较小，虽然硝化纤维素对微生物侵袭具有较强的抵抗力，但是海洋微生物中包含脱硫孤菌，会对硝化纤维素有一定的影响，因此5号样品含N量11.05%未达到爆炸物范畴，可能发生了硝化纤维素的生物转化，具体原因还需要进一步分析研究。“致远舰”和“经远舰”沉船遗址出水文物中火药样品分析结果表明，哈乞开斯炮弹和哈乞开斯开花炮弹内部填充药为黑火药，炮弹头和鱼雷引信内部填充药为棉火药，棉火药多制成小尺寸药型装填在枪炮中。该研究结果印证了19世纪中后期用来填装在弹壳内的火药大部分为黑火药，也有部分为棉火药。其中黑火药的威力极其有限，而棉火药只有“致远舰”沉船遗址出水炮弹头内部火药（4号样品）有一定的爆炸效力。本次对火药样品的初步研究，可以为北洋水师在甲午海战时配备的武器装备提供实物证据，并且对火药史学的研究也具有重要意义。
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