遼寧奉國寺建筑壁畫可溶鹽調(diào)查與分析

魏瑞　劉成

摘 要：遼寧奉國寺的壁畫受到起甲、龜裂、顏料層大面積脫落、酥堿等各種病害的破壞，而這些病害的產(chǎn)生與壁畫中可溶鹽的遷移有著很大的關(guān)系。文章中利用ICS1600離子色譜分析儀科學(xué)分析壁畫地仗中鹽分的種類及含量，實驗結(jié)果表明鹽分以硫酸鹽、硝酸鹽、氯鹽、鉀鹽、鎂鹽為主，特別是硫酸鹽與硝酸鹽含量較多，分別為104.29%和54.47%，這些數(shù)據(jù)全面系統(tǒng)科學(xué)，對亟待修復(fù)的奉國寺壁畫保護修復(fù)具有重要的意義。

關(guān)鍵詞：奉國寺；壁畫病害；離子色譜分析；鹽害

奉國寺位于今遼寧省義縣縣城內(nèi)，始建于遼開泰九年（1020），初名“咸熙寺”，金代改稱“奉國寺”，歷經(jīng)元、明、清各代不斷維建。其中，遼代的大雄殿作為奉國寺的主體建筑。大雄殿內(nèi)四壁繪有元代佛教壁畫共20幅，總面積466.7平方米。不論是明代壁畫還是元代壁畫，奉國寺印證了地域行政統(tǒng)治和文化交流融合，具有重要的歷史價值與藝術(shù)價值[1]。

近年來，殿內(nèi)壁畫的保存情況不容樂觀。特別是元代壁畫出現(xiàn)大面積不同程度的病害，如大面積空鼓、顏料層龜裂、起甲、裂隙等，畫面漫漶不清。20世紀(jì)80年代，元代壁畫采用原位加固更換支撐體，將地仗補強。當(dāng)時高分子材料加固確實取得了一定的成效，但目前來看壁畫再次出現(xiàn)了各種病害，危及文物安全，保存狀況堪憂[2]。

隨著文保工作者對壁畫病害機理深入細致的研究，上述等病害實質(zhì)上是壁畫酥堿病害不同的表現(xiàn)形式，源于鹽分在不同位置的不斷溶解與結(jié)晶，導(dǎo)致的應(yīng)力破壞。此外，實驗也表明水在其中扮演了重要的角色[3]。文章擬從壁畫可溶鹽的種類與含量入手，初步探討奉國寺病害成因。

1 實驗部分

①樣品采集。本次樣品采集以鹽害（酥堿）最嚴(yán)重的北墻為對象，研究壁畫地仗層中各離子的分布狀態(tài)。采集樣品記錄如下：樣品1，N8頂部，據(jù)地面約5米，呈塊狀（歷史修補）；樣品2，N8下部，距地面1.8米，呈塊狀（歷史修補）；樣品3，N1-N2距地面1.88米裂隙，呈塊狀（原始地仗）；樣品4，N7下部，距地面0.56米，呈粉狀（原始地仗）；樣品5，N7下部，距地面0.56米，呈粉狀（原始地仗）；樣品6，N8外，深2～3厘米（土壤）；樣品7，N3外，深2厘米（土壤）。（N代表大殿北墻）

②儀器：ICS 1100/1600離子色譜儀。

③離子色譜分析條件。陰離子：分析柱AS14；淋洗液Na2CO3/NaHCO3，流速1.2毫升每分鐘；抑制器電流150031毫安；陽離子：分析柱CS12A；淋洗液，20mmMSA甲基磺酸，流速1.0毫升每分鐘；抑制器電流110059毫安。

④方法。研磨：采集的樣品顆粒粒徑不均勻，取適量放入研缽研磨；烘干：將研磨過濾的土樣放入烘箱，105攝氏度烘干至恒重；稱重：待研磨后的樣品烘干后，各稱取1克，倒入100毫升容量瓶（4號樣品量不足，只稱取0.8克，數(shù)據(jù)處理時進行換算）；溶樣：分別將上述放置樣品的7只容量瓶加入100毫升的去離子水進行定容，并放入超聲波萃取15分鐘；樣品分析：上清液用0.45微米的微孔濾膜過濾后進行測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 線性范圍、精密度和檢出限

在選定的色譜條件下，標(biāo)準(zhǔn)樣品各檢出離子的重現(xiàn)性好，其保留時間的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于5%。所做的標(biāo)準(zhǔn)曲線線性良好。

根據(jù)內(nèi)標(biāo)樣的濃度梯度以及測定標(biāo)樣峰面積，進行直線回歸處理，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，分別求出各離子的斜率K，以及回歸直線的擬合優(yōu)度決定系數(shù)R2，因為R2>0.99，所以這是一個線性特征非常明顯的實驗?zāi)Ｐ?，即說明擬合直線能夠以大于99.99%地解釋、涵蓋了實測數(shù)據(jù)，具有很好的一般性，可以作為標(biāo)準(zhǔn)工作曲線用于其他未知濃度溶液的測量。然后根據(jù)內(nèi)標(biāo)法定量分析計算出樣品1到樣品7各離子的濃度。

2.2 結(jié)果

實驗設(shè)定12個離子的測定項目，但所有樣品中Br-、NO2-均未檢出。根據(jù)國家文物局制定的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《2017可溶鹽測定離子色譜法》[4]，以質(zhì)量百分比（%）表示地仗中某離子的含量Qzi，按照以下公式計算：

（注：G代表樣品質(zhì)量（g），1-7號樣品的質(zhì)量基本為1g，除了4號為0.8g，后期結(jié)果需要換算）

經(jīng)過上述公式的換算，可得出奉國寺壁畫中各離子的含量，如表1。

（注：n.a.表示未檢出）

總的來說，本次試驗所得樣品中，陰離子種類以SO42-、NO3-、Cl-為主，陽離子主要為K+、Mg2+。而硫酸鹽特別是硫酸鈉具有超強的穿透、遷移及結(jié)晶破壞能力[5]，對水分很敏感即返潮，遇水很快結(jié)晶析出形成芒硝，芒硝在高溫條件下又可轉(zhuǎn)變成無水芒硝，這兩個過程分別伴隨著鹽體積的增大與縮小，進而對壁畫產(chǎn)生破壞[6]。

以下分別從縱向與橫向維度來分析壁畫可溶鹽含量的分布。

縱向分析：不同高度取的樣品，所測離子含量有所不同（表2），可以看出距離地面越近所含離子，即可溶鹽越多，離子含量可達105.85%，很明顯越往上，離子含量減少，墻體頂部所取樣品1，離子含量為22.29%。

橫向分析：以樣品3和樣品4，它們距地面的高度差不多，樣品4更靠近壁畫支撐體，即環(huán)氧層，樣品3靠近壁畫表面?？梢钥闯?，存在于壁畫橫向不同位置，鹽分存在一個階梯分布，樣品3可溶鹽的含量明顯高于樣品4的，即表面的鹽分含量最高，隨著縱向深度的增加，地仗層含鹽量呈遞減狀。

其他：樣品2所在區(qū)域為歷史修補痕跡區(qū)，已經(jīng)大片脫落，只剩下與壁畫相接的邊沿部分?？梢酝茰y這個區(qū)域易出現(xiàn)壁畫病害，才有后來的歷史修補。鹽害帶來的影響十分嚴(yán)重，一方面是可溶鹽含量高，另一方面類似區(qū)域溫濕度變化利于酥堿病害的產(chǎn)生。樣品6和7采集的是壁畫北墻外大殿月臺旁邊地面土壤樣品。根據(jù)離子色譜分析，其含鹽量與壁畫墻體采集樣品相比所含離子較少，推測月臺有效減少了地下水毛細作用。

3 結(jié)論

鹽害的發(fā)生與發(fā)展離不開可溶鹽，文章利用離子色譜分析技術(shù)，檢測了在奉國寺壁畫病害比較嚴(yán)重的北墻采集的樣品與周圍臨近土壤樣品，分析可知奉國寺壁畫中可溶鹽以硫酸鹽、硝酸鹽、氯鹽、鉀鹽、鎂鹽為主，特別是硫酸鹽與硝酸鹽含量較多。而硫酸鹽具有強的穿透、遷移和結(jié)晶破壞力，促進了鹽害的發(fā)生。

根據(jù)實驗結(jié)果可得，不同高度取的樣品，距離地面越近所含可溶鹽越多，離子含量可達105.85%；越往上離子含量減少，離子含量為22.29%。同一高度，壁畫橫向所含可溶鹽的含量存在一個階梯分布，表面的鹽分含量最高，隨著縱向深度的增加，地仗層含鹽量呈遞減狀。

奉國寺壁畫保護修復(fù)需研究特定氣候環(huán)境下，鹽害的發(fā)生、發(fā)展內(nèi)在機理，并提出科學(xué)的治理方法。明代壁畫與元代壁畫之間的保存狀況差異的具體原因，除了可溶鹽含量的影響，還需要深入研究，包括奉國寺壁畫所處環(huán)境、基體材料物化性質(zhì)、溫濕度、大氣CO2濃度以及表面微生物等因素。

參考文獻

[1]王飛.遼代藝術(shù)杰作——義縣奉國寺[J].中國文化遺產(chǎn)，2008（3）：78-82.

[2]王飛. 奉國寺古代壁畫彩繪保護初探[N]. 中國文物報，2015-02-06（7）.

[3] 姜嘯，張虎元，嚴(yán)耿升等.濕度對鹽溶液在壁畫地仗中的毛細遷移影響研究[J].巖土力學(xué)，2014，35（2）：459-465.

[4]國家文物局.中華人民共和國文物保護行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（WWT 0079—2017）：古代壁畫可溶鹽測定離子色譜法[S].

[5]靳治良，陳港泉，夏寅等.硫酸鹽與氯化物對壁畫的破壞性對比研究——硫酸鈉超強的穿透、遷移及結(jié)晶破壞力證據(jù)[J].文物保護與考古科學(xué)，2015，27（1）：29-38.

[6]陳雨.西北干旱區(qū)土遺址鹽害室內(nèi)試驗研究[D].蘭州：蘭州大學(xué)，2013.