北方墓室內溫濕度變化在壁畫保護中的應用研究

陳穎　雒憬憬　趙崢

摘 要：甘肅省嘉峪關魏晉墓群墓室內留存了大量的磚壁畫，日積月累，一些壁畫出現了鹽害、表面霉菌、起甲脫落等病害。根據魏晉墓七號墓室內近三年的溫濕度和氣象數據，采用橫向和縱向對比，闡明了七號墓室磚壁畫保存的環境現狀及其變化規律。結果表明：墓室內溫度的變化有一定的規律性，墓室內溫度隨其徑深增加而增高，且溫度的變化幅度相對較小;相對濕度隨墓室的徑深增加逐漸降低;受到降水、墓室外環境和地下水滲漏等影響，相對濕度會顯著上升。同時，探索了墓室內溫度與相對濕度的關聯性：除入口處，前、中、后墓室內平均氣溫為12℃，相對濕度75%，且各點二者變量呈正相關;通過比對近三年墓室磚壁畫照片得出，目前墓室內溫濕度相對適宜，沒有造成墓室內磚壁畫病害進一步發育，為今后研究磚壁畫的病害機理和采取預防保護措施提供依據。

關鍵詞：魏晉墓;磚壁畫;溫濕度監測

嘉峪關魏晉磚壁畫墓位于嘉峪關市新城鎮，這里分布著1000余座古墓葬，其中六號墓開放旅游，七號墓除了工作需要，長期處于關閉狀態。隨著文旅融合的發展，受自然環境和人為因素的影響，墓室內磚壁畫出現了不同程度的褪色、霉菌、酥堿等現象。相關領域的學者們也對其進行了探討，如張興盛①通過對比游客在參觀墓室前后的干濕變化，提出磚壁畫褪色與游客呼出的水汽、二氧化碳等以及帶入的細菌有關。俄軍②通過基于培養和分子鑒定的技術方法，提出了磚壁畫保存環境的空氣質量判定依據。劉洪麗③等以嘉峪關魏晉六號、七號墓葬為例，通過監測墓室內的微氣候環境，說明旅游開放對磚壁畫保存環境的影響。

1 現存主要問題及研究方法

由于受到外力和墓室內微環境的影響，七號墓室局部出現磚塊裂縫、破碎、掉落，壁畫表面霉菌以及地下水滲漏等造成的鹽害等（圖1、圖2）。

墓室內溫度和相對濕度的變化對其磚壁畫的保存有一定影響，為此進行墓室內的微環境監測具有重要意義。在魏晉墓墓區六號墓東側布設了全自動小型氣象站，用于監測墓室外氣象環境;在墓室內不同位置安裝了溫濕度探頭（圖3），全天候自動監測記錄墓室內溫濕度的變化。

圖4中，50c9位于墓道上部;50cd位于墓道中部;50c8位于墓門前西南角;50d2位于前墓室西南角;50ce位于中墓室西南角;50cc位于主墓室西南角。

2 數據分析與討論

魏晉墓監測工作自2017年9月開始，墓室的溫濕度采取實時監測。

2.1 溫度變化規律

從圖5可以看出，在近三年的周期內，七號墓室內不同位置上的溫度變化都呈現出規律性正弦曲線變化。即深度越深，波動變化越小;深度越淺，波動變化越大。①墓室入口處的波動呈正弦曲線變化，波動幅度比墓室內部各點的大。墓室從前室開始，溫度基本處于平穩的狀態。

另外，在墓室內部的同一監測點位，9月至次年2月，溫度呈下降趨勢，次年3月至8月溫度逐漸上升。除了墓室入口處和墓道處的溫度變化較大，墓室內部其他各點位變化幅度較小且穩定，每年6月至11月各點溫度趨于一致，即墓室徑深加深，溫度趨于平穩。墓室內氣溫最高值在2018年7月的墓室入口處，溫度為30.84℃，最低溫度在2018年1月份的墓室入口處，溫度為-0.87℃，二者之值相差31.71℃。墓室內平均氣溫最高的是50c9，為13.89℃，其次是50cc、50ce、50d2、50c8，氣溫最低的是50cd為10.20℃。50c9、50cd分別處在墓室門入口處和墓道中，開啟墓室門或者工作人員進出帶來的氣流，以及墓室外的環境，都會影響這些地方的氣溫，因此此處變化幅度較大;而50d2、50ce、50cc處于地下十余米處且徑深較深，受外界干擾較小，空氣交換速度慢，氣溫變化小，則相對氣溫高。

2.2 相對濕度變化規律

空氣的含濕量和溫度決定著墓室內的相對濕度。當空氣的含濕量不變，則空氣溫度升高，相對濕度下降;空氣溫度降低，相對濕度升高。②觀察圖6得出：從相對濕度的變化來看，墓室內濕度在夏季相對高些，其中2018年9月50cd處達到了99.74%，相對濕度最低是2020年5月50c9處，為25.39%。墓室內相對濕度排序為50cd>50c8>50d2>50ce>50cc>50c9。由此可以看出，因為墓室距地面11.7米，墓道水平長27米，處于墓室較深位置，空氣交換慢，且受到地下水與墓室頂部滲水的影響，導致墓室內下層空氣中的含水量較高;另外降雨造成墓室內短時間的濕度值上升外，墓室內的相對濕度保持在偏高且穩定狀態，這也進一步解釋了墓室內大部分病害為何主要集中在中下層。

2.3 降水情況

近幾年，西北地區的降水較往年有所增加，特別是夏季的降水明顯逐年增多。嘉峪關年降水很少，年際變化大，主要集中在每年的7月、8月、9月。冬季有時會有降雪，這些都對魏晉墓墓區的相對濕度有一定影響。降水是引起墓室內相對濕度上升的重要原因，因為七號墓除了工作需要開放外，長期關閉，沒有游客進入，所以游客幾乎不對墓室內相對濕度產生影響。當有少量降水時，墓室內相對濕度變化波動不大;當遇到強降水時，墓室內相對濕度會出現劇增，并持續較短時間。

圖7是七號墓50d2前室西南角近三年來墓室內相對濕度與外界環境降水量的對比圖。從監測結果看，降水后的第二天墓室內相對濕度會上升，這是因為墓室防盜門阻隔所致，墓室內空氣交換速度緩慢，墓室外的水汽進入墓室停留時間長。當墓室內相對濕度達到一定值時，文物的病變速率將大于相對濕度較低的時候①，因此在降雨時或者降雨后，適時關閉防盜門可阻止部分水汽進入墓室。等天氣晴好時，適當打開大門或打開墓室入口處的換氣扇，加速墓室內外的空氣交換，確保墓室內的相對濕度維持在一個穩定適宜的狀態，同時避免有害空氣微生物增殖后破壞磚壁畫。

2.4 溫濕度相關性

降水一方面會增加墓室內的相對濕度，另一方面會引起墓室內的溫度變化。②

由圖8～圖13可以看出，在墓室內，除50c9監測點外，其余各監測點的溫度和濕度有一定相關性，即同一監測點位的溫濕度在同一時刻有相同的變化趨勢，且墓室內溫度和相對濕度各自維持在一個相對穩定的變化范圍內。50c9點處溫度和相對濕度的變化較顯著，二者關系呈負相關，這主要是因為50c9點處于墓室入口處（墓道上部），幾乎與外界環境相通，相對濕度的變化取決于空氣的含濕量和溫度，空氣含濕量不變，則空氣溫度升高，相對濕度變小。③

此外，前期已經有專家學者④對嘉峪關魏晉墓腐蝕壁畫真菌群落組成進行了分析，得出嘉峪關魏晉壁畫墓霉菌中青霉菌占多數：青霉袍子萌發的最低相對濕度在80%～88%，最適生長溫度在25℃左右。①經過分析發現，除入口處以外，前、中、后墓室內平均氣溫在12℃，相對濕度在75%，且各點二者變量呈正相關;通過比對近三年墓室磚壁畫照片（表1），此溫濕度相對適宜，沒有造成墓室內磚壁畫病害進一步發育。

3 結論

通過以上分析得出：墓室內溫度與相對濕度在時間、空間上呈現出不同的變化，且會隨著外界天氣的變化而變化。除了墓室入口處，墓室內部處于一個相對穩定的密封環境，溫度與相對濕度呈負相關關系，深度越深，溫度升高，相對濕度降低，且變化幅度越小。

每年降水集中在7月、8月、9月，墓室內相對濕度增高。在降水時或降水后，關閉防盜門，防止墓室內濕度升高，有利于磚壁畫的保存。待降水過后，空氣干燥的時候適當打開防盜門或開啟換氣扇進行通風，維持墓室內一個相對穩定的環境。

關閉墓室有利于維持壁畫表面原有生態系統的穩定性，但長期關閉使封閉的墓室環境相對濕度升高，使微生物增殖，且墓室內空氣交換緩慢，這對磚壁畫的保存構成了威脅。①通過對比分析，目前嘉峪關魏晉墓磚壁畫所處保存環境相對適宜，除入口處以外，前、中、后墓室內平均氣溫在12℃，相對濕度在75%，溫度和相對濕度的季節性變化并未對磚壁畫造成損壞。