北方墓室內(nèi)溫濕度變化在壁畫保護(hù)中的應(yīng)用研究

陳穎　雒憬憬　趙崢

摘 要：甘肅省嘉峪關(guān)魏晉墓群墓室內(nèi)留存了大量的磚壁畫，日積月累，一些壁畫出現(xiàn)了鹽害、表面霉菌、起甲脫落等病害。根據(jù)魏晉墓七號(hào)墓室內(nèi)近三年的溫濕度和氣象數(shù)據(jù)，采用橫向和縱向?qū)Ρ?，闡明了七號(hào)墓室磚壁畫保存的環(huán)境現(xiàn)狀及其變化規(guī)律。結(jié)果表明：墓室內(nèi)溫度的變化有一定的規(guī)律性，墓室內(nèi)溫度隨其徑深增加而增高，且溫度的變化幅度相對(duì)較小;相對(duì)濕度隨墓室的徑深增加逐漸降低;受到降水、墓室外環(huán)境和地下水滲漏等影響，相對(duì)濕度會(huì)顯著上升。同時(shí)，探索了墓室內(nèi)溫度與相對(duì)濕度的關(guān)聯(lián)性：除入口處，前、中、后墓室內(nèi)平均氣溫為12℃，相對(duì)濕度75%，且各點(diǎn)二者變量呈正相關(guān);通過(guò)比對(duì)近三年墓室磚壁畫照片得出，目前墓室內(nèi)溫濕度相對(duì)適宜，沒(méi)有造成墓室內(nèi)磚壁畫病害進(jìn)一步發(fā)育，為今后研究磚壁畫的病害機(jī)理和采取預(yù)防保護(hù)措施提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：魏晉墓;磚壁畫;溫濕度監(jiān)測(cè)

嘉峪關(guān)魏晉磚壁畫墓位于嘉峪關(guān)市新城鎮(zhèn)，這里分布著1000余座古墓葬，其中六號(hào)墓開(kāi)放旅游，七號(hào)墓除了工作需要，長(zhǎng)期處于關(guān)閉狀態(tài)。隨著文旅融合的發(fā)展，受自然環(huán)境和人為因素的影響，墓室內(nèi)磚壁畫出現(xiàn)了不同程度的褪色、霉菌、酥堿等現(xiàn)象。相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)者們也對(duì)其進(jìn)行了探討，如張興盛①通過(guò)對(duì)比游客在參觀墓室前后的干濕變化，提出磚壁畫褪色與游客呼出的水汽、二氧化碳等以及帶入的細(xì)菌有關(guān)。俄軍②通過(guò)基于培養(yǎng)和分子鑒定的技術(shù)方法，提出了磚壁畫保存環(huán)境的空氣質(zhì)量判定依據(jù)。劉洪麗③等以嘉峪關(guān)魏晉六號(hào)、七號(hào)墓葬為例，通過(guò)監(jiān)測(cè)墓室內(nèi)的微氣候環(huán)境，說(shuō)明旅游開(kāi)放對(duì)磚壁畫保存環(huán)境的影響。

1 現(xiàn)存主要問(wèn)題及研究方法

由于受到外力和墓室內(nèi)微環(huán)境的影響，七號(hào)墓室局部出現(xiàn)磚塊裂縫、破碎、掉落，壁畫表面霉菌以及地下水滲漏等造成的鹽害等（圖1、圖2）。

墓室內(nèi)溫度和相對(duì)濕度的變化對(duì)其磚壁畫的保存有一定影響，為此進(jìn)行墓室內(nèi)的微環(huán)境監(jiān)測(cè)具有重要意義。在魏晉墓墓區(qū)六號(hào)墓東側(cè)布設(shè)了全自動(dòng)小型氣象站，用于監(jiān)測(cè)墓室外氣象環(huán)境;在墓室內(nèi)不同位置安裝了溫濕度探頭（圖3），全天候自動(dòng)監(jiān)測(cè)記錄墓室內(nèi)溫濕度的變化。

圖4中，50c9位于墓道上部;50cd位于墓道中部;50c8位于墓門前西南角;50d2位于前墓室西南角;50ce位于中墓室西南角;50cc位于主墓室西南角。

2 數(shù)據(jù)分析與討論

魏晉墓監(jiān)測(cè)工作自2017年9月開(kāi)始，墓室的溫濕度采取實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

2.1 溫度變化規(guī)律

從圖5可以看出，在近三年的周期內(nèi)，七號(hào)墓室內(nèi)不同位置上的溫度變化都呈現(xiàn)出規(guī)律性正弦曲線變化。即深度越深，波動(dòng)變化越小;深度越淺，波動(dòng)變化越大。①墓室入口處的波動(dòng)呈正弦曲線變化，波動(dòng)幅度比墓室內(nèi)部各點(diǎn)的大。墓室從前室開(kāi)始，溫度基本處于平穩(wěn)的狀態(tài)。

另外，在墓室內(nèi)部的同一監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，9月至次年2月，溫度呈下降趨勢(shì)，次年3月至8月溫度逐漸上升。除了墓室入口處和墓道處的溫度變化較大，墓室內(nèi)部其他各點(diǎn)位變化幅度較小且穩(wěn)定，每年6月至11月各點(diǎn)溫度趨于一致，即墓室徑深加深，溫度趨于平穩(wěn)。墓室內(nèi)氣溫最高值在2018年7月的墓室入口處，溫度為30.84℃，最低溫度在2018年1月份的墓室入口處，溫度為-0.87℃，二者之值相差31.71℃。墓室內(nèi)平均氣溫最高的是50c9，為13.89℃，其次是50cc、50ce、50d2、50c8，氣溫最低的是50cd為10.20℃。50c9、50cd分別處在墓室門入口處和墓道中，開(kāi)啟墓室門或者工作人員進(jìn)出帶來(lái)的氣流，以及墓室外的環(huán)境，都會(huì)影響這些地方的氣溫，因此此處變化幅度較大;而50d2、50ce、50cc處于地下十余米處且徑深較深，受外界干擾較小，空氣交換速度慢，氣溫變化小，則相對(duì)氣溫高。

2.2 相對(duì)濕度變化規(guī)律

空氣的含濕量和溫度決定著墓室內(nèi)的相對(duì)濕度。當(dāng)空氣的含濕量不變，則空氣溫度升高，相對(duì)濕度下降;空氣溫度降低，相對(duì)濕度升高。②觀察圖6得出：從相對(duì)濕度的變化來(lái)看，墓室內(nèi)濕度在夏季相對(duì)高些，其中2018年9月50cd處達(dá)到了99.74%，相對(duì)濕度最低是2020年5月50c9處，為25.39%。墓室內(nèi)相對(duì)濕度排序?yàn)?0cd>50c8>50d2>50ce>50cc>50c9。由此可以看出，因?yàn)槟故揖嗟孛?1.7米，墓道水平長(zhǎng)27米，處于墓室較深位置，空氣交換慢，且受到地下水與墓室頂部滲水的影響，導(dǎo)致墓室內(nèi)下層空氣中的含水量較高;另外降雨造成墓室內(nèi)短時(shí)間的濕度值上升外，墓室內(nèi)的相對(duì)濕度保持在偏高且穩(wěn)定狀態(tài)，這也進(jìn)一步解釋了墓室內(nèi)大部分病害為何主要集中在中下層。

2.3 降水情況

近幾年，西北地區(qū)的降水較往年有所增加，特別是夏季的降水明顯逐年增多。嘉峪關(guān)年降水很少，年際變化大，主要集中在每年的7月、8月、9月。冬季有時(shí)會(huì)有降雪，這些都對(duì)魏晉墓墓區(qū)的相對(duì)濕度有一定影響。降水是引起墓室內(nèi)相對(duì)濕度上升的重要原因，因?yàn)槠咛?hào)墓除了工作需要開(kāi)放外，長(zhǎng)期關(guān)閉，沒(méi)有游客進(jìn)入，所以游客幾乎不對(duì)墓室內(nèi)相對(duì)濕度產(chǎn)生影響。當(dāng)有少量降水時(shí)，墓室內(nèi)相對(duì)濕度變化波動(dòng)不大;當(dāng)遇到強(qiáng)降水時(shí)，墓室內(nèi)相對(duì)濕度會(huì)出現(xiàn)劇增，并持續(xù)較短時(shí)間。

圖7是七號(hào)墓50d2前室西南角近三年來(lái)墓室內(nèi)相對(duì)濕度與外界環(huán)境降水量的對(duì)比圖。從監(jiān)測(cè)結(jié)果看，降水后的第二天墓室內(nèi)相對(duì)濕度會(huì)上升，這是因?yàn)槟故曳辣I門阻隔所致，墓室內(nèi)空氣交換速度緩慢，墓室外的水汽進(jìn)入墓室停留時(shí)間長(zhǎng)。當(dāng)墓室內(nèi)相對(duì)濕度達(dá)到一定值時(shí)，文物的病變速率將大于相對(duì)濕度較低的時(shí)候①，因此在降雨時(shí)或者降雨后，適時(shí)關(guān)閉防盜門可阻止部分水汽進(jìn)入墓室。等天氣晴好時(shí)，適當(dāng)打開(kāi)大門或打開(kāi)墓室入口處的換氣扇，加速墓室內(nèi)外的空氣交換，確保墓室內(nèi)的相對(duì)濕度維持在一個(gè)穩(wěn)定適宜的狀態(tài)，同時(shí)避免有害空氣微生物增殖后破壞磚壁畫。

2.4 溫濕度相關(guān)性

降水一方面會(huì)增加墓室內(nèi)的相對(duì)濕度，另一方面會(huì)引起墓室內(nèi)的溫度變化。②

由圖8～圖13可以看出，在墓室內(nèi)，除50c9監(jiān)測(cè)點(diǎn)外，其余各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溫度和濕度有一定相關(guān)性，即同一監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的溫濕度在同一時(shí)刻有相同的變化趨勢(shì)，且墓室內(nèi)溫度和相對(duì)濕度各自維持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的變化范圍內(nèi)。50c9點(diǎn)處溫度和相對(duì)濕度的變化較顯著，二者關(guān)系呈負(fù)相關(guān)，這主要是因?yàn)?0c9點(diǎn)處于墓室入口處（墓道上部），幾乎與外界環(huán)境相通，相對(duì)濕度的變化取決于空氣的含濕量和溫度，空氣含濕量不變，則空氣溫度升高，相對(duì)濕度變小。③

此外，前期已經(jīng)有專家學(xué)者④對(duì)嘉峪關(guān)魏晉墓腐蝕壁畫真菌群落組成進(jìn)行了分析，得出嘉峪關(guān)魏晉壁畫墓霉菌中青霉菌占多數(shù)：青霉袍子萌發(fā)的最低相對(duì)濕度在80%～88%，最適生長(zhǎng)溫度在25℃左右。①經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，除入口處以外，前、中、后墓室內(nèi)平均氣溫在12℃，相對(duì)濕度在75%，且各點(diǎn)二者變量呈正相關(guān);通過(guò)比對(duì)近三年墓室磚壁畫照片（表1），此溫濕度相對(duì)適宜，沒(méi)有造成墓室內(nèi)磚壁畫病害進(jìn)一步發(fā)育。

3 結(jié)論

通過(guò)以上分析得出：墓室內(nèi)溫度與相對(duì)濕度在時(shí)間、空間上呈現(xiàn)出不同的變化，且會(huì)隨著外界天氣的變化而變化。除了墓室入口處，墓室內(nèi)部處于一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的密封環(huán)境，溫度與相對(duì)濕度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，深度越深，溫度升高，相對(duì)濕度降低，且變化幅度越小。

每年降水集中在7月、8月、9月，墓室內(nèi)相對(duì)濕度增高。在降水時(shí)或降水后，關(guān)閉防盜門，防止墓室內(nèi)濕度升高，有利于磚壁畫的保存。待降水過(guò)后，空氣干燥的時(shí)候適當(dāng)打開(kāi)防盜門或開(kāi)啟換氣扇進(jìn)行通風(fēng)，維持墓室內(nèi)一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的環(huán)境。

關(guān)閉墓室有利于維持壁畫表面原有生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，但長(zhǎng)期關(guān)閉使封閉的墓室環(huán)境相對(duì)濕度升高，使微生物增殖，且墓室內(nèi)空氣交換緩慢，這對(duì)磚壁畫的保存構(gòu)成了威脅。①通過(guò)對(duì)比分析，目前嘉峪關(guān)魏晉墓磚壁畫所處保存環(huán)境相對(duì)適宜，除入口處以外，前、中、后墓室內(nèi)平均氣溫在12℃，相對(duì)濕度在75%，溫度和相對(duì)濕度的季節(jié)性變化并未對(duì)磚壁畫造成損壞。