用以揭露壁畫藝術秘密的科學

□ 瑪利亞·佩拉·科隆比尼（意大利文化遺產保護修復推廣協會國際研究委員會主任）

用以揭露壁畫藝術秘密的科學

□ 瑪利亞·佩拉·科隆比尼（意大利文化遺產保護修復推廣協會國際研究委員會主任）

意大利國立研究所文化遺產保護研究中心的保護與修復材料研究機構是一個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構，也與比薩大學開展合作。其日常的主要工作是用傳統的方法分析與文化保護相關的材料，并不斷研發新的方法。同時也融入一些新的科學研究方向，如城市研究，把跨學科研究融入到材料學之中。

我們的研究中心對于檢測分析主要運用兩種方法：現場檢測與實驗室檢測。現場檢測是指測試工作在何處開展就在哪里做材料的檢測。檢測過程使用與此相關的一系列可移動設備，分析材料表面的構成，也可以用傳感器來了解藝術品所處的大環境。

例如，對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境中出現冷凝現象，為此采用了許多現場工具設備。教堂里出現了濕壁畫與基底層脫離的現象，尤其是教堂修道院的壁畫更是如此。我們對濕度進行測試，使用的方法包括紅外線熱度頻譜分析，在房間里多地布設檢測點以了解水份滲透的情況與濕度是否具有一致性。便攜的設備非常小巧，通過這些便攜設備，在房間的不同地方布點分析環境溫度和濕度，也可在不同的高度，對濕壁畫的表面溫度進行分析。

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。經過檢測，正是因為這些物質彼此之間的相互作用造成了濕壁畫脫離的冷凝現象。

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　對佛羅倫薩挪威拉教堂壁畫的修復

在現場檢測分析的同時，需要獲得不同樣本到實驗室里進行進一步分析，即實驗室分析檢測，實驗室檢測運用的主要有傅里葉的紅外分析儀、頻譜測試儀、X射線。這些方法通常會被結合起來使用，以了解有機材料中的組份，例如色層分析、質譜分析的方法經常被結合在一起使用：在使用熱解氣相色譜的方法了解這些材料與自然環境相作用過程中所產生痕跡的同時，使用GCMS氣相色譜和質譜結合分析的方法進一步定義所用的一系列的復合材料材料，比如石蠟黏合劑的使用或植物、動物的樹脂以及蛋白質、糖類物質的使用。數據的獲得為我們后續修復濕壁畫、解決脫離的問題提供了前期基礎。獲得這些數據只是修復工作的前提，修復這些濕壁畫必須使用新的材料，要對這些新材料的黏著性進行預判，預估這些新材料與環境作用之后產生的結果以進行可預見性的監測，根據所獲得的數據和方案提出可行的保護方法。

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的火山灰和粉塵的覆蓋，對壁畫造成了損害。火山灰被清除以后，壁畫與基礎層相剝離。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，發現壁畫顏色是非常典型的羅馬壁畫風格，包括埃及藍、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作技法，發現該壁畫同時運用了濕壁畫和灰泥壁畫的制作技法。我們對蛋白質的類脂物質進行了剝離分析，發現壁畫使用用蛋清作為有機的黏合劑，再次驗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

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

在壁畫綠色顏料層面上已經出現了風化和晶化的情況。該壁畫創作于公元60年，由于石膏微孔結構，造成了真菌孢子和放射類菌的出現。由于地下水位不斷上升，浸泡到巖石，出現硫酸鹽與火山灰、火山泥相互作用，造成了壁畫的進一步劣化，硫酸鈣的發現向我們揭示出了壁畫表面風化的成因。我們期望可以通過干預的方法，進一步保護壁畫中的微環境。同時，也更好的控制環境中的水含量以及濕度的含量，期望能夠使這種風化和晶化的過程放緩。

我們運用現場檢測和實驗室分析的方法來界定有機、無機的化合物，對濕度進行頻譜分析、布點分析，同時使用SUSI探針對鹽含量進行分析；可溶的鹽之所以形成，依然是由于冷凝現象；通過使用SUSI探針了解清洗是否可以達到預估的效果；通過清洗控制冷凝，防止后續硝酸鈉和鎂鹽的出現以控制環境。

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

我們采用GCMS檢測方法，發現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別出當時使用的有機材料和黏合劑使用的材料，了解畫家對此類有機材料的配比：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。

作品的每一個層次都值得通過這些方法進行深入的研究，可以說研究是無窮盡的。比如，我們通過紅外頻譜的方法進行成像，對于不同的畫層進行取樣，進行一輪又一輪的分析就可以更加清晰地重建當時的情景。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材料進行黏合、著色、潤色。我們通過各層次的分析檢測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

圖10　壁畫《普世判斷》的檢測分析

另外一個修復案例是中世紀繪畫大師Buffalmacco在比薩公墓繪制的壁畫《普世判斷》，其創作年代是1300年—1500年期間，二戰期間的一場大火使整個壁畫遭受了非常嚴重的損失，二千多平方米的壁畫發生了嚴重脫離。在第一次修復過程中，使用了酪蛋白和氫氧化鈣的混合物質，把脫落的部分和支撐部分的石棉進行了連接。20世紀60年代的中期和20世紀末，我們又進行了兩輪重新修復。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過程。此次修復工作還在進行中，希望通過這一輪的修復，壁畫衰減問題可以得到很好的解決。

經過檢測了解到，壁畫后方使用的基底層的滲透率非常低，導致冷凝現象的出現，透氣率低的基底層因處在半封閉的環境中，無法自由地吸收水分，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，由此進一步出現了生物降解。我們對油畫的基底層進行了改造，附加一種自動報警激活的發熱材料，通過這種材料可以防止冷凝，進而防止后續再發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，比如結構問題、聚水性的問題、風化和晶化問題、氧化層和脫離等等。針對以上問題，我們進行了大規模的檢測工作，發現了硫酸層、碳酸層、酪蛋白層、干的蓖麻油層、硝化纖維素的存在。硫酸層、碳酸層主要是因為酪蛋白的使用所致，也就是動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在畫面上的物質。

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

希望通過以上幾個實例的分享，能夠對大家今后的修復工作有所啟發。

（周曉路根據研討會速記稿整理，未經作者本人審閱）