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，其形成機理十分復雜，也是世界性的學術難題。

關鍵詞：壁畫病害;鹽分;鹽害

0 引言

壁畫是文化遺產的重要組成部分，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，許多壁畫產生了大量的病害，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移有關。壁畫鹽害一旦發生就很難根治，并嚴重威脅壁畫的保護。研究壁畫鹽害的產生、作用機理及鹽分隨水分的活動規律，將有助于中國古代壁畫遺產的有效保護和傳承，具有十分重要的意義。

1 壁畫鹽害形成機理

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的遷移、穿透和結晶破壞力，促進了鹽害的發生。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。由于硫酸鹽晶體結構中陰離子SO42-半徑很大，在與半徑較小的陽離子Na+、Mg2+、Ca2+結合時，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變為粉末狀含水Na2SO4;當溫度升高時，芒硝（Na2SO4·10H2O）脫水變為白色粉末的無水Na2SO4。上述兩者的相互轉化是土表面蓬松的主要原因，也是壁畫產生鹽害的主要鹽類。①

胡紅巖等②在研究NaCl鹽的結晶形態及在莫高窟壁畫皰疹病害中的作用時，發現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溶解—結晶的過程引起的，其中NaCl晶體結晶是形成皰疹病害的主因，同時又因為無水Na2SO4結晶與其含結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，通過模擬實驗發現只有NaCl存在時，皰疹病害發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現，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，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。巖體內的水汽含量隨著巖體深度增加，當達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移。

戎巖④在北方墓葬壁畫水鹽運移規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生鹽析病害的壁畫地仗層土體進行可溶鹽離子含量、物相結構、組成成分及形貌等一系列表征進行分析，揭示造成墓葬壁畫地仗層產生鹽析病害成因的普遍性規律。因可溶鹽溶解—結晶反復循環的物理過程，以及空氣中水分、酸性氣體與土體礦物質作用的化學過程協同作用，使壁畫的膠結材料老化、內聚力降低，導致壁畫產生酸堿、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，發現硫酸根離子含量變化趨勢與高度呈負相關性，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果一致。物相結構的分析揭示了可溶鹽硫酸鈉、微溶鹽硫酸鈣等的結晶因膨脹系數較大，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行分析，可以確定并驗證造成皰疹病害的主要成分是氯化鈉，其X射線衍射的分析結果也證明了這一點。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。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。這些病害的出現很大程度上均與鹽分和水的運移有關系，所以研究壁畫鹽害機理尤為重要。鹽分在水分的遷移帶動下，經過一系列復雜的溶解、遷移、結晶和重結晶的過程，導致顏料層中的膠結材料老化，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移導致可溶鹽和微溶鹽類無規則的活動，對壁畫的破壞性極大。酥堿破壞壁畫的機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，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，繼而發展成皰疹。空鼓病害是壁畫地仗層中可溶鹽遷移富集于壁畫表面后，在冷熱、干濕多次循環下，鹽結晶物逐步增多，伴隨水分蒸發后的“干縮”應力，導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 結束語

古代壁畫鹽害的影響因素較多，而且相對較復雜，是由內部因素和外部因素共同作用的結果。內因由壁畫結構的自身組成，外因為溫度、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的一項新技術，現在有些鹽害壁畫修復治理工藝雖然可行，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還不能實現。因此，利用多學科理論交叉研究不同環境條件下地仗內的鹽分遷移規律是預防壁畫鹽害形成的核心內容。