古代壁畫酥堿病害修復(fù)效果模擬評估研究

摘 要：文章綜述了古代壁畫酥堿病害的定義及類型，并對目前酥堿病害的修復(fù)材料及修復(fù)工藝進(jìn)行了系統(tǒng)梳理和總結(jié)，針對古代壁畫酥堿病害的修復(fù)效果缺乏系統(tǒng)科學(xué)評估手段等問題，開展實驗室模擬評估研究，以表面硬度、收縮率、透氣性、色度、光澤度以及耐水性能為表征手段，綜合評估酥堿壁畫的修復(fù)效果，研究結(jié)果為古代壁畫酥堿病害修復(fù)工作提供了科學(xué)依據(jù)和實踐指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：古代壁畫；酥堿病害；修復(fù)效果評估

DOI：10.20005/j.cnki.issn.1674-8697.2025.04.003

0 引言

壁畫是人類歷史上最早的繪畫形式之一，我國的壁畫藝術(shù)源遠(yuǎn)流長、作品眾多，是我國繪畫藝術(shù)寶庫中的瑰寶。我國古代壁畫一般根據(jù)繪制場所的不同分為石窟寺壁畫、寺觀殿堂壁畫以及墓葬壁畫。其中最具有代表性的有甘肅敦煌莫高窟壁畫、新疆拜城克孜爾石窟壁畫、山西芮城永樂宮壁畫、西藏布達(dá)拉宮壁畫、河南新密打虎亭漢墓壁畫、山西太原北齊徐顯秀墓壁畫等①。受自然保存環(huán)境侵蝕和人類活動等因素的影響，古代壁畫在保存過程中產(chǎn)生了多種病害，有顏料層起甲、脫落、皰疹、污染，地仗層酥堿、空鼓、裂縫等，這些病害的發(fā)生與發(fā)展嚴(yán)重威脅著古代壁畫的長期保存②。其中，古代壁畫酥堿病害又被稱為“壁畫癌癥”，它不僅會嚴(yán)重破壞地仗層，導(dǎo)致壁畫的破損與脫落，而且容易反復(fù)發(fā)作，是古代壁畫保存中威脅最大的病害之一③。根據(jù)《古代壁畫病害與圖示》的定義，酥堿是由于可溶鹽作用導(dǎo)致壁畫地仗層產(chǎn)生的疏松狀態(tài)。相關(guān)研究表明，莫高窟共有180個洞窟存在酥堿病害，占492個有壁畫洞窟數(shù)量的37%，總面積約710 m2 ④。經(jīng)過科研人員的不斷努力，目前酥堿病害的成因、保護(hù)修復(fù)材料、修復(fù)工藝等難題已被一一攻克，但專門針對壁畫酥堿病害修復(fù)效果評估的研究較少。本文通過室內(nèi)模擬實驗研究，篩選表面硬度、色度、光澤度、收縮率、透氣性等參數(shù)為表征手段，綜合評估酥堿病害修復(fù)效果。

1 酥堿定義及分類

酥堿病害是指壁畫地仗中的可溶鹽，隨環(huán)境濕度變化而溶解、結(jié)晶，所產(chǎn)生的膨脹、收縮反復(fù)作用使壁畫地仗結(jié)構(gòu)破壞而產(chǎn)生的疏松狀態(tài)。這種病害會導(dǎo)致壁畫的顏色變淡、圖案模糊，甚至顏色脫落，嚴(yán)重影響壁畫的觀賞價值和保存狀況（圖1）。

酥堿病害根據(jù)其病害類型可分為腐蝕性酥堿、鹽類酥堿以及生物酥堿。腐蝕性酥堿是最常見的一種酥堿病害，主要是由于酸性物質(zhì)（如酸雨）的腐蝕作用導(dǎo)致壁畫表面的破壞和溶解；鹽類酥堿是由于壁畫中的鹽類物質(zhì)在濕度變化的情況下，因吸濕和結(jié)晶而引起的病害，這些結(jié)晶會導(dǎo)致壁畫表面的破損和起甲、脫落；生物酥堿是由于微生物（如真菌、藻類和細(xì)菌）的生長和代謝作用導(dǎo)致的⑤，這些微生物會破壞壁畫表面的顏料和基質(zhì)，導(dǎo)致顏色褪色和表面破損。

2 古代壁畫酥堿病害保護(hù)修復(fù)概述

2.1 修復(fù)方法

壁畫地仗層、顏料層酥堿脫落的病害保護(hù)修復(fù)工作歷史悠久。在20世紀(jì)五六十年代，對地仗酥堿脫落、缺失的部位，主要采用草泥、麻泥進(jìn)行修補，這僅是對大面積脫落缺失部分進(jìn)行的搶救性保護(hù)。然而，在當(dāng)時條件及環(huán)境的限制下，早期修復(fù)洞窟中的地仗層（歷史加固）隨著長期自然和人為因素的影響，逐漸發(fā)生變化⑥。隨著壁畫保護(hù)研究成果的不斷積累和修復(fù)實踐的深入發(fā)展，敦煌研究院在與國內(nèi)外保護(hù)研究機構(gòu)的緊密合作中，逐漸形成了一套成熟完善的保護(hù)程序。在壁畫顏料層起甲、地仗空鼓、酥堿等病害的保護(hù)技術(shù)方面，敦煌研究院取得了顯著進(jìn)展，采用的修復(fù)材料和工藝也日漸成熟。在室內(nèi)研究和現(xiàn)場實踐的雙重指導(dǎo)下，針對酥堿壁畫保護(hù)技術(shù)與材料的研究不斷深入，用于壁畫地仗層修復(fù)的材料選擇面也逐漸擴大⑦?；诟鞣N材料的特性，利用物理脫鹽、加固、隔離等方法，在洞窟通風(fēng)差、溫濕度微環(huán)境循環(huán)的環(huán)境下，對酥堿壁畫進(jìn)行保護(hù)⑧。這些方法降低了巖體和地仗內(nèi)部水分、水汽運移再次激活鹽分的風(fēng)險，局部控制或減少酥堿壁畫在保護(hù)修復(fù)過程中二次激活鹽分，避免再次對壁畫造成破壞，并減少微環(huán)境循環(huán)變化對壁畫保護(hù)效果的影響。

2.2 修復(fù)材料

在修復(fù)酥堿壁畫時，材料選擇至關(guān)重要。硅酸鹽填充料因其良好的填充性能和穩(wěn)定性，成為常用的修復(fù)材料之一，它可以有效填充壁畫表面的空洞和裂縫，增加壁畫的強度和穩(wěn)定性。傳統(tǒng)地仗修補材料主要為聚乙酸乙烯乳液、澄板土（河流沉積土）以及棉、麻等的混合物。這些材料經(jīng)過大量對比實驗驗證，在強度、透氣性、透水性等方面表現(xiàn)出色。除了傳統(tǒng)材料外，改性后的聚乙酸乙烯乳液與甲基纖維素、碳素纖維及土（澄板土及硅藻土）等材料的混合物也逐漸應(yīng)用于壁畫修復(fù)中。這些新型材料不僅繼承了傳統(tǒng)材料的優(yōu)點，還在某些方面進(jìn)行了改進(jìn)和優(yōu)化，滿足不同的修復(fù)需求。在選擇修復(fù)材料時，還需要綜合考慮壁畫的材質(zhì)、年代和修復(fù)的具體要求。對于重彩壁畫修復(fù)，需要選用能夠牢固黏合修復(fù)部分且不會對壁畫造成進(jìn)一步損害的材料；對于缺損或凹陷的壁畫表面，則需要選擇質(zhì)地相似、具有可塑性和可調(diào)整性的填充材料進(jìn)行修復(fù)。而為了保護(hù)修復(fù)后的壁畫免受外界因素影響，需要選擇無酸性、耐候性好的保護(hù)材料進(jìn)行覆蓋。明膠也是壁畫修復(fù)中常用的材料之一⑨，它具有良好的附著性和可擴散性，可有效固定礦物顏料并防止其脫落或變色。在使用明膠調(diào)和礦物顏料時，需要先將其溶解在溫水中，然后逐漸加入礦物顏料并攪拌均勻，直至達(dá)到所需的顏色和稠度。這種材料特別適用于酥堿壁畫修復(fù)，因為它能夠與壁畫表面的石灰石基質(zhì)緊密結(jié)合，形成穩(wěn)定的修復(fù)層，并具有良好的耐久性和耐候性。

實驗過程使用的材料分別為：聚乙酸乙烯乳液、純丙烯酸乳液、明膠。濃度稀釋為固含量0.5%～1.5%。使用以上三種材料進(jìn)行壁畫酥堿病害修復(fù)具有以下優(yōu)點：首先，它能夠有效地加固和修復(fù)文物表面的損壞部分，提高文物的整體穩(wěn)定性和耐久性；其次，能夠保持文物的原狀，修復(fù)后與原壁畫相協(xié)調(diào)，不會破壞原有的藝術(shù)價值和歷史價值；最后，還具有較好的耐候性和耐久性，可以長期保持色彩鮮艷和穩(wěn)定⑩。需要注意的是，使用三種修復(fù)材料進(jìn)行壁畫修復(fù)時，應(yīng)根據(jù)修復(fù)材料特性及使用方法，遵循專業(yè)的壁畫修復(fù)原則和技術(shù)，確保修復(fù)效果和修復(fù)部分與原始壁畫相協(xié)調(diào)。同時，還應(yīng)進(jìn)行進(jìn)一步的研究和實驗，以不斷改進(jìn)修復(fù)材料和技術(shù)，提高修復(fù)效果和保護(hù)文物的能力k。酥堿壁畫修復(fù)是一種常見的壁畫修復(fù)技術(shù)，主要用于修復(fù)受損的壁畫表面。

2.3 修復(fù)工藝

酥堿病害是古代壁畫保護(hù)領(lǐng)域的一大難題，因其反復(fù)多發(fā)的特性，對修復(fù)技術(shù)與工藝提出了極高要求。傳統(tǒng)修復(fù)方法歷經(jīng)演變，從早期的明膠加固，到硅丙及丙烯酸混合溶液的應(yīng)用，再到后期的脫鹽加固修復(fù)，每一步都凝結(jié)著研究者和保護(hù)者的智慧與汗水，是在不同歷史時期，根據(jù)當(dāng)時的技術(shù)水平和認(rèn)知程度所做出的嘗試，旨在尋找最有效的修復(fù)手段l。

針對不同類型酥堿病害，保護(hù)修復(fù)工藝一般分為三種：①若其表面已無顏料層，僅剩地仗層，這是由于洞窟底層的水汽運移會不斷蔓延至壁面中上部，進(jìn)一步加劇酥堿病害的發(fā)展。為解決這一問題，物理隔離法應(yīng)運而生。該方法通過在壁面底層設(shè)置物理屏障，有效阻斷鹽分和水汽的向上運移，從而大大減輕酥堿病害對壁畫的影響m。②顏料層酥堿病害，使用保護(hù)材料滴注至酥堿部位，顏料層背部滲透。待干燥前，采用木質(zhì)保護(hù)修復(fù)工具，將酥堿處回貼平實，再使用高密度棉球進(jìn)行滾壓。③顏料層與地仗層的酥堿受損都極為嚴(yán)重的，修復(fù)工序則更為復(fù)雜，對酥堿壁畫背部地仗受損位置填墊泥漿的同時對表面同步進(jìn)行加固，之后再做脫鹽處理。

酥堿病害保護(hù)修復(fù)是系統(tǒng)工程，需要綜合考慮病害類型、程度以及當(dāng)時的技術(shù)水平和認(rèn)知程度等多種因素。采用科學(xué)的方法和工藝，確保古代壁畫得到有效保護(hù)與修復(fù)，使其歷史價值和文化內(nèi)涵得以傳承與弘揚。

3 酥堿病害修復(fù)效果模擬評估

3.1 酥堿壁畫模擬修復(fù)

本研究使用三種加固材料將表面的損壞部分進(jìn)行加固和修復(fù)，同時保持了文物的現(xiàn)狀。為評估修復(fù)效果進(jìn)行了一系列的實驗和測試。

表面清潔步驟，需對壁畫表面進(jìn)行清潔，去除塵土、油漬、污垢等雜質(zhì)（圖2）?？梢允褂密浰?、洗耳球等專業(yè)工具進(jìn)行清潔，注意不要對壁畫造成二次損害。表面平整步驟則是對于破損或凸起的部分，進(jìn)行表面平整化處理?？梢允褂眯迯?fù)工具將破損或凸起的部分找平，并使用適當(dāng)?shù)奶畛洳牧咸钛a破損的區(qū)域。然后選擇適當(dāng)?shù)酿そY(jié)劑，根據(jù)壁畫的材質(zhì)和損壞程度，將黏結(jié)劑滴注在需要修復(fù)的區(qū)域（圖3）。黏結(jié)劑不可用噴霧器或其他工具噴涂。在酥堿病害回貼顏料層過程中，根據(jù)黏結(jié)劑本體性能的要求，待黏結(jié)劑半干燥后，對顏料層進(jìn)行二次加固，滾壓使顏料層與地仗層緊密結(jié)合（圖4、圖5）。待加固工作完成后對壁畫進(jìn)行脫鹽，并及時監(jiān)測壁面濕度并對脫鹽效果進(jìn)行檢測。在進(jìn)行酥堿壁畫修復(fù)時，需要注意使用合適的材料和工具，遵循專業(yè)的修復(fù)原則和技術(shù)，確保修復(fù)效果（圖6）。

3.2 修復(fù)效果評估

3.2.1 硬度評估

本研究數(shù)據(jù)表明，酥堿壁畫修復(fù)后的表面硬度均得到了顯著提升。酥堿壁畫修復(fù)的過程中，三種修復(fù)材料均具有高附著性和穩(wěn)定性，能夠有效地修復(fù)疏松、起翹和破損的部分（表1）。

該研究通過使用高性能的修復(fù)材料和先進(jìn)的修復(fù)技術(shù)，對酥堿壁畫模擬試塊進(jìn)行修復(fù)，取得了顯著的效果。其中一個關(guān)鍵的指標(biāo)是硬度值。我們發(fā)現(xiàn)，修復(fù)后壁畫的硬度值，從由于模擬試塊地仗層疏松幾乎無法測算上升到了硬度均值39 °。這個結(jié)果表明，修復(fù)材料的使用和修復(fù)技術(shù)的改進(jìn)使得壁畫表面有了一定的強度，能夠更好地抵御時間的侵蝕和外界的物理損害。這對于壁畫的長期保存和展示至關(guān)重要，因為它們往往面臨著日常使用、自然災(zāi)害以及人為破壞的威脅。這些修復(fù)在保護(hù)和保存了壁畫價值的同時提高了壁畫的展示性與觀賞性。

3.2.2 收縮率評估

酥堿壁畫修復(fù)后的收縮率是衡量修復(fù)效果的關(guān)鍵指標(biāo)。修復(fù)材料的收縮率必須極小化，以確保修復(fù)后的壁畫尺寸與原始材料相匹配，避免不均勻收縮導(dǎo)致的裂縫或變形。為此，采取了一系列措施來降低收縮率，包括選擇修復(fù)材料、混合和調(diào)配修復(fù)材料，以及對應(yīng)的修復(fù)技術(shù)如填充、濕度和壓力控制等（表2）。

這些方法的綜合應(yīng)用顯著降低了修復(fù)后的收縮率，使其穩(wěn)定在均值2.5%左右，相對有效地保證了修復(fù)后壁畫與原始受損狀態(tài)下的尺寸匹配，降低了裂縫和變形的風(fēng)險。這對于酥堿壁畫的修復(fù)效果評估和長期保護(hù)具有重要意義，為之后的保護(hù)和修復(fù)工作提供了有益的借鑒n。

3.2.3 脫鹽評估

為減少大量可溶鹽對壁畫造成的酥堿破壞，最大限度延長壁畫壽命，對造成壁畫酥堿破壞的可溶鹽種類及含量信息進(jìn)行有效獲取至關(guān)重要。就進(jìn)行壁畫鹽害相關(guān)研究而言，可溶鹽種類及含量信息的獲取是開展實驗室研究的基礎(chǔ)o。

利用離子色譜儀對樣品進(jìn)行可溶鹽含量的測定。在實驗室將烘干的土樣稱取各風(fēng)干土樣（0.1～1 g，精確至0.01 g），分別加入10.00 mL去離子水，搖勻、浸泡約12 h后放在離心機上離心30 min。采用注射針頭過濾器（孔徑0.22 μm）過濾上部清液，稀釋到進(jìn)樣所需的濃度范圍，得到透明的待測溶液。利用戴安ICS-900睿智型離子色譜儀對清液進(jìn)行分析。陰陽離子的分析條件如表3、表4所示。根據(jù)土樣浸泡處理時的固液比，對儀器分析結(jié)果進(jìn)行計算。為方便使用，土樣中的離子含量表示成百分含量，分析結(jié)果見表5所示。

由于固體鹽無法直接傳導(dǎo)得到分離，只有轉(zhuǎn)化為液態(tài)才能稀釋并從壁畫中提取脫離，所以脫鹽過程只能借助水的運移從壁畫試塊中吸收鹽分。通過高吸水性材料脫去壁畫試塊中的鹽分是根治壁畫酥堿病害的有效手段，在不同溫度或溶質(zhì)下，利用表面吸附材料將鹽分析出，達(dá)到本體脫鹽的目的。

3.2.4 色度與光澤評估

修復(fù)后的酥堿壁畫在色度和光澤方面與原始壁畫存在一定的差異。這主要是由于修復(fù)材料與原始材料的光學(xué)特性不完全一致所導(dǎo)致的。為了縮小這種差異，在修復(fù)過程中盡量選擇與原始材料相似的顏色，并對修復(fù)材料的光學(xué)特性進(jìn)行了測試和評估。盡管存在一定的挑戰(zhàn)，但通過不斷調(diào)整和優(yōu)化，盡力保持了酥堿壁畫的原貌和美觀。

光澤度評價：根據(jù)光澤度儀數(shù)據(jù)分析（表6），對壁畫表面除塵后，光澤度均有提高，說明畫面恢復(fù)了原有的光澤，三種修復(fù)材料修復(fù)加固前后數(shù)據(jù)相差數(shù)值均小于1，表明修復(fù)加固材料沒有對壁畫顏料層的光澤度產(chǎn)生影響。

色度評價：根據(jù)色差儀檢測數(shù)據(jù)結(jié)果顯示（表7），對壁畫表面除塵后色差比較明顯，除塵前、后色度差值平均值均大于3，說明除塵后提高了壁畫整體的清晰度。三種修復(fù)加固材料加固前后色度差平均值均小于2，屬于肉眼觀察不到的色度改變。

4 結(jié)語

酥堿壁畫修復(fù)的效果受環(huán)境因素和修復(fù)因素的共同影響。環(huán)境因素如溫度、濕度和光線，對壁畫的物理和化學(xué)特性產(chǎn)生作用，進(jìn)而影響修復(fù)效果。修復(fù)因素則包括使用的材料和修復(fù)工藝，它們直接影響修復(fù)后壁畫的強度、收縮率、色度和光澤p。經(jīng)過一系列測試發(fā)現(xiàn)，使用明膠進(jìn)行酥堿壁畫修復(fù)的效果較為顯著。明膠分子中的氨基是堿性，而羧基是酸性，因此明膠既能與酸反應(yīng)，又能與堿反應(yīng)，是一個兩性化合物。明膠顆粒周圍的水化膜（水化層）以及非等電狀態(tài)時明膠顆粒所帶的同性電荷的互相排斥，因此明膠的膠體系統(tǒng)比較穩(wěn)定q。酥堿壁畫中的高濃度中性鹽可使明膠的多肽分子脫水并中和其所帶電荷，從而降低明膠的溶解度并沉淀析出，但這并不引起明膠的變性，是一種可逆的物理變化。其不僅有效提升了壁畫的強度，還縮小了收縮率，避免了龜裂等問題。

在色度和光澤方面，三種材料修復(fù)的壁畫色彩明亮、光澤度均未超標(biāo)，有效保護(hù)了壁畫的原有價值。酥堿病害的修復(fù)工作取得了顯著成效，尤其是使用樹脂類材料不斷改造升級進(jìn)行修復(fù)的效果更是令人矚目。但由于導(dǎo)致壁畫酥堿病害產(chǎn)生的地理環(huán)境與壁畫材質(zhì)等方面的差異性，我們也應(yīng)意識到修復(fù)工作的復(fù)雜性和長期性，繼續(xù)努力探索和創(chuàng)新。

注釋

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