早期壁畫保護修復材料失效問題的研究

摘要：中國古代壁畫蘊含著豐富的歷史價值、藝術價值和科學價值，是研究古代人文風俗、思想傳統、服飾藝術最為直觀的實物資料。其根據繪制位置的不同可以分為墓葬壁畫、建筑壁畫和石窟壁畫。因此，本文將通過梳理早期主要使用的壁畫保護修復材料以及其老化失效后壁畫所產生的病害，探索壁畫保護修復材料失效的原因，并根據失效保護修復材料性能的不同總結目前的清除方法，并對未來的研究提出建設性的意見，以求能夠進一步減少甚至是消除失效保護修復材料對壁畫本體的危害。

關鍵詞：早期壁畫;保護;修復;材料

近年來，對早期壁畫保護修復材料失效問題的研究，多集中于對單一保護修復材料的病害分析與去除上，缺乏對早期保護材料及其病害特征的整體梳理。因此，本文通過梳理早期主要使用的壁畫保護修復材料及其老化失效后壁畫所產生的病害，探索壁畫保護修復材料失效原因，并根據失效保護修復材料性能的不同，總結目前的清除方法，為今后壁畫保護修復材料的篩選與使用提供建設性意見。

一、早期常用的壁畫保護修復材料

1.丙烯酸樹脂。應用于壁畫保護修復的丙烯酸脂類主要有ParaloidB72（甲基丙烯酸乙酯和甲酯的共聚物）、Primal AC33（聚丙烯酸甲酯和聚甲基丙烯酸甲酯）和三甲樹脂（甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸的共聚物）。[1]丙烯酸樹脂具有優異的光穩定性、優良的保色性和附著力以及耐堿、耐化學品等性能。其中B72作為壁畫的加固劑、粘合劑和封護劑，是早期文物保護領域應用最廣泛的聚合物材料之一。如1961年，將甲基丙烯酸甲酯樹脂共聚物用于云岡石窟的加固[2]，20世紀90年代利用三甲樹脂丙酮溶液深層滲透加固遼墓壁畫畫面[3]。

2.環氧樹脂。環氧樹脂結構中含有苯環、醚鍵，因而抗化學溶劑能力強，不論對酸、堿、有機溶劑都有一定的抵抗力。同時含有羥基、醚鍵、氨基及其他極性基團，對巖石的粘合力高。20世紀60年代初期起，龍門石窟、云岡石窟、大足石刻等多個石窟均采用環氧樹脂進行加固，其在國外應用也十分廣泛。20世紀 70年代起，環氧樹脂加木龍骨作為搬遷壁畫的支撐體被廣泛關注，80年代后在北方地區成為主流，許多館藏壁畫就是以環氧樹脂加木龍骨作為壁畫新的支撐材料。如陜西歷史博物館收藏的六百余幅壁畫中，就有近兩百余幅是以環氧樹脂作為壁畫新支撐材料的，占到了總體的三分之一。

3.乙烯類樹脂。乙烯類樹脂應用于壁畫保護上的主要有聚醋酸乙烯乳液、聚乙烯醇（PVA）和聚乙烯醇縮丁醛（PVB）。其能溶于水，材料性能比較穩定，溶液有很好的成膜性，還可防止細菌破壞。20世紀50至60年代起，敦煌研究院對莫高窟壁畫的起甲、酥堿、大面積脫落等病害進行研究和治理，通過對多種天然和合成材料的篩選，最終選擇聚醋酸乙烯乳液和聚乙烯醇作為粘合劑[4]。西漢早期柿園墓四神云氣圖壁畫表面也選擇聚乙烯醇縮丁醛進行加固[5]。

4.有機硅材料。有機硅材料具有良好的耐久性并且不變色，憎水性、透氣性、耐候性相對較好，具有加固和防水作用，因此多作為壁畫表面封護材料。如陜西彬縣大佛寺的保護研究中就使用了硅酸乙酯二聚體來加固壁畫[6]。

二、保護修復材料失效引起的壁畫病害

保護修復材料失效引起的壁畫病害分為直接病害和潛在病害。直接病害是指由于保護修復材料與壁畫原材料不適性或保護修復材料老化所引起的壁畫起甲、發黃、大面積脫落等;潛在病害則是因為保護修復材料破壞了壁畫與環境的水鹽平衡而導致壁畫出現的酥堿等病害，以及由于保護修復材料失穩變形所導致的壁畫開裂、脫落等。

1.起甲。保護修復材料失效引起的壁畫起甲與膠料老化引起的壁畫起甲存在明顯的差異。后者多為輕度或者中度病害，且大多呈零星分散分布，而前者則表現為白粉層或顏料層的片狀卷翹，起甲的范圍往往也比較大，且相對密集，一旦出現就很容易發展為重度病害。其形成的原因主要在于顏料層表面的粘合劑與壁畫本體的粘結力要遠遠大于壁畫顏料層與地仗層之間的粘結力，當粘結劑受環境溫濕度等影響老化收縮變形時，一旦其累積的應力大于壁畫顏料層與地仗層之間的粘結力，就會造成壁畫顏料層的開裂起甲，嚴重時甚至會直接脫落。在早期的壁畫保護修復材料中，B72、聚乙烯醇縮丁醛、有機硅混合乳液等常作為粘合劑應用在壁畫的保護修復中，如20世紀90年代寧夏固原出土的一批北周、初唐壁畫即是使用了聚乙烯醇縮丁醛加固壁畫顏料層，聚乙烯醇縮丁醛濃度依照2%、5%、10%的順序依次遞增，其性能與壁畫本體差異過大，再加上保存環境溫濕度波動較大等因素，壁畫便出現了開裂起甲等一系列病害。

2.酥堿。壁畫酥堿病害的形成是一個相當復雜的物理化學過程，影響因素主要有可溶鹽含量、溫濕度變化與水分遷移等。早期在對壁畫的空鼓病害進行修復的時候，會采用灌漿加固的方法，灌漿材料的介入雖然加固了空鼓的壁畫，但也會改變原來毛細水的運移途徑，尤其是灌漿材料的透水透氣性能不佳時會形成明顯的阻擋界面，破壞壁畫原本的水鹽平衡，促進可溶鹽的聚集，導致壁畫空鼓產生新的酥堿病害。此外，對于一些館藏壁畫，也會出現由于高分子加固材料透氣透水性過差而出現的壁畫地仗層酥堿的病害問題。

3.空鼓。空鼓是壁畫地仗層局部脫離支撐體，但脫離部分周邊仍與支撐體連接的現象。早期保護修復材料造成的空鼓病害主要是因為地仗層中加固材料老化失效，造成壁畫地仗層的強度降低，與支撐體的粘結力降低。

4.外觀變化。為了使壁畫能夠處于一個相對穩定的環境，早期在加固壁畫之后通常會在壁畫表面進行封護，使壁畫表面處于一個封閉疏水的狀態。盡管保護修復要求表面封護劑要無色、可逆，但是隨著長時間的自然老化，這些表面封護材料的性能也在發生著變化，在光、溫濕度和微生物等影響下，出現了發黃、炫光等病害，極大地影響了壁畫的藝術性與穩定性。史射勿墓壁畫便是其中的典型代表，由于使用了濃度過高的聚乙烯醇縮丁醛加固壁畫顏料層，致使壁畫表面產生了嚴重的炫光問題，由顯微照片可知壁畫表面的聚乙烯醇縮丁醛呈不均勻分布的狀態，而且隨著長時間的老化過程已經發生了褶皺，因此造成了壁畫外觀的顯著變化。

5.開裂。開裂病害主要與壁畫保護修復后更換的新支撐體有關，20世紀70年代后使用環氧樹脂作為新支撐體在北方地區形成主流，在館藏壁畫和建筑壁畫中使用非常廣泛，如陜西歷史博物館館藏唐代壁畫和遼寧義縣奉國寺元代壁畫即使用環氧樹脂和玻璃纖維布作為新支撐體，但受環氧樹脂收縮變形影響，壁畫地仗層與環氧樹脂逐漸分離，當環氧樹脂累積的變形應力大于壁畫地仗層的強度時，地仗層便會開裂，造成壁畫的失穩。

三、保護修復材料失效的原因

1.材料與壁畫不相適。早期的保護修復材料由于缺乏系統的實驗室模擬實驗和現場的本體測試，在選擇上缺乏針對性和科學性。很多材料本身的性能就存在問題，不適合應用于壁畫保護修復中，而且大多數材料的選擇具有盲目性，往往是這一階段行業內流行哪種材料就選擇哪種材料，沒有考察這種材料是否適合于不同的地質環境、不同的大氣環境和不同材質的壁畫，因此遺留下很多問題。

2.材料自身的不穩定性。有機高分子材料老化是分子中C-C和C-H極性鍵斷裂或是聚合物直接與氧反應產生自由基的引發作用。光、熱、氧都會加速保護修復材料的老化。

3.施工工藝不恰當。由于保護材料濃度偏高或噴涂次數過多，容易造成壁畫表面樹脂富集，從而產生炫光。另一種常見情況則是使用環氧樹脂過量由背后滲透至畫面，造成壁畫表面污染。

4.保存環境的影響。B72、三甲樹脂等高分子材料受光、溫濕度等環境因素影響很大，耐候性和耐老化性能較差。保存環境的溫濕度波動及光的存在都會加速這些高分子材料的老化，促使材料失效。

四、失效保護修復材料的清除

1.溶解法。對可溶解于水或有機溶劑的失效保護修復材料，可使用棉簽蘸取去離子水或可以溶解它的其他有機溶劑進行浸潤，然后敷上柔軟的紙張，在紙張上再蓋上一層保鮮膜使其溶脹，之后再用機械工具將其去除，比如桃膠、明膠、聚乙酸乙烯酯等材料。但是這種方法很容易造成有機溶劑的二次污染，而且隨著這些材料的老化，分子內交聯反應的進行，其分子量增大，溶解度下降，很多當初可溶的材料現在已經不可溶，所以該方法存在很大的局限性。

2.凝膠清洗法[7]。凝膠清洗法是近年來應用比較廣泛的一種清洗方法，把溶劑、表面活性劑、活性酶等有效成分加入凝膠基底中，可以提高清除能力。凝膠材料能夠通過減緩活性溶劑的釋放來減少對壁畫層的滲透和溶脹作用，同時以自身特殊的網絡結構吸附溶解的高分子鏈段。不同的凝膠-清洗劑配方可以應用于不同的壁畫保護修復材料，這種方法對于丙烯酸樹酯和聚醋酸乙烯酯都有比較明顯的去除效果。經浙江大學賈成思和張秉堅基于凝膠法的古代壁畫表面加固材料的去除技術模擬研究，結果表明清除效果最好的配方是0.8%硼砂和4%聚乙烯醇凝膠 + 乙酸乙酯”及“0.8%硼砂和4%聚乙烯醇凝膠 +1∶1乙酸乙酯與對二甲苯”，也可采用多次清洗的方法使清除效果更好。

3.激光清洗法。由于壁畫畫面復雜，因此采用激光進行表面失效殘留的清除時應格外小心，需要選擇合適能量和波長的激光，先在沒有畫面的地方進行試清洗，待清洗性能穩定后再在壁畫顏料層上進行小規模的清洗，該方法不適宜珍貴壁畫表面失效保護修復材料的清除。

4.微乳液清洗法。微乳液清洗是根據被清洗材料的性質，將溶劑、表面活性劑和助表面活性劑等按一定比例進行配置，以達到最佳的清洗效果。其中最為廣泛的是水包油型微乳液清洗，對于B72和AC33有著明顯的清除效果。

五、結論

對于我國古代壁畫早期使用保護修復材料的研究，目前仍處起步階段，缺少對其與壁畫本體、壁畫保存環境之間相互作用關系的研究。同時沒能將由保護修復材料引起的病害與壁畫一般病害區別開，只關注到壁畫表面病害，在早期失效保護材料去除方法的選擇上也過于單一，沒有取得很好的去除效果。

之前幾十年壁畫的保護修復材料應用為我們研究壁畫本體的老化、保護修復材料的老化提供真實可信的證據，對于今后的研究有著極其重要的參考價值。實驗室老化模擬很難達到真實的老化效果，這使得通過實驗室篩選出的最優的壁畫保護修復材料仍不能滿足現在的壁畫保護修復。因此在今后的工作中需要從實際出發，從這些已經被時間驗證過的壁畫保護現狀出發，不斷總結過去材料老化失效經驗，再從經驗回到理論，以指導下一步的壁畫保護工作。

參考文獻：

[1]成倩，趙丹丹，郭宏.早期失效保護修復材料對壁畫的影響[J].文物保護與考古科學，2013，（5）：77-82

[2]李治國.云岡石窟科技保護研究五十年[J].文物世界，2004，（5）：3-7

[3]邱國彬.淺談遼墓壁畫的揭取和保護[J].北方文物，1998，（2）：96-99

[4]李佳珉.莫高窟壁畫病害和已用典型保護材料的調查研究[D].浙江大學，2013

[5]鐵付德.西漢早期柿園墓四神云氣圖保護研究[J].文物保護與考古科學，2004，（2）：47-53

[6]劉芳珍.彬縣大佛寺石窟危巖加固設計與施工[J].巖土工程學報，1998，（9）：112-115

[7]賈成思，張秉堅.基于凝膠法的古代壁畫表面加固材料的去除技術模擬研究[J].文物保護與考古科學，2016，（11）：9-18

作者簡介：

李倩，助理館員，研究方向：壁畫修復及保護研究