武威西夏博物館壁畫彩塑文物庫房溫濕度監(jiān)測及分析

文 娟，牛賀強(qiáng)，吳春勇

（1.天水師范學(xué)院 化學(xué)工程與技術(shù)學(xué)院，甘肅 天水 741000；2.敦煌研究院，甘肅 敦煌 736200；3.武威市博物館，甘肅 武威 733000）

天梯山石窟始建于東晉十六國時(shí)期的北涼，歷經(jīng)北魏、北周、隋、唐、西夏、元、明、清的開窟或重修，距今約有1600年歷史，形成了佛教藝術(shù)史上的“涼州模式”，是印度佛教、西域文化和中原文化大融合的歷史見證者，對(duì)我國石窟寺乃至整個(gè)佛教藝術(shù)的發(fā)展都產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的歷史影響。1958年黃羊河水庫工程理想的水庫選址剛好覆蓋了天梯山石窟及其周邊區(qū)域，如果水庫工程建成，石窟群下部1、2層近10個(gè)洞窟將會(huì)淹沒在水中，而天梯山石窟巖體為泥質(zhì)膠結(jié)的砂礫巖，水的長期浸泡會(huì)極大降低石窟整體穩(wěn)定性。洞窟內(nèi)部浸泡在水中的壁畫彩塑也將受到嚴(yán)重影響甚至消失殆盡。為了保護(hù)這一珍貴的石窟遺存，[1]1959年相關(guān)文物保護(hù)工作者對(duì)石窟進(jìn)行了徹底勘察，清理過程中共發(fā)現(xiàn)有43尊造像，約300平方米壁畫，還發(fā)現(xiàn)有不同時(shí)期漢藏文寫經(jīng)及初唐絹畫、文書、契約、佛經(jīng)、壁畫、塑像等珍貴文物。

壁畫彩塑顏料層中的礦物顏料、有機(jī)膠結(jié)材料等，長時(shí)間受光線、濕度、微生物等自然環(huán)境的作用，很容易腐蝕老化，形成多種嚴(yán)重病害，部分壁畫彩塑文物會(huì)在萬不得已的情況下采取揭取保護(hù)措施。為了保存這些石窟壁畫、彩塑，保護(hù)人員對(duì)這批壁畫彩塑進(jìn)行了揭取保護(hù)，1960年這些揭取下來的壁畫彩塑與其他發(fā)掘的文物一起搬遷至甘肅省博物館進(jìn)行保存。1991年開始，武威市政府開始對(duì)天梯山石窟進(jìn)行保護(hù)修復(fù)，為天梯山石窟搬遷文物的回歸奠定了基礎(chǔ)。搬遷的壁畫彩塑于2006年1月6日回歸天梯山原址，2006～2012年保存于武威市考古研究所文物庫房，2013年初搬遷至武威市西夏博物館壁畫彩塑文物庫房。揭取下來的壁畫彩塑在保護(hù)修復(fù)后會(huì)保存在更加安全的半封閉庫房環(huán)境中，通過改善環(huán)境創(chuàng)造良好的文物庫房保存環(huán)境，成為搬遷壁畫彩塑保護(hù)的重要內(nèi)容。為確保搬遷后壁畫彩塑文物的保存，文物庫房內(nèi)環(huán)境因素的監(jiān)測分析就顯得尤為重要。通過對(duì)壁畫彩塑文物庫房內(nèi)、外溫濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，可以全面了解文物庫房內(nèi)部溫濕度現(xiàn)狀，為有效調(diào)控庫房內(nèi)部溫濕度環(huán)境因素提供依據(jù)及建議。

1 溫濕度對(duì)壁畫彩塑文物的影響

由于自然環(huán)境因素造成的腐蝕老化，天梯山石窟壁畫彩塑還保存在洞窟內(nèi)部時(shí)就已經(jīng)出現(xiàn)了各種不同程度的損壞，[2]加上歷次搬遷，這批石窟壁畫彩塑已經(jīng)變得十分脆弱了，大部分出現(xiàn)了顏料層起甲、脫落、白粉層脫落、煙熏、裂縫、劃痕、覆蓋等嚴(yán)重病害，彩繪泥塑還存在彩繪層脫落、粉化、雨蝕、開裂、裂縫、斷裂、泥漬、缺失等病害，部分壁畫彩塑多種病害同時(shí)存在，[3]且這些病害還在不斷發(fā)展。為了更好地保存這一批壁畫泥塑，甘肅省博物館及敦煌研究院對(duì)部分病害嚴(yán)重的壁畫彩塑進(jìn)行了保護(hù)修復(fù)，除此之外，適宜的保護(hù)環(huán)境是壁畫彩塑長期保存的前提，也是預(yù)防壁畫彩塑文物進(jìn)一步受到損壞的有效途徑。

文物庫房內(nèi)部溫濕度環(huán)境對(duì)壁畫彩塑文物保存影響極大，[4]實(shí)驗(yàn)表明溫度上升5℃，水和空氣透過固體的滲透速率增大約1.3倍，溫度上升會(huì)直接加速壁畫彩塑的腐蝕；武威地區(qū)年、日溫差都比較大，文物庫房內(nèi)部受外界溫差變化影響會(huì)出現(xiàn)溫度頻繁起伏，導(dǎo)致壁畫彩塑產(chǎn)生熱脹冷縮問題，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)冰凍風(fēng)化，導(dǎo)致壁畫彩塑出現(xiàn)酥粉、脫落等嚴(yán)重病害；溫度變化對(duì)壁畫彩塑的間接破壞作用則是引起相對(duì)濕度的變化，而高濕度環(huán)境是壁畫礦物顏料變色、霉菌生長、膠結(jié)物破壞的主要原因；[5]如果文物庫房內(nèi)部相對(duì)濕度不斷起伏變化，壁畫彩塑材料中的吸濕性鹽會(huì)不斷吸濕、潮解，在結(jié)晶過程中產(chǎn)生的壓力會(huì)導(dǎo)致壁畫彩塑開裂、剝落、崩裂直至酥堿。[6-7]壁畫彩塑保存的適宜溫度為20±2℃，相對(duì)濕度為45±5%，為明確庫房內(nèi)部溫濕度是否滿足壁畫彩塑安全保存條件，我們就需要對(duì)存放壁畫彩塑的文物庫房溫濕度進(jìn)行監(jiān)測分析。

2 壁畫彩塑文物庫房溫濕度監(jiān)測及分析

2.1 溫濕度監(jiān)測設(shè)施及監(jiān)測地點(diǎn)設(shè)置

此次溫濕度監(jiān)測使用了Pro V2系列U23—001記錄器，該監(jiān)測器使用的HOBO溫濕度探頭反應(yīng)靈敏、數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性高。監(jiān)測器尺寸僅有10.2×3.8cm，體積小，可以直接將傳感器安裝在狹窄空間或建筑管道內(nèi)進(jìn)行監(jiān)測。光學(xué)USB接口，可以快速而可靠地下載數(shù)據(jù)，每間隔15min可監(jiān)測收集一組溫濕度新數(shù)據(jù)，可以獲取連續(xù)、實(shí)時(shí)的溫濕度數(shù)據(jù)。

為了獲取壁畫彩塑文物庫房內(nèi)、外溫濕度數(shù)據(jù)信息，分析外界環(huán)境溫濕度及其變化對(duì)庫房室內(nèi)溫濕度環(huán)境的影響，我們將庫房室內(nèi)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)設(shè)置在文物庫房中央距地面1m高處，庫房外部監(jiān)測節(jié)點(diǎn)設(shè)置在庫房門外房檐處，兩個(gè)監(jiān)測點(diǎn)各放置一枚HOBO探頭，實(shí)時(shí)監(jiān)測并獲取文物庫房內(nèi)、外溫濕度數(shù)值。

2.2 文物庫房內(nèi)、外溫濕度監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

2.2.1 文物庫房內(nèi)外溫度分析

壁畫彩塑文物庫房室外溫度數(shù)據(jù)（圖1）分析顯示，監(jiān)測期間文物庫房外部最高溫度23.3℃，最低溫度4.9℃，平均溫度11.5℃，溫差達(dá)到了18℃左右，庫房外部溫差變化十分明顯。

圖1 壁畫彩塑文物庫房室外溫度變化示意圖

對(duì)壁畫彩塑文物庫房室內(nèi)溫度數(shù)據(jù)（圖2）進(jìn)行分析，結(jié)果顯示，監(jiān)測期間庫房內(nèi)部最高溫度16.2℃，低于外界最高溫度；最低溫度10.1℃，高于室外最低溫度；平均溫度14℃，溫差約為6℃，對(duì)壁畫彩塑的安全保存還是具有一定的影響。分析發(fā)現(xiàn)溫差較大的時(shí)間段主要集中在1月份，主要原因是1月份工作人員一直在庫房內(nèi)部進(jìn)行壁畫保護(hù)修復(fù)相關(guān)工作，除去1月份溫度數(shù)據(jù)后，其余監(jiān)測時(shí)間段內(nèi)庫房內(nèi)部溫差變化不到1℃。

圖2 壁畫彩塑文物庫房室內(nèi)溫度變化示意圖

對(duì)文物庫房內(nèi)外溫度進(jìn)行對(duì)比（圖3）分析，結(jié)果顯示，相對(duì)每天頻繁高低起伏的外界溫度來說，處于密閉狀態(tài)的文物庫房室內(nèi)溫度變化平緩，變化幅度很小，壁畫彩塑文物庫房內(nèi)部溫度并不會(huì)受到外界環(huán)境溫度的明顯影響，該文物庫房基本可以滿足搬遷石窟壁畫泥塑長期保存的溫度要求。如果人為頻繁、較長時(shí)間出入文物庫房，庫房室內(nèi)溫度極易受到外界環(huán)境溫度影響，出現(xiàn)較大幅度變化。

圖3 壁畫彩塑文物庫房內(nèi)、外溫度對(duì)比示意圖

2.2.2 文物庫房內(nèi)外濕度變化

對(duì)壁畫彩塑文物庫房室外相對(duì)濕度數(shù)據(jù)（圖4）進(jìn)行分析，結(jié)果顯示，庫房外相對(duì)濕度每天的變化幅度較大且呈現(xiàn)明顯的變化規(guī)律，一天內(nèi)室外的相對(duì)濕度最高值與最低值之間最大差值25%左右，而最小差值則不到1%。

圖4 壁畫彩塑文物庫房室外相對(duì)濕度示意圖

對(duì)壁畫彩塑文物庫房室內(nèi)相對(duì)濕度數(shù)據(jù)（圖5）進(jìn)行分析，結(jié)果顯示，庫房內(nèi)部相對(duì)濕度最高44.3%，最低25.8%，平均相對(duì)濕度為28%左右，上下浮動(dòng)在18.5%左右，濕度變化比較大。分析發(fā)現(xiàn)相對(duì)濕度最大值及變化較大時(shí)間段也是集中出現(xiàn)在1月份，工作人員在庫房內(nèi)部進(jìn)行壁畫彩塑保護(hù)修復(fù)工作期間，庫房內(nèi)部相對(duì)濕度差值達(dá)到了8%，庫房關(guān)閉狀態(tài)下相對(duì)濕度差值最大4%，最小1%，變化比較平穩(wěn)。由此可見工作人員長期持續(xù)在文物庫房內(nèi)部活動(dòng)對(duì)相對(duì)濕度的影響十分明顯。如果不受庫房內(nèi)部人為因素影響，庫內(nèi)相對(duì)濕度數(shù)值較室外相對(duì)濕度低且變化平穩(wěn)，基本可以滿足壁畫彩塑對(duì)相對(duì)濕度的保存要求。

圖5 壁畫彩塑文物庫房室內(nèi)相對(duì)濕度示意圖

通過對(duì)比分析文物庫房內(nèi)、外相對(duì)濕度（圖6）數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)如果有工作人員在庫房內(nèi)部持續(xù)工作的情況下，庫房與外界環(huán)境產(chǎn)生聯(lián)通，庫房內(nèi)部相對(duì)濕度會(huì)受到外界環(huán)境濕度的影響，產(chǎn)生明顯的溫差與相對(duì)濕度變化，在文物庫房密閉情況下，外界相對(duì)濕度隨季節(jié)更替對(duì)庫房內(nèi)部相對(duì)濕度無明顯影響，庫房內(nèi)部相對(duì)濕度變化平緩，變化幅度小。

圖6 壁畫彩塑文物庫房內(nèi)、外相對(duì)濕度對(duì)比示意圖

通過對(duì)比分析庫房內(nèi)外溫度、相對(duì)濕度數(shù)據(jù)，可以確定人為頻繁地進(jìn)出庫房會(huì)造成庫房內(nèi)部溫濕度反復(fù)變化，不利于壁畫彩塑的保存。在庫房密閉情況下，壁畫彩塑文物庫房內(nèi)部溫濕度環(huán)境條件基本可以滿足搬遷石窟壁畫泥塑長期保存的要求。

3 結(jié)論與建議

從武威市西夏博物館搬遷壁畫彩塑文物存放庫房溫濕度監(jiān)測分析結(jié)果可知，該文物庫房內(nèi)部溫度、相對(duì)濕度都比較低，且不易受外界環(huán)境影響，無明顯的起伏變化，比較適宜搬遷修復(fù)后壁畫彩塑的保存。監(jiān)測期間由于工作人員在庫房內(nèi)部進(jìn)行了為期一個(gè)月的保護(hù)修復(fù)工作，數(shù)據(jù)顯示該時(shí)間段溫濕度數(shù)據(jù)均有較為明顯的波動(dòng)，溫濕度變化幅度較大。如果需要長期在庫房內(nèi)部工作的話，一定要避免在降雨期間或者室外溫濕度較高的情況下進(jìn)入庫房。

壁畫彩塑文物保存環(huán)境是否長期安全適宜，則需要進(jìn)行長期持續(xù)的環(huán)境監(jiān)測，建議在庫房內(nèi)部建立完善的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，可以第一時(shí)間對(duì)庫房內(nèi)異常環(huán)境進(jìn)行預(yù)警。在大量監(jiān)測數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，采取相應(yīng)調(diào)控措施確保文物庫房內(nèi)部環(huán)境穩(wěn)定、安全。

在外界溫、濕度環(huán)境較適宜情況下，可利用新風(fēng)過濾系統(tǒng)對(duì)庫房內(nèi)部進(jìn)行通風(fēng)。還需在庫房內(nèi)部安裝溫濕度調(diào)控空調(diào)或使用除濕材料。如果出現(xiàn)持續(xù)強(qiáng)降雨，氣溫急劇變化等氣候極端情況，對(duì)庫房內(nèi)部溫濕度產(chǎn)生較大影響時(shí)，能及時(shí)采取有效的措施控制庫房內(nèi)溫濕度。溫濕度調(diào)控空調(diào)定期檢查調(diào)試，除濕材料定期更換，保證搬遷的壁畫彩塑文物處于安全穩(wěn)定的庫房環(huán)境中。