古代壁畫酥堿病害修復效果模擬評估研究

摘 要：文章綜述了古代壁畫酥堿病害的定義及類型，并對目前酥堿病害的修復材料及修復工藝進行了系統梳理和總結，針對古代壁畫酥堿病害的修復效果缺乏系統科學評估手段等問題，開展實驗室模擬評估研究，以表面硬度、收縮率、透氣性、色度、光澤度以及耐水性能為表征手段，綜合評估酥堿壁畫的修復效果，研究結果為古代壁畫酥堿病害修復工作提供了科學依據和實踐指導。

關鍵詞：古代壁畫；酥堿病害；修復效果評估

DOI：10.20005/j.cnki.issn.1674-8697.2025.04.003

0 引言

壁畫是人類歷史上最早的繪畫形式之一，我國的壁畫藝術源遠流長、作品眾多，是我國繪畫藝術寶庫中的瑰寶。我國古代壁畫一般根據繪制場所的不同分為石窟寺壁畫、寺觀殿堂壁畫以及墓葬壁畫。其中最具有代表性的有甘肅敦煌莫高窟壁畫、新疆拜城克孜爾石窟壁畫、山西芮城永樂宮壁畫、西藏布達拉宮壁畫、河南新密打虎亭漢墓壁畫、山西太原北齊徐顯秀墓壁畫等①。受自然保存環境侵蝕和人類活動等因素的影響，古代壁畫在保存過程中產生了多種病害，有顏料層起甲、脫落、皰疹、污染，地仗層酥堿、空鼓、裂縫等，這些病害的發生與發展嚴重威脅著古代壁畫的長期保存②。其中，古代壁畫酥堿病害又被稱為“壁畫癌癥”，它不僅會嚴重破壞地仗層，導致壁畫的破損與脫落，而且容易反復發作，是古代壁畫保存中威脅最大的病害之一③。根據《古代壁畫病害與圖示》的定義，酥堿是由于可溶鹽作用導致壁畫地仗層產生的疏松狀態。相關研究表明，莫高窟共有180個洞窟存在酥堿病害，占492個有壁畫洞窟數量的37%，總面積約710 m2 ④。經過科研人員的不斷努力，目前酥堿病害的成因、保護修復材料、修復工藝等難題已被一一攻克，但專門針對壁畫酥堿病害修復效果評估的研究較少。本文通過室內模擬實驗研究，篩選表面硬度、色度、光澤度、收縮率、透氣性等參數為表征手段，綜合評估酥堿病害修復效果。

1 酥堿定義及分類

酥堿病害是指壁畫地仗中的可溶鹽，隨環境濕度變化而溶解、結晶，所產生的膨脹、收縮反復作用使壁畫地仗結構破壞而產生的疏松狀態。這種病害會導致壁畫的顏色變淡、圖案模糊，甚至顏色脫落，嚴重影響壁畫的觀賞價值和保存狀況（圖1）。

酥堿病害根據其病害類型可分為腐蝕性酥堿、鹽類酥堿以及生物酥堿。腐蝕性酥堿是最常見的一種酥堿病害，主要是由于酸性物質（如酸雨）的腐蝕作用導致壁畫表面的破壞和溶解；鹽類酥堿是由于壁畫中的鹽類物質在濕度變化的情況下，因吸濕和結晶而引起的病害，這些結晶會導致壁畫表面的破損和起甲、脫落；生物酥堿是由于微生物（如真菌、藻類和細菌）的生長和代謝作用導致的⑤，這些微生物會破壞壁畫表面的顏料和基質，導致顏色褪色和表面破損。

2 古代壁畫酥堿病害保護修復概述

2.1 修復方法

壁畫地仗層、顏料層酥堿脫落的病害保護修復工作歷史悠久。在20世紀五六十年代，對地仗酥堿脫落、缺失的部位，主要采用草泥、麻泥進行修補，這僅是對大面積脫落缺失部分進行的搶救性保護。然而，在當時條件及環境的限制下，早期修復洞窟中的地仗層（歷史加固）隨著長期自然和人為因素的影響，逐漸發生變化⑥。隨著壁畫保護研究成果的不斷積累和修復實踐的深入發展，敦煌研究院在與國內外保護研究機構的緊密合作中，逐漸形成了一套成熟完善的保護程序。在壁畫顏料層起甲、地仗空鼓、酥堿等病害的保護技術方面，敦煌研究院取得了顯著進展，采用的修復材料和工藝也日漸成熟。在室內研究和現場實踐的雙重指導下，針對酥堿壁畫保護技術與材料的研究不斷深入，用于壁畫地仗層修復的材料選擇面也逐漸擴大⑦。基于各種材料的特性，利用物理脫鹽、加固、隔離等方法，在洞窟通風差、溫濕度微環境循環的環境下，對酥堿壁畫進行保護⑧。這些方法降低了巖體和地仗內部水分、水汽運移再次激活鹽分的風險，局部控制或減少酥堿壁畫在保護修復過程中二次激活鹽分，避免再次對壁畫造成破壞，并減少微環境循環變化對壁畫保護效果的影響。

2.2 修復材料

在修復酥堿壁畫時，材料選擇至關重要。硅酸鹽填充料因其良好的填充性能和穩定性，成為常用的修復材料之一，它可以有效填充壁畫表面的空洞和裂縫，增加壁畫的強度和穩定性。傳統地仗修補材料主要為聚乙酸乙烯乳液、澄板土（河流沉積土）以及棉、麻等的混合物。這些材料經過大量對比實驗驗證，在強度、透氣性、透水性等方面表現出色。除了傳統材料外，改性后的聚乙酸乙烯乳液與甲基纖維素、碳素纖維及土（澄板土及硅藻土）等材料的混合物也逐漸應用于壁畫修復中。這些新型材料不僅繼承了傳統材料的優點，還在某些方面進行了改進和優化，滿足不同的修復需求。在選擇修復材料時，還需要綜合考慮壁畫的材質、年代和修復的具體要求。對于重彩壁畫修復，需要選用能夠牢固黏合修復部分且不會對壁畫造成進一步損害的材料；對于缺損或凹陷的壁畫表面，則需要選擇質地相似、具有可塑性和可調整性的填充材料進行修復。而為了保護修復后的壁畫免受外界因素影響，需要選擇無酸性、耐候性好的保護材料進行覆蓋。明膠也是壁畫修復中常用的材料之一⑨，它具有良好的附著性和可擴散性，可有效固定礦物顏料并防止其脫落或變色。在使用明膠調和礦物顏料時，需要先將其溶解在溫水中，然后逐漸加入礦物顏料并攪拌均勻，直至達到所需的顏色和稠度。這種材料特別適用于酥堿壁畫修復，因為它能夠與壁畫表面的石灰石基質緊密結合，形成穩定的修復層，并具有良好的耐久性和耐候性。

實驗過程使用的材料分別為：聚乙酸乙烯乳液、純丙烯酸乳液、明膠。濃度稀釋為固含量0.5%～1.5%。使用以上三種材料進行壁畫酥堿病害修復具有以下優點：首先，它能夠有效地加固和修復文物表面的損壞部分，提高文物的整體穩定性和耐久性；其次，能夠保持文物的原狀，修復后與原壁畫相協調，不會破壞原有的藝術價值和歷史價值；最后，還具有較好的耐候性和耐久性，可以長期保持色彩鮮艷和穩定⑩。需要注意的是，使用三種修復材料進行壁畫修復時，應根據修復材料特性及使用方法，遵循專業的壁畫修復原則和技術，確保修復效果和修復部分與原始壁畫相協調。同時，還應進行進一步的研究和實驗，以不斷改進修復材料和技術，提高修復效果和保護文物的能力k。酥堿壁畫修復是一種常見的壁畫修復技術，主要用于修復受損的壁畫表面。

2.3 修復工藝

酥堿病害是古代壁畫保護領域的一大難題，因其反復多發的特性，對修復技術與工藝提出了極高要求。傳統修復方法歷經演變，從早期的明膠加固，到硅丙及丙烯酸混合溶液的應用，再到后期的脫鹽加固修復，每一步都凝結著研究者和保護者的智慧與汗水，是在不同歷史時期，根據當時的技術水平和認知程度所做出的嘗試，旨在尋找最有效的修復手段l。

針對不同類型酥堿病害，保護修復工藝一般分為三種：①若其表面已無顏料層，僅剩地仗層，這是由于洞窟底層的水汽運移會不斷蔓延至壁面中上部，進一步加劇酥堿病害的發展。為解決這一問題，物理隔離法應運而生。該方法通過在壁面底層設置物理屏障，有效阻斷鹽分和水汽的向上運移，從而大大減輕酥堿病害對壁畫的影響m。②顏料層酥堿病害，使用保護材料滴注至酥堿部位，顏料層背部滲透。待干燥前，采用木質保護修復工具，將酥堿處回貼平實，再使用高密度棉球進行滾壓。③顏料層與地仗層的酥堿受損都極為嚴重的，修復工序則更為復雜，對酥堿壁畫背部地仗受損位置填墊泥漿的同時對表面同步進行加固，之后再做脫鹽處理。

酥堿病害保護修復是系統工程，需要綜合考慮病害類型、程度以及當時的技術水平和認知程度等多種因素。采用科學的方法和工藝，確保古代壁畫得到有效保護與修復，使其歷史價值和文化內涵得以傳承與弘揚。

3 酥堿病害修復效果模擬評估

3.1 酥堿壁畫模擬修復

本研究使用三種加固材料將表面的損壞部分進行加固和修復，同時保持了文物的現狀。為評估修復效果進行了一系列的實驗和測試。

表面清潔步驟，需對壁畫表面進行清潔，去除塵土、油漬、污垢等雜質（圖2）。可以使用軟刷、洗耳球等專業工具進行清潔，注意不要對壁畫造成二次損害。表面平整步驟則是對于破損或凸起的部分，進行表面平整化處理。可以使用修復工具將破損或凸起的部分找平，并使用適當的填充材料填補破損的區域。然后選擇適當的黏結劑，根據壁畫的材質和損壞程度，將黏結劑滴注在需要修復的區域（圖3）。黏結劑不可用噴霧器或其他工具噴涂。在酥堿病害回貼顏料層過程中，根據黏結劑本體性能的要求，待黏結劑半干燥后，對顏料層進行二次加固，滾壓使顏料層與地仗層緊密結合（圖4、圖5）。待加固工作完成后對壁畫進行脫鹽，并及時監測壁面濕度并對脫鹽效果進行檢測。在進行酥堿壁畫修復時，需要注意使用合適的材料和工具，遵循專業的修復原則和技術，確保修復效果（圖6）。

3.2 修復效果評估

3.2.1 硬度評估

本研究數據表明，酥堿壁畫修復后的表面硬度均得到了顯著提升。酥堿壁畫修復的過程中，三種修復材料均具有高附著性和穩定性，能夠有效地修復疏松、起翹和破損的部分（表1）。

該研究通過使用高性能的修復材料和先進的修復技術，對酥堿壁畫模擬試塊進行修復，取得了顯著的效果。其中一個關鍵的指標是硬度值。我們發現，修復后壁畫的硬度值，從由于模擬試塊地仗層疏松幾乎無法測算上升到了硬度均值39 °。這個結果表明，修復材料的使用和修復技術的改進使得壁畫表面有了一定的強度，能夠更好地抵御時間的侵蝕和外界的物理損害。這對于壁畫的長期保存和展示至關重要，因為它們往往面臨著日常使用、自然災害以及人為破壞的威脅。這些修復在保護和保存了壁畫價值的同時提高了壁畫的展示性與觀賞性。

3.2.2 收縮率評估

酥堿壁畫修復后的收縮率是衡量修復效果的關鍵指標。修復材料的收縮率必須極小化，以確保修復后的壁畫尺寸與原始材料相匹配，避免不均勻收縮導致的裂縫或變形。為此，采取了一系列措施來降低收縮率，包括選擇修復材料、混合和調配修復材料，以及對應的修復技術如填充、濕度和壓力控制等（表2）。

這些方法的綜合應用顯著降低了修復后的收縮率，使其穩定在均值2.5%左右，相對有效地保證了修復后壁畫與原始受損狀態下的尺寸匹配，降低了裂縫和變形的風險。這對于酥堿壁畫的修復效果評估和長期保護具有重要意義，為之后的保護和修復工作提供了有益的借鑒n。

3.2.3 脫鹽評估

為減少大量可溶鹽對壁畫造成的酥堿破壞，最大限度延長壁畫壽命，對造成壁畫酥堿破壞的可溶鹽種類及含量信息進行有效獲取至關重要。就進行壁畫鹽害相關研究而言，可溶鹽種類及含量信息的獲取是開展實驗室研究的基礎o。

利用離子色譜儀對樣品進行可溶鹽含量的測定。在實驗室將烘干的土樣稱取各風干土樣（0.1～1 g，精確至0.01 g），分別加入10.00 mL去離子水，搖勻、浸泡約12 h后放在離心機上離心30 min。采用注射針頭過濾器（孔徑0.22 μm）過濾上部清液，稀釋到進樣所需的濃度范圍，得到透明的待測溶液。利用戴安ICS-900睿智型離子色譜儀對清液進行分析。陰陽離子的分析條件如表3、表4所示。根據土樣浸泡處理時的固液比，對儀器分析結果進行計算。為方便使用，土樣中的離子含量表示成百分含量，分析結果見表5所示。

由于固體鹽無法直接傳導得到分離，只有轉化為液態才能稀釋并從壁畫中提取脫離，所以脫鹽過程只能借助水的運移從壁畫試塊中吸收鹽分。通過高吸水性材料脫去壁畫試塊中的鹽分是根治壁畫酥堿病害的有效手段，在不同溫度或溶質下，利用表面吸附材料將鹽分析出，達到本體脫鹽的目的。

3.2.4 色度與光澤評估

修復后的酥堿壁畫在色度和光澤方面與原始壁畫存在一定的差異。這主要是由于修復材料與原始材料的光學特性不完全一致所導致的。為了縮小這種差異，在修復過程中盡量選擇與原始材料相似的顏色，并對修復材料的光學特性進行了測試和評估。盡管存在一定的挑戰，但通過不斷調整和優化，盡力保持了酥堿壁畫的原貌和美觀。

光澤度評價：根據光澤度儀數據分析（表6），對壁畫表面除塵后，光澤度均有提高，說明畫面恢復了原有的光澤，三種修復材料修復加固前后數據相差數值均小于1，表明修復加固材料沒有對壁畫顏料層的光澤度產生影響。

色度評價：根據色差儀檢測數據結果顯示（表7），對壁畫表面除塵后色差比較明顯，除塵前、后色度差值平均值均大于3，說明除塵后提高了壁畫整體的清晰度。三種修復加固材料加固前后色度差平均值均小于2，屬于肉眼觀察不到的色度改變。

4 結語

酥堿壁畫修復的效果受環境因素和修復因素的共同影響。環境因素如溫度、濕度和光線，對壁畫的物理和化學特性產生作用，進而影響修復效果。修復因素則包括使用的材料和修復工藝，它們直接影響修復后壁畫的強度、收縮率、色度和光澤p。經過一系列測試發現，使用明膠進行酥堿壁畫修復的效果較為顯著。明膠分子中的氨基是堿性，而羧基是酸性，因此明膠既能與酸反應，又能與堿反應，是一個兩性化合物。明膠顆粒周圍的水化膜（水化層）以及非等電狀態時明膠顆粒所帶的同性電荷的互相排斥，因此明膠的膠體系統比較穩定q。酥堿壁畫中的高濃度中性鹽可使明膠的多肽分子脫水并中和其所帶電荷，從而降低明膠的溶解度并沉淀析出，但這并不引起明膠的變性，是一種可逆的物理變化。其不僅有效提升了壁畫的強度，還縮小了收縮率，避免了龜裂等問題。

在色度和光澤方面，三種材料修復的壁畫色彩明亮、光澤度均未超標，有效保護了壁畫的原有價值。酥堿病害的修復工作取得了顯著成效，尤其是使用樹脂類材料不斷改造升級進行修復的效果更是令人矚目。但由于導致壁畫酥堿病害產生的地理環境與壁畫材質等方面的差異性，我們也應意識到修復工作的復雜性和長期性，繼續努力探索和創新。

注釋

①馬強.敦煌壁畫和濕壁畫的材料技法之比較[J].敦煌研究，2005（3）：61-67.

②李燕飛，方曉蕓，王磊，等.酥堿壁畫脫鹽材料的性能評價研究[J].西北師范大學學報，2023（1）：112-117.

③郭宏，李最雄，裘元勛，等.敦煌莫高窟壁畫酥堿病害的機理研究之二[J].敦煌研究，1998（4）：159-172，184.

④郭宏，李最雄，裘元勛，等.敦煌莫高窟壁畫酥堿病害機理研究之一[J].敦煌研究，1998（3）：153-188.

⑤李娜，楊善龍，水碧紋.山西靈石資壽寺彩塑病害的分析研究[J].中國歷史文物，2021（7）：151-160.

⑥⑨魏瑞，劉成.遼寧奉國寺建筑壁畫可溶鹽調查與分析[J].文物鑒定與鑒賞，2018（13）：92-93.

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⑧k蔣挺大.膠原與膠原蛋白[M].北京：化學工業出版社，2006.

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