盐分对古代壁画的影响综述

麻慧

摘 要：壁画是我国文化遗产中重要的分支。我国是世界上壁画遗存最为丰富的国家，目前许多壁画都存在各类病害，盐析病害是最难治理的病害之一，其形成机理十分复杂，也是世界性的学术难题。

关键词：壁画病害;盐分;盐害

0 引言

壁画是文化遗产的重要组成部分，我国是世界上壁画遗存最为丰富的国家之一，受自然和人为双重因素的影响，加上制作材料较为脆弱等特点，许多壁画产生了大量的病害，其中如酥碱、空鼓、壁画脱落、起甲等多种病害均与可溶盐或者微溶盐的富集和运移有关。壁画盐害一旦发生就很难根治，并严重威胁壁画的保护。研究壁画盐害的产生、作用机理及盐分随水分的活动规律，将有助于中国古代壁画遗产的有效保护和传承，具有十分重要的意义。

1 壁画盐害形成机理

壁画盐害最重要的是具有不可逆性，一旦形成对壁画会造成永久性的伤害，因此壁画盐害的治理首先必须要采用“预防为主”的措施。

壁画盐害是水分不断迁移并与易溶盐共同作用的结果。目前，影响壁画的可溶盐主要以硫酸盐、氯盐、硝酸盐、钾盐和镁盐为主，尤其是硫酸盐具有较强的迁移、穿透和结晶破坏力，促进了盐害的发生。另外，硫酸盐遇水会生成硫酸盐晶体，如芒硝（Na2SO4·10H2O）、七水硫酸镁（MgSO4·7H2O）、生石膏（CaSO4·2H2O）等。由于硫酸盐晶体结构中阴离子SO42-半径很大，在与半径较小的阳离子Na+、Mg2+、Ca2+结合时，很容易在阳离子外层吸附一层水分子，形成相对比较稳定的含水硫酸盐，此过程为晶体的水化作用，水化作用明显的特征就是使晶体的体积膨胀增大。无水芒硝（Na2SO4）和芒硝（Na2SO4·10H2O）受气候条件的影响较大，无水芒硝（Na2SO4）潮湿时易水化，使无水Na2SO4变为粉末状含水Na2SO4;当温度升高时，芒硝（Na2SO4·10H2O）脱水变为白色粉末的无水Na2SO4。上述两者的相互转化是土表面蓬松的主要原因，也是壁画产生盐害的主要盐类。①

胡红岩等②在研究NaCl盐的结晶形态及在莫高窟壁画疱疹病害中的作用时，发现莫高窟壁画疱疹病害的形成是由多种可溶盐和微溶盐在反复溶解—结晶的过程引起的，其中NaCl晶体结晶是形成疱疹病害的主因，同时又因为无水Na2SO4结晶与其含结晶水化合物之间的相互变化，加剧了疱疹病害对壁画颜料的损坏程度。

另外，通过模拟实验发现只有NaCl存在时，疱疹病害发生的速度和程度均比少量Na2SO4共同存在时要慢很多和轻很多。郭青林③在敦煌莫高窟壁画病害水盐来源研究中发现，莫高窟下层洞窟西壁盐分的富集位置与水汽含量密切相关，从表面到30～40厘米处相对湿度较低，此位置是形成盐分的主要富集部位。在壁画表面氯化钠含量高于硫酸钠含量的主要原因是氯化钠的潮解湿度更低，更加容易在表面富集。岩体内的水汽含量随着岩体深度增加，当达到硫酸钠溶解湿度的临界值附近时，硫酸钠含量开始高于氯化钠，这个研究同时也表明可溶盐分随着水汽运移。

戎岩④在北方墓葬壁画水盐运移规律及其病害治理研究中，采用离子色谱仪、扫描电镜—能谱、X射线衍射等仪器对产生盐析病害的壁画地仗层土体进行可溶盐离子含量、物相结构、组成成分及形貌等一系列表征进行分析，揭示造成墓葬壁画地仗层产生盐析病害成因的普遍性规律。因可溶盐溶解—结晶反复循环的物理过程，以及空气中水分、酸性气体与土体矿物质作用的化学过程协同作用，使壁画的胶结材料老化、内聚力降低，导致壁画产生酸碱、龟裂、起甲等病害。该研究通过分析壁画不同高度处的离子浓度变化趋势，发现硫酸根离子含量变化趋势与高度呈负相关性，钠离子、钙离子随着取样高度的增加含量减少，这与郭青林的研究结果一致。物相结构的分析揭示了可溶盐硫酸鈉、微溶盐硫酸钙等的结晶因膨胀系数较大，极易改变土体的物理性能，使土体变得疏松，造成壁画地仗层酥碱。

陈港泉①在敦煌莫高窟壁画盐害分析及治理研究中采用扫描电镜—能谱、离子色谱、X射线荧光等多种仪器检测方法对莫高窟疱疹洞窟壁画地仗和疱疹病害进行分析，可以确定并验证造成疱疹病害的主要成分是氯化钠，其X射线衍射的分析结果也证明了这一点。另外，壁画地仗层中同时含有硫酸钠、氯化钙、硝酸钠、硫酸钙等其他十多种盐分。采用扫描电镜可清晰观察到疱疹中氯化钠立方体晶体结晶物。扫描电镜—能谱扫描可观察到疱疹表面、剖面Na和Cl的分布各有特点。与酥碱壁画不同的是，疱疹壁画地仗含盐量各深度层位分布平均，地仗可溶盐以钠离子和氯离子为主，以钙离子、硫酸根离子为辅。疱疹病害的形成是含有氯化钠为主要成分的水分进入壁画地仗造成的。

2 盐析引起的壁画病害类型

盐析可引起多种病害，如酥碱、空鼓、起甲、疱疹、颜料层脱落、龟裂及盐霜等，如图1～图6所示。这些病害的出现很大程度上均与盐分和水的运移有关系，所以研究壁画盐害机理尤为重要。盐分在水分的迁移带动下，经过一系列复杂的溶解、迁移、结晶和重结晶的过程，导致颜料层中的胶结材料老化，致使颜料层龟裂、起甲，甚至脱落。

引起壁画酥碱的直接原因是水分的运移导致可溶盐和微溶盐类无规则的活动，对壁画的破坏性极大。酥碱破坏壁画的机理主要是地仗层中的水盐耦合作用，使地仗层具有碱土性质，干燥易收缩，遇水易分散，所以在水的作用下，会对壁画造成极大的破坏。地仗层中含有的一些硫酸盐易形成含水矿物晶体，从无水晶体到含水晶体的过程中，体积会增大，会将壁画表面顶起，继而发展成疱疹。空鼓病害是壁画地仗层中可溶盐迁移富集于壁画表面后，在冷热、干湿多次循环下，盐结晶物逐步增多，伴随水分蒸发后的“干缩”应力，导致地仗层和支撑体层间分离程度加大，在自身重力作用下脱离墙体表面而坠毁。

3 结束语

古代壁画盐害的影响因素较多，而且相对较复杂，是由内部因素和外部因素共同作用的结果。内因由壁画结构的自身组成，外因为温度、湿度、土体水分及可溶盐类型等多种因素，壁画盐害的治理在很大程度上是壁画盐害影响因素的分析和阻断。

壁画盐害的治理是壁画修复的一项新技术，现在有些盐害壁画修复治理工艺虽然可行，但这种方法还只是被动的盐害壁画治理，主动的盐害壁画修复还不能实现。因此，利用多学科理论交叉研究不同环境条件下地仗内的盐分迁移规律是预防壁画盐害形成的核心内容。