淺析壁畫的病害成因與保護研究
——以云岡石窟五華洞第12窟壁畫保護為例

李源

（山西省古建筑設(shè)計有限公司，山西 太原 030012）

1 導(dǎo)致壁畫損壞的因素及相關(guān)保護

1.1 物理因素

受到壁畫本體存在的環(huán)境影響，如果建造墻體出現(xiàn)了很嚴重的結(jié)構(gòu)問題，同樣的壁畫也面臨著嚴峻的考驗。由于墻體出現(xiàn)不均勻沉降問題的時候，往往會引起壁畫出現(xiàn)貫穿性開裂，這也是導(dǎo)致壁畫出現(xiàn)“裂隙”病害最為嚴重的一種因素。

除了建筑物墻體結(jié)構(gòu)本身的問題之外，水對壁畫的破壞作用也是很大的：①水分進入墻體后，使壁畫受潮，嚴重時壁畫會變軟，嚴重影響到壁畫內(nèi)部的地仗層，使壁畫在增加自重的同時，又減弱了其黏結(jié)力，很容易整體脫落；②水分在進入墻體后，再由墻體內(nèi)蒸發(fā)出來，在這個過程中，水分已經(jīng)與墻體中的可溶鹽發(fā)生了潮解，致使墻體中的可溶鹽連同水分一起被運移出來，在不斷溶解結(jié)晶的過程中，壁畫“酥堿”病害產(chǎn)生。與此同時，空氣中攜帶粉塵，這些粉塵落到壁畫表面，長此以往，壁畫表面會富集厚厚的一層灰塵，時間一長，與空氣中的水分結(jié)合，會形成厚厚的一層外殼。

1.2 化學(xué)因素

上面講到空氣中的粉塵會富集到壁畫表面，在這些積塵中含有較多的硫化合物、氮氧化物、臭氧、氯化氫、氟化氫、二氧化碳等，這些污染物都會發(fā)生直接或間接的反應(yīng)。比如硫化氫氣體不僅會破壞壁畫中的有機物，還會使壁畫出現(xiàn)變色問題。

光是一種電磁波，紅外光和紫外光對壁畫的影響也十分大。紅外光具有一定的熱效應(yīng)，會使壁畫表面溫度升高，間接地為壁畫表面的一些化學(xué)反應(yīng)提供了一個很好的反應(yīng)條件，加速了化學(xué)反應(yīng)和微生物生長。紫外光主要是破壞有機分子中的化學(xué)鍵，使壁畫中的膠結(jié)材料老化，導(dǎo)致壁畫出現(xiàn)顏料的脫落。

1.3 生物因素

由生物造成的材料損壞稱為生物劣化。產(chǎn)生劣化現(xiàn)象的生物種類有菌類、藻類、苔蘚、地衣、蕨類、高等植物和動物。菌類菌絲的生長使壁畫產(chǎn)生裂隙并增大裂隙，裂隙病害的出現(xiàn)更有利于空氣中污染物的沉降，為微生物的生長創(chuàng)造了更有利的條件。苔蘚和地衣的葉狀體在潮濕的環(huán)境下十分舒展，當(dāng)環(huán)境濕度降低時，葉狀體開始收縮，同時也將壁畫表面物質(zhì)拔起。蕨類植物的根系生長在壁畫中，對壁畫也造成了損壞。此外，蝙蝠、鳥類在飛翔、蹬踏時，飛翔時產(chǎn)生的風(fēng)會把壁畫脆弱起甲的顏料吹掉，爪子也會在壁畫表面留下劃痕；蟲咬鼠洞等會對壁畫造成更為直接的影響；動物的排泄物和微生物的代謝，不僅影響畫面的視覺美感，而且產(chǎn)生的可溶性色素和草酸會影響壁畫顏料層的色度以及顏料的穩(wěn)定性。

1.4 人為因素

人為因素有三方面的因素：①歷史遺留問題，壁畫能歷經(jīng)千百年的時間保留到今天，除了建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、制作工藝考究之外，歷朝歷代也有一些人在保護、修繕它們。有些壁畫被覆蓋在厚厚的白灰下面，還存在一些游人的刻畫痕跡。②現(xiàn)代社會的發(fā)展，很多地區(qū)的生產(chǎn)和生活活動也會對壁畫產(chǎn)生一定的影響，比如震動、空氣污染等。③游客人數(shù)的劇增，每到節(jié)慶假期，各個景區(qū)的人口數(shù)量都會劇增，室內(nèi)的二氧化碳含量迅速提升，也會對壁畫產(chǎn)生影響。

1.5 自然災(zāi)害因素

自然災(zāi)害有地震、洪水、臺風(fēng)、泥石流、雷電、火災(zāi)等，這些對壁畫的影響都是毀滅性的。

2 云岡石窟五華洞第12窟壁畫保護

下面簡單介紹一下云岡石窟五華洞第12窟修復(fù)的實際情況。

2.1 云岡石窟五華洞第12窟概況

本次保護對象為第12窟，該窟為前后室的洞窟，前室外壁上方鑿屋檐，下方雕列柱。后室南壁中央上鑿明窗，下開窟門。第12窟又稱“音樂窟”，該窟雕刻了表現(xiàn)北魏時期宗教、宮廷、世俗音樂、舞蹈藝術(shù)的活動場景。

2.2 環(huán)境概況

2.2.1 氣候條件

云岡石窟所在的大同地區(qū)屬大陸性季風(fēng)氣候，冬季寒冷干燥，夏季溫?zé)岫嘤?，春秋涼爽，溫差較大。年均氣溫7～10攝氏度，年平均降雨量在400毫米，雨季集中在7—9月，月最高降雨量達100毫米以上；年平均蒸發(fā)量為1748毫米，6月份最大蒸發(fā)量為801.8毫米，12月份最小蒸發(fā)量為74.9毫米；年積雪在20毫米左右，結(jié)冰期為10月下旬至次年4月份，標準凍結(jié)深度1.5米，全年無霜期120天。

2.2.2 地形、地貌

云岡石窟地貌按其成因類型可分為云岡石窟頂部高臺地構(gòu)造剝蝕低山丘陵和十里河河谷侵蝕堆積階地兩大地貌單元。石窟區(qū)內(nèi)發(fā)育沖溝兩條，坡降較大、較陡，切割深度較大。

2.2.3 地層構(gòu)造

云岡石窟頂部主要以侏羅系云岡組粗粒長石石英砂巖為主，夾有不均勻的薄層砂質(zhì)頁巖、泥巖透鏡體。風(fēng)化裂隙發(fā)育，使本區(qū)具備一定的貯水條件。由于砂巖厚度較大，裂隙受夾層與砂質(zhì)頁巖等相對隔水層的影響，所以裂隙水以下降泉的方式出露。

2.2.4 窟內(nèi)溫濕度

為進一步研究第12窟內(nèi)壁畫保存狀況與窟內(nèi)溫濕度變化的關(guān)系，分析監(jiān)測數(shù)據(jù)可以直觀地看出洞窟內(nèi)的溫度和濕度成反比關(guān)系。窟內(nèi)溫度變化比較穩(wěn)定，監(jiān)測時期的最高溫度為20攝氏度，最低溫度為15攝氏度，差值為5攝氏度。濕度變化比較明顯，監(jiān)測時期的最高相對濕度為78%，最低相對濕度為38%，最大差值達40%。監(jiān)測期間降雨量大，濕度就會增加，溫度會有所下降，濕度最大的那天降雨量也是最大的，溫度也會相對較低些。

2.3 壁畫保存現(xiàn)狀

第12窟北壁西側(cè)壁畫受歷史修復(fù)干預(yù)、當(dāng)?shù)貧夂驐l件等諸多因素的長期影響，壁畫保存狀況較差，存在較為嚴重的空鼓、酥堿、起甲、裂隙、地仗層脫落等多種病害，此外也存在比較嚴重的人為刻畫和大面積歷史修復(fù)痕跡。首先我們對其進行了詳細勘察，對壁畫的病害類型及其量進行了統(tǒng)計。整塊壁畫面積為37770平方厘米。壁面的右上角偏中間有顏料層脫落和點狀顏料層脫落；左上角有顏料層脫落，面積約348平方厘米；中間靠下的位置有歷史加固的痕跡，面積約135平方厘米。整塊壁畫都有不同程度的酥堿病害，占整塊壁畫面積的80%。整塊壁畫存在大量的人為刻畫，面積占總面積的60%～70%。整塊壁畫大部分存在空鼓，面積約占整塊壁畫面積的60%。壁畫表面泥層與泥層之間有裂隙，裂隙與巖壁幾乎空鼓。

2.4 壁畫病害成因分析

2.4.1 溫濕度的影響

第12窟2013年之前長期無窟檐保護，窟內(nèi)相對濕度大于窟外，且溫度低于窟外，窟內(nèi)外溫差大，致使窟外潮濕空氣進入窟內(nèi)，并在巖體表面形成大量凝結(jié)水。在毛細作用下，巖體表面的這些凝結(jié)水將巖體內(nèi)的鹽分運移到壁畫表面，尤其是壁畫下側(cè)，致使該處壁畫出現(xiàn)嚴重的酥堿現(xiàn)象，甚至有地仗層脫落現(xiàn)象。

2.4.2 環(huán)境污染

20世紀90年代前，云岡石窟附近有大面積居民生活區(qū)，居民日常生活中取暖做飯的主要能源為煤炭，煤炭燃燒增加了空氣中粉塵含量。此外，石窟所在地為煤炭生產(chǎn)基地，云岡西側(cè)、西北側(cè)聚集有6處煤礦生產(chǎn)作業(yè)區(qū)，在生產(chǎn)原煤過程中每天都會產(chǎn)生大量降塵和飄塵。且這里常年盛行西風(fēng)、西北風(fēng)，空氣中的污染物隨風(fēng)遷移至石窟區(qū)內(nèi)，或伴隨著游客的旅游活動進入洞窟內(nèi)，致使窟內(nèi)壁畫表面形成一層厚厚的灰塵，嚴重污損了壁畫表面。

2.4.3 人為刻畫

1949年前，石窟較長時間內(nèi)處于無人管理狀態(tài)，且當(dāng)時部分散客文物保護意識薄弱，進入洞窟內(nèi)隨意刻畫涂鴉，嚴重破壞了畫面的完整性和整體觀感。

2.5 保護修復(fù)材料的認識和使用

在具體的保護修復(fù)過程前，首先要理清修復(fù)步驟，掌握收集到的資料。不能輕易下出結(jié)論，應(yīng)結(jié)合科技手段，分析評估，進行有效的保護。而保護材料的篩選和使用又必須通過各種篩選試驗，修復(fù)材料的選擇需遵循原材料、原工藝原則，所選材料需要與原材料相似，配比相近或相同；礦物化學(xué)組成與原材料有相近的物理力學(xué)和優(yōu)良的水理性質(zhì)；具有良好的顆粒組配，較強的抗風(fēng)化能力，不引入有害物質(zhì)。如需使用新材料，不應(yīng)出現(xiàn)保護性損害。在眾多要求之下且要遵循修復(fù)材料使用的可逆性、可識別性、透氣性、無毒性、耐老化等原則。在不同的修復(fù)部位運用不同的修復(fù)手法，所使用的材料配比等需要進行多次模擬實驗來證實使用。

顏料層表面起甲回貼要求：透氣性好，耐老化，不改變原顏色，不成膜等。多使用動植物膠、丙烯酸乳液、硅丙乳液、聚醋酸乙烯乳液、AC33、B72等。

酥堿等土體加固劑的要求：提高防水能力，但不拒水，允許水分以氣體或液體狀態(tài)遷移；保留孔和毛細管處于開放狀態(tài)，可以進行多次浸透；在干燥或潮濕的情況下有強度；有好的滲透力；不在表面成膜；抵抗鹽結(jié)晶；耐老化性；使用方便，包括在潮濕的環(huán)境下；對使用者無傷害；可逆性等。多使用有機材料天然樹脂、環(huán)氧樹脂等。

在五華洞的修復(fù)中，運用到的修復(fù)材料包括當(dāng)?shù)赝痢⒊伟逋?、沙、去離子水、丙烯酸乳液、硅丙乳液等。丙烯酸乳液為淺白色半透明乳液，基本性能為化學(xué)穩(wěn)定性、機械穩(wěn)定性、凍融穩(wěn)定性、稀釋穩(wěn)定性等特點。硅丙乳液為乳白色微帶藍光的半透明液體，硅丙乳液是將含有不飽和鍵的有機硅單體與丙烯酸類單體加入合適的助劑，通過核殼包覆聚合工藝聚合而成的乳液，具有無機化合物和有機聚合性，具有優(yōu)異的耐候性、耐水性、透氣性、抗沾污性和耐磨性等。

將丙烯酸乳液與硅丙乳液1∶1的混合乳液用于加固壁畫表面的顏料層起甲，缺點在于該混合試劑本身含水，滴注在顏料層的起甲部位容易導(dǎo)致土體軟化甚至液化，出現(xiàn)變形。這樣導(dǎo)致進行表面加固不敢滲透太深，而做側(cè)面加固更不敢太深，因為會導(dǎo)致表面流動破壞。還因為有水的存在，導(dǎo)致土體內(nèi)部鹽分的運移。但是使用二者的混合試劑，并不會導(dǎo)致表面礦物顏料層的改變，這是最大的優(yōu)點。二者均為水溶試劑，操作簡單、使用方便也是現(xiàn)場工作的一大優(yōu)點。在使用過程中，為避免表面成膜及眩光，多使用低濃度的配比，也可進行多次滴注使用，滲透力佳。

2.6 壁畫保護修復(fù)材料及工藝

2.6.1 顏料層起甲的保護修復(fù)

修復(fù)材料：用1.5%的丙烯酸和硅丙1∶1混合乳液對顏料層起甲壁畫進行回貼加固。

修復(fù)工藝：

①除塵。用洗耳球輕輕將顏料翹起背后的塵土和細沙吹干凈，然后用軟毛刷將顏料層表面的塵土清除干凈。

②注滲黏結(jié)劑。用8號針頭的注射器將顏料層起甲修復(fù)材料注射到顏料層的背部，注射的黏結(jié)劑不宜過多或過少，過多會溢流形成膠痕，過少顏料層和地仗黏結(jié)不牢固。視顏料層起甲的嚴重程度和顏料層厚度等情況，一般注射2遍。

③回貼顏料層。待黏結(jié)劑被地仗層完全吸收后，用墊有棉紙的木質(zhì)修復(fù)刀將起甲部位輕輕回貼至原處?；刭N時應(yīng)注意掌握力度和角度，避免顏料層塌陷或錯位。

2.6.2 酥堿病害的保護修復(fù)

修復(fù)材料：用3%的丙烯酸和硅丙1∶1混合乳液對酥堿、粉化壁畫進行加固。

修復(fù)工藝：

①除塵。用軟毛刷將酥堿部位表層的塵土進行清理，然后用洗耳球小心將酥堿部位的浮塵再次進行清理。由于酥堿部位的顏料層或地仗層非常脆弱，在除塵時一定要格外小心，掌握好力度，既要清除浮塵，又要保留已酥堿的顏料層或地仗層。

②注滲黏結(jié)劑。用8號針頭的注射器將修復(fù)材料注滲到酥堿部位。注滲的黏結(jié)劑不宜過多或過少，過多會溢流形成膠痕，過少則達不到提高地仗層強度的效果。視酥堿病害的嚴重程度和滲透效果等情況，一般注射2遍即可。

③回貼、滾壓。待黏結(jié)劑被地仗層完全吸收后，用墊有棉紙的木質(zhì)修復(fù)刀或用棉球?qū)λ謮A部位輕輕地進行回貼或滾壓，使顏料層與地仗層進一步結(jié)合?；刭N、滾壓時應(yīng)注意掌握力度和角度，避免顏料層或地仗層塌陷或錯位。

④敷貼吸水脫鹽墊。酥堿部位壓平壓實后，用帶有2厘米厚海綿的透氣性頂板把吸水脫鹽材料敷貼在酥堿表面，進行脫鹽處理，透氣性頂板的邊緣比加固區(qū)域大出10厘米，防止水分向加固區(qū)域的外圍擴散。

對顏料層粉化病害的修復(fù)采用注射滲透黏結(jié)劑，對顏料層進行少量多次滲透加固，然后用紡綢包裹的醫(yī)用脫脂棉制作成的棉球滾壓顏料層表面，以提高顏料層中膠結(jié)材料的內(nèi)聚力。

2.6.3 地仗層空鼓的保護修復(fù)

修復(fù)材料：當(dāng)?shù)赝翐?/4澄板土為灌漿材料，水灰比為0.55進行加固。

采用灌漿加固回貼的方法對空鼓病害進行修復(fù)加固，為了使灌漿材料具有較好的流動性，材料粒度控制在75～150微米，并可對水灰比進行微調(diào)。具體工藝：①加固。因巖體和地仗層酥堿風(fēng)化，為確保灌漿回貼的黏結(jié)性，在灌漿前對巖體和地仗層進行滲透加固，加固待干燥后再進行灌漿回貼。②開設(shè)灌漿孔。在無顏料層或壁畫畫面不集中的部位鉆直徑0.2～0.5厘米的小孔。③檢查空鼓部位。對空鼓部位進行檢查，若空鼓處有地仗碎塊或較多的砂土?xí)r，設(shè)法取出。④埋設(shè)注漿管或注漿針頭。把注漿管或注漿針頭從注漿孔插入壁畫與支撐體的空隙中，注漿管可根據(jù)空鼓部位的情況調(diào)整。⑤封護裂縫。用麥草泥填補壁畫或彩塑破損、開裂部位，防止漏漿造成污染。⑥灌漿。用100毫升或50毫升醫(yī)用注射器由下而上把漿液順注漿管或注漿針頭壓入空鼓部位。⑦支頂壁畫。用帶有保護層的壁板鋪設(shè)棉紙和KC-X60，對空鼓部位進行保護支頂。⑧修補注漿孔。壁畫干燥后，去除壁板，用草泥填補灌漿孔并協(xié)調(diào)處理。

2.6.4 壁畫地仗層邊沿破損、開裂保護修復(fù)

修復(fù)材料：根據(jù)現(xiàn)場對比試驗，選擇當(dāng)?shù)赝林袚?/20的紅土，同時添加總質(zhì)量3%麥草制泥。

將調(diào)制好的麥草泥少量多次填補于壁畫邊沿破損區(qū)域，填補麥草泥的高度與壁畫的細泥層高度基本一致，填補后的區(qū)域在觀感上應(yīng)與周圍壁畫或地仗相協(xié)調(diào)。具體工藝：①除塵。用洗耳球或羊毛刷對邊沿破損脫落處進行清理，避免麥草泥與破損處黏結(jié)不理想。②加固。對邊沿破損脫落處及周圍巖體部位進行滲透加固，使麥草泥與地仗層或巖體更好地結(jié)合，根據(jù)破損的情況，可加設(shè)錨桿或麻。③填泥。用鐵質(zhì)修復(fù)刀對邊沿破損脫落部位進行填補麥草泥，根據(jù)邊沿破損情況分多次填補，一般分2至3次完成。④協(xié)調(diào)處理。對填補完成后的泥層進行處理，使填補的泥層與壁畫或彩塑周圍或原有地仗層相協(xié)調(diào)（圖1）。

圖1 壁畫整體修復(fù)前后對比圖

3 結(jié)語

本文對壁畫保護修復(fù)，是對壁畫病害產(chǎn)生的一般性問題進行了簡單剖析后，回歸到五華洞壁畫保護修復(fù)的特殊性上。通過這兩大部分的結(jié)合，希望對壁畫保護工作者能有一定的參考意義，文物保護工作任重而道遠，需要大家不斷努力不斷進步。最后感謝云岡研究院和敦煌研究院提供此次寶貴的修復(fù)機會。