辽宁奉国寺建筑壁画可溶盐调查与分析

魏瑞　刘成

摘 要：辽宁奉国寺的壁画受到起甲、龟裂、颜料层大面积脱落、酥碱等各种病害的破坏，而这些病害的产生与壁画中可溶盐的迁移有着很大的关系。文章中利用ICS1600离子色谱分析仪科学分析壁画地仗中盐分的种类及含量，实验结果表明盐分以硫酸盐、硝酸盐、氯盐、钾盐、镁盐为主，特别是硫酸盐与硝酸盐含量较多，分别为104.29%和54.47%，这些数据全面系统科学，对亟待修复的奉国寺壁画保护修复具有重要的意义。

关键词：奉国寺；壁画病害；离子色谱分析；盐害

奉国寺位于今辽宁省义县县城内，始建于辽开泰九年（1020），初名“咸熙寺”，金代改称“奉国寺”，历经元、明、清各代不断维建。其中，辽代的大雄殿作为奉国寺的主体建筑。大雄殿内四壁绘有元代佛教壁画共20幅，总面积466.7平方米。不论是明代壁画还是元代壁画，奉国寺印证了地域行政统治和文化交流融合，具有重要的历史价值与艺术价值[1]。

近年来，殿内壁画的保存情况不容乐观。特别是元代壁画出现大面积不同程度的病害，如大面积空鼓、颜料层龟裂、起甲、裂隙等，画面漫漶不清。20世纪80年代，元代壁画采用原位加固更换支撑体，将地仗补强。当时高分子材料加固确实取得了一定的成效，但目前来看壁画再次出现了各种病害，危及文物安全，保存状况堪忧[2]。

随着文保工作者对壁画病害机理深入细致的研究，上述等病害实质上是壁画酥碱病害不同的表现形式，源于盐分在不同位置的不断溶解与结晶，导致的应力破坏。此外，实验也表明水在其中扮演了重要的角色[3]。文章拟从壁画可溶盐的种类与含量入手，初步探讨奉国寺病害成因。

1 实验部分

①样品采集。本次样品采集以盐害（酥碱）最严重的北墙为对象，研究壁画地仗层中各离子的分布状态。采集样品记录如下：样品1，N8顶部，据地面约5米，呈块状（历史修补）；样品2，N8下部，距地面1.8米，呈块状（历史修补）；样品3，N1-N2距地面1.88米裂隙，呈块状（原始地仗）；样品4，N7下部，距地面0.56米，呈粉状（原始地仗）；样品5，N7下部，距地面0.56米，呈粉状（原始地仗）；样品6，N8外，深2～3厘米（土壤）；样品7，N3外，深2厘米（土壤）。（N代表大殿北墙）

②仪器：ICS 1100/1600离子色谱仪。

③离子色谱分析条件。阴离子：分析柱AS14；淋洗液Na2CO3/NaHCO3，流速1.2毫升每分钟；抑制器电流150031毫安；阳离子：分析柱CS12A；淋洗液，20mmMSA甲基磺酸，流速1.0毫升每分钟；抑制器电流110059毫安。

④方法。研磨：采集的样品颗粒粒径不均匀，取适量放入研钵研磨；烘干：将研磨过滤的土样放入烘箱，105摄氏度烘干至恒重；称重：待研磨后的样品烘干后，各称取1克，倒入100毫升容量瓶（4号样品量不足，只称取0.8克，数据处理时进行换算）；溶样：分别将上述放置样品的7只容量瓶加入100毫升的去离子水进行定容，并放入超声波萃取15分钟；样品分析：上清液用0.45微米的微孔滤膜过滤后进行测试。

2 结果与讨论

2.1 线性范围、精密度和检出限

在选定的色谱条件下，标准样品各检出离子的重现性好，其保留时间的相对标准偏差均小于5%。所做的标准曲线线性良好。

根据内标样的浓度梯度以及测定标样峰面积，进行直线回归处理，绘制标准曲线，分别求出各离子的斜率K，以及回归直线的拟合优度决定系数R2，因为R2>0.99，所以这是一个线性特征非常明显的实验模型，即说明拟合直线能够以大于99.99%地解释、涵盖了实测数据，具有很好的一般性，可以作为标准工作曲线用于其他未知浓度溶液的测量。然后根据内标法定量分析计算出样品1到样品7各离子的浓度。

2.2 结果

实验设定12个离子的测定项目，但所有样品中Br-、NO2-均未检出。根据国家文物局制定的行业标准《2017可溶盐测定离子色谱法》[4]，以质量百分比（%）表示地仗中某离子的含量Qzi，按照以下公式计算：

（注：G代表样品质量（g），1-7号样品的质量基本为1g，除了4号为0.8g，后期结果需要换算）

经过上述公式的换算，可得出奉国寺壁画中各离子的含量，如表1。

（注：n.a.表示未检出）

总的来说，本次试验所得样品中，阴离子种类以SO42-、NO3-、Cl-为主，阳离子主要为K+、Mg2+。而硫酸盐特别是硫酸钠具有超强的穿透、迁移及结晶破坏能力[5]，对水分很敏感即返潮，遇水很快结晶析出形成芒硝，芒硝在高温条件下又可转变成无水芒硝，这两个过程分别伴随着盐体积的增大与缩小，进而对壁画产生破坏[6]。

以下分别从纵向与横向维度来分析壁画可溶盐含量的分布。

纵向分析：不同高度取的样品，所测离子含量有所不同（表2），可以看出距离地面越近所含离子，即可溶盐越多，离子含量可达105.85%，很明显越往上，离子含量减少，墙体顶部所取样品1，离子含量为22.29%。

横向分析：以样品3和样品4，它们距地面的高度差不多，样品4更靠近壁画支撑体，即环氧层，样品3靠近壁画表面。可以看出，存在于壁画横向不同位置，盐分存在一个阶梯分布，样品3可溶盐的含量明显高于样品4的，即表面的盐分含量最高，随着纵向深度的增加，地仗层含盐量呈递减状。

其他：样品2所在区域为历史修补痕迹区，已经大片脱落，只剩下与壁画相接的边沿部分。可以推测这个区域易出现壁画病害，才有后来的历史修补。盐害带来的影响十分严重，一方面是可溶盐含量高，另一方面类似区域温湿度变化利于酥碱病害的产生。样品6和7采集的是壁画北墙外大殿月台旁边地面土壤样品。根据离子色谱分析，其含盐量与壁画墙体采集样品相比所含离子较少，推测月台有效减少了地下水毛细作用。

3 结论

盐害的发生与发展离不开可溶盐，文章利用离子色谱分析技术，检测了在奉国寺壁画病害比较严重的北墙采集的样品与周围临近土壤样品，分析可知奉国寺壁画中可溶盐以硫酸盐、硝酸盐、氯盐、钾盐、镁盐为主，特别是硫酸盐与硝酸盐含量较多。而硫酸盐具有强的穿透、迁移和结晶破坏力，促进了盐害的发生。

根据实验结果可得，不同高度取的样品，距离地面越近所含可溶盐越多，离子含量可达105.85%；越往上离子含量减少，离子含量为22.29%。同一高度，壁画横向所含可溶盐的含量存在一个阶梯分布，表面的盐分含量最高，随着纵向深度的增加，地仗层含盐量呈递减状。

奉国寺壁画保护修复需研究特定气候环境下，盐害的发生、发展内在机理，并提出科学的治理方法。明代壁画与元代壁画之间的保存状况差异的具体原因，除了可溶盐含量的影响，还需要深入研究，包括奉国寺壁画所处环境、基体材料物化性质、温湿度、大气CO2浓度以及表面微生物等因素。

参考文献

[1]王飞.辽代艺术杰作——義县奉国寺[J].中国文化遗产，2008（3）：78-82.

[2]王飞. 奉国寺古代壁画彩绘保护初探[N]. 中国文物报，2015-02-06（7）.

[3] 姜啸，张虎元，严耿升等.湿度对盐溶液在壁画地仗中的毛细迁移影响研究[J].岩土力学，2014，35（2）：459-465.

[4]国家文物局.中华人民共和国文物保护行业标准（WWT 0079—2017）：古代壁画可溶盐测定离子色谱法[S].

[5]靳治良，陈港泉，夏寅等.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[J].文物保护与考古科学，2015，27（1）：29-38.

[6]陈雨.西北干旱区土遗址盐害室内试验研究[D].兰州：兰州大学，2013.