内蒙古壁画保护中心启动全区古代壁画保护前期勘察研究项目

近日，呼和浩特市文物保护与考古研究中心内蒙古壁画保护中心启动全区古代壁画保护前期勘察研究项目。中心派出专业技术人员赴鄂尔多斯市鄂托克旗乌兰镇鑫洲苑汉墓（墓葬壁画）和乌审旗乌审召（寺庙壁画）进行壁画附存环境监测与材质检测取样。

古代壁画的材质检测分析及其附存小环境的监测是“内蒙古古代壁画保护前期勘察研究项目”的重要组成部分，技术人员现场开展温湿度监测，并选取了不同结构层、不同颜料、不同病害样品及若干空白对比样，用于研究病害的产生途径、机理分析及环境对壁画的影响。

古代壁画制作材质较为复杂，壁画颜料大多为无机矿物质颜料，壁画支撑体、地仗层等不同结构层中又含有棉、麻、麦秸等有机材料，有些壁画表面出于保护目的刷护了有机成分为主的封护层。我国从上世纪50年代起开始，以中国文化遗产研究院和敦煌研究院为代表，开展了壁画修复材料和工艺的研究，不断借鉴、引入其他学科（物理学、化学、力学、生物学、气象学、岩土工程学等）中较为成熟的实验检测仪器，经反复试验，逐渐形成一些能够适用于文物保护的检测与监测仪器。

1、三维视频显微镜分析（OM）

三维立体视频显微镜起初是一种用于工程与技术科学基础学科、管理学、法学领域的分析仪器，于2006年12月6日启用。引入壁画分析检测工作后，其作用为通过不同放大倍数（50-400×）、不同景深（0.08-2.7mm）直观的观察壁画不同结构、不同颜料的剖面结构及厚度、加筋材料剖面结构及厚度等。属于样品的外观、形貌特征检测范畴。

OM仪器及乌审召壁画绿色颜料样品剖面观察结果示例

OM仪器及乌审召壁画绿色颜料样品剖面观察结果示例

OM仪器及乌审召壁画绿色颜料样品剖面观察结果示例

2、扫描电子显微镜及能谱仪（SEM-EDS）

扫描电子显微镜及能谱仪（SEM-EDS）是依据电子与物质的相互作用，当一束高能入射电子轰击物质表面时，被激发的区域将产生二次电子、俄歇电子、特征X射线、背散射电子、投射电子，以及在可见、紫外、红外光区域产生的电磁辐射。从原理上讲，利用电子和物质的相互作用，可以获得被测样品本身的各种物理、化学性质的信息，如形貌、组成、晶体结构、电子结构和内部电场或磁场等。引入壁画分析检测工作后，通过对样品的分析，可对样品剖面进行观察检测，获知相应颜料样品中包含的金属和非金属元素成分及其含量百分比，依此初步判断不同颜料是以何种元素为主，为进一步判断其化学成分提供基础依据。

SEM-EDS仪器及鑫洲苑汉墓壁画颜料样品检测结果示例

SEM-EDS仪器及鑫洲苑汉墓壁画颜料样品检测结果示例

3、X射线衍射仪（XRD）

X射线衍射仪 (X-ray diffraction，XRD)是确定物质中微量元素的种类和含量的一种方法，又称X射线次级发射光谱分析，是利用原级X射线光子或其它微观粒子激发待测物质中的原子，使之产生次级的特征X射线（X光荧光）而进行物质成分分析和化学态研究。其分析研究始于上世纪60年代，后期逐步扩展至各行业材料分析检测领域，通过对材料进行X射线衍射，分析其衍射图谱，获得材料的成分、材料内部原子或分子的结构或形态等信息的研究手段，是研究物质的物相和晶体结构的主要方法。

X射线衍射分析方法引入壁画分析检测工作后，主要是对地杖层样品进行分析，通过衍射谱图与标准图谱对比，获知不同衍射峰所对应的物质化学成分，从而判断出地仗层中包含的不同化学成分。

XRD仪器及乌审召壁画地杖层样品检测结果示例

XRD仪器及乌审召壁画地杖层样品检测结果示例

近年来出现的便携式X射线衍射仪（XRF）可以实现对壁画的无损分析，即传统的取样分析检测为微损分析，而便携式X 射线衍射仪可在现场直接实现对壁画的无接触检测分析。

4、拉曼光谱分析仪（Raman）

拉曼光谱是一种散射光谱，拉曼光谱分析法是基于印度科学家C.V.拉曼（Raman）所发现的拉曼散射效应，对与入射光频率不同的散射光谱进行分析以得到分子振动、转动方面信息，通过物质不同化学键或基团有特征的分子振动而产生的与之对应的拉曼位移，进而定性判断分子结构的一种方法。

拉曼光谱分析适用于有机物和无机物的结构分析，但更多的是用于有机物、高聚物、生物方面的分析检测。引入壁画分析检测工作后，通过颜料样品呈现的拉曼光谱中出现的不同峰值，对比标准图谱后，可直观的判断出颜料的成分。而针对壁画颜料表面的封护层、胶结材料等有机物样品，通过其官能团呈现的峰值与标准图谱对比后，可初步判断出有机物包含的官能团结构，为下一步判断材质的具体化学结构提供依据。

Raman仪器及乌审召壁画颜料样品检测结果示例

Raman仪器及乌审召壁画颜料样品检测结果示例

5、傅里叶变换红外光谱仪（ATR-FTIR）

目前使用的红外光谱仪为第三代产品，相对于第一代棱镜红外仪和第二代光栅红外光谱仪，第三代光谱仪采用了光的相干性原理，于上世纪80年代开始在世界范围内推行使用。

相较于其他仪器，ATR-FTIR具有光谱范围宽、分辨率高、灵敏度高、无损样品及不用烘干样品等优点。引入壁画分析检测工作后，在Raman光谱仪的基础上，进一步对各类有机材料进行较为准确的成分与化学结构分析。

ATR-FTIR仪器及乌审召壁画封护层样品检测结果示例

ATR-FTIR仪器及乌审召壁画封护层样品检测结果示例

6、离子色谱仪（IC）

离子色谱是高效液相色谱的一种，故又称高效离子色谱（HPIC）或现代离子色谱。离子色谱法利用混合物中组分离子在流动相和固定相间分配系数的差别，当离子在两相间做相对移动时，各离子在两相间进行多次分配从而使各组分离子得到分离，其过程的本质是待分离混合离子在固定相和流动相之间分配平衡的过程。然后用电导或紫外检测器对分离出来的离子进行定性检测，再结合色谱进行定量分析。

引入壁画材料分析检测工作后，主要测定地杖层中可溶盐的种类的浓度分布，以此分析壁画病害中最重要的“酥碱”病害产生途径，进而推断其他相关病害的诱发机理，为下一步壁画修复材料的选取、预防性保护等措施提供可靠依据。离子色谱仪分析结果一般以样品包含的阴阳离子质量浓度进行表述，单位为mg/kg或μg/g表示。而其中的Na+、K+和Cl-、SO42-、NO3-是引发酥碱病害的主要成分，即可溶盐成分，其不同部位的含量差异是推断可溶盐迁移途径的重要依据。

离子色谱仪及地杖层样品检测过程中色谱柱示例

离子色谱仪及地杖层样品检测过程中色谱柱示例

以上为目前应用于壁画样品检测过程中的主要仪器，大部分为微损分析，即需要选取少量样品运至实验室进行检测分析，而针对文物的珍贵特征及样品运输不便性，目前正在逐步开发相应的便携式仪器，能够直接在现场与壁画无接触的条件下开展无损检测分析。

壁画产生的病害是材料与环境共同作用而导致的，因此在壁画保护中开展对小环境乃至区域性的监测和研究是非常必要的。壁画本体内的水盐运移、空气压力、热传导、化学反应等因素均为病害产生的直接或间接因素。截止目前，国内仍未开发出专门针对壁画保护方面的全自动环境监测仪器或环境在线监测与终端处理配套仪器，大部分情况下仅能够采用一些简易的便携式温湿度仪器对墓葬、寺庙、石窟等壁画附存本体内进行实时监测。目前应用较为广泛的温湿度连续监测仪器为HOBO 系列温湿度自动记录仪，按照设定好的间隔时间自动获取室内外温度、相对湿度数据，形成一个相对完整年的连续数据链，但须由人工进行安装、拆取并将数据导入终端电脑进行分析。总体缺点在于：由于设备仅具备温湿度监测功能而无法实现其他因素的监测；由于仪器所需电能、数据存储容量等限值因素，也无法使其更加稳定和长期的自动监测；无法实现数据自动传输。

内蒙古壁画保护中心自2000年成立以来，历经从人为经验保护向科技保护转变的过程，2010年中心与敦煌研究院合作成立“国家古代壁画与土遗址保护工程技术研究中心—内蒙古工作站”。多年来，内蒙古壁画保护中心联合中国文化遗产研究院、敦煌研究院、北京科技大学科技史与文化遗产研究院等地的技术力量，逐步加大对内蒙古自治区古代壁画的科学保护力度，2021年完成内蒙古自治区文物局委托的《内蒙古自治区古代壁画保护现状调查》项目，为全区古代壁画保护资料整合提供有力支撑。下一步，内蒙古壁画保护中心将深入开展全区古代壁画保护前期勘察研究项目，通过现代科技手段，持续开展文物保护科学研究，永续传承文化遗产。