敦煌莫高窟降雨分布及入渗特征研究

敦煌莫高窟文物具有唯一性和脆弱性,干燥环境是壁画和塑像长久保存的保障,降雨是病害发生诱因。为了弄清降雨对文物的损害机制,本研究通过气象监测数据分析和野外人工降雨模拟试验,分析莫高窟降雨分布特征和窟顶戈壁降雨入渗和产流规律,为开展洞窟内壁画病害发育机理分析和实施莫高窟洪水风险预控提供理论依据。25年气象监测数据分析表明,莫高窟区域多年平均降水量39mm,集中在5~8月,降雨类型主要为微雨和小雨,频现大于76%,大雨及暴雨均为突发性强降雨,频现仅为1.5%,常常伴随区域洪水的发生。降雨模拟试验结果表明,当平均降雨强度0.75mm/min,降雨历时160min时,入渗湿润锋迁移至深度80cm左右即趋于平衡。但是,高密度电阻率探测表明洞窟地层2~3m处,水分饱和度可达60%左右,极易带动可溶盐向壁画地仗层富集,致使病害发生发展。经计算,窟顶戈壁径流系数0.016,产流能力非常低。区域洪水主要来源于莫高窟周边戈壁及野马山地带降雨汇流。     

游客量对炳灵寺第128窟微环境影响初步研究

通过对炳灵寺石窟第128窟连续一年的微环境监测数据分析,结合游客参观统计,探究了游客量对炳灵寺第128窟微环境的影响;其中CO₂浓度与游客量呈正相关,窟内外温差越大,其衰减越快。洞窟温度升高与游客量呈一定程度正相关,温度增量主要为正值,负值与气象条件相关,温度的衰减与温度增量及窟内外温差正相关。窟内相对湿度变化较为复杂,监测期间游客参观对相对湿度影响在-5%~10%范围内,以降低窟内相对湿度为主。研究结果表明,目前的开放模式有助于CO₂浓度衰减,可适当扩大每批次参观人数至10人左右,以应对大客流状况;注重旅游旺季特别是5月、9月下旬至10月中旬时间段洞窟内相对湿度变化的监测,做好游客管理和洞窟相对湿度控制应对措施。本研究对于炳灵寺石窟第128窟及其他相似洞窟的旅游开放管理具有一定指导意义。     

莫高窟文物保存环境的大气颗粒物背景浓度及化学组成

大气颗粒物是潜在威胁遗址与文物的一种大气污染物,颗粒物沉降或吸附后覆盖文物表面细节,降低其审美价值,并带来进一步的物理或化学侵蚀。通过分析莫高窟开放洞窟(16窟、257窟)、非开放洞窟(320洞窟)和窟外大气中各粒径颗粒物(总悬浮颗粒物TSP、粗颗粒物PM₁₀和细颗粒物PM2.5)背景和典型沙尘天气质量浓度及其碳组分和水溶性无机离子组分含量,获得文物保存环境中大气颗粒物的质量浓度及化学组成。各观测季节内,非沙尘天气窟内TSP质量浓度介于48.4~60.0μg/m³,PM₁₀质量浓度介于13.3~61.3μg/m³,PM2.5质量浓度介于9.9~59.2 μg/m³。洞窟是否向公众开放对窟内颗粒物浓度水平和组成的影响不显著,开放和非开放洞窟颗粒物质量浓度的I/O比值多小于1,显示窟内颗粒物主要源于室外。窟内颗粒物化学组成中,地壳源矿物尘多占据主导地位,在沙尘频发的春季占比介于53.0%至80.7%之间,冬季占比介于17.1%~44.0%。其他化学组分中,细颗粒PM2.5中碳组分和总水溶性无机离子含量占比明显高于TSP和PM₁₀。冬季窟内PM2.5质量浓度低于春季,但碳组分和无机离子浓度值和含量占比均高于春季(除去春季16洞窟),冬季碳组分和无机离子含量占比高达60%,其中酸性组分含量占比和可达30%。对莫高窟大气颗粒物的控制不能忽视细颗粒浓度及其化学组成的潜在危害。