遼寧奉國寺建筑壁畫可溶鹽調查與分析

魏瑞　劉成

摘 要：遼寧奉國寺的壁畫受到起甲、龜裂、顏料層大面積脫落、酥堿等各種病害的破壞，而這些病害的產生與壁畫中可溶鹽的遷移有著很大的關系。文章中利用ICS1600離子色譜分析儀科學分析壁畫地仗中鹽分的種類及含量，實驗結果表明鹽分以硫酸鹽、硝酸鹽、氯鹽、鉀鹽、鎂鹽為主，特別是硫酸鹽與硝酸鹽含量較多，分別為104.29%和54.47%，這些數據全面系統科學，對亟待修復的奉國寺壁畫保護修復具有重要的意義。

關鍵詞：奉國寺；壁畫病害；離子色譜分析；鹽害

奉國寺位于今遼寧省義縣縣城內，始建于遼開泰九年（1020），初名“咸熙寺”，金代改稱“奉國寺”，歷經元、明、清各代不斷維建。其中，遼代的大雄殿作為奉國寺的主體建筑。大雄殿內四壁繪有元代佛教壁畫共20幅，總面積466.7平方米。不論是明代壁畫還是元代壁畫，奉國寺印證了地域行政統治和文化交流融合，具有重要的歷史價值與藝術價值[1]。

近年來，殿內壁畫的保存情況不容樂觀。特別是元代壁畫出現大面積不同程度的病害，如大面積空鼓、顏料層龜裂、起甲、裂隙等，畫面漫漶不清。20世紀80年代，元代壁畫采用原位加固更換支撐體，將地仗補強。當時高分子材料加固確實取得了一定的成效，但目前來看壁畫再次出現了各種病害，危及文物安全，保存狀況堪憂[2]。

隨著文保工作者對壁畫病害機理深入細致的研究，上述等病害實質上是壁畫酥堿病害不同的表現形式，源于鹽分在不同位置的不斷溶解與結晶，導致的應力破壞。此外，實驗也表明水在其中扮演了重要的角色[3]。文章擬從壁畫可溶鹽的種類與含量入手，初步探討奉國寺病害成因。

1 實驗部分

①樣品采集。本次樣品采集以鹽害（酥堿）最嚴重的北墻為對象，研究壁畫地仗層中各離子的分布狀態。采集樣品記錄如下：樣品1，N8頂部，據地面約5米，呈塊狀（歷史修補）；樣品2，N8下部，距地面1.8米，呈塊狀（歷史修補）；樣品3，N1-N2距地面1.88米裂隙，呈塊狀（原始地仗）；樣品4，N7下部，距地面0.56米，呈粉狀（原始地仗）；樣品5，N7下部，距地面0.56米，呈粉狀（原始地仗）；樣品6，N8外，深2～3厘米（土壤）；樣品7，N3外，深2厘米（土壤）。（N代表大殿北墻）

②儀器：ICS 1100/1600離子色譜儀。

③離子色譜分析條件。陰離子：分析柱AS14；淋洗液Na2CO3/NaHCO3，流速1.2毫升每分鐘；抑制器電流150031毫安；陽離子：分析柱CS12A；淋洗液，20mmMSA甲基磺酸，流速1.0毫升每分鐘；抑制器電流110059毫安。

④方法。研磨：采集的樣品顆粒粒徑不均勻，取適量放入研缽研磨；烘干：將研磨過濾的土樣放入烘箱，105攝氏度烘干至恒重；稱重：待研磨后的樣品烘干后，各稱取1克，倒入100毫升容量瓶（4號樣品量不足，只稱取0.8克，數據處理時進行換算）；溶樣：分別將上述放置樣品的7只容量瓶加入100毫升的去離子水進行定容，并放入超聲波萃取15分鐘；樣品分析：上清液用0.45微米的微孔濾膜過濾后進行測試。

2 結果與討論

2.1 線性范圍、精密度和檢出限

在選定的色譜條件下，標準樣品各檢出離子的重現性好，其保留時間的相對標準偏差均小于5%。所做的標準曲線線性良好。

根據內標樣的濃度梯度以及測定標樣峰面積，進行直線回歸處理，繪制標準曲線，分別求出各離子的斜率K，以及回歸直線的擬合優度決定系數R2，因為R2>0.99，所以這是一個線性特征非常明顯的實驗模型，即說明擬合直線能夠以大于99.99%地解釋、涵蓋了實測數據，具有很好的一般性，可以作為標準工作曲線用于其他未知濃度溶液的測量。然后根據內標法定量分析計算出樣品1到樣品7各離子的濃度。

2.2 結果

實驗設定12個離子的測定項目，但所有樣品中Br-、NO2-均未檢出。根據國家文物局制定的行業標準《2017可溶鹽測定離子色譜法》[4]，以質量百分比（%）表示地仗中某離子的含量Qzi，按照以下公式計算：

（注：G代表樣品質量（g），1-7號樣品的質量基本為1g，除了4號為0.8g，后期結果需要換算）

經過上述公式的換算，可得出奉國寺壁畫中各離子的含量，如表1。

（注：n.a.表示未檢出）

總的來說，本次試驗所得樣品中，陰離子種類以SO42-、NO3-、Cl-為主，陽離子主要為K+、Mg2+。而硫酸鹽特別是硫酸鈉具有超強的穿透、遷移及結晶破壞能力[5]，對水分很敏感即返潮，遇水很快結晶析出形成芒硝，芒硝在高溫條件下又可轉變成無水芒硝，這兩個過程分別伴隨著鹽體積的增大與縮小，進而對壁畫產生破壞[6]。

以下分別從縱向與橫向維度來分析壁畫可溶鹽含量的分布。

縱向分析：不同高度取的樣品，所測離子含量有所不同（表2），可以看出距離地面越近所含離子，即可溶鹽越多，離子含量可達105.85%，很明顯越往上，離子含量減少，墻體頂部所取樣品1，離子含量為22.29%。

橫向分析：以樣品3和樣品4，它們距地面的高度差不多，樣品4更靠近壁畫支撐體，即環氧層，樣品3靠近壁畫表面。可以看出，存在于壁畫橫向不同位置，鹽分存在一個階梯分布，樣品3可溶鹽的含量明顯高于樣品4的，即表面的鹽分含量最高，隨著縱向深度的增加，地仗層含鹽量呈遞減狀。

其他：樣品2所在區域為歷史修補痕跡區，已經大片脫落，只剩下與壁畫相接的邊沿部分。可以推測這個區域易出現壁畫病害，才有后來的歷史修補。鹽害帶來的影響十分嚴重，一方面是可溶鹽含量高，另一方面類似區域溫濕度變化利于酥堿病害的產生。樣品6和7采集的是壁畫北墻外大殿月臺旁邊地面土壤樣品。根據離子色譜分析，其含鹽量與壁畫墻體采集樣品相比所含離子較少，推測月臺有效減少了地下水毛細作用。

3 結論

鹽害的發生與發展離不開可溶鹽，文章利用離子色譜分析技術，檢測了在奉國寺壁畫病害比較嚴重的北墻采集的樣品與周圍臨近土壤樣品，分析可知奉國寺壁畫中可溶鹽以硫酸鹽、硝酸鹽、氯鹽、鉀鹽、鎂鹽為主，特別是硫酸鹽與硝酸鹽含量較多。而硫酸鹽具有強的穿透、遷移和結晶破壞力，促進了鹽害的發生。

根據實驗結果可得，不同高度取的樣品，距離地面越近所含可溶鹽越多，離子含量可達105.85%；越往上離子含量減少，離子含量為22.29%。同一高度，壁畫橫向所含可溶鹽的含量存在一個階梯分布，表面的鹽分含量最高，隨著縱向深度的增加，地仗層含鹽量呈遞減狀。

奉國寺壁畫保護修復需研究特定氣候環境下，鹽害的發生、發展內在機理，并提出科學的治理方法。明代壁畫與元代壁畫之間的保存狀況差異的具體原因，除了可溶鹽含量的影響，還需要深入研究，包括奉國寺壁畫所處環境、基體材料物化性質、溫濕度、大氣CO2濃度以及表面微生物等因素。

參考文獻

[1]王飛.遼代藝術杰作——義縣奉國寺[J].中國文化遺產，2008（3）：78-82.

[2]王飛. 奉國寺古代壁畫彩繪保護初探[N]. 中國文物報，2015-02-06（7）.

[3] 姜嘯，張虎元，嚴耿升等.濕度對鹽溶液在壁畫地仗中的毛細遷移影響研究[J].巖土力學，2014，35（2）：459-465.

[4]國家文物局.中華人民共和國文物保護行業標準（WWT 0079—2017）：古代壁畫可溶鹽測定離子色譜法[S].

[5]靳治良，陳港泉，夏寅等.硫酸鹽與氯化物對壁畫的破壞性對比研究——硫酸鈉超強的穿透、遷移及結晶破壞力證據[J].文物保護與考古科學，2015，27（1）：29-38.

[6]陳雨.西北干旱區土遺址鹽害室內試驗研究[D].蘭州：蘭州大學，2013.