用以揭露壁畫藝術(shù)秘密的科學(xué)

□ 瑪利亞·佩拉·科隆比尼（意大利文化遺產(chǎn)保護(hù)修復(fù)推廣協(xié)會(huì)國(guó)際研究委員會(huì)主任）

用以揭露壁畫藝術(shù)秘密的科學(xué)

□ 瑪利亞·佩拉·科隆比尼（意大利文化遺產(chǎn)保護(hù)修復(fù)推廣協(xié)會(huì)國(guó)際研究委員會(huì)主任）

意大利國(guó)立研究所文化遺產(chǎn)保護(hù)研究中心的保護(hù)與修復(fù)材料研究機(jī)構(gòu)是一個(gè)擁有四十多人的材料研究部門，該部門在米蘭和羅馬都有分支機(jī)構(gòu)，也與比薩大學(xué)開展合作。其日常的主要工作是用傳統(tǒng)的方法分析與文化保護(hù)相關(guān)的材料，并不斷研發(fā)新的方法。同時(shí)也融入一些新的科學(xué)研究方向，如城市研究，把跨學(xué)科研究融入到材料學(xué)之中。

我們的研究中心對(duì)于檢測(cè)分析主要運(yùn)用兩種方法：現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)與實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)。現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)是指測(cè)試工作在何處開展就在哪里做材料的檢測(cè)。檢測(cè)過程使用與此相關(guān)的一系列可移動(dòng)設(shè)備，分析材料表面的構(gòu)成，也可以用傳感器來了解藝術(shù)品所處的大環(huán)境。

例如，對(duì)于佛羅倫薩的挪威拉教堂，我們要做的是避免它在半封閉的環(huán)境中出現(xiàn)冷凝現(xiàn)象，為此采用了許多現(xiàn)場(chǎng)工具設(shè)備。教堂里出現(xiàn)了濕壁畫與基底層脫離的現(xiàn)象，尤其是教堂修道院的壁畫更是如此。我們對(duì)濕度進(jìn)行測(cè)試，使用的方法包括紅外線熱度頻譜分析，在房間里多地布設(shè)檢測(cè)點(diǎn)以了解水份滲透的情況與濕度是否具有一致性。便攜的設(shè)備非常小巧，通過這些便攜設(shè)備，在房間的不同地方布點(diǎn)分析環(huán)境溫度和濕度，也可在不同的高度，對(duì)濕壁畫的表面溫度進(jìn)行分析。

SUSI用于診斷壁畫次表層表面濕度含量以及石膏層、泥沙層、石層的鹽含量。經(jīng)過檢測(cè)，正是因?yàn)檫@些物質(zhì)彼此之間的相互作用造成了濕壁畫脫離的冷凝現(xiàn)象。

瑪利亞·佩拉·科隆比尼

圖1　佛羅倫薩的挪威拉教堂壁畫　

圖2　對(duì)佛羅倫薩挪威拉教堂壁畫的修復(fù)

在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)分析的同時(shí)，需要獲得不同樣本到實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行進(jìn)一步分析，即實(shí)驗(yàn)室分析檢測(cè)，實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)運(yùn)用的主要有傅里葉的紅外分析儀、頻譜測(cè)試儀、X射線。這些方法通常會(huì)被結(jié)合起來使用，以了解有機(jī)材料中的組份，例如色層分析、質(zhì)譜分析的方法經(jīng)常被結(jié)合在一起使用：在使用熱解氣相色譜的方法了解這些材料與自然環(huán)境相作用過程中所產(chǎn)生痕跡的同時(shí)，使用GCMS氣相色譜和質(zhì)譜結(jié)合分析的方法進(jìn)一步定義所用的一系列的復(fù)合材料材料，比如石蠟黏合劑的使用或植物、動(dòng)物的樹脂以及蛋白質(zhì)、糖類物質(zhì)的使用。數(shù)據(jù)的獲得為我們后續(xù)修復(fù)濕壁畫、解決脫離的問題提供了前期基礎(chǔ)。獲得這些數(shù)據(jù)只是修復(fù)工作的前提，修復(fù)這些濕壁畫必須使用新的材料，要對(duì)這些新材料的黏著性進(jìn)行預(yù)判，預(yù)估這些新材料與環(huán)境作用之后產(chǎn)生的結(jié)果以進(jìn)行可預(yù)見性的監(jiān)測(cè)，根據(jù)所獲得的數(shù)據(jù)和方案提出可行的保護(hù)方法。

例如與龐貝古城同樣著名的另外一座意大利古城赫克萊尼姆由于火山爆發(fā)的火山灰和粉塵的覆蓋，對(duì)壁畫造成了損害?；鹕交冶磺宄院螅诋嬇c基礎(chǔ)層相剝離。我們采用侵入式和非侵入式的分析方法獲得壁畫材料信息，包括X射線衍射法、離子氣層分析法、傅里葉的頻譜法等，發(fā)現(xiàn)壁畫顏色是非常典型的羅馬壁畫風(fēng)格，包括埃及藍(lán)、黃色、赤色、赭石、赤鐵礦、朱砂等顏色。我們使用非侵入的方法和剖橫切層的方法觀察濕壁畫的創(chuàng)作技法，發(fā)現(xiàn)該壁畫同時(shí)運(yùn)用了濕壁畫和灰泥壁畫的制作技法。我們對(duì)蛋白質(zhì)的類脂物質(zhì)進(jìn)行了剝離分析，發(fā)現(xiàn)壁畫使用用蛋清作為有機(jī)的黏合劑，再次驗(yàn)證了灰泥壁畫的制作技巧。

圖3　意大利古城赫克萊尼姆壁畫

圖4　意大利古城赫克萊尼姆壁畫的修復(fù)

圖5　佛羅倫薩Peruzzi教堂壁畫

圖6　佛羅倫薩Peruzzi教堂壁畫的修復(fù)

在壁畫綠色顏料層面上已經(jīng)出現(xiàn)了風(fēng)化和晶化的情況。該壁畫創(chuàng)作于公元60年，由于石膏微孔結(jié)構(gòu)，造成了真菌孢子和放射類菌的出現(xiàn)。由于地下水位不斷上升，浸泡到巖石，出現(xiàn)硫酸鹽與火山灰、火山泥相互作用，造成了壁畫的進(jìn)一步劣化，硫酸鈣的發(fā)現(xiàn)向我們揭示出了壁畫表面風(fēng)化的成因。我們期望可以通過干預(yù)的方法，進(jìn)一步保護(hù)壁畫中的微環(huán)境。同時(shí)，也更好的控制環(huán)境中的水含量以及濕度的含量，期望能夠使這種風(fēng)化和晶化的過程放緩。

我們運(yùn)用現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和實(shí)驗(yàn)室分析的方法來界定有機(jī)、無(wú)機(jī)的化合物，對(duì)濕度進(jìn)行頻譜分析、布點(diǎn)分析，同時(shí)使用SUSI探針對(duì)鹽含量進(jìn)行分析；可溶的鹽之所以形成，依然是由于冷凝現(xiàn)象；通過使用SUSI探針了解清洗是否可以達(dá)到預(yù)估的效果；通過清洗控制冷凝，防止后續(xù)硝酸鈉和鎂鹽的出現(xiàn)以控制環(huán)境。

另外一個(gè)例子是對(duì)由喬托繪制的佛羅倫薩Peruzzi教堂壁畫的修復(fù)，目的是通過綜合分析方法了解喬托的繪畫技法，進(jìn)而識(shí)別出原始材料、附加材料以及后期修復(fù)可以運(yùn)用的材料等。

我們采用GCMS檢測(cè)方法，發(fā)現(xiàn)材料中使用了鍍金層，黏合劑使用的是蛋清和亞麻油，通過這些材料技法識(shí)別出當(dāng)時(shí)使用的有機(jī)材料和黏合劑使用的材料，了解畫家對(duì)此類有機(jī)材料的配比：蛋清和蓖麻油的使用配合了阿拉伯膠、聚酯樹膠、纖維素等材料。

作品的每一個(gè)層次都值得通過這些方法進(jìn)行深入的研究，可以說研究是無(wú)窮盡的。比如，我們通過紅外頻譜的方法進(jìn)行成像，對(duì)于不同的畫層進(jìn)行取樣，進(jìn)行一輪又一輪的分析就可以更加清晰地重建當(dāng)時(shí)的情景。畫家一共畫了幾層，鋪墊了幾層，在哪一層上使用了這些有機(jī)材料進(jìn)行黏合、著色、潤(rùn)色。我們通過各層次的分析檢測(cè)不僅可以了解到顏料的使用情況，也可以分析出顏料的成分。

圖7　比薩公墓Buffalmacco繪制的壁畫《普世判斷》之一

圖8　比薩公墓Buffalmacco繪制的壁畫《普世判斷》之二

圖9　壁畫《普世判斷》的修復(fù)

圖10　壁畫《普世判斷》的檢測(cè)分析

另外一個(gè)修復(fù)案例是中世紀(jì)繪畫大師Buffalmacco在比薩公墓繪制的壁畫《普世判斷》，其創(chuàng)作年代是1300年—1500年期間，二戰(zhàn)期間的一場(chǎng)大火使整個(gè)壁畫遭受了非常嚴(yán)重的損失，二千多平方米的壁畫發(fā)生了嚴(yán)重脫離。在第一次修復(fù)過程中，使用了酪蛋白和氫氧化鈣的混合物質(zhì)，把脫落的部分和支撐部分的石棉進(jìn)行了連接。20世紀(jì)60年代的中期和20世紀(jì)末，我們又進(jìn)行了兩輪重新修復(fù)。然而，壁畫衰退情況并沒有很大改善。我們又于1990年開始了新一輪的修復(fù)過程。此次修復(fù)工作還在進(jìn)行中，希望通過這一輪的修復(fù)，壁畫衰減問題可以得到很好的解決。

經(jīng)過檢測(cè)了解到，壁畫后方使用的基底層的滲透率非常低，導(dǎo)致冷凝現(xiàn)象的出現(xiàn)，透氣率低的基底層因處在半封閉的環(huán)境中，無(wú)法自由地吸收水分，因而在畫面上形成典型的銅綠氧化層和其他酶的氧化層。銅綠氧化層是由微藻造成的，由此進(jìn)一步出現(xiàn)了生物降解。我們對(duì)油畫的基底層進(jìn)行了改造，附加一種自動(dòng)報(bào)警激活的發(fā)熱材料，通過這種材料可以防止冷凝，進(jìn)而防止后續(xù)再發(fā)生微藻形成的銅綠氧化層。

這件壁畫作品存在眾多需要解決的問題，比如結(jié)構(gòu)問題、聚水性的問題、風(fēng)化和晶化問題、氧化層和脫離等等。針對(duì)以上問題，我們進(jìn)行了大規(guī)模的檢測(cè)工作，發(fā)現(xiàn)了硫酸層、碳酸層、酪蛋白層、干的蓖麻油層、硝化纖維素的存在。硫酸層、碳酸層主要是因?yàn)槔业鞍椎氖褂盟拢簿褪莿?dòng)物膠和烘干后的蓖麻油的使用造成了硝化纖維素的形成以及丙烯酸樹脂的形成，這些都是我們不希望出現(xiàn)在畫面上的物質(zhì)。

要從根源上解決問題，就需要把這些物質(zhì)安全地去除。我們選擇了不同的材料，進(jìn)行了權(quán)衡利弊的探討，最后得出以毒攻毒的方法，例如我們采用假單胞菌除掉動(dòng)物源黏合劑物質(zhì)。我們對(duì)去除的效果通過檢測(cè)熱解氣相色譜法進(jìn)行了分析，對(duì)于波段的長(zhǎng)度、脈沖的寬度進(jìn)行判斷，通過觀測(cè)顆粒直徑大小以及脈沖頻率的范圍對(duì)它的放射波段長(zhǎng)度分析是否去除完成，假單胞菌的應(yīng)用被證明可以安全有效地除掉動(dòng)物黏合劑和周圍環(huán)境物質(zhì)反應(yīng)所形成的有害物質(zhì)。

希望通過以上幾個(gè)實(shí)例的分享，能夠?qū)Υ蠹医窈蟮男迯?fù)工作有所啟發(fā)。

（周曉路根據(jù)研討會(huì)速記稿整理，未經(jīng)作者本人審閱）