沂源栖真观壁画保护与研究：有害物质对壁画侵蚀的影响

栖真观壁画保存环境中留存有多种有害物质，包括空气中的灰尘、大气污染物以及可溶性盐。这些有害物质源于环境中长期的积累，持续侵蚀着壁画制作材料，尤其是对颜料层危害最大，损毁最为严重。

1. 壁画表面沉积灰尘

灰尘主要来源于大气中飘尘、燃烧可燃物形成的烟尘以及建筑上部坠落的尘土。灰尘对壁画材料的影响主要是机械摩擦和吸附有害物质引起次生病害。

灰尘多为颗粒物，沉降在壁画表面可对颜料层形成物理损伤和化学腐蚀，在长期蠕动过程中很难避免灰尘颗粒对壁画的机械摩擦。降尘在壁画表面形成难以去除的覆盖层，适宜微生物生存和繁殖，加大了微生物对壁画的腐蚀作用。灰尘疏松多孔，吸湿性强，环境比较潮湿时，有害污染物能够与灰尘吸附在一起，并与白灰地仗层中的孔隙结合。

为了评估灰尘对玉皇殿壁画的影响，对玉皇殿内的灰尘浓度进行了监测，了解灰尘在玉皇殿内的分布规律。玉皇殿灰尘的监测对象数据主要为PM2.5、PM10，使用空气质量监测仪对玉皇殿内外的降尘进行了监测。监测位置分别位于玉皇殿殿内西南角和殿前走廊西侧窗户1米高的窗台上。监测高度均为离地高1米。监测时间为白天工作时间每隔四小时监测一次。2021年4月24日至5月19日，依次记录PM2.5、PM10。

PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，也称为可入肺颗粒物，粒径小，富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远。PM10是直径小于或等于10微米的颗粒物，也称可吸入颗粒物或飘尘，在空气中停留时间很长。PM2.5、PM10监测结果如表4-4所示。其中，差值取殿外PM2.5、PM10值减去殿内PM2.5、PM10值。

表4-4　玉皇殿壁画环境灰尘监测记录

续表

续表

玉皇殿内的细颗粒物PM2.5和粗颗粒物PM10的含量与殿外几乎保持相同的变化，两者的监测值比较接近。可以看出，玉皇殿内壁画受到颗粒物污染的影响多数来源于自然界周围环境中的污染源，人类活动产生的灰尘和新陈代谢是次要影响因素。

2. 空气污染物侵蚀壁画

大气环境中的空气污染物是壁画材料老化的化学根源，以二氧化硫为代表的酸性气体和粉尘危害最大，其次是气溶胶、光化学烟雾、臭氧、二氧化氮等。

二氧化硫是造成壁画损坏的主要原因，二氧化硫对制作材料中的碳酸钙具有较强的腐蚀作用。硫化氢可与金属盐类反应生成重金属硫化物，导致壁画颜料变色。二氧化氮易溶于水形成硝酸，可直接与壁画发生反应促使其制成材料分解。二氧化碳能溶于水生成碳酸，可与碱或碱性氧化物反应生成碳酸盐，当过量二氧化碳存在时，铅白会变成中性的碳酸铅，碱性较大的石绿变成石青。酸雨的主要有害成分为硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物等能够生成具有酸性物质的成分，因此酸雨对壁画材料的损害具有降水和酸性气体的综合加成作用。(www.xing528.com)

为了评估空气污染物对玉皇殿壁画的影响，对玉皇殿内的空气污染物浓度、空气指数进行了监测，了解空气污染物在玉皇殿内的分布规律。玉皇殿空气污染物的监测对象数据主要为甲醛、VOC和空气指数。使用空气质量监测仪对玉皇殿内外的甲醛、VOC和空气污染指数进行了监测。监测位置分别位于玉皇殿殿内西南角和殿前走廊西侧窗户1米高的窗台上。监测高度均为离地高1米。监测时间为白天工作时间每隔四小时监测一次。2021年4月24日~5月19日，依次记录甲醛、VOC和空气指数，结果如表4-5所示。其中，差值取殿外甲醛、VOC和空气指数值减去殿内甲醛、VOC和空气指数值。

表4-5　2021年4月24日至5月19日栖真观壁画环境有机物污染物监测记录

续表

续表

续表

根据监测结果，可以看出，玉皇殿内外甲醛的浓度均很小，多数时间内对壁画影响可以忽略不计，少数时间大于0.03毫克。甲醛多来源于人工制品，玉皇殿内人工制品不会重新挥发出甲醛气体，因此甲醛对壁画的威胁可以不予考虑。

殿内有机污染物的含量在0.02~0.31毫克，殿外为0.02~0.37毫克。殿内有机污染物的含量普遍超过了殿内有机污染物的含量，差值大部分不超过0.1，个别时间超过0.2。通常在殿内人员活动较多时，殿内有机污染物的含量要高于殿外含量，而在殿内人员活动较少时，殿内有机污染物的含量要低于殿外有机污染物的含量，这与外来人员活动带入有机污染物以及殿内外之间空气流动性加强有直接的关系。

关于玉皇殿内外的空气指数，白天殿内空气指数范围为54~282，变化值为228；殿外空气指数范围为98~312，变化值为214。殿内空气指数与殿外空气指数普遍比较接近，其变化范围也比较接近。殿内的空气指数显示，多数时间处于污染的状态。殿外的空气污染指数在多数的时间段要小于殿内，也就是殿外空气质量要好于殿内。综合考虑殿内工作人员活动、使用有机溶剂、殿内灰尘沉降等因素，殿内的空气污染指数总是高于殿外，也就是殿内空气质量要劣于殿外。如果遭遇严重污染天气，殿外空气指数大于300时，殿内的空气指数相应地会保持在低于殿外空气指数的水平，也就是殿内空气质量不会过度与殿外空气同步劣化。

3. 可溶性盐反复溶解结晶

壁画制成材料中可溶性盐的反复溶解和结晶对壁画产生的危害普遍存在，宏观上就是壁画酥碱、起甲、空鼓、脱落等。对壁画有害的可溶性盐有氯化物、硫酸盐和硝酸盐等，其来源于建筑基础中的土壤、岩石和地仗材料等。可溶性盐的活动既与壁画制作材料和工艺有关，也与玉皇殿建筑所处环境状况密切相关。

壁画病害通常是由一种或几种盐共同作用，在环境发生变化时可溶性盐溶解和结晶伴随着复杂的物理化学过程。壁画建筑依附的岩石或土壤中含有较高含量的可溶性盐，是壁画盐分的主要来源。壁画表面盐分含量高，往纵向深度含盐量递减。外界空气湿度升高时，盐分从土壤、砖块和石块向壁画表面迁移，含有盐分的壁画材料吸收空气中水分造成盐分的潮解，而当壁画周围环境中湿度降低时，可溶性盐在壁画地仗层、颜料层材料中可能出现结晶，具体结晶区域由其含量及浓度、环境、水分含量及迁移方向、建筑墙体中可溶性盐的含量及浓度决定。可溶性盐在壁画地仗层中浓缩富集到一定程度后爆发，其结晶区域较大，破坏面积也相应很大，引起壁画脱落、颜料层空鼓、地仗层酥碱、粉化等病害。