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本文从莫高窟盐害壁画调查和环境监测入手,提出盐害壁画地仗可溶盐的分析方法体系,系统分析以酥碱和疱疹为典型盐害壁画的可溶盐组成及盐分分布规律,研发高吸水吸盐树脂材料并结合盐害壁画修复治理工艺,对莫高窟盐害壁画进行了修复治理研究,达到了预期的效果。主要包括以下内容:(1)盐害壁画在莫高窟分布广泛且程度严重,有180个洞窟分布有盐害壁画,盐害壁画总面积836m2,大部分位于底层洞窟内早期为抢救壁画而做的边缘加固的周围。根据疱疹不同的特点对疱疹病害进行了归类和命名。疱疹的分布规律与水的走向相符。(2)不同类型和位置的洞窟年度温湿度环境变化规律不同。洞窟虽长期处于较干燥的环境,但仍出现短暂的高湿度环境且变化幅度较大,这足以造成盐害壁画的发生和发展。位置较低和较大的洞窟,气温低,湿度大;位置较低的洞窟不宜受外部环境影响。开放洞窟和较大型洞窟,相对湿度日较差值大。窟型越大、位置越高的洞窟,春夏季气温日较差值小而秋冬季日较差值大。洞窟湿度值和湿度日较差值与降雨关系密切。洞窟开放会对窟内微环境造成极大的影响,无论是温湿度数值还是温湿度较差值,都比其他洞窟大很多。(3)提出盐害壁画的快速检测方法体系。几种方法组合使用,可以针对不同的要求达到检测目的,为盐害壁画分析和盐害治理修复研究提供可靠和适用的分析方法。(4)以98窟为例,进行了酥碱壁画不同位置、地仗不同深度的盐分含量分析及盐分分布规律研究。98窟西壁的含盐量最高,平均含量接近2.5%,东壁含盐量最低,不到0.8%,各壁面可溶盐由东壁向西壁含盐量逐渐升高。98窟壁画地仗随深度增加含盐量有明显降低的趋势,壁画表面含盐量可达6.5%,约是底层的二倍。地仗可溶盐以Na+、Cl-、SO42-为主,占可溶盐总量的91%。(5)采用多种方法对疱疹洞窟壁画地仗和疱疹进行分析,得出的结论可以相互验证和支持。SEM可清晰观察到疱疹中的NaCl的立方体晶体结晶物。SEM-EDS面扫描观察到疱疹表面和剖面的Na和Cl分布各有特点。疱疹颗粒含盐量大多在20%-30%之间,以Na+、Cl-为主。SEM-EDS分析疱疹组成元素主要是Na、Cl、S、Ca、K。HRTEM图像配合EDS发现疱疹以NaCl为主,同时含有十几种极少量的易溶盐/微溶盐。XPS分析显示,Na以氯化钠或者硫酸钠形式的化合物存在,S以典型的硫酸盐形式存在。XRD分析疱疹可溶盐主要是NaCl。多种分析方法确定并验证,疱疹的主要成分为NaCl,同时含有Na2SO4、CaCl2、NaNO3、CaSO4等其他盐分。壁画疱疹病害区地仗可溶盐含量一般在5%左右,非疱疹病害区一般在2%以下。与酥碱壁画不同的是,疱疹壁画地仗含盐量各深度层位分布平均,地仗可溶盐以Na+、Cl-为主,Ca2+、SO42-为辅。疱疹病害的形成是含有NaCl为主要成分的水分进入壁画地仗而造成的。(6)盐害壁画模拟试验研究发现,不同类型的盐及含量、不同外部环境可以产生不同类型、不同劣化程度的壁画盐害。模拟实验验证了现场观察的结果,也为盐害壁画修复提供了参考数据。(7)开展盐害壁画修复治理工艺研究和盐害壁画治理研究。结合研发的高吸水吸盐树脂材料,配合真空脱盐板,辅以二次脱盐技术的盐害壁画处理工艺,可以降低空鼓壁画灌浆后地仗中40%的盐分,壁画表面(画层)的盐分降低95%以上;针对酥碱壁画的修复,可以降低地仗中约50%的盐分,壁画表面盐分降低90%以上。经盐害修复治理后的壁画,可溶盐含量降低至安全的水平。强度明显提高,壁画画面更加完好。经历2年的观察和监测,盐害治理过的壁画状态稳定。