館藏壁畫保護中紫外熒光成像技術的應用價值

□張靖研 任亞云/文

館藏壁畫是我國重要的歷史文物和文化遺產，其具有較高的歷史文化和科學藝術價值，對于我們探索歷史文明具有重要的作用和意義。但由于大部分館藏壁畫制作材料較為脆弱，且保存年代久遠，容易發生褪色、錯位、缺失、地杖層酥粉、畫面層污染等問題，從而影響其保護利用價值。基于此，本文結合筆者博物館相關實踐工作經驗，主要對館藏壁畫保護中紫外熒光成像技術的應用價值展開探討，希望能夠為館藏壁畫修復、保護和利用工作提供一定的參考。

壁畫作為我國重要的歷史文物，其主要是指繪制在歷史建筑物天花板、墻壁、石壁的圖畫，或者是先行繪畫于紙張布帛等載體上，然后在張貼、拓印、臨摹到墻壁上的圖畫。出于對歷史文物的保護和開發利用考慮，當壁畫載體（建筑物）出現結構不穩定或者周圍環境威脅到壁畫安全時，便需要相應的工作人員、技術人員將壁畫揭取轉移到新的載體或保存環境中，通常的做法是存放到博物館進行陳列、展覽，這便是館藏壁畫的由來。因此，館藏壁畫一般主要來自于考古發掘而出的墓葬壁畫以及揭取搬遷的殿堂壁畫和石窟壁畫，也有一部分來自于文物市場或個人捐贈，在來源上并不復雜。但由于古代壁畫的制作材料（主要為石灰層地杖、泥質或石質）大多較為脆弱，在揭取、運輸、加固修復、保護利用等環節很容易出現畫面層破壞或地杖層破損等問題，在館藏壁畫修復和保護利用之前，需要我們對其保存現狀進行全面調查[1]。而光學調查法由于具有無需采樣、不介入、不接觸、對文物無破壞等優勢，常被應用到館藏壁畫保護修復中，紫外熒光成像技術更是較為先進和常用的一種，這也是我們對其展開探討和分析的重要原因。

1 館藏壁畫保護與光學調查法的概述

1.1 館藏壁畫主要病害及保護修復

館藏壁畫的主要病害一般來源于兩個方面：一方面，壁畫在原來載體、原位上時受自然環境因素的影響，被歲月、風雨、陽光、地下水等侵蝕，從而產生畫面顏料褪色、畫面圖案剝落、地杖層酥粉、裂縫、錯位、缺失等問題；另一層面，來自于現實中人為、技術以及管理等因素的影響，導致館藏壁畫在揭取、加固修復或保存利用等過程中出現了畫面層破壞或污染、地杖層酥粉，甚至更為嚴重的斷裂、錯位、破損等問題。其實，無論哪個方面產生的問題，對館藏壁畫的保護利用和歷史文化價值都會帶來不可逆的損失，嚴重的還會直接導致館藏壁畫失去保存和利用價值。因此，為確保館藏壁畫的保存利用價值，我們要在館藏壁畫清理和保護修復之前，全面調查壁畫的保存狀況、病害原因、修復歷史以及損壞程度等，然后才能針對性采取有效的保護修復方案，從而更好地修復、保護利用及傳承發揚館藏壁畫。

1.2 光學調查法在館藏壁畫保護修復中的應用及發展

一般而言，壁畫從原位揭取下來后會進行修復加固，在此過程中會使用多種粘結劑、加固劑和修復材料，進入博物館之后，我們需要先行對這些加固修復材料進行調查分析，以徹底查清壁畫病害狀況及原因，同時科學評估這些材料的加固修復效果，以便于對館藏壁畫實施更好的保護和利用。而光學調查法則是調查壁畫病害及加固修復情況較為常用的科學方法，其不僅具有無接觸、無介入、無破壞等優勢，且能夠高度還原和分析壁畫病害及加固修復情況，可謂是目前最科學、高效的調查方式[2]。在光學調查法應用于館藏壁畫調查的早期，X光照相、紅外成像以及斜射光照相等光學影響技術應用到較為普遍，但隨著技術的快速發展，紫外熒光成像技術以及多光譜技術等更加先進的光學成像技術開始廣泛應用到文物調查及加固修復中來。

2 紫外熒光成像技術的工作原理

紫外熒光成像技術應當先從物質吸收紫外線的規律說起，一般情況下可以吸收可見光的物質在紫外區也能夠吸收，且通常很少能通過紫外區；但如果是不吸收可見光的物質，其在紫外區的表現可能是吸收、也可能是透明的，而且相對于紅外線來說，紫外光的穿透力較弱，大多能夠反映物質的表面特征、特性。而這種物質在紫外光線照射下所產生的發光現象，統稱為紫外光致發光。在具體使用過程中，我們可以通過攝像技術對紫外光致發光的亮度分布情況進行準確的記錄，這種技術則被稱之為紫外光致發光攝像。但無論是紫外光還是紅外光導致的發光現象，其在發光時間上均有長短之分，根據時間長短又可以將其分為光致熒光和磷光，通常情況下，紫外線照射下的物體，都會存在熒光與磷光共存在的現象，所以針對這兩種紫外光致發光現象并沒有明確的劃分，一般將紫外光致發光攝像統一稱之為為紫外熒光攝像。

2.1 紫外熒光成像簡介

紫外熒光成像應用到館藏壁畫調查中，一般采用紫外熒光照相的方式，其具體指的是采用紫外光線對被拍照物體進行照射，通過記錄物體所輻射出的可見熒光亮度，以圖像的方式展現不同程度的影調或色調分布情況。一般而言，不同的物質在紫外光線激發下，會在不同的光區發射出熒光（短波紫外區、長波紫外區或近紅外區等），而且其輻射出熒光強度和能力有一定的差異，所以我們可以通過數碼照相的方式將其具體的記錄下來，這便是紫外熒光成像的主要原理[3]。比如，部分物質在可見光照射下可能色調、影像、光亮強度沒有明顯的區別，但它們在紫外光線照射下可能顯示出不同的熒光，并且它們在紫外熒光照相中會顯示出較大的熒光亮度反差，而這種差別正是我們在館藏壁畫材料進行調查、鑒別中所需要的。

2.2 激發照明技術

在紫外熒光成像過程中，長波或短波紫外線都能夠激發物體發射熒光，部分物質可能在長波紫外線照射下熒光較強，部分物質則可能在短波紫外線下熒光較強，在紫外熒光攝影時，我們應當根據物質的熒光發射特性選擇合適的紫外激發波段，這便是紫外激發照明技術。而且紫外激發照明時一般要求均勻照明，以便于使物體各個部分都能受到均勻強度的照射，同時光源還要盡可能貼近被照射物體，以提升激發照射的強度。此外，在應用紫外線激發物體發射熒光時，應盡量選擇不漏光的攝影室，期間還要關閉室內所有可見光源，必要時還應該在紫外燈前增加大型的紫外濾色片，以吸收紫外燈輻射出的有害可見光。

2.3 數碼紫外熒光成像

早期的紫外熒光照相技術主要由傳統照相機、感光片、紫外光源以及激發濾光鏡、吸收濾光鏡等設施組成。在這種技術設施下進行操作，不僅十分繁瑣，且曝光率極高，往往難以取得想要的拍攝效果。而數碼相機問世之后，以上問題便迎刃而解，數碼相機感官范圍在400～1200mm之間，其對短波紫外線不感光，所以在拍攝過程中無需擔心反射的紫外線干擾成像，而且數碼相機具備的實時拍照和實時觀察功能，能夠科學利用系列曝光方法，以便于及時調整接受波段、激發波段和曝光量，并最終大大提升拍攝成功率以及館藏壁畫調查工作效率。

3 館藏壁畫保護中紫外熒光成像技術的科學應用

由于在館藏壁畫調查修復保護中，我們需要鑒定分析的物質、區域、病害及原因等均非常多，而紫外熒光激發照明和成像技術恰好能夠對大多數物質和區域進行準確、高效、同步的調查、分析和鑒定。因此，紫外熒光成像技術在館藏壁畫原有物質、修復材料、病害原因、受損程度等多個方面均有較高的應用價值。

3.1 確定館藏壁畫的殘損程度

紫外熒光成像技術應用到館藏壁畫調查分析中，均是在同步情況下進行拍攝，所以拍攝出的同一張影像在不同波段的成像也具有相同的空間位置，而這些不同波段形成的影像，在進行正射影像校準時均可以采用同一組拍攝和所激發出熒光的相關參數。而且，紫外熒光正射影像與彩色影像正射影像的制作過程是相同的，兩者之間可以進行同位對比參照，由此也可以判定雙方之間的不同之處。比如，我們再對早期修復加固過的館藏壁畫進行紫外熒光照相時，如果該壁畫整體或局部發出藍白色的熒光，這說明該壁畫地杖層在揭取和修復過程中進行過加固，而新出土的壁畫或所制作的空白模擬樣品則不會透發出白色、黃白色或藍白色熒光，究其根本原因在于這些白色熒光亮點主要是修復中采用的乳膠所激發。而我們通過確定這些白色或藍白色熒光的范圍、明亮程度后，則可以判定館藏壁畫的受損區域和大小程度。

3.2 鑒別館藏壁畫早期的修補痕跡以及殘缺區域

在館藏壁畫修復、加固和封護保存過程中，對壁畫修補痕跡和殘缺區域進行調查和鑒別是必不可少的環節，只有先行確定壁畫具體狀況后，才能開展一系列后續工作。畢竟隨著時間的流逝，對館藏壁畫的修復次數不斷增加，尤其是在20世紀60年代揭取而來的壁畫，當時的修復、加固和封護技術并不成熟，且缺少相應的修復記錄檔案，在一般情況下很難確定修復痕跡和具體的殘缺區域。但是通過紫外熒光攝像技術，可以快速、準確的區分出修補區域，并鑒別出當時修復所用的材料[4]。比如，國內某博物館收藏的一幅唐代托盤仕女圖壁畫，出土和揭取時便破損嚴重，20世紀70年代就進行了全面修復，到2005年又對其支撐體進行了更換，并再次進行修復，修復主要用料為AC33乳液和石灰膏、沙子等。因此，在紫外熒光成像技術下，其修補區域顯示出明顯的紫色，而早期地杖修復時使用的材料主要為骨膠、桃膠等加固劑，這些材料在紫外線照射下顯示出黃白色的可見熒光。該仕女圖壁畫前后兩次修復所用材料明顯不同，在紫外熒光成像技術下也顯示明顯的不同，這對于我們進一步修復保護壁畫并建立圖像檔案具有重要的作用和意義。

3.3 調查與評估館藏壁畫的加固封護情況

目前，我國博物館中收藏和保存的壁畫大多在保護性發掘的情況下揭取而來，且收藏和保存時間一般都在二三十年以上，多是20世紀搶救來的文物。針對這些年限久遠的壁畫藏品，調查其當時的封護情況和現存狀況，是我們對其進行再次修復的先決性條件，也是評估其加固封護效果的重要措施。一般而言，采用紫外熒光成像技術，可以清晰地看出是否對畫面和顏料層進行過加固封護[5]。比如，陜西歷史博物館20世紀50年代收藏的一幅唐代植物壁畫，在紫外熒光成像技術下拍攝出的照片顯示壁畫墨線比較淡，且畫面層和顏料層顯示出明顯的黃白色熒光，這說明壁畫表面是進行過加固封護的，且可能使用的是明膠、桃膠之類的材料，這也是早期館藏壁畫加固封護較為常用的材料。

4 結語

綜上所述，紫外熒光成像技術是一種非破壞性的光學調查方法，其在館藏壁畫調查診斷中具有十分廣闊的應用前景。尤其是在館藏壁畫殘損程度鑒定、加固封護情況調查以及壁畫修補痕跡鑒別等領域，其應用價值極高。因此，紫外熒光成像技術能夠為館藏壁畫的修復、保護和利用提供科學、有力的支撐，這也是我們在館藏壁畫修復保護中必須加強和深入研究的一項重要技術。■

引用

[1] 王佳,霍曉彤,楊文宗.館藏壁畫表面污染物的激光清洗初步研究[J].文物保護與考古科學,2020,32(1):61-69.

[2] 王文華.館藏壁畫的保護[J].東方收藏,2021(15):55-56.

[3] 王佳.傳承與發展——陜西歷史博物館館藏壁畫保護修復的探索之路[J].文物天地,2019(10):62-65.

[4] 趙慧群.古陶瓷保護修復科技中的紫外燈熒光檢測技術[J].文物天地,2022(5):135-141.

[5] 馬清林,馬瑞文.館藏文物保護修復的新特點:強化科技分析與價值保全[J].文物天地,2022(6):4-6.