中國古代壁畫顏料變色問題研究

李 娜

（上海視覺藝術學院，上海201620）

中國現存古代壁畫分為墓葬壁畫、石窟壁畫和寺觀壁畫三種類型。在三種類型的古代壁畫中，顏料變色問題都有出現，其中以石窟壁畫表現最為明顯。中國古代顏料的使用最早可追溯到商周時期，在殷商時期的甲骨刻辭中已經出現表示色彩的顏色詞。在殷商甲骨文中，用來表示色彩的顏色詞有五個，分別是幽、黃、黑、白、赤。[1]甲骨文中的幽可以歸入“黑”色大類，“黑”類中包括了黑色、綠色和藍色。[2]春秋至秦漢時期，出現大量描述色彩的顏色詞，表明對色彩識別的種類越來越多，先秦的顏色詞種類有127種。[3]秦漢之后，顏色詞更多，東漢之前的顏色詞達348例。[4]中國古人面對眾多種類的色彩，將紛亂的色彩整理、歸納為五類，簡稱“五色體系”。從歷代的文獻來看，青、赤、黃、白、黑這五個顏色成為五色的代表。如《釋名·釋地》：“徐州貢五色土，有青、黃、赤、白、黑也。”[5]三國時代的《廣雅》對漢魏時期顏色詞進行了整理，以青、赤、黃、白、黑歸納這一時期若干常見顏色詞，將其一一納入五色之下。

《廣雅》卷八《釋器》中說：

碧、縹、紺、繰、綠、緅、蔥、蒼，青也；

丹、彤、朱、赩、纁、絳、騂、赪、赫、緹、赭，赤也；

斢、驔、黈、 ?、黅，黃也；

皔、皛、皙、皢、皚、的、皏、皦、?、皭，白也；

黝、黦、黯、?、黶、黸、早、涅、元、儵、淄、墨、盧、黧、黬、黥、泑、黚（黔）、獹、鬒、黰、蠅、玈，黑也。[6]

由此可見單一的某一類顏色，如白色，擴展開可以包括各種近似于白色的顏色。這些顏色的組成成分也有很大區別，有的性質較為穩定，有的則可能因為保存環境濕度、溫度、降水、酸堿鹽等介質的影響，發生褪色、色彩傾向性變化、變暗等現象。

一、中國古代壁畫顏料層變色的現象

壁畫按制作工藝可分為干壁畫、濕壁畫、鑲嵌壁畫三種類型。我國境內現存的古代壁畫都屬于干壁畫。其結構可分為三個部分：壁畫的基礎支撐體（墻體或崖體）、顏料層的載體（地仗層和灰泥層）、顏料層。古代壁畫顏料變色，表面看是屬于顏料層發生病害，但是也與地仗層和灰泥層發生問題有關。

本文所重點研究的顏料變色，就是顏料層產生了肉眼可見的變化，這種病害雖然不會直接導致壁畫的毀損，但是也在一定程度影響了壁畫的美觀，并給后人解讀、欣賞帶來了困惑和誤解。莫高窟北魏254窟薩埵太子舍身飼虎圖（圖1），畫面除青藍色、白色之外全是一片褐色或黑色，只有仔細觀察，才能辨別出繪畫的生動情節，變色使畫面灰暗模糊，大大減弱了繪畫的視覺藝術效果。類似的變色問題也出現在隋代的419、420窟頂部的經變本生故事（圖2），以及初唐、盛唐的329、205、171窟。這種凝重和模糊的畫面色彩，很容易被解讀成古代畫師刻意營造的藝術效果，但其實是壁畫顏料層發生變色的一種現象。

圖1

圖2

二、中國古代壁畫顏料組成分析

壁畫的顏料層是能夠直觀看到各種病害的區域，也是最有價值的部分。目前，針對古代壁畫的顏料分析儀器和方法，有十余種，包括化學分析法、發射光譜法、電子探針、X射線熒光法、紫外—可見光譜法、紅外光譜法、質譜法、色譜法、X射線衍射法、光學顯微鏡及電子顯微鏡[7]，綜合這些研究結果，發現古代壁畫所使用的色彩主要為天然礦物和植物染料，種類有三十多種，最常見的礦物顏料色系為紅色、藍色、綠色、黑色、白色、黃色以及少量金色，如表1所示。

表1 常見礦物顏料成分特點

顏色種類 成分 特點 顏色白色系滑石Mg3(Si4O10)(OH)2為硅酸鹽礦物，較為滑膩，用于作畫打底或潤筆白色略帶青色和綠色白堊CaCO3為單細胞浮游生物遺骸構成，唐代使用較多 白色或灰色高嶺土Al2O3·2SiO2·2H2O制作壁畫白粉層或灰泥層，外觀呈松散土塊狀或致密性巖塊狀純度較高時色白細膩，如含雜質時可帶有灰、黃、褐等色石英SiO2多與其他白色顏料配合使用 無色透明含少量雜質云母KAl2(AlSi3O10)(OH)2伴生礦物具有玻璃光澤，無色透明，往往染有綠、棕、黃和粉色色調石膏CaSO4·2H2O宋以后用的較多，與滑石、石英、云母配合使用白色，含雜質時顯黃、紅色鉛粉Pb白色粉末，或凝聚為不規則塊狀，在甘肅一帶彩塑、壁畫中使用較普遍，易受環境影響變色白色，遇硫離子變黑色黃色系黃丹Pb3O4公元3世紀出現，唐代使用普遍，用鉛、硫磺、硝石等合煉而成 橙紅色或橙黃色金色系金箔Au表層為金屬，配合瀝粉貼金等技法使用 金色

這些礦物顏料有些性質較為穩定，受環境影響較小，有些則會在溫度、濕度、空氣等媒介干擾下，發生變化。壁畫在經歷了漫長的時間洗禮下，整體或局部會發生比較顯著的變色現象，比較嚴重的病害會影響畫面的藝術價值。如鉛白顏料，在對我國西北地區古代彩塑壁畫顏料進行研究分析時，發現了許多鉛白色顏料，它們有些來源于礦物質，有些來源于人工合成。[8]還有黃色顏料鉛丹等性質不穩定的礦物色，唐代張彥遠在《歷代名畫記》附注中指出“雌黃，忌與胡粉同用”。宋代《營造法式》中也有“雌黃忌鉛粉，黃丹”的說法。這說明，古人已經開始在思考某些礦物色的變色問題，并且針對這一問題采取了一些預防措施。

三、引發中國古代壁畫顏料變色的媒介及治理方法

古代壁畫顏料變色是古代壁畫多種病害情況中的一類特殊類型。壁畫病害分為活動性與非活動性。活動性病害一直在活動發展，對壁畫的損傷是持續的。[9]非活動性病害，在短時間內不會對壁畫造成嚴重危害，這兩種病害都需要及時進行人為干預。在進行人為干預之前，首先要分析引起壁畫病害的媒介，并提出有效的處理措施，阻止病害進一步蔓延。由于古代壁畫的保存受環境影響較大，自然界中各種因素、物質都可以成為病害媒介，其中需要特別注意的是，水、鹽的侵蝕，光輻射，空氣污染，微生物腐蝕，這些都會對壁畫畫面造成危害。

（一）水、鹽的侵蝕及治理

在幾種媒介里，受水、鹽的侵蝕影響最顯著的是石窟壁畫，由于開鑿石窟大都就地取材，石窟所在當地的地質、崖體巖石性質、膠結物類型都會對壁畫的基底層產生影響。

石窟多依山而建，為方便開鑿，選取的開窟巖體多為砂礫巖。砂礫巖以不同粒徑的巖砂顆粒為主，填充物為灰泥、云泥、粘土泥基和砂級、粉砂級粗雜基構成，膠結物以碳酸鹽為主，含少量綠泥石和黃鐵礦。其中的填充物及膠結物中含有的泥質成分，非常容易發生水化作用，導致巖體結構凝聚力降低，易發生膨脹、崩解。

除了砂礫巖體本身的問題，降水和植物根系的滲透水、地表徑流，通過巖石的裂隙完成水分和鹽分的運輸過程。當環境處于高濕度時，在崖體的壁畫表面容易發生水珠的聚集，這些水珠通常夾帶著可溶鹽和大氣中的酸性物質顆粒，通過表面裂隙向壁畫地仗層、灰泥層、巖體滲透，與壁畫中的可溶鹽結合，形成可溶鹽的不斷聚集。當氣溫升高，水分蒸發，可溶鹽使壁畫地仗層、灰泥層裂隙不斷增大，與巖體逐漸分離的同時，在壁畫表面析出白色的晶體顆粒，如氯化鈉和硫酸鈉（NaCl和Na2SO4) ，腐蝕壁畫顏料層，使顏料層結構疏松、剝落、發生變色現象。（圖3）在壁畫酥堿病害中，可溶鹽在畫面的析出結晶物，非常明顯地對顏料層造成破壞。

圖3

在對古代壁畫保護中，針對降水、滲透水對可溶鹽顆粒搬運問題的處理，可選擇的處理方法如下：

1、微巖芯取樣： 選擇壁畫0～2mm，2～5mm等不同深度，提取試驗樣塊，采用離子色譜法對可溶鹽的含量進行測定，同時分析鹽類的構成，以選擇適當的脫鹽材料。

2、吸水材料選擇：選擇純木漿、無紡布、細毛毯、脫脂棉、生綿紙、鏡頭紙、粗羊毛毯、海綿、淀粉接枝聚丙烯酰胺樹脂（厚度約為1cm）作為吸水材料比對試驗。

3、通過試驗選擇合適的吸水材料配比：

（1）將吸水材料切割成8cm×8cm的方塊，并混合黏土，制成吸水袋。

（2）將細毛毯平鋪在桌面上，用水噴濕。

（3）分別稱量吸水袋干燥時的重量以及吸水潮濕后的重量。

（4）上方加蓋金屬板和重物。

（5）記錄試驗開始時間，每間隔15min稱量吸水袋的重量，直到吸水袋重量不再增加。

（6）吸水能力評估：吸水量=吸水平衡后重量-吸水前重量；

吸水速率(g/h)=(吸水平衡后最大量-吸水前重量)/ 吸水平衡后總時間

（7）根據實驗結果，結合壁畫病害區特征選擇合適的現場脫鹽材料。

4、壁畫病害區除塵：用洗耳球小心地將壁畫顏料層翹起部位背后的塵土、細沙吹干凈，然后用軟毛筆將壁畫表面塵土清干凈。

5、填充泥漿：水對可溶鹽的搬運過程，造成壁畫地仗層、顏料層與巖體基底層的分離，針對壁畫顏料層懸浮、地仗層粉化和脫落，可用針頭注射器將0.2%的明膠多次注入地仗缺失部位，讓膠液慢慢滲透，同時用針頭注射器或滴管，將摻有一定比例細沙的稀泥漿（脫鹽）均勻平鋪于地仗層缺失處。

6、注射粘合劑（明膠）回貼顏料層，稍干后，用棉球進行滾壓，壓平壁畫。

7、敷貼吸水脫鹽墊：用帶有2cm厚海綿的透氣性頂板把吸水脫鹽材料敷貼在壁畫表面，進行脫鹽處理，定時檢測脫鹽情況，視壁畫干燥情況更換脫鹽墊。

8、清除壁畫表面結晶鹽：將裁剪成方塊的高強度吸水紙，用蒸汽噴霧打潮后，敷貼在壁畫結晶鹽位置，用軟海綿輕輕拍打紙面，使其與壁畫畫面充分結合，待吸水紙干燥后取下，結晶鹽顆粒就吸附在紙面上。

9、記錄修復過程，做好可溶鹽處理后期的效果檢測。

（二）光輻射的危害及治理

光輻射也是造成壁畫顏料變色的重要因素，一些特定位置的壁畫容易被日光長期直接照射。太陽光中的紫外線對畫面影響很大，長時間的光照會引發顏料層的褪色，與背光的顏料層相比，許多壁畫在向光的地方有明顯色差。光照除了會引起顏料層晶體顆粒的褪色，還會導致膠結材料的老化，使顏色顆粒不斷脫落，導致畫面色彩越來越淺。光輻射還會直接引起顏料層變色，如鉛丹、青金石、石青、赭白、鉛白、朱砂、白堊等顏料，都會在光的輻射作用下發生顏色的改變，如鉛丹、朱砂會失掉表面的鮮紅，變成黑或灰褐色，例如敦煌莫高窟第428窟的北周壁畫《說法圖》（圖4），南北壁上的壁畫人物身體的肉色變成灰色，表面的線條完全風化掉了，在光線比較明亮的部位，變色較為明顯，而光線照射不到的部位，畫面色彩則比較清晰。

圖4

自然光和人工光源都會對壁畫顏料層造成傷害。在這一問題的處理上，原址保護的壁畫大多處于石窟或者寺院內，需要保證文物所處環境具有避光的密閉性，壁畫所處環境避免東西向開窗，以防止紫外線直接照射在文物上。具體可采取以下措施：

窗門安裝遮陽板，或采取搭涼棚、掛厚窗簾、竹簾等避光措施。

受陽光直接照射區域的壁畫加裝夾層玻璃，中間夾一層紫外線濾光膜。

對于存放入博物館展示的古代壁畫，要注意合理選擇光源，應選擇有防紫外線功能的無紫外線熒光燈、冷反射鹵燈，或者使用帶有紫外線濾光器的熒光燈，也可以在熒光燈及玻璃罩上涂紫外線吸收劑。

（三）空氣污染物的危害及治理

空氣的污染物對壁畫顏料層也會造成危害。隨著城市工業廢氣的排放，硫化氫、二氧化碳、臭氧、二氧化硫，在空氣中比重不斷增加。這些污染物附著在壁畫表面，在長期無人清理的情況下，會使壁畫顏料層發生變化。空氣污染物的來源較為復雜，這些污染媒介在溫度和濕度作用下，形成酸性物質，附著在壁畫表面，對于以上多種因素需要進行分別處理。

1、工業廢氣：

(1)硫化合物：二氧化硫（SO2)和硫化氫(H2S)。二氧化硫性質活潑，易溶于水，在空氣中廣泛存在，能夠與空氣中的水蒸氣產生反應，形成強腐蝕性的亞硫酸（SO2+H2O→H2SO3）。硫化氫會與很多含鉛的壁畫顏料發生反應，如使鉛白、鉛丹轉化為黑色的硫化鉛（圖5），與含銅的石青反應生成硫化銅，使壁畫原有的色澤改變，極大地影響畫面效果。

圖5

(2)一氧化氮（NO)。一氧化氮與空氣中的氧氣和水蒸氣發生反應形成硝酸，具有強腐蝕性（4NO+3O2+2H2O→4HNO3），也會破壞壁畫顏料層和地仗層的穩定性。

(3)氯化物。氯氣與水發生反應形成鹽酸及氧化性的次氯酸（Cl2+H2O→HCl+HClO），是壁畫產生酥堿病害的主要原因，不僅使壁畫原有的色澤改變，極大地影響了畫面效果，而且使壁畫墻體酥散、粉化。

對于工業廢氣的處理，除了調整能源結構、改進煤炭等燃燒方式，利用綠色植物凈化大氣，還可以使用表面封護材料，對暴露于室外的文物進行表面處理，增強對空氣污染物的抵抗力。也可以在石窟或壁畫展館安置空氣凈化器和過濾裝置，阻隔酸性污染物顆粒的降落。

2、二氧化碳(CO2)：

二氧化碳主要來源于參觀壁畫的游客呼出的氣體。二氧化碳濃度過高時，會導致壁畫起甲（壁畫的底色層或顏料層發生龜裂，進而呈鱗片狀卷翹）。過高濃度的二氧化碳會使壁畫的地仗層中含有的可溶鹽在濕度作用下，在結晶—溶化這兩個狀態中搖擺，造成壁畫內部的空洞、起鼓、剝落。一般石窟壁畫可溶性鹽的溶解閾值是二氧化碳1500PPM，濕度62%。對二氧化碳氣體危害的防治辦法，主要是嚴格控制石窟寺游客的人流量，進行錯峰和限定參觀人數的安排。同時，加強空氣質量的監測評估，對空氣中的溫度和濕度進行有效控制。

（四）微生物的危害及治理

石窟壁畫、寺觀壁畫出現的發黑區域，是粉塵與微生物協同作用的結果。粉塵使壁畫顏料層變灰乃至呈黑色，在畫面表層形成既薄又硬的表層，具有一定的吸水性。這些堆積物使畫面色彩變得黯淡，同時為霉菌等微生物的生長，提供了營養，進而對壁畫顏料層造成腐蝕。在一些地區，這種侵蝕不但對畫面色彩造成損害，也影響了顏色黏合劑，使粘結顏料顆粒的骨膠等動物膠發生霉變。（圖6）

圖6

能夠對壁畫顏料層造成影響的微生物主要有：

1、白曲霉。菌落最初為白色，后變乳黃色。具嗜干生性特點，腐生性很強。能夠分解壁畫顏料層中的動植物膠結材料，致使膠結材料老化降解，使得顏料顆粒失去黏著性，引起褪色。

2、葡萄狀穗霉。菌落平展，粉狀，最初無色，后變褐色或黑色。含有的纖維素酶，可以分解地仗層的麥草、麻、棉等纖維，導致膠結材料腐爛變質。

3、曲霉。有黃曲霉、黑曲霉、黃褐曲霉、稀疏曲霉，是多種物質霉變的主要微生物之一，會導致顏料變色和膠結材料老化。

4、青霉。代表種是灰綠青霉，耐鹽、耐堿，造成石膏、白堊等白色系顏料層的污染。這些微生物是造成古代壁畫褪色、變色、酥堿、粉化等一系列病害的重要因素。

古代壁畫微生物的防治可以與昆蟲、動物的防治結合在一起，一般有如下措施：

1、壁畫霉菌采樣、菌種鑒定：用無菌采樣棒輕輕蘸取霉斑表面，用點培養法或載玻片培養法，將采集的霉菌進行菌種鑒定。

2、在霉斑較明顯的區域，采用氯胺—丁的酒精溶液清洗，也可以用木瓜蛋白酶溶液進行處理。

3、存放壁畫的室內做好殺菌防霉處理，噴灑“霉敵”0.02%～0.03%水溶液，防止霉害發生。

4、控制壁畫存放環境的溫濕度條件及參觀人數，溫度在18℃以下，相對濕度在65%以下時，大多數霉菌的繁殖、生長可以被控制。

四、結語

古代壁畫顏料變色問題成因較為復雜，作為病害的一種表現形式，通常與酥堿、粉化、霉變等病害相伴產生。為了更好地解決這一問題，除了在壁畫所在環境做好環境溫度、濕度日照、風向、水分蒸發、降塵等自然因素的監測工作，還要根據現場的調查工作，對壁畫病害情況進行文字、圖片記錄。對壁畫進行測繪，對巖體、顏料、地仗層進行深入的考察分析，對防治修復的方法、修復材料、修復工藝進行多次、反復的實驗比較，選擇對壁畫影響最小、解決病害最為徹底的方案。配合現代科技手段，如可以在Windows、Linux、Mac系統使用病害標識系統，可以極大地減少病害調研的工作量，使病害防治工作落實更為有效。通過以上措施的綜合實施，將古代壁畫美好的面貌保存下來，更為長久地展示在人們面前。