基于电阻率成像法的莫高108窟墙体内水盐运移过程分析

非均质的砂砾石层是莫高窟壁画的主要墙体,但砂砾石层的非均质性如何在水盐运移过程中发挥作用却还不清楚。为此,通过在108窟西壁面上1 m×1 m和2 m×2 m范围的三维高密度电阻率成像监测,发现在这些区域上,墙体电阻率的空间分布都是非均匀的,低阻值区域在空间位置、大小和形状上都会随时间而变化。这明确说明在构成墙体的非均质砂砾石层内存在着重要的水分饱和与非饱和过程(再分配过程),正是这一不断重复的饱和与非饱和过程促进了墙体内水分的运移和盐分在一些特定区域的聚集。研究成果对全面认识莫高窟墙体内的水盐运移机理,减轻和防治壁画盐害都具有重要意义。     

文化遗产地文物本体巡查体系初步构建——以敦煌莫高窟文物本体巡查为例

遗产地文物本体巡查是文物保护及保养的基础。基于当前世界文化遗产地——敦煌莫高窟现有巡查工作,本文从莫高窟文物本体巡查制度、实施细则等制度的建立入手,结合莫高窟文物本体日常巡查工作总结,旨在初步构建出文化遗产地文物本体的巡查体系。进而为后期同类型文物保护工作从抢救性保护修复工作向日常保养转变提供思路。     

土质文物盐害中硫酸钠的研究——从微观到宏观

土遗址和壁画遗址可溶盐主要为NaCl和Na_2SO_4,其中Na_2SO_4是破坏程度最严重的盐。一般认为,硫酸钠只有在温度、湿度变化时才不稳定,才发生得失结晶水引起的晶型及体积变化。为研究土质文物盐害的形成机制及内在原因,调研了全国几处典型土遗址和壁画遗址的盐害状况并取样分析。分析发现:1)土遗址和壁画遗址中硫酸钠的形貌、结构是动态变化的(无论在任何极端干燥环境甚至真空条件下);2)环境因素如温度、相对湿度的变化只是加剧上述变化进程。硫酸钠结晶析出时,其体积膨胀约4倍。这一系列的过程,深刻影响着硫酸钠的相变复杂性和对依存土质文物本体的破坏性。本工作从微观和宏观两个层面探讨了这些发现,并通过不同盐分(不同浓度氯化钠、硫酸钠)侵蚀破坏模拟试验、不同温度条件下模拟试验、不同相对湿度下模拟试验,从宏观层面印证了上述微观机制在土遗址和壁画遗址本体的外在表现。本研究发现土遗址中硫酸钠的形貌、结构是动态变化的,该工作弥补了以往研究和认识上的局限。本研究将对阻止、延缓及预测土质文物盐害的发生、发展提供科学参考。     

山西翼城考古发掘现场遗址表面腐蚀真菌的群落组成分析

考古发掘现场腐蚀微生物的鉴定与防治一直是考古学家和文物保护工作者面临的难点问题。截至目前,国内外对于文物出土现场微生物腐蚀信息和资料获取的研究还十分有限。本研究以山西翼城大河口西周墓地为例,探讨了考古发掘现场遗址表面腐蚀真菌的快速检测技术与可能的防治对策;通过现场直接镜检结合后期分子生物学检测技术,确定造成大河口西周墓地土遗址大量污染真菌的群落组成。研究发现,造成山西大河口墓地出土现场腐蚀的优势真菌类群主要隶属于假散囊菌属(Pseudeurotium)、链格孢属(Alternaria)和小不整球壳属(Plectosphaerella),它们分别占据了整个出土现场腐蚀真菌克隆文库中的23%、21%、和18%。竖直墓道发掘坑道内较高的温度和相对湿度以及较低的空气交换速率是造成发掘现场微生物大面积污染的主要环境因子。该研究为快速获取出土文物腐蚀微生物的群落信息提供了技术支撑,为后期腐蚀微生物的防治提供了理论依据。     

硫酸盐与氯化物对壁画的破坏性对比研究——硫酸钠超强的穿透、迁移及结晶破坏力证据

莫高窟壁画酥碱病变的可溶盐主要为NaCl和Na2SO4,其中Na2SO4是破坏性最严重的盐。为此,以莫高窟壁画典型盐害为模拟对象进行仿真试验研究,重点研究Na2SO4盐在温度交变、干湿循环作用下对砂砾岩、地帐层的剥蚀破坏和强度的影响。结果表明,Na2SO4具有超强的穿透、迁移能力及结晶破坏能力,其结晶行为机理及壁画损害表现形式与氯化钠有很大不同。Na2SO4引起的试块膨胀和剥蚀破坏随着Na2SO4浓度和干湿循环次数的增加明显增大。气象条件中,32.4℃以下的温度区间的温度变化及40%以上的干湿度循环交变,是造成病害加剧的主要因素。盐涨试块强度测试表明,盐的结晶对壁画基体材质砂砾岩的强度损害是非常大,常见不可逆的粉末状酥碱及粒状剥离。研究结果可为正确保护壁画作理论探索时参考。     

新型合成脱盐材料在治理莫高窟盐害壁画中的试验研究

以淀粉、丙烯酰胺为主要原料,制备了一种淀粉接枝聚丙烯酰胺高吸水性材料.该材料具有很好的吸水、吸盐作用,同时具有优先吸附氯化钠的特点.将该材料应用于莫高窟第98窟空鼓、酥碱壁壁画的脱盐治理,试验表明,该材料具有非常明显的脱盐效果.根据脱盐材料的特点,在空鼓壁画灌浆脱盐、酥碱壁画修复中研究了适合的脱盐工艺,效果良好.     

盐分在文物本体中的迁移及毁损机理

本文以盐分对文物本体的破坏机理为主题,分别评述了国内和国外的代表性研究成果,提出今后文化遗产盐害机理研究中需要重点关注的三个方面的问题。文物本体盐害的发生、发展与遗址本体中盐分的种类、含量、文物本体微结构以及环境变化密切相关,其盐害发生发展机理及盐分活动规律的研究是文化遗产保护的当然要求,也是文化遗产保护的难点和重点。以土遗址和陶质文物为主要研究对象,着眼于共性问题,研究文物本体环境现状、材料组成、病害调查、盐分组成、迁移、毛细吸附、结晶破坏及可溶盐沉淀分布等,归纳出了若干盐害毁损的机理和规律。鉴于硅酸盐质文化遗产盐害分布极其广泛、赋存环境条件千差万别、盐害成因复杂、表现形式多种多样、治理难度极其困难、盐害文物修复后的复发几率又比较频繁,所取得的研究进展还很难解释所有复杂的、千变万化的盐害现象。因此,如何建立一套符合文物盐害特点的研究方法,使得在该方法下获取的研究结果更加符合实际,也是很迫切的一项工作。     

开放参观对莫高窟洞窟微环境的影响

洞窟微环境相对湿度是影响壁画保存的关键因素,为了解开放参观对莫高窟洞窟相对湿度的影响,本研究选择莫高窟南区四个相似洞窟进行长达10年(2004~2013年)的定期监测,对比分析了开放洞窟和关闭洞窟其相对湿度的变化情况。结果表明:开放洞窟相对湿度在开放时段波动频率与游客参观频次正相关,发生降雨时开放洞窟相对湿度迅速上升,关闭洞窟可有效阻隔窟外相对湿度波动的影响。开放洞窟在参观量大的旅游旺季,其相对湿度月极大值、日较差月均值以及日极大值超过60%的频次均明显高于关闭洞窟。将开放洞窟关闭,关闭洞窟开放后,其相对湿度呈相反规律变化。开放参观会导致洞窟相对湿度水平显著升高,日波动幅度明显增大,从而增加壁画劣化风险。这些结论可为洞窟的预防性管理和风险评估提供科学依据。