南越王墓的環(huán)境監(jiān)測(cè)

崔亞平

西漢南越王墓位于廣東省廣州市越秀區(qū)解放北路的象崗山，是南越國(guó)第二代君主趙昩的墓葬，也是嶺南地區(qū)發(fā)現(xiàn)的級(jí)別最高且未經(jīng)盜擾的墓葬。南越王墓自1983年10月完成考古發(fā)掘，1988年2月博物館建成正式對(duì)外開(kāi)放至今已有二十多年的歷史。墓室作為博物館的核心部分，在二十余年的開(kāi)放展出過(guò)程中向中外游客展示了真實(shí)的南越國(guó)時(shí)期獨(dú)特的歷史和文化，成為最具有代表性的嶺南歷史文化遺跡經(jīng)典之一。2006年12月南越王墓連同南越國(guó)宮署遺址、南越國(guó)木構(gòu)水閘遺址被列入《中國(guó)世界文化遺產(chǎn)預(yù)備名單》。西漢南越王墓不僅是南越國(guó)文化遺址的重要組成部分，也是廣州對(duì)外宣傳本土歷史文化的重要窗口，如何保護(hù)好墓室本體，使博物館更好地承擔(dān)傳承文化的歷史重任是目前面臨的重要任務(wù)。

文化遺產(chǎn)的環(huán)境監(jiān)測(cè)作為遺產(chǎn)保護(hù)的重要方法和手段，已經(jīng)是國(guó)際遺產(chǎn)保護(hù)界的共識(shí)。近幾年，我館針對(duì)墓室的保護(hù)也逐步從墓室本體的干預(yù)性保護(hù)向預(yù)防性保護(hù)轉(zhuǎn)變。從解決現(xiàn)存問(wèn)題入手，根據(jù)遺址類(lèi)型、遺址的地理位置、自然氣候、遭受的病害，有針對(duì)性地設(shè)置監(jiān)測(cè)項(xiàng)目并不斷建立和完善監(jiān)測(cè)制度，通過(guò)文物保存環(huán)境的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)研究，不僅為南越王墓墓室本體保養(yǎng)維護(hù)、墓室通風(fēng)和空氣治理以及光棚改造等保護(hù)方案的制定和實(shí)施提供科學(xué)依據(jù)，也同時(shí)達(dá)到對(duì)文物保存的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警，最大限度地防止文物被損害的目的。

一、 南越王墓保存現(xiàn)狀、病害及

環(huán)境監(jiān)測(cè)指標(biāo)的設(shè)定

墓室在發(fā)掘后，針對(duì)墓室本體維修加固了斷裂殘缺石塊，并對(duì)砌筑古墓的主要材料紅砂石進(jìn)行了防風(fēng)化處理；在墓室四周建造隔水墻來(lái)消除地下水的影響，墓室上方建造保護(hù)棚，來(lái)降低雨水、日光以及外界有害物質(zhì)對(duì)古墓的損壞，墓室及光棚相關(guān)區(qū)域安裝通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)防止內(nèi)部潮濕產(chǎn)生病害。二十年來(lái)，墓室總體保存狀態(tài)較為穩(wěn)定。但是，通過(guò)對(duì)墓室的勘察仍發(fā)現(xiàn)：墓道西側(cè)局部有輕微苔蘚痕跡；西耳室、西側(cè)室以及東側(cè)室在雨季時(shí)有結(jié)露現(xiàn)象；西耳室頂蓋石及前室彩繪幾乎消失殆盡；個(gè)別墓室?guī)r石有自身節(jié)理發(fā)育的裂隙以及風(fēng)化導(dǎo)致的空鼓、剝落、粉化現(xiàn)象。這些病害的產(chǎn)生，首先是構(gòu)成墓室的主要材質(zhì)紅砂巖較易風(fēng)化，其膠結(jié)物和巖石顆粒在外界環(huán)境因素如干、濕度變化作用下會(huì)發(fā)生變化，致使砂巖比較容易受到破壞，這是墓室病害產(chǎn)生的內(nèi)因；其次是墓室所處的廣州為南亞熱帶海洋性氣候，這里日照充足，雨量充沛，相對(duì)濕度大，季風(fēng)明顯，受臺(tái)風(fēng)、暴雨、酸雨、春秋干旱影響較多，使得墓室相對(duì)濕度大，溫濕度變化劇烈，照度、紫外線高、溫室效應(yīng)明顯，這是墓室病害產(chǎn)生的外因。然而由于墓室溫、濕度、照度、紫外線的數(shù)值、變化規(guī)律以及其對(duì)墓室的作用模式并不清楚，從而對(duì)墓道苔蘚、墓室局部結(jié)露等宏觀顯現(xiàn)的水患，是冷凝水還是沉降造成的滲水，無(wú)法判斷；同樣，雖然可以目測(cè)到頂蓋石彩繪消失、文字說(shuō)明牌褪色等日光造成的損害（見(jiàn)圖二右下角），但是缺乏照度、紫外線的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，無(wú)法研究曝光量與損害程度之間的關(guān)系。因此，針對(duì)這些情況，我們首先將溫、濕度、太陽(yáng)輻照強(qiáng)度、紫外線強(qiáng)度作為監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。

二、 監(jiān)測(cè)點(diǎn)的設(shè)定

墓室分為前后兩部分，共7室。全部用大小石頭750塊結(jié)砌而成，建筑面積100平方米。前部3室，前室居中，兩側(cè)為東、西耳室。后部4室，正中為主棺室，兩側(cè)為東、西側(cè)室，主棺室后還有一小間，為后藏室。南面為墓道和外藏槨，墓道處有扶梯可供游客通過(guò)外藏槨進(jìn)入墓室參觀。墓道、外藏槨及各墓室上方的夯土均已去除，東耳室和前室的頂蓋石還采取了揭開(kāi)陳列的方式，因此從參觀回廊上可以清楚看到墓室的布局以及墓道、外藏槨以及東耳室和前室的內(nèi)部。未揭開(kāi)陳列的其他部分中，東、西側(cè)室及后藏室有設(shè)置回風(fēng)管，但是管細(xì)，風(fēng)弱，幾乎感覺(jué)不到。所有各室中僅西耳室沒(méi)有通風(fēng)設(shè)施，且與大環(huán)境流通條件較差。墓室空調(diào)裝在東西兩側(cè)，東西兩側(cè)回廊風(fēng)感明顯，南面入口處光棚位置較低，溫室效應(yīng)明顯，夏季常感覺(jué)溫度異常高。

根據(jù)以上情況，我們?cè)谕獠貥?、前室、東西耳室、東西側(cè)室、主棺室、后藏室各設(shè)置一個(gè)溫濕度監(jiān)測(cè)點(diǎn)，在光棚入口及西側(cè)也各設(shè)置一個(gè)溫濕度監(jiān)測(cè)點(diǎn)作為對(duì)照，共計(jì)10個(gè)溫濕度監(jiān)測(cè)點(diǎn)（見(jiàn)圖三）。

墓室的照度、紫外線監(jiān)測(cè)點(diǎn)主要排布在墓室頂蓋石上，間距為2～3米，南北3列，每列四個(gè)點(diǎn)，為12個(gè)點(diǎn)；墓道、外藏槨以及揭開(kāi)陳列的前室各設(shè)一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，為3個(gè)點(diǎn)，同時(shí)作為對(duì)照光棚外還有一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，共計(jì)16個(gè)照度和紫外線監(jiān)測(cè)點(diǎn)（見(jiàn)圖四）。墓室未揭開(kāi)陳列的各室，其光照和紫外線主要來(lái)自人工光源，通過(guò)對(duì)這些室的測(cè)量發(fā)現(xiàn)，人工光源經(jīng)過(guò)燈箱板阻隔后紫外線幾乎為零，照度可以保證在300LuX以下，符合石質(zhì)文物保護(hù)的用光需求，因此這些室的內(nèi)部就不再設(shè)置照度和紫外線的監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

三、 監(jiān)測(cè)設(shè)備選擇

1. 溫濕度監(jiān)測(cè)設(shè)備的選擇

對(duì)于溫濕度傳感器除要求測(cè)量范圍寬，精度高，分辨率高，數(shù)據(jù)漂移小等外，由于墓室還暫無(wú)監(jiān)測(cè)用電接入且常年潮濕，要求傳感器還可自供電且能適應(yīng)長(zhǎng)期潮濕環(huán)境工作；此外，需有較多的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，以減少因收集數(shù)據(jù)造成的記錄中斷；體型小巧，便于墓室安裝。通過(guò)比較，我們選用了擁有長(zhǎng)效鋰電池的美國(guó)onset-U23-001溫、濕度傳感器。這種傳感器具有快速反應(yīng)和可長(zhǎng)期在潮濕環(huán)境下工作的特點(diǎn)。溫度測(cè)量范圍在-40℃-70℃，精度為±0.2℃（0～50℃），分辨率0.02℃（25℃），數(shù)據(jù)漂移小于0.1℃每年；濕度測(cè)量范圍在0-100%，精度為±2.5%（-40℃-70℃），分辨率0.03%，數(shù)據(jù)漂移小于1%每年?？梢源鎯?chǔ)42000個(gè)溫濕度數(shù)據(jù)，采樣速率1秒～18個(gè)小時(shí)，在數(shù)據(jù)記錄滿(mǎn)后，可以通過(guò)光學(xué)usb通訊端口將數(shù)據(jù)傳入電腦，有配套的HoBo ware Pro應(yīng)用軟件可以設(shè)定單位元，設(shè)定存儲(chǔ)周期，設(shè)定采樣周期，讀取數(shù)據(jù)并顯示測(cè)量數(shù)據(jù)、歷史曲線等。

2. 照度紫外線監(jiān)測(cè)設(shè)備的選擇

照度監(jiān)測(cè)選用臺(tái)灣產(chǎn)專(zhuān)業(yè)級(jí)照度計(jì)Tes-1339，其準(zhǔn)確且反應(yīng)迅速，測(cè)量范圍自0.01Lux至999900 Lux、0.001fc至99990 fc，計(jì)5檔自動(dòng)換檔，可進(jìn)行平均值測(cè)量 、 照度積分測(cè)量、光強(qiáng)度測(cè)量、可扣除雜散光之光源照度測(cè)量，能夠記錄50組資料、讀值鎖定和自動(dòng)關(guān)機(jī)。紫外線監(jiān)測(cè)選用臺(tái)灣產(chǎn)專(zhuān)業(yè)紫外輻照計(jì)Taina TN-2340，UV傳感器頻譜290nm～380nm，可以測(cè)量UVA和UVB，有Hi，Lo兩個(gè)測(cè)試量程19990及1999 uW/cm2，分辨率為±（4%FS+2dgt） FS：滿(mǎn)量程。這兩種設(shè)備操作方便，價(jià)格適中，除用于墓室照度紫外線測(cè)量外，還可以用于展廳及展柜燈光測(cè)試，實(shí)用性很高。

四、 監(jiān)測(cè)制度

1. 溫、濕度監(jiān)測(cè)

溫濕度傳感器需要常年放置于墓室，安裝方式要保證不損害墓室，不影響參觀且便于維護(hù)。根據(jù)需要設(shè)計(jì)如圖三所示裝置，其穩(wěn)定且方便移動(dòng)，活動(dòng)桿分兩節(jié)可以調(diào)節(jié)高低，形似信箱的網(wǎng)狀罩可開(kāi)合和鎖住，其內(nèi)固定有傳感器卡座，傳感器插取非常方便。在傳感器器身上標(biāo)號(hào)，同時(shí)記錄其機(jī)器物理編號(hào)，將其放入傳感器托座中，此外托座鎖及鑰匙也進(jìn)行對(duì)應(yīng)編號(hào)，并為鑰匙制作鑰匙袋。編號(hào)要用防水筆，每次取回?cái)?shù)據(jù)時(shí)都檢查編號(hào)，對(duì)磨損的標(biāo)號(hào)核對(duì)清楚后再重新標(biāo)號(hào)，防止時(shí)間長(zhǎng)難以辨認(rèn)，造成差錯(cuò)。傳感器設(shè)定為每半個(gè)小時(shí)采樣一次，一天共收集48組數(shù)據(jù)，每隔11個(gè)月將傳感器收回進(jìn)行數(shù)據(jù)下載和傳感器重新設(shè)定。日常注意觀測(cè)，工作燈是否閃爍，保證在傳感器出現(xiàn)問(wèn)題異常終止時(shí)及時(shí)發(fā)現(xiàn)。

2. 照度、紫外線監(jiān)測(cè)

照度和紫外線采用人工監(jiān)測(cè)的方式。每月例行一次，每次兩個(gè)循環(huán)，上午10時(shí)進(jìn)行一次測(cè)量，下午3時(shí)再進(jìn)行一次測(cè)量。工作表（圖四所示）上標(biāo)注有各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位置和監(jiān)測(cè)注意事項(xiàng)，另外還配有一份表格，表格的內(nèi)容除上、下午各個(gè)點(diǎn)的照度、紫外線的監(jiān)測(cè)數(shù)值，還有日期、天氣、監(jiān)測(cè)人、記錄人以及當(dāng)日室內(nèi)外的溫、濕度和室外照度及紫外線。監(jiān)測(cè)完成后，及時(shí)將數(shù)據(jù)輸入電腦的墓室照度、紫外線監(jiān)測(cè)表。

五、 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理

1. 溫濕度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理

通過(guò)傳感器自帶軟件，可以方便地打開(kāi)數(shù)據(jù)文件，通過(guò)勾選露點(diǎn)溫度，可以在繪圖時(shí)同時(shí)呈現(xiàn)露點(diǎn)溫度。溫、濕度的數(shù)值顯示在工作區(qū)上部，而圖形顯示在下部，有許多工具可選，方便對(duì)某一點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行定位或標(biāo)注，較為直觀清楚。但是軟件沒(méi)有統(tǒng)計(jì)功能，因此需要將數(shù)據(jù)導(dǎo)出變成Excel文件進(jìn)行處理。通過(guò)Excel函數(shù)的運(yùn)用，可以將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成為以日為單位，一天四十八個(gè)時(shí)間點(diǎn)的溫濕度數(shù)據(jù)，方便計(jì)算出最高溫、濕度，最低溫、濕度，平均溫、濕度，最大溫差和最大濕差，同理，計(jì)算出月度各種統(tǒng)計(jì)數(shù)值，最后形成年度報(bào)表。

2. 照度、紫外線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理

按照英國(guó)嘉瑞·湯姆森所著的《博物館環(huán)境》一書(shū)中對(duì)石質(zhì)文物的用光要求，石質(zhì)文物的照度要求在300LUX以下，而對(duì)于紫外線比例是小于75μW/lm（普通鎢絲燈泡的紫外線輻射值）。在實(shí)際中，我們采用照度是否小于300LUx作為照度是否超標(biāo)的判別式，紫外線我們直接選用紫外照度是否為零作為判別式。因?yàn)椋?5μW/lm實(shí)際上是普通鎢絲燈泡的紫外線比例，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏低，如果按照這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)公式（紫外線比例=紫外線強(qiáng)度×1000/照度）計(jì)算出來(lái)的墓室紫外線比例大多時(shí)候并不超標(biāo)，但是實(shí)際上紫外線已經(jīng)對(duì)墓室造成了很大破壞。

六、 監(jiān)測(cè)效果評(píng)估

從2008年10月至今，我們已經(jīng)累積了3年的墓室溫、濕度和照度、紫外線數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)的分析掌握了一些環(huán)境對(duì)墓室影響作用規(guī)律和特點(diǎn)：1.墓室總體的溫、濕度變化規(guī)律與廣州的氣候變化規(guī)律一致； 2.墓室各位置濕度較高，絕大多數(shù)時(shí)間在90%以上；3.受季節(jié)、氣候、晝夜變化和空調(diào)開(kāi)啟時(shí)間影響，溫濕度變化較大，導(dǎo)致較大的溫差、濕差以及凝結(jié)水的產(chǎn)生；4.揭開(kāi)展示的部分比封閉的部分受季節(jié)和氣候影響更嚴(yán)重，一天內(nèi)的最大濕差可以達(dá)到60%。各室的監(jiān)測(cè)結(jié)果與各墓室的病害勘察結(jié)果比對(duì)發(fā)現(xiàn)：相對(duì)更加潮濕的西側(cè)室和西耳室比東側(cè)室東耳室?guī)r石病害嚴(yán)重，揭開(kāi)展示的部分濕度波動(dòng)大風(fēng)化也較嚴(yán)重，說(shuō)明潮濕是墓室的基本特性，但是近乎結(jié)露的濕度會(huì)對(duì)墓室?guī)r石造成很大破壞，與潮濕相比濕差對(duì)于墓室?guī)r石造成的危害更大。因此，對(duì)于墓室環(huán)境的控制思路就轉(zhuǎn)變?yōu)榉乐垢邼窠Y(jié)露以及減少濕差控制濕度穩(wěn)定。墓室內(nèi)濕度大，室內(nèi)外溫差、濕差較小時(shí)，可以通過(guò)通風(fēng)降低墓室濕度防止局部不流通產(chǎn)生結(jié)露。對(duì)于回南天（春天突然到來(lái)的室外暖濕氣流在墓室內(nèi)石壁上的產(chǎn)生的冷凝水）和秋天干燥時(shí)節(jié)，室內(nèi)外溫差大或濕差大時(shí)，如果采用通風(fēng)的手段只會(huì)加速暖濕氣流在石壁上的結(jié)露或增大墓室晝夜?jié)癫钇鸬礁蟮钠茐淖饔?。所以通風(fēng)、除濕、空調(diào)等控制手段需要配合氣候分情況采用才能達(dá)到較好的維持環(huán)境穩(wěn)定的作用。對(duì)于原來(lái)因要呈現(xiàn)頂蓋石彩繪所采用的揭開(kāi)展示的方式，由于頂蓋石彩繪的消失已經(jīng)失去了意義，但是這種方式導(dǎo)致的溫、濕度劇烈變化以及照度和紫外線的影響對(duì)前室以及前室彩繪的影響仍然存在，長(zhǎng)遠(yuǎn)講如果能將前室、東耳室的頂蓋石復(fù)位，既恢復(fù)了墓室封閉的歷史環(huán)境又可有效地減少溫濕度波動(dòng)，增加墓室的穩(wěn)定性，有利于墓室的長(zhǎng)期保存。

通過(guò)對(duì)墓室照度紫外線數(shù)據(jù)分析和實(shí)際監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)：

1.所測(cè)時(shí)段照度在幾千Lux，紫外線在幾十到幾百u(mài)W/cm2，除陰雨天照度和紫外線都超標(biāo)1個(gè)數(shù)量級(jí)以上；

2. 入口處光棚較低，晴天墓道處照度、紫外線顯著高于其他各處；

3.受云團(tuán)影響，照度、紫外線監(jiān)測(cè)數(shù)值變化快，同一位置在幾秒內(nèi)錄到的照度、紫外線可以相差1個(gè)數(shù)量級(jí)；

4. 夏天時(shí)溫室效應(yīng)明顯，室內(nèi)鋼架結(jié)構(gòu)的熱傳導(dǎo)很?chē)?yán)重，在陽(yáng)光照射下中空玻璃有單面自爆現(xiàn)象。根據(jù)這些情況，首先否定了自動(dòng)調(diào)光百葉窗的設(shè)想，因?yàn)檎斩茸兓?，?huì)造成百葉窗頻繁開(kāi)合增大故障幾率，此外百葉窗也極易招塵清潔維護(hù)不便。能夠不違背光棚的設(shè)計(jì)風(fēng)格又不增加維護(hù)管理成本，還應(yīng)更換滿(mǎn)足濾除紫外線、減少照度和熱輻射的玻璃，也同時(shí)解決現(xiàn)有玻璃的自爆和光棚漏水問(wèn)題。在與有關(guān)的材料專(zhuān)家溝通討論后形成了對(duì)光棚改造方案的以下意見(jiàn)：

1. 全部采光頂和立面，應(yīng)采用明框斷熱型材的結(jié)構(gòu)型式，將玻璃圍護(hù)結(jié)構(gòu)置于鋼架結(jié)構(gòu)的室外側(cè)，以減少鋼結(jié)構(gòu)傳熱；

2. 玻璃結(jié)構(gòu)：采光頂部分：8超白鋼化熱反射鍍膜+12A+6+1.14PVB+6點(diǎn)狀彩釉超白鋼化（30-40%覆蓋）low-E（3#），立面部分：6超白鋼化熱反射鍍膜+12A+6超白鋼化low-E（3#），其中玻璃透光部分的可見(jiàn)光透過(guò)率小于15%；遮陽(yáng)系數(shù)小于0.25；傳熱系數(shù)小于1.8 W/m2k；

3. 鋁合金采光頂構(gòu)造應(yīng)設(shè)置二次排水通道；設(shè)計(jì)方案應(yīng)嚴(yán)格依照現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)和工程技術(shù)要求（包括水密性能、耐撞擊性能、節(jié)能等各項(xiàng)重要性能的驗(yàn)證要求）加以完善和實(shí)施。

七、 監(jiān)測(cè)中存在問(wèn)題和發(fā)展方向

在對(duì)南越王墓室的環(huán)境監(jiān)測(cè)中也發(fā)現(xiàn)一些問(wèn)題：傳感器不能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，本身故障時(shí)工作人員難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)，環(huán)境突變時(shí)工作人員也無(wú)法知曉來(lái)采取控制措施；機(jī)器無(wú)法在線標(biāo)定造成數(shù)據(jù)的長(zhǎng)時(shí)間中斷；數(shù)據(jù)需要人工進(jìn)行下載，導(dǎo)入其他軟件統(tǒng)計(jì)，沒(méi)有支持的數(shù)據(jù)庫(kù)，無(wú)法進(jìn)行海量數(shù)據(jù)的管理；僅僅溫、濕度、照度和紫外線還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能全面反映墓室環(huán)境，要研究墓室?guī)r石風(fēng)化機(jī)理、實(shí)現(xiàn)對(duì)墓室穩(wěn)定程度的預(yù)警、墓室環(huán)境的控制還需要獲取二氧化碳濃度、巖石表面溫度、土壤溫度、土壤水分、氣象、震動(dòng)等多方面的數(shù)據(jù)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)講，需要多類(lèi)型的傳感器能夠采用無(wú)線組網(wǎng)的方式在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)，傳感器能夠在線標(biāo)定或其他方便的方式進(jìn)行標(biāo)定，有與之匹配的專(zhuān)業(yè)的軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，同時(shí)留有嵌入式開(kāi)發(fā)接口可以基于天氣變化運(yùn)算并調(diào)用空調(diào)、通風(fēng)、除濕、凈化等硬件對(duì)墓室環(huán)境進(jìn)行控制。

八、 總 結(jié)

對(duì)于墓室的預(yù)防性保護(hù)我們僅僅是剛開(kāi)始，以后還有很長(zhǎng)的路要走。在實(shí)地調(diào)查的基礎(chǔ)上不斷推進(jìn)遺址監(jiān)測(cè)朝著科學(xué)化制度化發(fā)展，使得遺產(chǎn)保護(hù)實(shí)現(xiàn)干預(yù)性本體保護(hù)向預(yù)防性保護(hù)轉(zhuǎn)變將會(huì)是我們一直努力的方向。

參考書(shū)目：

① 廣州市文物管理委員會(huì)，中國(guó)社會(huì)科學(xué)院考古研究所，廣東省博物館：《西漢南越王墓》，文物出版社，1991年。

② （英）加瑞·湯姆森著，國(guó)家文物局博物館司，甘肅省文物局譯：《博物館環(huán)境》，科學(xué)出版社，2007年。

（責(zé)任編輯：劉慧中）