古代壁畫礦物顏料穩(wěn)定性研究

1、分類號(hào) 密 級(jí) 編 號(hào) 本科生畢業(yè)論文題 目 古代壁畫礦物顏料穩(wěn)定性研究 學(xué) 院 生 化 學(xué) 院 姓 名 康瀚予 專 業(yè) 06博物館系 學(xué) 號(hào) 262050117 指導(dǎo)教師 文娟 提交日期 2010年五月23日 原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：本人所呈交的論文是在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果。學(xué)位論文中凡是引用他人已經(jīng)發(fā)表或未經(jīng)發(fā)表的成果、數(shù)據(jù)、觀點(diǎn)等均已明確注明出處。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的科研成果。本聲明的法律責(zé)任由本人承擔(dān)。論文作者簽名： 論文指導(dǎo)教師簽名：年 月 日 目 錄第一部分 引言11、礦物顏料的起源22、古代壁畫所使用的礦物顏料

2、33、古代礦物顏料自身穩(wěn)定性分析4第二部分 古代壁畫顏料的老化影響 41、壁畫顏料老化的影響因素 41.1、溫度51.2、濕度51.3、光51.4、微生物52、實(shí)驗(yàn)部分 52.1、制備樣板62.2、配膠與涂色62.3、設(shè)置老化環(huán)境62.4、數(shù)據(jù)記錄與處理62.4.1 老化前后強(qiáng)度處理 62.4.2 透氣透水性數(shù)據(jù)處理 72.4.3 老化前后色差數(shù)據(jù)處理 72.5、實(shí)驗(yàn)結(jié)論92.6、實(shí)驗(yàn)影響因素的分析93、總結(jié)與結(jié)論 10參考文獻(xiàn)12致謝13附錄14古代壁畫礦物顏料穩(wěn)定性研究 康瀚予 （天水師范學(xué)院 生化學(xué)院 甘肅 天水 741000）摘要：本文以中國(guó)壁畫礦物顏料的起源、發(fā)展及環(huán)境對(duì)壁畫顏料的影

3、響為線索，列舉了主要的傳統(tǒng)礦物顏料的種類，研究探討了各種環(huán)境因素對(duì)壁畫顏料的影響，列舉幾個(gè)重點(diǎn)石窟寺壁畫顏料的老化機(jī)理和壁畫顏料的保存現(xiàn)狀，以及壁畫顏料自身穩(wěn)定性等。并根據(jù)對(duì)礦物顏料歷史、發(fā)展及本身特性的分析，通過實(shí)驗(yàn)研究為基礎(chǔ)，研究分析比較壁畫礦物顏料的穩(wěn)定性，在以后的工作中就應(yīng)注意保護(hù)的針對(duì)性和著重性。探討了溫度、濕度、光對(duì)礦物顏料的老化程度及穩(wěn)定性影響，得出古代礦物顏料最適宜的環(huán)境，以更好的保護(hù)壁畫，延續(xù)我們燦爛的文明文化。關(guān)鍵詞：壁畫 礦物顏料 穩(wěn)定性abstract：in china based on the origin of mineral pigment mural, deve

4、lopment and environment on the mural of pigment, lists the main clue of the traditional types of mineral pigment, studied various environmental factors to influence the murals, paint several key cave temples mural pigment aging mechanism and mural, and preservation of the pigment etc. their murals p

5、igment and according to the mineral pigment history, development and itself characteristics are analyzed, and based on the experiments, the research analysis of stability, mural mineral pigment in the later work should notice to protect the pertinence and emphatically. explore the temperature, humid

6、ity, light of mineral pigment aging degree and stability, influence of ancient mineral pigment is most appropriate environment, in order to better protect mural, extend our glorious civilization and culture.keywords：mural mineral pigment stability第一部分 引言自人類出現(xiàn)以來，礦物顏料就與人類相伴至今，但是歷代畫工們只是加工和使用。我都知道人類最早用來

7、繪制壁畫的是礦物顏料，在中國(guó)已發(fā)現(xiàn)的最早利用天然色彩的例子可追溯到舊石器時(shí)代晚期。目前關(guān)于古代壁畫顏料的研究，國(guó)內(nèi)外多種現(xiàn)代化分析手段，多用先進(jìn)的科技儀器對(duì)古代顏料成分進(jìn)行了研究分析。據(jù)了解與估計(jì)，國(guó)內(nèi)外約有30多個(gè)單位的文物保護(hù)工作人員從事過古代壁畫顏料的分析研究工作。使用的方法及儀器多達(dá)十余種，包括化學(xué)分析法、發(fā)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(zhì)譜法、色譜法等等，可以歸納為成分分析、結(jié)構(gòu)分析、顯微分析三大類，用于了解古代壁畫所使用的礦物顏料種類及成分。國(guó)家重點(diǎn)科技項(xiàng)目“中國(guó)古代壁畫和彩塑極其保護(hù)的研究”實(shí)施之后，對(duì)絲綢之路的克孜爾石窟、敦煌莫高窟、安西榆林窟

8、、張掖馬蹄寺石窟、武威天梯山石窟、永靖炳靈寺石窟、天水麥積山等石窟的壁畫彩塑顏料進(jìn)行了系統(tǒng)的分析研究工作。在顏料穩(wěn)定性的研究方面，國(guó)內(nèi)外也曾有人對(duì)此做過分析，但是存在是局域性的和地域性等缺陷（多僅限于一個(gè)石窟內(nèi)顏料成分、環(huán)境、穩(wěn)定性的研究）。本文針對(duì)古代壁畫礦物顏料、穩(wěn)定性分析及環(huán)境因素對(duì)其穩(wěn)定性的影響進(jìn)行研究與討論，主要做的是環(huán)境對(duì)礦物顏料穩(wěn)定性研究與探討。通過了解古代壁畫顏料種類、古代壁畫顏料的制作工藝、顏料中的膠結(jié)材料，結(jié)合文獻(xiàn)資料、現(xiàn)有壁畫顏料研究成果進(jìn)行顏料的光老化和溫濕度老化試驗(yàn)，分析古代壁畫顏料的穩(wěn)定性。在此基礎(chǔ)上有針對(duì)性的選擇壁畫保存適宜溫濕度環(huán)境條件，以便更好的保護(hù)壁畫。1

9、礦物顏料的起源中國(guó)傳統(tǒng)顏料起源于礦物色和植物色，迄今約有七千年的歷史。顏料礦物具有色彩鮮艷、潔凈，可保持千年而不褪色的特點(diǎn)。由于這些顏料礦物是在一定的地質(zhì)環(huán)境下形成的，并具有較穩(wěn)定的物理、化學(xué)性質(zhì)。因此，用這些礦物顏料所繪的各種畫，其顏色能保持經(jīng)久不變。如甘肅敦煌的壁畫，故官內(nèi)珍藏的五代韓熙載夜宴圖、芙蓉錦雞等。在中國(guó)，最早用于著色的顏料是赤鐵礦（fe2o3）和黑色的磁鐵礦(fe3o4)等礦物質(zhì)，這些五顏六色的石塊很容易從自然界取得，不需經(jīng)過復(fù)雜的處理就可。人類最早利用的礦石，幾乎都是紅色，中國(guó)也不例外。中國(guó)考古發(fā)掘中發(fā)現(xiàn)最早的紅色顏料除了赤鐵礦外，還有朱砂。在顏料的使用過程中，人們慢慢認(rèn)識(shí)到

10、，在涂色前把礦物質(zhì)粉碎、研磨，磨得越細(xì)，顏料的附著力、覆蓋力、著色力等就越好。 礦物顏料的最早記載出現(xiàn)于商周時(shí)期，戰(zhàn)國(guó)時(shí)期的古書尚書禹貢上就有關(guān)于“黑土、白土、赤土、青土、黃土”的記載。我國(guó)古代使用的礦物顏料有：紅色的赤鐵礦和朱砂（hgs）、黃色的石黃（雄黃和雌黃）、綠色的空青、藍(lán)色的石青、白色的滑石、白堊、石膏，黑色的炭黑等等。其制作方法是先選礦，再將天然礦石機(jī)械破碎粉碎、研磨分選、精制、漂洗和提純，最后配膠加工而成。從漢代起的歷代的壁畫中，我們可以看到黑、赭、黃、大紅、朱砂、石青、石綠等礦物顏料的大量運(yùn)用。在漢代的壁畫中，黑色顏料比例最大，赭、黃其次，并且這些顏色的飽和度都很高。到兩晉南北

11、朝時(shí)期（約公元265年589年），已出現(xiàn)覆蓋力較強(qiáng)的礦物顏料和透明植物性顏料并用的壁畫。古代壁畫顏料靠摻入其中的膠結(jié)材料附著于壁畫載體表面，顏料層是繪制于細(xì)泥層之上的圖案部分，是壁畫最主要的部分，也是精華所在，我們之所以保護(hù)石窟壁畫，實(shí)質(zhì)就是為了保存這層珍貴的顏料層。2 古代壁畫使用的礦物顏料研究發(fā)現(xiàn)我國(guó)各地古代壁畫所使用的顏料種類基本相同，主要是在使用特點(diǎn)上存在明顯的差異。以顏料的色彩區(qū)分，可分為紅、藍(lán)、綠、黑、白、黃、金等幾大類。我國(guó)古代壁畫所使用的礦物顏料有以下幾類：（1） 紅色礦物顏料：古代壁畫中最常用的礦物紅色顏料有土紅、鉛丹、朱砂、雄黃四種。土紅主要顯色成分-fe2o3，是應(yīng)用最多

12、、最普遍的一種紅色無機(jī)顏料。鉛丹pb3o4是我國(guó)古代煉丹術(shù)最偉大的成就之一，也是最早使用的一種人工合成顏料。又名紅丹、黃丹、津丹。鉛丹礦物顏色深紅、褐紅，有時(shí)具黃色色調(diào)，條痕橘紅色，光澤暗淡。在壁畫中鉛丹和二氧化鉛混合呈現(xiàn)棕黑色。中國(guó)利用朱砂（hgs）的歷史很久遠(yuǎn)，原始社會(huì)墓葬中就發(fā)現(xiàn)過朱砂，又名“丹砂”，色調(diào)為大紅和朱紅，是古代紅色首選。純正艷雅，性質(zhì)穩(wěn)定不易變色，適用于人物繪畫中的臉部、唇及紅色服飾。也用于制做印泥和建筑彩繪。雄黃的化學(xué)成分是ass，是古代常用的一種紅色顏料。（2） 藍(lán)色礦物顏料：古代壁畫中最常用的藍(lán)色礦物顏料是石青，即藍(lán)銅礦2cuco3cu（oh）2，呈藍(lán)色，又名石青、大

13、青。再者就是青金石（na,ca）8(alsio4)6(so4,s,cl)2,又名天然群情、佛青、回回青、金精，由于其抵抗熱及堿類之侵蝕力甚強(qiáng),但由于我國(guó)青金石產(chǎn)量減少，在我國(guó)古代壁畫中使用并不普遍。但是到了清代人造青金石開始普遍使用，藍(lán)色顏料幾乎全部采用人工制造的群青（也叫人造青金石），大量?jī)r(jià)格低廉的人造青金石從歐洲輸入中國(guó)。（3） 綠色礦物顏料：古代壁畫中最常用的礦物綠色顏料有石綠、銅綠、綠銅礦等。石綠(孔雀石)別名巖綠青，孔雀石是制做綠色顏料主要原料，它是一種綠色的次生礦物，根據(jù)純度的不同分為頭綠、二綠、三綠，亦稱空青，是一種結(jié)構(gòu)疏松的堿性碳酸銅cuco3cu（oh）2，即是銅器表面生成的

14、銅綠。作為礦石是有名的孔雀石。其耐大氣作用性能好，并且有鮮艷活潑的翡翠綠色，是古代壁畫中廣泛使用的綠色顏料。銅綠是銅在潮濕環(huán)境下與二氧化碳作用生成cuco3，化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，很容易由綠色變成黃色，因而很少使用。氯銅礦是使用最多、最普遍的一種綠色顏料。在敦煌北涼至元代的各個(gè)時(shí)期壁畫中的綠色，大量使用了氯銅礦。（4） 黑色顏料：古代壁畫中最常用的礦物黑色顏料就是鐵黑，化學(xué)成分為fe3o4。墨是歷代壁畫中較為常見的一種黑色顏料，有松煙墨、油煙墨、漆煙墨。（5） 白色礦物顏料：古代壁畫中最常用的礦物白色顏料種類較多，常用的有滑石、白堊、高嶺土、石英、云母、石膏等。（6） 黃色礦物顏料：古代壁畫中最常用

15、的礦物黃色顏料有黃丹、雌黃、雄黃、土黃等。3 古代礦物顏料自身穩(wěn)定性分析顏料自身的穩(wěn)定性和礦物顏料本身以及膠接材料的穩(wěn)定性有關(guān)。依顏料的不同顏料自身的性能也就不盡相同，各個(gè)石窟壁畫所用的顏料都有差異，研究顏料自身的穩(wěn)定性對(duì)于我們對(duì)顏料的選擇，對(duì)古代壁畫顏料層的保護(hù)有很大的意義?？俗螤柺弑诋嬍褂玫募t色顏料以朱砂和鉛丹最為廣泛，而鉛丹絕大部分已變色；敦煌莫高窟，特別是早期壁畫中，大量使用的紅色顏料土紅；云岡石窟中，大量使用土紅和朱砂?？俗螤柺弑诋嬛械乃{(lán)色顏料全是青金石；敦煌莫高窟壁畫、彩塑的藍(lán)色顏料，早期以青金石為主，到了中期隨著石青的應(yīng)用，青金石逐漸減少，這個(gè)時(shí)期藍(lán)色顏料總的是以石青為主；云

16、岡石窟藍(lán)色顏料也有群青?？俗螤柺弑诋嬛械木G色顏料也全是氯銅礦，敦煌莫高窟壁畫 圖1 不同時(shí)期綠色、藍(lán)色顏料色差中的綠色顏料，以氯銅礦、石綠為主。 有學(xué)者以莫高窟十六國(guó)至宋朝不同時(shí)期洞窟中的綠色顏料和藍(lán)色顏料為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，進(jìn)行了研究，從壁畫的綠色、藍(lán)色顏料色差比較中我們可以看到（圖1），藍(lán)色顏料的變化比綠色顏料的變化要大的多，這表明藍(lán)色顏料沒有綠色顏料穩(wěn)定。 第二部分 古代壁畫顏料的老化影響1 壁畫顏料老化的影響因素由于受到外界因素，如溫濕度、光照、微生物等因素的影響，窟內(nèi)的壁畫或多或少地有褪色或變色現(xiàn)象，其按破損的情況可分為三種：一是變色破損，即某種顏料的顏色長(zhǎng)期在光和其他因素作用下慢慢變成了

17、另外一種顏色；二是褪色破損，即原來鮮艷亮麗的顏色，由于顏料顆粒的脫落或吸附粉塵，使摻雜了粉塵的顏色逐漸變淡；三是脫落破損，即壁畫中局部區(qū)域的顏料層完全脫落，已露出了墻壁的色彩,，并逐漸擴(kuò)大。要對(duì)壁畫合理很好的保護(hù)，首先要了解環(huán)境因素對(duì)壁畫顏料的影響。目前我國(guó)各地的古代壁畫上的顏料顏色都處于比較穩(wěn)定的狀態(tài)，這種狀態(tài)不是壁畫的原始狀態(tài)，而是經(jīng)過一段時(shí)間的變化后閉環(huán)顏料逐漸與周圍大氣環(huán)境作用形成的一種相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。這點(diǎn)充分說明顏料是否變化，不僅與顏料本身的特性有關(guān)，而且與周圍環(huán)境有著密切的關(guān)系。1.1 溫度壁畫保存環(huán)境的變化范圍不應(yīng)過大，由于其他因素，如光、氧、濕度等因素的共同協(xié)同作用的影響下，溫度

18、在后續(xù)反應(yīng)中具有加快反應(yīng)速度的作用。溫度對(duì)壁畫顏料的影響就有直接作用和間接作用。各個(gè)物質(zhì)的熱膨脹系數(shù)不同，甚至相差很大，溫度變化時(shí)，導(dǎo)致熱脹冷縮，使壁畫開裂。這是溫度對(duì)壁畫顏料的直接影響。而溫度的變化產(chǎn)生的間接作用就是濕度的變化以及冰凍風(fēng)化兩類。1.2 濕度濕度因素可以引起多種壁畫病害，壁畫顏料變色、酥堿、膠接材料老化等等。高濕環(huán)境是引起壁畫顏料變色的必要條件之一。而相對(duì)濕度越低，酥堿速度就越快，使顏料成疏松粉末狀而脫落。高濕環(huán)境還會(huì)引起膠接材料的老化，顏料中的膠接材料老化后，顏料自然而然就脫落。1.3 光光輻射對(duì)壁畫顏料的危害在顏料褪色、顏料變色、膠接材料的老化三個(gè)方面。紫外光的輻射不僅能破

19、壞顏料的結(jié)構(gòu)和組成，使之變色個(gè)褪色，而且在紫外光的作用下，使顏料變色，破壞膠接材料。由于膠結(jié)介質(zhì)之間的熱膨脹系數(shù)不同，使畫面層在熱脹冷縮變化中剝落。1.4 微生物壁畫上的微生物主要以霉菌為主，細(xì)菌較少。在潮濕環(huán)境下，微生物孢子著生在壁畫壁面上，很容易滋生蔓延，它們分泌出各種有機(jī)酸和強(qiáng)氧化物，強(qiáng)氧化劑使顏料變色，而各種有機(jī)酸和有色代謝產(chǎn)物直接污染了壁畫顏料層。而微生物吸收附著空氣中的灰塵和有害氣體，對(duì)壁畫有嚴(yán)重的破壞作用。微生物對(duì)壁畫顏料的影響較大。它們的生長(zhǎng)繁殖及代謝產(chǎn)物可以直接造成顏料色度的改變，而且代謝過程中形成的有機(jī)酸等產(chǎn)物對(duì)顏料晶體顆粒的晶形造成破壞，所形成的草酸鈣等有機(jī)酸鹽，可使顏料

20、層中鈣含量增加。2 實(shí)驗(yàn)部分根據(jù)上述幾個(gè)重點(diǎn)石窟寺壁畫在各個(gè)時(shí)期，所普遍采用的顏色不同顏料的種類，實(shí)驗(yàn)所選用的顏料為：紅色的土紅、朱砂，綠色為石綠，藍(lán)色的石青、群青。(1)、實(shí)驗(yàn)工具：抹子，小鏟、畫筆（毛筆和排筆）、畫刀、調(diào)色盤、筆洗、一次性手套、天平、玻璃棒等。(2)、藥品與材料：石膏、木板、骨膠、顏料等。(3)、實(shí)驗(yàn)設(shè)備儀器：白度色度儀：wsd-3a、北京康光儀器有限公司；電子天平：al204、梅特勒-托利多儀器有限公司；恒濕恒溫箱：hws-160、上海林頻股份有限公司；紅外線老化箱：404-1、上海實(shí)驗(yàn)儀器總廠有限公司。2.1 制備樣板將選好的木板鋸成大小5cmx7cm的長(zhǎng)方形木塊,將過

21、篩的石膏粉調(diào)成糊狀均勻的涂抹于木板上, 呈0.7cm厚的白灰層，放于陰涼處陰干后待用。在平整潔凈的三合板上澆灌石膏糊做10cmx10cm的白灰塊大樣板，放于陰涼處陰干后待用。2.2 配膠與涂色熬膠：本實(shí)驗(yàn)中所用的膠是骨膠（彩版一附圖1），將200ml自來水盛裝于500ml的燒杯中，把燒杯放在加熱套中進(jìn)行加熱，待水溫達(dá)到70左右時(shí)加入骨膠，用磁力加熱攪拌電熱套進(jìn)行加熱至沸騰，在加熱的過程中用玻璃棒不斷的攪拌，使骨膠充分溶解。骨膠溶液的濃度要適宜，骨膠的加入量要通過實(shí)驗(yàn)自行控制（彩版一附圖4）。一點(diǎn)點(diǎn)往熱水中加入骨膠，和顏料混合均勻后用毛筆蘸取少量在白紙上繪畫，來回抹動(dòng)毛筆，筆尖不與紙面滑動(dòng)或者無

22、滯筆感，繪畫時(shí)筆感流暢，骨膠溶液的濃度即可。通過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，骨膠溶液中，水200ml，骨膠9.71g的配比最合適（5%的骨膠溶液以此為膠結(jié)材料，分別調(diào)配顏料）。配置顏料：膠熬好后，用配好的膠與礦物顏料粉末混合均勻，稠稀適中，即成繪畫所用的顏料。涂色：用排筆蘸取適量配好的顏料均勻涂刷于樣板之上。每個(gè)樣板上顏色均涂?jī)蓪?，第一層顏色都縱向涂，第二層顏色都橫向涂。涂好置于陰涼處晾干后即成色塊，在其背面編號(hào)0至9（朱砂0至朱砂9，土紅0至土紅9，石綠0至石綠9，石青0至石青9，群青0至群青9）（彩版一附圖2）。2.3 設(shè)置老化環(huán)境濕度梯度：溫度20，rh分別是30%，50%，75%，100%。溫度設(shè)定在2

23、0，調(diào)節(jié)濕度，放入hws-160恒溫恒濕箱中控制小環(huán)境（彩版二附圖7）。將待測(cè)樣品放入恒溫恒濕箱中，調(diào)節(jié)溫濕度達(dá)到實(shí)驗(yàn)的要求。觀察20天的老化情況，定期進(jìn)行記錄。在老化過程中注意觀察樣板上霉菌的生長(zhǎng)狀況，并對(duì)其進(jìn)行記錄。溫度梯度：rhx%，溫度分別是20，35，50(x為條件中實(shí)驗(yàn)所獲得的最適宜的濕度)。光照老化：紅外線老化，將待測(cè)樣品放入紅外老化箱中，每天定時(shí)打開紅外將其老化2-4個(gè)小時(shí)，定期觀察記錄（彩版二附圖8）。紫外線老化，將待測(cè)樣品放入紫外老化箱中，定期觀察記錄?？瞻讓?shí)驗(yàn)：自然光照下，同等溫濕度條件下的空白實(shí)驗(yàn)測(cè)其老化程度。2.4 數(shù)據(jù)記錄與處理2.4.1 老化前后強(qiáng)度數(shù)據(jù)處理使用十

24、字劃線法測(cè)量實(shí)驗(yàn)前后樣板重量，計(jì)算重量差，對(duì)比老化前后的強(qiáng)度；用手術(shù)刀在色塊上畫十字線，每個(gè)色塊上的線以1cm為單位均勻畫線，呈井字型布線。畫好后在每個(gè)十字口處，用透明膠帶均勻粘取顏料層（彩版二附圖6），再稱量色塊的重量，用老化前色塊的重量減去老化后膠帶粘取后色塊的重量，最后得出膠帶粘取顏料的重量（表2-1）。重量變化小的被粘掉的顏料少，說明它穩(wěn)定性好，相反，重量變化大的被粘掉的顏料就多，說明它穩(wěn)定性相對(duì)較差。 表2-1 老化前后色塊重量差的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì) 顏色編號(hào) 重量 朱砂g土紅g石綠g石青g群青g 1（20rh50%）0.00910.00090.01880.00400.01142（20rh75

25、%）0.01000.00190.01620.00470.01973（紅外線老化）0.10210.01200.0144起甲嚴(yán)重0.17274（35rh50%）0.01120.00100.01120.00910.01005（20rh100%）0.02850.00920.02040.01900.05416（20rh30%）0.00610.00100.01260.00540.01987（20rh50%）0.00780.00110.00930.00510.01238（50rh50%）0.00560.00150.01650.00670.01389(空白組)0.00970.00090.01650.00210

26、.01052.4.2 透氣透水性數(shù)據(jù)處理水分參與下洞窟圍巖及地仗層中的鹽分發(fā)生表聚作用所造成的壁畫地仗層酥軟、粉化現(xiàn)象，以及水分的遷移現(xiàn)象，促進(jìn)并造成了壁畫的各種病害。水，起到一個(gè)介質(zhì)（溶劑）的作用，研究顏料的透氣透水性可以反映濕度以及可溶性鹽對(duì)壁畫顏料的影響。在一次性紙杯中盛半杯水，把做好的10cmx10cm的大色塊扣在一次性紙杯上（涂色面向下朝向杯口），用熔蠟密封。及時(shí)觀察，定期記錄，25天后稱量色塊的重量（表2-2）。表2-2 透氣透水性能數(shù)據(jù)的比較統(tǒng)計(jì)朱砂土紅石綠石青群青吸水前125.04g124.79g124.45g117.99g113.17g吸水后109.07111.51112.5

27、2107.25102.442.4.3 老化前后色差數(shù)據(jù)處理老化前后色差用eab表示：eab=（l）2+（a）2+ （b）2 12，可以表明在光的影響下顏料發(fā)生褪色變色程度即顏料的耐光穩(wěn)定性。其中l(wèi)=l樣品l標(biāo)準(zhǔn)（明度差異），a=a樣品a標(biāo)準(zhǔn)（紅/綠差異），b=b樣品b標(biāo)準(zhǔn)（黃/藍(lán)差異）。如l大表示偏白，l小表示偏黑，a大表示偏紅，a小表示偏綠，b大表示偏黃，b小表示偏藍(lán)。選定老化前各種顏料的色度值作為基準(zhǔn)色度值。比較各顏料色差的大小（表2-3），如果目前的顏料色度值接近基準(zhǔn)色度值，則色差值較小，即顏色的變化也??；反之，如果目前的顏料色度值偏離基準(zhǔn)色度值，則色差值較大，即顏色的變化也較大。色差的

28、偏大偏小，能說明顏料顏色的變化，說明顏料的不穩(wěn)定性。 表2-3 老化后色塊色度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)l標(biāo)準(zhǔn)a標(biāo)準(zhǔn)b標(biāo)準(zhǔn)l樣品a樣品b樣品eab朱砂142.0254.0743.5742.1754.9642.231.4841朱砂242.9155.0542.8743.1455.3741.801.1403朱砂342.3854.5242.9642.0651.6736.806.8119朱砂442.5155.8144.4642.6455.0341.503.0638朱砂542.7655.3943.4442.1253.5445.612.9224朱砂642.1254.2042.5941.0952.1042.442.1664朱砂

29、743.0653.7340.0843.1754.7739.431.2297朱砂842.9455.0543.0843.5555.8945.242.3965朱砂943.4353.1139.0844.0054.0438.741.1425土紅128.6129.6824.4028.3529.8524.310.3234土紅230.0528.6022.4830.0929.2723.251.0059土紅329.8730.2324.9528.6426.0522.013.3523土紅429.4429.4124.1231.2728.1123.851.8793土紅526.4529.0123.4728.9630.392

30、4.752.8178土紅630.0428.7523.3929.9728.4024.170.8578土紅729.1029.6024.5928.4629.0125.441.2166土紅830.5629.2323.1931.2228.6624051.3132土紅930.4929.3523.3131.3328.6521.262.3234石綠140.76-47.3417.9240.33-46.3117.481.1705石綠241.85-46.5817.6341.61-46.0918.210.7963石綠340.75-46.6218.2140.22-44.1817.752.5389石綠440.44-47.

31、2317.5941.79-46.8817.011.5104石綠540.96-47.1518.2840.29-46.0316.791.8907石綠641.55-47.9519.3241.44-48.2318.321.0443石綠741.38-47.5718.8341.98-47.0917.861.2374石綠842.88-47.4917.9642.13-46.5517.061.4443石綠942.73-45.4516.8242.31-45.0616.180.8591石青132.57-12.33-46.6232.76-13.03-47.070.7086石青232.56-13.45-46.3832.

32、38-13.91-45.880.7029石青333.12-13.61-46.2331.17-14.92-46.382.3539石青432.62-14.80-44.3133.10-13.95-44.041.0128石青531.18-12.38-45.3329.94-10.12-43.693.0553石青632.31-12.83-45.8932.88-11.23-45.121.8648石青730.82-12.10-44.9931.11-11.94-44.130.9216石青832.67-14.55-44.7031.89-13.55-43.901.4994石青933.93-15.56-43.4734

33、.36-14.95-42.561.1769群青116.3435.17-60.9716.3335.43-60.120.8889群青215.8137.33-60.3417.0632.69-59.304.9188群青319.2635.23-63.3218.9940.22-65.155.3015群青421.2734.45-64.0322.3431.61-62.583.3635群青517.7939.34-67.2716.3337.83-64.953.1295群青616.5539.72-66.6116.0637.84-64.712.7174群青718.7936.97-65.5118.0235.14-63.

34、942.4972群青818.2637.79-64.8817.9636.70-62.093.0103群青918.0438.15-66.6919.7136.20-63.414.16532.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)論從表2-3中可以看出，分析得出的各組數(shù)據(jù)eab，光照對(duì)各種顏色的老化影響相對(duì)都比較明顯。表2-2中反映出的透氣透水性，朱砂的透氣透水性最強(qiáng)，其他幾種顏色的都相差不大。由表2-1中老化前后的重量比較和表2-3色度差的比較得出以下結(jié)論。土紅是最穩(wěn)定的一種紅色顏料,不論是高濕度條件下,還是特別干燥條件或光照下,甚至在強(qiáng)烈的日光下也不會(huì)有明顯的變色。在光照試驗(yàn)中，土紅是最穩(wěn)定的一種，無論在高濕度（rh90%）

35、條件下，還是在特別干燥（rh0%50%）的條件下，光照實(shí)驗(yàn)后幾乎都看不出任何變化。但是經(jīng)強(qiáng)烈的日光長(zhǎng)期照射，畫面會(huì)呈粉狀脫落或顏色變淺，這是由于摻和在顏料中的有機(jī)膠結(jié)材料迅速老化，膠結(jié)性能大大降低，使紅色氧化鐵粉末掉落而顏色變淡。土紅是一種很穩(wěn)定的紅色顏料，通常情況下濕度和光都不會(huì)使它產(chǎn)生變色，但在高濕條件下，土紅顏料表面容易吸水，使其色度變深，但這只不過是一種可逆的物理變化，當(dāng)顏料變的干燥后又回復(fù)原來的色度。長(zhǎng)時(shí)間的光照會(huì)使朱砂顏色變暗，但變色比較緩慢。當(dāng)有膠結(jié)材料存在時(shí)，會(huì)加速朱砂的變色。朱砂經(jīng)光照老化后，部分紅色的朱砂結(jié)晶結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，生成部分黑色的黑辰砂。朱砂的變色主要是光照使其變暗，

36、濕度基本不影響朱砂的變色。因此，光線較暗的壁畫上hgs色澤十分鮮艷，而光線較強(qiáng)的洞窟壁畫上的hgs就會(huì)變暗。藍(lán)色顏料石青和青金石在自然環(huán)境中有著特殊的穩(wěn)定性，即使發(fā)生了一定程度的褪色，但仍然幾本保持原有的色澤。綠色和藍(lán)色顏料色差比較中可以看出，藍(lán)色顏料的變化比綠色顏料的變化要大的多，環(huán)境對(duì)藍(lán)色顏料的影響較大，這表明藍(lán)色顏料沒有綠色顏料穩(wěn)定。實(shí)驗(yàn)所用的是人造群青，施色時(shí)顏色艷麗，但是放置幾天后穩(wěn)定性不好，表面出現(xiàn)泛白現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)表明同一因素對(duì)不同顏料的影響程度是不同，這就說明我們?cè)诒诋嬵伭媳Ｗo(hù)過程中，針對(duì)不同顏料采取的具體措施也是不同的，例如紅色朱砂顏料一定要避光保存以免變色或褪色；藍(lán)色綠色顏料在

37、避光同時(shí)還應(yīng)嚴(yán)格控制環(huán)境的溫濕度。2.6 實(shí)驗(yàn)影響因素的分析實(shí)際上影響顏料色差和色塊重量變化的因素很多，又十分復(fù)雜，一個(gè)是現(xiàn)代制作的標(biāo)準(zhǔn)色，一個(gè)是經(jīng)歷了千百年各種自然因素侵蝕的古老顏色。再如顏料含水量不同，色度差別大，長(zhǎng)期灰塵污染對(duì)色度影響也非常明顯。特別是經(jīng)歷千百年后，繪制壁畫時(shí)摻加在顏料中的有機(jī)膠早已老化變色，這對(duì)壁畫顏料色度的影響和顏料穩(wěn)定性的影響更大。實(shí)驗(yàn)最初發(fā)現(xiàn)，摻和在顏料中的骨膠對(duì)顏料性能的實(shí)驗(yàn)有影響。紅外老化實(shí)驗(yàn)試驗(yàn)中，各個(gè)顏色都有不同程度的起甲現(xiàn)象，石青和群青最為明顯，這是膠結(jié)材料等因素引起的。施膠過多或用膠不當(dāng)會(huì)引起壁畫起甲，施膠過少會(huì)引起壁畫的粉化、酥堿的病害。膠結(jié)材料對(duì)顏

38、料變色的影響可以從兩個(gè)方面考慮：在有機(jī)膠結(jié)劑老化前它可能有封閉顏料顆粒的作用，使其不能充分與氧、水接觸，起緩解變色老化的作用；但是當(dāng)有機(jī)膠結(jié)劑一旦老化后，大分子鍵斷裂，失去膠結(jié)作用，同時(shí)膠本身的顏色變黃變暗，封閉顏料顆粒的作用也就消失，而加速顏料色度變暗，加速顏料的老化。在此次實(shí)驗(yàn)中，第八天觀察發(fā)現(xiàn)群青顏料表面有泛白現(xiàn)象，石青顏料表面出現(xiàn)暗斑。此次試驗(yàn)中可以看到膠結(jié)材料對(duì)顏料老化及顏料穩(wěn)定性的影響，膠結(jié)材料對(duì)顏料的影響在本文中不以討論，直接對(duì)顏料自身的穩(wěn)定性及環(huán)境對(duì)顏料穩(wěn)定性的影響進(jìn)行研究討論。3 總結(jié)與結(jié)論由于壁畫破損原因十分復(fù)雜，即壁畫所用的顏料成分復(fù)雜。不同成分、不同色彩顏料的混合又使得

39、變色、褪色情況差別很大。影響壁畫破損的外界因素又有很多，同一幅壁畫中變色、褪色、脫落又三者并存。壁畫顏料自身性能的好與壞，都會(huì)受到環(huán)境因素的影響，環(huán)境對(duì)壁畫顏料的影響是不能小視的。環(huán)境對(duì)古代壁畫礦物顏料穩(wěn)定性影響是不可忽視的，改善壁畫的存在環(huán)境是保護(hù)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。光照和相對(duì)濕度的高低等環(huán)境因素對(duì)壁畫顏料老化變色有很大的影響。對(duì)于顏料的褪色變色、霉變等問題，高溫度、高濕度、紫外光、微生物是褪色、變色、霉變的主要原因。因此防止壁畫發(fā)生褪色、變色、霉變主要在于改善壁畫的存在環(huán)境。(1)、濕度、溫度的改變：徹底改變這些因素常受財(cái)力的限制。但可適當(dāng)?shù)母淖兌纯咧械耐L(fēng)條件，保持空氣的流暢，使熱、水氣散

40、發(fā)。在洞窟中放置易吸潮的化學(xué)干燥劑如cacl2、堿石灰及新型的超級(jí)吸水劑來改變環(huán)境的濕度。用堿石灰還可吸收洞窟內(nèi)由旅游者產(chǎn)生的co2，由大氣污染帶來的h2s、so2等有害氣體。目前麥積山文物已使用石灰干燥劑來吸潮，有利于洞窟的干燥。(2)紫外光的防避:紫外光是引起顏料光化學(xué)反應(yīng)的條件，是導(dǎo)致褪、變色的一重要因素。室內(nèi)、洞窟內(nèi)影響壁畫的紫外光的消除，可采取避光措施。如有關(guān)壁畫文物點(diǎn)禁止旅游者照像、拍電視等。有條件的地方還裝有無紫外線燈（如敦煌莫高窟）。室外壁畫目前還沒有較好的解決辦法，雖然對(duì)壁畫采取了直接避光措施，但這種避光措施帶有一定的局限性，如禁止游客照像、禁止拍攝電視等，造成游客的心理遺憾給文保部門的管理也