一种对不可移动文物的温、湿度保护环境质量的定量评价方法

杨天民

摘要：以不可移动文物的温、湿度环境为研究对象，提出了一种用温、湿度保护窗口M（h，t）和温、湿度质量系数P二个参数指标来定量评价文物保存环境质量的方法。该法应用温、湿度相位图的引入，改变了以往对温、湿度监测数据的处理方式和观察角度，一方面能直观反映出温、湿度保护窗口M（h，t）和温、湿度质量系数P的关系，另一方面直接显现出温、湿度的变化范围、极值和量值分布情况。其对研究温、湿度环境对文物本体病害的影响，更科学、客观地评价文物保存的环境质量提供了一种新的有效方法和可借鉴的新思路。

关键词：不可移动文物;温、湿度质量系数P;温、湿度相位图;文物保存环境质量;评价方法

中图分类号：X503.5

文献标识码：A

文章编号：1674-9944（2018）04-0230-03

1 引言

第三次全国文物普查，全国共调查登记包括古文化遗址、古墓葬、古建筑、石窟寺、石刻雕像、壁画、泥塑、彩绘等不可移动文物近百万处.随着经济的高速发展、国力的不断提高，国家不断加大对不可移动文物的保护力度及资金投入。

近年来，不可移动文物的保护项目数量剧增。为了对一处因自然因素产生病害的石刻雕像、壁画、泥塑、古建筑彩绘等不可移动文物制定一套合理、科学的保护方案.对文物保存环境质量的科学评价，以便进一步研究掌握保存环境对文物本体病害的影响，是制定保护方案一项重要的前期工作。

2 问题的引出

不可移动文物一般所处的空间环境都是与外界自然环境紧密相通的建筑室内或半开放的寺窟中，甚至暴露于室外的开放露天环境，受自然天气环境变化的影响较大。此次，在每次制定一项有关石刻雕像、壁画、泥塑、古建筑彩绘等不可移动文物的保护方案之前，往往首先在现场选取文物本体病害之处，以及和文物本体密切相关的存放环境处安装温、湿度监测仪器，记录至少一年以上，能反映春、夏、秋、冬四个季节变化的温、湿度数据。当今电子监测技术及设备日益小型化、智能化、微功耗化.测量精确的温、湿度监测仪器对完整、准确监测记录温、湿度数据，提供了极大便利。例如，在文物保护项目中经常使用的德图testo175温、湿度数据记录仪，存储容量可到1 00万个读数，一次安装，电池可供仪器连续工作2～3年。传感器的分辩率达0.1度。

在获得了大量的温、湿度监测数据后，通常是用计算机绘出温、湿度随时间的变化曲线，计算出温、湿度在某个时间段的平均值和极值。然后，就对其温、湿度环境对文物保护环境及文物病害的影响进行分析、判断。这样的判断总是定性的，很主观也很模糊。它只是孤立地考虑到温度或湿度，在时间轴上的变化和在某个时刻点上出现的极值（极大值、极大值）对文物本体的可能影响。

例如，图1和图2的曲线，反映了彬县大佛寺窟内二处测点，2012年4月到2012年11月的温、湿度变化。从这二条曲线中可以看出，测点1和测点2二处的温、湿度7个月的变化情况，比较二处测点，温度的变化规律基本相同，但湿度的差异明显，测点2的湿度显然较测点1的高许多，甚至很多时间（从夏季开始）都处于饱和状态。过湿的环境对寺窟内的石胎泥塑佛像的保护是很不利的，但是，从对寺窟内佛像的保护角度上说，依据这二条曲线，我们还不能对这二处测点的温、湿度环境质量给出一个客观定量的评价。

3定量评价指标的建立

对于某一具体的文物保存环境，，能不能建立一个科学的指标，能够依据所监测的温、湿度周期数据，计算出这个定量的指标来说明这个文物的温、湿度保护环境质量的好坏。尽管在此只是讨论温、湿度指标的建立，其它影响和造成文物病害的指标也可类似思路建立。

定量评价指标的建立需有一项很重要的前提工作，对于不同材质、类型的不可移动文物，经过研究、试验，确立一个温、湿度保护窗口。也就是确定出在哪一温、湿度范围内，是对该文物的最佳保存环境（实际上是一个温、湿度组合的范围而不是一个点）目前，还未有一套这样的科学标准。这项工作，完全有必要专们立项去研究，一直以来，在对可移动文物的保护中，忽略了这项很重要的保护研究的基础工作。

现在假定对于不同材质、类型的不可移动文物，已经建立一套温、湿度保护窗口这样的参考标准，这一最佳温、湿度保护窗口记为：M（h，t），这样不同的不可移动文物，应当有不同的M（h，t）。这里h表示湿度的一个区间值，t表示温度的一个区间值。例如，假定某一彩绘泥塑的，M（h.t）=（50-60，15 -25）即表示：对这一彩绘泥塑来说，相对湿度在50%～60%之间，温度在15～25℃之间，是最有利于其保存的温、湿度保护环境。如果监测得到N组温、湿度数据，其中有Nm组数据是在M（h，t）范围内的，那么可以定义P= Nm/N为某一测点的温、湿度质量系数。P值越大说明该测点处的温、湿度环境对文物的保护越有利，P值越小该测点处的温、湿度环境对文物的保护越不利。P值应该是在1和0之间的一个小数值。

4 温、湿度相位图的引入

和通常对温、湿度的变化只关注其时间域不同，现在引入相位图关注在空间上温、湿度2个参数的组合状态的分布变化，而不考虑在时间上的变化。因为，在任一时刻t，在文物本体的某一空间点上，都对应一个温度和一个湿度，正是这2个参数影响着文物的病害生成。在二维平面坐标系中，以横坐标表示湿度H，以纵坐标表示温度T，每一个时刻的温、湿度数值都对应这个平面坐标上的某一点（相位点）。这样将所有的温、湿度监测数据（有多少组温、湿度监测数据就有多少个相位点）绘在这个平面坐标上，就得到一幅温、湿度相位图，直观上看，也像是一幅由大量温、湿度数据点构成的云图。显然不同测点云图的形状、位置、密度分布都不同。

采用从2013年4～11月对彬县大佛寺窟二个监测点的2700组温、湿度监测数据（1 h读取一组数据），绘制出这二个监测点的温、湿度相位图（图3和图4）。观察、比较这二张温、湿度相位图，可以看到，温度的变化范围1号测点和2号测点大至相当，2号测点的温度变化范围要比1号测点略大（图5）。但湿度的变化范围差异较大，2号测点的湿度变化范围要比1号测点大的多，从数据云图的密度和位置上看，显然2号测点，更靠近坐标右测的湿度饱和区。理论上讲，云图越向温、湿度保护窗口M（h，t）区域内聚集，则P值越大，对文物的保护越有利。

对于P值的具体计算，完全可以通过编写一个简单的计算机程序来完成。图3，图4中的白框象征性表示出大佛寺窟佛像的温、湿度保护窗M（h，t）的范围。

虽然要绘制某一处的温、湿度相位图，监测的数据点数越多越好，一般有一年的监测数据就可以反映出气候的周期变化对监测点的影响。

根据对蓝田水陆俺和山西崇庆寺的温、湿度监测的原始数据，用其中一年的监测数据（1 h读取一组数据）分别绘制出几个监测点的温、湿度相位图，提供大家参考、比较研究（图6～9）。

5 总结

对包括古文化遗址、古墓葬、古建筑、石窟寺、石刻雕像、壁画、泥塑、彩绘等不可移动文物需尽快建立起一套文物保存环境质量的科学的定量评价体系，本文以温、湿度环境为研究对象，提出一种用温、湿度保护窗口M（h，t）和，温、湿度质量系数P二个参数指标来定量评价文物保存环境质量的方法，温、湿度相位图的引入，改变以往对温、湿度监测数据的处理方式和观察角度，一方面能直观反映出温、湿度保护窗口M（h，t）和，溫、湿度质量系数P的关系，另一方面直接显现出温、湿度的变化范围、极值和量值分布情况，它对研究温、湿度环境对文物本体病害的影响，更科学、客观地评价文物保存的环境质量提供了一种新的有效方法和思路？.