一種對(duì)不可移動(dòng)文物的溫、濕度保護(hù)環(huán)境質(zhì)量的定量評(píng)價(jià)方法

楊天民

摘要：以不可移動(dòng)文物的溫、濕度環(huán)境為研究對(duì)象，提出了一種用溫、濕度保護(hù)窗口M（h，t）和溫、濕度質(zhì)量系數(shù)P二個(gè)參數(shù)指標(biāo)來定量評(píng)價(jià)文物保存環(huán)境質(zhì)量的方法。該法應(yīng)用溫、濕度相位圖的引入，改變了以往對(duì)溫、濕度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的處理方式和觀察角度，一方面能直觀反映出溫、濕度保護(hù)窗口M（h，t）和溫、濕度質(zhì)量系數(shù)P的關(guān)系，另一方面直接顯現(xiàn)出溫、濕度的變化范圍、極值和量值分布情況。其對(duì)研究溫、濕度環(huán)境對(duì)文物本體病害的影響，更科學(xué)、客觀地評(píng)價(jià)文物保存的環(huán)境質(zhì)量提供了一種新的有效方法和可借鑒的新思路。

關(guān)鍵詞：不可移動(dòng)文物;溫、濕度質(zhì)量系數(shù)P;溫、濕度相位圖;文物保存環(huán)境質(zhì)量;評(píng)價(jià)方法

中圖分類號(hào)：X503.5

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1674-9944（2018）04-0230-03

1 引言

第三次全國文物普查，全國共調(diào)查登記包括古文化遺址、古墓葬、古建筑、石窟寺、石刻雕像、壁畫、泥塑、彩繪等不可移動(dòng)文物近百萬處.隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展、國力的不斷提高，國家不斷加大對(duì)不可移動(dòng)文物的保護(hù)力度及資金投入。

近年來，不可移動(dòng)文物的保護(hù)項(xiàng)目數(shù)量劇增。為了對(duì)一處因自然因素產(chǎn)生病害的石刻雕像、壁畫、泥塑、古建筑彩繪等不可移動(dòng)文物制定一套合理、科學(xué)的保護(hù)方案.對(duì)文物保存環(huán)境質(zhì)量的科學(xué)評(píng)價(jià)，以便進(jìn)一步研究掌握保存環(huán)境對(duì)文物本體病害的影響，是制定保護(hù)方案一項(xiàng)重要的前期工作。

2 問題的引出

不可移動(dòng)文物一般所處的空間環(huán)境都是與外界自然環(huán)境緊密相通的建筑室內(nèi)或半開放的寺窟中，甚至暴露于室外的開放露天環(huán)境，受自然天氣環(huán)境變化的影響較大。此次，在每次制定一項(xiàng)有關(guān)石刻雕像、壁畫、泥塑、古建筑彩繪等不可移動(dòng)文物的保護(hù)方案之前，往往首先在現(xiàn)場(chǎng)選取文物本體病害之處，以及和文物本體密切相關(guān)的存放環(huán)境處安裝溫、濕度監(jiān)測(cè)儀器，記錄至少一年以上，能反映春、夏、秋、冬四個(gè)季節(jié)變化的溫、濕度數(shù)據(jù)。當(dāng)今電子監(jiān)測(cè)技術(shù)及設(shè)備日益小型化、智能化、微功耗化.測(cè)量精確的溫、濕度監(jiān)測(cè)儀器對(duì)完整、準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)記錄溫、濕度數(shù)據(jù)，提供了極大便利。例如，在文物保護(hù)項(xiàng)目中經(jīng)常使用的德圖testo175溫、濕度數(shù)據(jù)記錄儀，存儲(chǔ)容量可到1 00萬個(gè)讀數(shù)，一次安裝，電池可供儀器連續(xù)工作2～3年。傳感器的分辯率達(dá)0.1度。

在獲得了大量的溫、濕度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)后，通常是用計(jì)算機(jī)繪出溫、濕度隨時(shí)間的變化曲線，計(jì)算出溫、濕度在某個(gè)時(shí)間段的平均值和極值。然后，就對(duì)其溫、濕度環(huán)境對(duì)文物保護(hù)環(huán)境及文物病害的影響進(jìn)行分析、判斷。這樣的判斷總是定性的，很主觀也很模糊。它只是孤立地考慮到溫度或濕度，在時(shí)間軸上的變化和在某個(gè)時(shí)刻點(diǎn)上出現(xiàn)的極值（極大值、極大值）對(duì)文物本體的可能影響。

例如，圖1和圖2的曲線，反映了彬縣大佛寺窟內(nèi)二處測(cè)點(diǎn)，2012年4月到2012年11月的溫、濕度變化。從這二條曲線中可以看出，測(cè)點(diǎn)1和測(cè)點(diǎn)2二處的溫、濕度7個(gè)月的變化情況，比較二處測(cè)點(diǎn)，溫度的變化規(guī)律基本相同，但濕度的差異明顯，測(cè)點(diǎn)2的濕度顯然較測(cè)點(diǎn)1的高許多，甚至很多時(shí)間（從夏季開始）都處于飽和狀態(tài)。過濕的環(huán)境對(duì)寺窟內(nèi)的石胎泥塑佛像的保護(hù)是很不利的，但是，從對(duì)寺窟內(nèi)佛像的保護(hù)角度上說，依據(jù)這二條曲線，我們還不能對(duì)這二處測(cè)點(diǎn)的溫、濕度環(huán)境質(zhì)量給出一個(gè)客觀定量的評(píng)價(jià)。

3定量評(píng)價(jià)指標(biāo)的建立

對(duì)于某一具體的文物保存環(huán)境，，能不能建立一個(gè)科學(xué)的指標(biāo)，能夠依據(jù)所監(jiān)測(cè)的溫、濕度周期數(shù)據(jù)，計(jì)算出這個(gè)定量的指標(biāo)來說明這個(gè)文物的溫、濕度保護(hù)環(huán)境質(zhì)量的好壞。盡管在此只是討論溫、濕度指標(biāo)的建立，其它影響和造成文物病害的指標(biāo)也可類似思路建立。

定量評(píng)價(jià)指標(biāo)的建立需有一項(xiàng)很重要的前提工作，對(duì)于不同材質(zhì)、類型的不可移動(dòng)文物，經(jīng)過研究、試驗(yàn)，確立一個(gè)溫、濕度保護(hù)窗口。也就是確定出在哪一溫、濕度范圍內(nèi)，是對(duì)該文物的最佳保存環(huán)境（實(shí)際上是一個(gè)溫、濕度組合的范圍而不是一個(gè)點(diǎn)）目前，還未有一套這樣的科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)。這項(xiàng)工作，完全有必要專們立項(xiàng)去研究，一直以來，在對(duì)可移動(dòng)文物的保護(hù)中，忽略了這項(xiàng)很重要的保護(hù)研究的基礎(chǔ)工作。

現(xiàn)在假定對(duì)于不同材質(zhì)、類型的不可移動(dòng)文物，已經(jīng)建立一套溫、濕度保護(hù)窗口這樣的參考標(biāo)準(zhǔn)，這一最佳溫、濕度保護(hù)窗口記為：M（h，t），這樣不同的不可移動(dòng)文物，應(yīng)當(dāng)有不同的M（h，t）。這里h表示濕度的一個(gè)區(qū)間值，t表示溫度的一個(gè)區(qū)間值。例如，假定某一彩繪泥塑的，M（h.t）=（50-60，15 -25）即表示：對(duì)這一彩繪泥塑來說，相對(duì)濕度在50%～60%之間，溫度在15～25℃之間，是最有利于其保存的溫、濕度保護(hù)環(huán)境。如果監(jiān)測(cè)得到N組溫、濕度數(shù)據(jù)，其中有Nm組數(shù)據(jù)是在M（h，t）范圍內(nèi)的，那么可以定義P= Nm/N為某一測(cè)點(diǎn)的溫、濕度質(zhì)量系數(shù)。P值越大說明該測(cè)點(diǎn)處的溫、濕度環(huán)境對(duì)文物的保護(hù)越有利，P值越小該測(cè)點(diǎn)處的溫、濕度環(huán)境對(duì)文物的保護(hù)越不利。P值應(yīng)該是在1和0之間的一個(gè)小數(shù)值。

4 溫、濕度相位圖的引入

和通常對(duì)溫、濕度的變化只關(guān)注其時(shí)間域不同，現(xiàn)在引入相位圖關(guān)注在空間上溫、濕度2個(gè)參數(shù)的組合狀態(tài)的分布變化，而不考慮在時(shí)間上的變化。因?yàn)椋谌我粫r(shí)刻t，在文物本體的某一空間點(diǎn)上，都對(duì)應(yīng)一個(gè)溫度和一個(gè)濕度，正是這2個(gè)參數(shù)影響著文物的病害生成。在二維平面坐標(biāo)系中，以橫坐標(biāo)表示濕度H，以縱坐標(biāo)表示溫度T，每一個(gè)時(shí)刻的溫、濕度數(shù)值都對(duì)應(yīng)這個(gè)平面坐標(biāo)上的某一點(diǎn)（相位點(diǎn)）。這樣將所有的溫、濕度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)（有多少組溫、濕度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)就有多少個(gè)相位點(diǎn)）繪在這個(gè)平面坐標(biāo)上，就得到一幅溫、濕度相位圖，直觀上看，也像是一幅由大量溫、濕度數(shù)據(jù)點(diǎn)構(gòu)成的云圖。顯然不同測(cè)點(diǎn)云圖的形狀、位置、密度分布都不同。

采用從2013年4～11月對(duì)彬縣大佛寺窟二個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的2700組溫、濕度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)（1 h讀取一組數(shù)據(jù)），繪制出這二個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溫、濕度相位圖（圖3和圖4）。觀察、比較這二張溫、濕度相位圖，可以看到，溫度的變化范圍1號(hào)測(cè)點(diǎn)和2號(hào)測(cè)點(diǎn)大至相當(dāng)，2號(hào)測(cè)點(diǎn)的溫度變化范圍要比1號(hào)測(cè)點(diǎn)略大（圖5）。但濕度的變化范圍差異較大，2號(hào)測(cè)點(diǎn)的濕度變化范圍要比1號(hào)測(cè)點(diǎn)大的多，從數(shù)據(jù)云圖的密度和位置上看，顯然2號(hào)測(cè)點(diǎn)，更靠近坐標(biāo)右測(cè)的濕度飽和區(qū)。理論上講，云圖越向溫、濕度保護(hù)窗口M（h，t）區(qū)域內(nèi)聚集，則P值越大，對(duì)文物的保護(hù)越有利。

對(duì)于P值的具體計(jì)算，完全可以通過編寫一個(gè)簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)程序來完成。圖3，圖4中的白框象征性表示出大佛寺窟佛像的溫、濕度保護(hù)窗M（h，t）的范圍。

雖然要繪制某一處的溫、濕度相位圖，監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)越多越好，一般有一年的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)就可以反映出氣候的周期變化對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的影響。

根據(jù)對(duì)藍(lán)田水陸俺和山西崇慶寺的溫、濕度監(jiān)測(cè)的原始數(shù)據(jù)，用其中一年的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)（1 h讀取一組數(shù)據(jù)）分別繪制出幾個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溫、濕度相位圖，提供大家參考、比較研究（圖6～9）。

5 總結(jié)

對(duì)包括古文化遺址、古墓葬、古建筑、石窟寺、石刻雕像、壁畫、泥塑、彩繪等不可移動(dòng)文物需盡快建立起一套文物保存環(huán)境質(zhì)量的科學(xué)的定量評(píng)價(jià)體系，本文以溫、濕度環(huán)境為研究對(duì)象，提出一種用溫、濕度保護(hù)窗口M（h，t）和，溫、濕度質(zhì)量系數(shù)P二個(gè)參數(shù)指標(biāo)來定量評(píng)價(jià)文物保存環(huán)境質(zhì)量的方法，溫、濕度相位圖的引入，改變以往對(duì)溫、濕度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的處理方式和觀察角度，一方面能直觀反映出溫、濕度保護(hù)窗口M（h，t）和，溫、濕度質(zhì)量系數(shù)P的關(guān)系，另一方面直接顯現(xiàn)出溫、濕度的變化范圍、極值和量值分布情況，它對(duì)研究溫、濕度環(huán)境對(duì)文物本體病害的影響，更科學(xué)、客觀地評(píng)價(jià)文物保存的環(huán)境質(zhì)量提供了一種新的有效方法和思路？.