鹽分對古代壁畫的影響綜述

麻慧

摘 要：壁畫是我國文化遺產(chǎn)中重要的分支。我國是世界上壁畫遺存最為豐富的國家，目前許多壁畫都存在各類病害，鹽析病害是最難治理的病害之一，其形成機(jī)理十分復(fù)雜，也是世界性的學(xué)術(shù)難題。

關(guān)鍵詞：壁畫病害;鹽分;鹽害

0 引言

壁畫是文化遺產(chǎn)的重要組成部分，我國是世界上壁畫遺存最為豐富的國家之一，受自然和人為雙重因素的影響，加上制作材料較為脆弱等特點(diǎn)，許多壁畫產(chǎn)生了大量的病害，其中如酥堿、空鼓、壁畫脫落、起甲等多種病害均與可溶鹽或者微溶鹽的富集和運(yùn)移有關(guān)。壁畫鹽害一旦發(fā)生就很難根治，并嚴(yán)重威脅壁畫的保護(hù)。研究壁畫鹽害的產(chǎn)生、作用機(jī)理及鹽分隨水分的活動規(guī)律，將有助于中國古代壁畫遺產(chǎn)的有效保護(hù)和傳承，具有十分重要的意義。

1 壁畫鹽害形成機(jī)理

壁畫鹽害最重要的是具有不可逆性，一旦形成對壁畫會造成永久性的傷害，因此壁畫鹽害的治理首先必須要采用“預(yù)防為主”的措施。

壁畫鹽害是水分不斷遷移并與易溶鹽共同作用的結(jié)果。目前，影響壁畫的可溶鹽主要以硫酸鹽、氯鹽、硝酸鹽、鉀鹽和鎂鹽為主，尤其是硫酸鹽具有較強(qiáng)的遷移、穿透和結(jié)晶破壞力，促進(jìn)了鹽害的發(fā)生。另外，硫酸鹽遇水會生成硫酸鹽晶體，如芒硝（Na2SO4·10H2O）、七水硫酸鎂（MgSO4·7H2O）、生石膏（CaSO4·2H2O）等。由于硫酸鹽晶體結(jié)構(gòu)中陰離子SO42-半徑很大，在與半徑較小的陽離子Na+、Mg2+、Ca2+結(jié)合時，很容易在陽離子外層吸附一層水分子，形成相對比較穩(wěn)定的含水硫酸鹽，此過程為晶體的水化作用，水化作用明顯的特征就是使晶體的體積膨脹增大。無水芒硝（Na2SO4）和芒硝（Na2SO4·10H2O）受氣候條件的影響較大，無水芒硝（Na2SO4）潮濕時易水化，使無水Na2SO4變?yōu)榉勰詈甆a2SO4;當(dāng)溫度升高時，芒硝（Na2SO4·10H2O）脫水變?yōu)榘咨勰┑臒o水Na2SO4。上述兩者的相互轉(zhuǎn)化是土表面蓬松的主要原因，也是壁畫產(chǎn)生鹽害的主要鹽類。①

胡紅巖等②在研究NaCl鹽的結(jié)晶形態(tài)及在莫高窟壁畫皰疹病害中的作用時，發(fā)現(xiàn)莫高窟壁畫皰疹病害的形成是由多種可溶鹽和微溶鹽在反復(fù)溶解—結(jié)晶的過程引起的，其中NaCl晶體結(jié)晶是形成皰疹病害的主因，同時又因?yàn)闊o水Na2SO4結(jié)晶與其含結(jié)晶水化合物之間的相互變化，加劇了皰疹病害對壁畫顏料的損壞程度。

另外，通過模擬實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)只有NaCl存在時，皰疹病害發(fā)生的速度和程度均比少量Na2SO4共同存在時要慢很多和輕很多。郭青林③在敦煌莫高窟壁畫病害水鹽來源研究中發(fā)現(xiàn)，莫高窟下層洞窟西壁鹽分的富集位置與水汽含量密切相關(guān)，從表面到30～40厘米處相對濕度較低，此位置是形成鹽分的主要富集部位。在壁畫表面氯化鈉含量高于硫酸鈉含量的主要原因是氯化鈉的潮解濕度更低，更加容易在表面富集。巖體內(nèi)的水汽含量隨著巖體深度增加，當(dāng)達(dá)到硫酸鈉溶解濕度的臨界值附近時，硫酸鈉含量開始高于氯化鈉，這個研究同時也表明可溶鹽分隨著水汽運(yùn)移。

戎巖④在北方墓葬壁畫水鹽運(yùn)移規(guī)律及其病害治理研究中，采用離子色譜儀、掃描電鏡—能譜、X射線衍射等儀器對產(chǎn)生鹽析病害的壁畫地仗層土體進(jìn)行可溶鹽離子含量、物相結(jié)構(gòu)、組成成分及形貌等一系列表征進(jìn)行分析，揭示造成墓葬壁畫地仗層產(chǎn)生鹽析病害成因的普遍性規(guī)律。因可溶鹽溶解—結(jié)晶反復(fù)循環(huán)的物理過程，以及空氣中水分、酸性氣體與土體礦物質(zhì)作用的化學(xué)過程協(xié)同作用，使壁畫的膠結(jié)材料老化、內(nèi)聚力降低，導(dǎo)致壁畫產(chǎn)生酸堿、龜裂、起甲等病害。該研究通過分析壁畫不同高度處的離子濃度變化趨勢，發(fā)現(xiàn)硫酸根離子含量變化趨勢與高度呈負(fù)相關(guān)性，鈉離子、鈣離子隨著取樣高度的增加含量減少，這與郭青林的研究結(jié)果一致。物相結(jié)構(gòu)的分析揭示了可溶鹽硫酸鈉、微溶鹽硫酸鈣等的結(jié)晶因膨脹系數(shù)較大，極易改變土體的物理性能，使土體變得疏松，造成壁畫地仗層酥堿。

陳港泉①在敦煌莫高窟壁畫鹽害分析及治理研究中采用掃描電鏡—能譜、離子色譜、X射線熒光等多種儀器檢測方法對莫高窟皰疹洞窟壁畫地仗和皰疹病害進(jìn)行分析，可以確定并驗(yàn)證造成皰疹病害的主要成分是氯化鈉，其X射線衍射的分析結(jié)果也證明了這一點(diǎn)。另外，壁畫地仗層中同時含有硫酸鈉、氯化鈣、硝酸鈉、硫酸鈣等其他十多種鹽分。采用掃描電鏡可清晰觀察到皰疹中氯化鈉立方體晶體結(jié)晶物。掃描電鏡—能譜掃描可觀察到皰疹表面、剖面Na和Cl的分布各有特點(diǎn)。與酥堿壁畫不同的是，皰疹壁畫地仗含鹽量各深度層位分布平均，地仗可溶鹽以鈉離子和氯離子為主，以鈣離子、硫酸根離子為輔。皰疹病害的形成是含有氯化鈉為主要成分的水分進(jìn)入壁畫地仗造成的。

2 鹽析引起的壁畫病害類型

鹽析可引起多種病害，如酥堿、空鼓、起甲、皰疹、顏料層脫落、龜裂及鹽霜等，如圖1～圖6所示。這些病害的出現(xiàn)很大程度上均與鹽分和水的運(yùn)移有關(guān)系，所以研究壁畫鹽害機(jī)理尤為重要。鹽分在水分的遷移帶動下，經(jīng)過一系列復(fù)雜的溶解、遷移、結(jié)晶和重結(jié)晶的過程，導(dǎo)致顏料層中的膠結(jié)材料老化，致使顏料層龜裂、起甲，甚至脫落。

引起壁畫酥堿的直接原因是水分的運(yùn)移導(dǎo)致可溶鹽和微溶鹽類無規(guī)則的活動，對壁畫的破壞性極大。酥堿破壞壁畫的機(jī)理主要是地仗層中的水鹽耦合作用，使地仗層具有堿土性質(zhì)，干燥易收縮，遇水易分散，所以在水的作用下，會對壁畫造成極大的破壞。地仗層中含有的一些硫酸鹽易形成含水礦物晶體，從無水晶體到含水晶體的過程中，體積會增大，會將壁畫表面頂起，繼而發(fā)展成皰疹?？展牟『κ潜诋嫷卣虒又锌扇茺}遷移富集于壁畫表面后，在冷熱、干濕多次循環(huán)下，鹽結(jié)晶物逐步增多，伴隨水分蒸發(fā)后的“干縮”應(yīng)力，導(dǎo)致地仗層和支撐體層間分離程度加大，在自身重力作用下脫離墻體表面而墜毀。

3 結(jié)束語

古代壁畫鹽害的影響因素較多，而且相對較復(fù)雜，是由內(nèi)部因素和外部因素共同作用的結(jié)果。內(nèi)因由壁畫結(jié)構(gòu)的自身組成，外因?yàn)闇囟?、濕度、土體水分及可溶鹽類型等多種因素，壁畫鹽害的治理在很大程度上是壁畫鹽害影響因素的分析和阻斷。

壁畫鹽害的治理是壁畫修復(fù)的一項(xiàng)新技術(shù)，現(xiàn)在有些鹽害壁畫修復(fù)治理工藝雖然可行，但這種方法還只是被動的鹽害壁畫治理，主動的鹽害壁畫修復(fù)還不能實(shí)現(xiàn)。因此，利用多學(xué)科理論交叉研究不同環(huán)境條件下地仗內(nèi)的鹽分遷移規(guī)律是預(yù)防壁畫鹽害形成的核心內(nèi)容。