一種對不可移動文物的溫、濕度保護環境質量的定量評價方法

楊天民

摘要：以不可移動文物的溫、濕度環境為研究對象，提出了一種用溫、濕度保護窗口M（h，t）和溫、濕度質量系數P二個參數指標來定量評價文物保存環境質量的方法。該法應用溫、濕度相位圖的引入，改變了以往對溫、濕度監測數據的處理方式和觀察角度，一方面能直觀反映出溫、濕度保護窗口M（h，t）和溫、濕度質量系數P的關系，另一方面直接顯現出溫、濕度的變化范圍、極值和量值分布情況。其對研究溫、濕度環境對文物本體病害的影響，更科學、客觀地評價文物保存的環境質量提供了一種新的有效方法和可借鑒的新思路。

關鍵詞：不可移動文物;溫、濕度質量系數P;溫、濕度相位圖;文物保存環境質量;評價方法

中圖分類號：X503.5

文獻標識碼：A

文章編號：1674-9944（2018）04-0230-03

1 引言

第三次全國文物普查，全國共調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、彩繪等不可移動文物近百萬處.隨著經濟的高速發展、國力的不斷提高，國家不斷加大對不可移動文物的保護力度及資金投入。

近年來，不可移動文物的保護項目數量劇增。為了對一處因自然因素產生病害的石刻雕像、壁畫、泥塑、古建筑彩繪等不可移動文物制定一套合理、科學的保護方案.對文物保存環境質量的科學評價，以便進一步研究掌握保存環境對文物本體病害的影響，是制定保護方案一項重要的前期工作。

2 問題的引出

不可移動文物一般所處的空間環境都是與外界自然環境緊密相通的建筑室內或半開放的寺窟中，甚至暴露于室外的開放露天環境，受自然天氣環境變化的影響較大。此次，在每次制定一項有關石刻雕像、壁畫、泥塑、古建筑彩繪等不可移動文物的保護方案之前，往往首先在現場選取文物本體病害之處，以及和文物本體密切相關的存放環境處安裝溫、濕度監測儀器，記錄至少一年以上，能反映春、夏、秋、冬四個季節變化的溫、濕度數據。當今電子監測技術及設備日益小型化、智能化、微功耗化.測量精確的溫、濕度監測儀器對完整、準確監測記錄溫、濕度數據，提供了極大便利。例如，在文物保護項目中經常使用的德圖testo175溫、濕度數據記錄儀，存儲容量可到1 00萬個讀數，一次安裝，電池可供儀器連續工作2～3年。傳感器的分辯率達0.1度。

在獲得了大量的溫、濕度監測數據后，通常是用計算機繪出溫、濕度隨時間的變化曲線，計算出溫、濕度在某個時間段的平均值和極值。然后，就對其溫、濕度環境對文物保護環境及文物病害的影響進行分析、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，在時間軸上的變化和在某個時刻點上出現的極值（極大值、極大值）對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二處測點，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，測點1和測點2二處的溫、濕度7個月的變化情況，比較二處測點，溫度的變化規律基本相同，但濕度的差異明顯，測點2的濕度顯然較測點1的高許多，甚至很多時間（從夏季開始）都處于飽和狀態。過濕的環境對寺窟內的石胎泥塑佛像的保護是很不利的，但是，從對寺窟內佛像的保護角度上說，依據這二條曲線，我們還不能對這二處測點的溫、濕度環境質量給出一個客觀定量的評價。

3定量評價指標的建立

對于某一具體的文物保存環境，，能不能建立一個科學的指標，能夠依據所監測的溫、濕度周期數據，計算出這個定量的指標來說明這個文物的溫、濕度保護環境質量的好壞。盡管在此只是討論溫、濕度指標的建立，其它影響和造成文物病害的指標也可類似思路建立。

定量評價指標的建立需有一項很重要的前提工作，對于不同材質、類型的不可移動文物，經過研究、試驗，確立一個溫、濕度保護窗口。也就是確定出在哪一溫、濕度范圍內，是對該文物的最佳保存環境（實際上是一個溫、濕度組合的范圍而不是一個點）目前，還未有一套這樣的科學標準。這項工作，完全有必要專們立項去研究，一直以來，在對可移動文物的保護中，忽略了這項很重要的保護研究的基礎工作。

現在假定對于不同材質、類型的不可移動文物，已經建立一套溫、濕度保護窗口這樣的參考標準，這一最佳溫、濕度保護窗口記為：M（h，t），這樣不同的不可移動文物，應當有不同的M（h，t）。這里h表示濕度的一個區間值，t表示溫度的一個區間值。例如，假定某一彩繪泥塑的，M（h.t）=（50-60，15 -25）即表示：對這一彩繪泥塑來說，相對濕度在50%～60%之間，溫度在15～25℃之間，是最有利于其保存的溫、濕度保護環境。如果監測得到N組溫、濕度數據，其中有Nm組數據是在M（h，t）范圍內的，那么可以定義P= Nm/N為某一測點的溫、濕度質量系數。P值越大說明該測點處的溫、濕度環境對文物的保護越有利，P值越小該測點處的溫、濕度環境對文物的保護越不利。P值應該是在1和0之間的一個小數值。

4 溫、濕度相位圖的引入

和通常對溫、濕度的變化只關注其時間域不同，現在引入相位圖關注在空間上溫、濕度2個參數的組合狀態的分布變化，而不考慮在時間上的變化。因為，在任一時刻t，在文物本體的某一空間點上，都對應一個溫度和一個濕度，正是這2個參數影響著文物的病害生成。在二維平面坐標系中，以橫坐標表示濕度H，以縱坐標表示溫度T，每一個時刻的溫、濕度數值都對應這個平面坐標上的某一點（相位點）。這樣將所有的溫、濕度監測數據（有多少組溫、濕度監測數據就有多少個相位點）繪在這個平面坐標上，就得到一幅溫、濕度相位圖，直觀上看，也像是一幅由大量溫、濕度數據點構成的云圖。顯然不同測點云圖的形狀、位置、密度分布都不同。

采用從2013年4～11月對彬縣大佛寺窟二個監測點的2700組溫、濕度監測數據（1 h讀取一組數據），繪制出這二個監測點的溫、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號測點和2號測點大至相當，2號測點的溫度變化范圍要比1號測點略大（圖5）。但濕度的變化范圍差異較大，2號測點的濕度變化范圍要比1號測點大的多，從數據云圖的密度和位置上看，顯然2號測點，更靠近坐標右測的濕度飽和區。理論上講，云圖越向溫、濕度保護窗口M（h，t）區域內聚集，則P值越大，對文物的保護越有利。

對于P值的具體計算，完全可以通過編寫一個簡單的計算機程序來完成。圖3，圖4中的白框象征性表示出大佛寺窟佛像的溫、濕度保護窗M（h，t）的范圍。

雖然要繪制某一處的溫、濕度相位圖，監測的數據點數越多越好，一般有一年的監測數據就可以反映出氣候的周期變化對監測點的影響。

根據對藍田水陸俺和山西崇慶寺的溫、濕度監測的原始數據，用其中一年的監測數據（1 h讀取一組數據）分別繪制出幾個監測點的溫、濕度相位圖，提供大家參考、比較研究（圖6～9）。

5 總結

對包括古文化遺址、古墓葬、古建筑、石窟寺、石刻雕像、壁畫、泥塑、彩繪等不可移動文物需盡快建立起一套文物保存環境質量的科學的定量評價體系，本文以溫、濕度環境為研究對象，提出一種用溫、濕度保護窗口M（h，t）和，溫、濕度質量系數P二個參數指標來定量評價文物保存環境質量的方法，溫、濕度相位圖的引入，改變以往對溫、濕度監測數據的處理方式和觀察角度，一方面能直觀反映出溫、濕度保護窗口M（h，t）和，溫、濕度質量系數P的關系，另一方面直接顯現出溫、濕度的變化范圍、極值和量值分布情況，它對研究溫、濕度環境對文物本體病害的影響，更科學、客觀地評價文物保存的環境質量提供了一種新的有效方法和思路？.