本文關鍵詞：敦煌莫高窟壁畫鹽害分析及治理研究

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【摘要】：本文從莫高窟鹽害壁畫調(diào)查和環(huán)境監(jiān)測入手,提出鹽害壁畫地仗可溶鹽的分析方法體系,系統(tǒng)分析以酥堿和皰疹為典型鹽害壁畫的可溶鹽組成及鹽分分布規(guī)律,研發(fā)高吸水吸鹽樹脂材料并結(jié)合鹽害壁畫修復治理工藝,對莫高窟鹽害壁畫進行了修復治理研究,達到了預期的效果。主要包括以下內(nèi)容:(1)鹽害壁畫在莫高窟分布廣泛且程度嚴重,有180個洞窟分布有鹽害壁畫,鹽害壁畫總面積836m2,大部分位于底層洞窟內(nèi)早期為搶救壁畫而做的邊緣加固的周圍。根據(jù)皰疹不同的特點對皰疹病害進行了歸類和命名。皰疹的分布規(guī)律與水的走向相符。(2)不同類型和位置的洞窟年度溫濕度環(huán)境變化規(guī)律不同。洞窟雖長期處于較干燥的環(huán)境,但仍出現(xiàn)短暫的高濕度環(huán)境且變化幅度較大,這足以造成鹽害壁畫的發(fā)生和發(fā)展。位置較低和較大的洞窟,氣溫低,濕度大;位置較低的洞窟不宜受外部環(huán)境影響。開放洞窟和較大型洞窟,相對濕度日較差值大�？咝驮酱�、位置越高的洞窟,春夏季氣溫日較差值小而秋冬季日較差值大。洞窟濕度值和濕度日較差值與降雨關系密切。洞窟開放會對窟內(nèi)微環(huán)境造成極大的影響,無論是溫濕度數(shù)值還是溫濕度較差值,都比其他洞窟大很多。(3)提出鹽害壁畫的快速檢測方法體系。幾種方法組合使用,可以針對不同的要求達到檢測目的,為鹽害壁畫分析和鹽害治理修復研究提供可靠和適用的分析方法。(4)以98窟為例,進行了酥堿壁畫不同位置、地仗不同深度的鹽分含量分析及鹽分分布規(guī)律研究。98窟西壁的含鹽量最高,平均含量接近2.5%,東壁含鹽量最低,不到0.8%,各壁面可溶鹽由東壁向西壁含鹽量逐漸升高。98窟壁畫地仗隨深度增加含鹽量有明顯降低的趨勢,壁畫表面含鹽量可達6.5%,約是底層的二倍。地仗可溶鹽以Na~+、Cl~-、SO_4~(2-)為主,占可溶鹽總量的91%。(5)采用多種方法對皰疹洞窟壁畫地仗和皰疹進行分析,得出的結(jié)論可以相互驗證和支持。SEM可清晰觀察到皰疹中的NaCl的立方體晶體結(jié)晶物。SEM-EDS面掃描觀察到皰疹表面和剖面的Na和Cl分布各有特點。皰疹顆粒含鹽量大多在20%-30%之間,以Na~+、Cl~-為主。SEM-EDS分析皰疹組成元素主要是Na、Cl、S、Ca、K。HRTEM圖像配合EDS發(fā)現(xiàn)皰疹以NaCl為主,同時含有十幾種極少量的易溶鹽/微溶鹽。XPS分析顯示,Na以氯化鈉或者硫酸鈉形式的化合物存在,S以典型的硫酸鹽形式存在。XRD分析皰疹可溶鹽主要是NaCl。多種分析方法確定并驗證,皰疹的主要成分為NaCl,同時含有Na_2SO_4、CaCl_2、NaNO_3、CaSO_4等其他鹽分。壁畫皰疹病害區(qū)地仗可溶鹽含量一般在5%左右,非皰疹病害區(qū)一般在2%以下。與酥堿壁畫不同的是,皰疹壁畫地仗含鹽量各深度層位分布平均,地仗可溶鹽以Na~+、Cl~-為主,Ca~(2+)、SO_4~(2-)為輔。皰疹病害的形成是含有NaCl為主要成分的水分進入壁畫地仗而造成的。(6)鹽害壁畫模擬試驗研究發(fā)現(xiàn),不同類型的鹽及含量、不同外部環(huán)境可以產(chǎn)生不同類型、不同劣化程度的壁畫鹽害。模擬實驗驗證了現(xiàn)場觀察的結(jié)果,也為鹽害壁畫修復提供了參考數(shù)據(jù)。(7)開展鹽害壁畫修復治理工藝研究和鹽害壁畫治理研究。結(jié)合研發(fā)的高吸水吸鹽樹脂材料,配合真空脫鹽板,輔以二次脫鹽技術(shù)的鹽害壁畫處理工藝,可以降低空鼓壁畫灌漿后地仗中40%的鹽分,壁畫表面(畫層)的鹽分降低95%以上;針對酥堿壁畫的修復,可以降低地仗中約50%的鹽分,壁畫表面鹽分降低90%以上。經(jīng)鹽害修復治理后的壁畫,可溶鹽含量降低至安全的水平。強度明顯提高,壁畫畫面更加完好。經(jīng)歷2年的觀察和監(jiān)測,鹽害治理過的壁畫狀態(tài)穩(wěn)定。
【關鍵詞】：莫高窟 壁畫 鹽害 分析 治理
【學位授予單位】：蘭州大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：K879.41
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• ABSTRACT5-24
• 第一章 緒論24-35
• 1.1 莫高窟概況24-28
• 1.2 選題依據(jù)與研究意義28-30
• 1.3 主要研究內(nèi)容與技術(shù)路線30-33
• 1.3.1 主要研究內(nèi)容30-31
• 1.3.2 技術(shù)路線31-33
• 1.4 關鍵和難點問題及創(chuàng)新點33-35
• 第二章 文獻綜述35-53
• 2.1 壁畫鹽害調(diào)查研究35-37
• 2.2 壁畫鹽害成因分析研究37-41
• 2.3 壁畫鹽害的分析及分析技術(shù)研究41-44
• 2.4 壁畫所處環(huán)境監(jiān)測研究44-46
• 2.5 壁畫修復材料研究46-49
• 2.6 古代壁畫修復工藝研究49-53
• 第三章 莫高窟鹽害壁畫調(diào)查53-67
• 3.1 莫高窟壁畫的結(jié)構(gòu)和病害類型53-56
• 3.1.1 莫高窟壁畫的結(jié)構(gòu)53-54
• 3.1.2 莫高窟壁畫病害類型54-56
• 3.2 莫高窟酥堿壁畫病害調(diào)查56-59
• 3.3 莫高窟皰疹壁畫調(diào)查59-65
• 3.3.1 壁畫皰疹病害洞窟分布情況59-60
• 3.3.2 皰疹類型的歸類和命名60-65
• 3.4 本章小結(jié)65-67
• 第四章 鹽害壁畫洞窟環(huán)境監(jiān)測研究67-84
• 4.1 莫高窟氣候概況67-68
• 4.2 監(jiān)測項目和監(jiān)測方法68
• 4.3 監(jiān)測洞窟選擇68-69
• 4.4 洞窟環(huán)境監(jiān)測分析研究69-81
• 4.4.1 莫高窟大氣環(huán)境監(jiān)測69-71
• 4.4.2 莫高窟第98窟環(huán)境監(jiān)測71-75
• 4.4.3 莫高窟第351窟環(huán)境監(jiān)測75-78
• 4.4.4 不同位置鹽害洞窟環(huán)境監(jiān)測比較78-81
• 4.5 本章小結(jié)81-84
• 第五章 壁畫可溶鹽快速檢測方法體系研究84-104
• 5.1 比濁法快速測定Cl-和SO42-84-86
• 5.1.1 比濁法試驗研究84-85
• 5.1.2 比濁法樣品測定85-86
• 5.2 電導率法86-93
• 5.2.1 電導率法實驗研究86-92
• 5.2.2 電導率法樣品測試92-93
• 5.3 沉淀電導滴定法93-97
• 5.3.1 沉淀電導率法原理93-94
• 5.3.2 沉淀電導率法試驗測定94-97
• 5.4 離子選擇電極法97-99
• 5.5 半定量試紙法99-100
• 5.6 離子色譜法100-102
• 5.6.1 分析設備和樣品處理100-101
• 5.6.2 樣品測試101-102
• 5.7 本章小結(jié)102-104
• 第六章 酥堿壁畫地仗分析——以98窟為例104-119
• 6.1 前言104
• 6.2 第98窟壁畫制作材料分析104-105
• 6.3 第98窟酥堿壁畫地仗分析105-114
• 6.3.1 鹽分分析取樣和分析方法105-106
• 6.3.2 第98窟壁畫地仗鹽分分析結(jié)果與討論106-114
• 6.3.2.1 甬道鹽分分析106
• 6.3.2.2 主室東壁106-107
• 6.3.2.3 主室南壁107-108
• 6.3.2.4 主室西壁108-109
• 6.3.2.5 主室北壁109-110
• 6.3.2.6 四披和藻井110-111
• 6.3.2.7 分析結(jié)果討論111-114
• 6.4 第98窟酥堿模擬試塊EDS-BSE分析114-117
• 6.5 本章小結(jié)117-119
• 第七章 皰疹壁畫分析119-146
• 7.1 皰疹病害地仗可溶鹽分析119-126
• 7.1.1 采樣原則和分析方法119
• 7.1.2 離子色譜分析結(jié)果與討論119-125
• 7.1.3 皰疹地仗XRD分析125-126
• 7.2 皰疹分析126-139
• 7.2.1 分析方法126-139
• 7.2.1.1 皰疹離子色譜分析127-128
• 7.2.1.2 皰疹微觀SEM觀察128-129
• 7.2.1.3 皰疹微區(qū)FESEM分析129-130
• 7.2.1.4 皰疹微區(qū)面掃描分析130-132
• 7.2.1.5 皰疹HRTEM分析132-136
• 7.2.1.6 皰疹XPS分析136-138
• 7.2.1.7 皰疹XRD分析138-139
• 7.3 第351窟皰疹壁畫地仗鹽分分布規(guī)律研究139-145
• 7.3.1 第351窟壁畫制作材料分析140
• 7.3.2 取樣和分析方法140-141
• 7.3.3 分析結(jié)果141-145
• 7.4 本章小結(jié)145-146
• 第八章 壁畫鹽害模擬實驗146-157
• 8.1 壁畫酥堿模擬實驗146-151
• 8.1.1 酥堿模擬試塊制作146-148
• 8.1.2 試驗條件設定148
• 8.1.3 第一階段酥堿試驗結(jié)果與討論148-150
• 8.1.4 第二階段酥堿試驗結(jié)果與討論150-151
• 8.2 壁畫皰疹模擬實驗151-156
• 8.2.1 皰疹壁畫模擬試塊制作152
• 8.2.2 不含鹽模擬試塊試驗152-154
• 8.2.3 含鹽模擬試塊試驗154-156
• 8.3 本章小結(jié)156-157
• 第九章 鹽害壁畫治理工藝及現(xiàn)場試驗研究157-192
• 9.1 鹽害壁畫治理修復材料——吸水吸鹽樹脂的制備157-171
• 9.1.1 壁畫修復材料的篩選原則158-159
• 9.1.2 高吸水吸鹽樹脂材料的制備159-171
• 9.1.2.1 二元高吸水吸鹽樹脂材料的制備159
• 9.1.2.2 二元高吸水吸鹽樹脂材料性質(zhì)鑒定與表征159-162
• 9.1.2.3 四元高吸水吸鹽樹脂材料的制備162-163
• 9.1.2.4 四元高吸水吸鹽樹脂材料制備實驗優(yōu)化研究163-167
• 9.1.2.5 四元高吸水吸鹽樹脂材料性質(zhì)鑒定與表征167-171
• 9.1.2.6 高吸水吸鹽樹脂材料合成結(jié)論171
• 9.2 鹽害壁畫治理工藝研究171-181
• 9.2.1 脫鹽墊工藝篩選171-172
• 9.2.2 脫鹽板的設計172-173
• 9.2.3 真空脫鹽盒的設計173
• 9.2.4 保護筆173-174
• 9.2.5 空鼓和酥堿壁畫的修復工藝174-178
• 9.2.5.1 空鼓壁畫修復工藝174-176
• 9.2.5.2 酥堿壁畫修復工藝176-178
• 9.2.6 鹽害壁畫修復效果評估方法178-181
• 9.2.6.1 微巖芯取樣檢測法178
• 9.2.6.2 棉紙離子含量檢測法178
• 9.2.6.3 紙條分析表征法178-181
• 9.3 鹽害壁畫治理現(xiàn)場實施181-189
• 9.3.1 空鼓壁畫灌漿后的鹽害治理181-185
• 9.3.1.1 位置及特征181-182
• 9.3.1.2 空鼓壁畫鹽害治理實施182
• 9.3.1.3 空鼓壁畫鹽害治理效果評估182-185
• 9.3.2 酥堿壁畫的鹽害治理185-189
• 9.3.2.1 位置及特征185-186
• 9.3.2.2 酥堿壁畫鹽害治理實施186-187
• 9.3.2.3 酥堿壁畫鹽害治理效果評估187-189
• 9.4 鹽害壁畫修復后照片比對189-190
• 9.5 本章小結(jié)190-192
• 第十章 結(jié)論與展望192-196
• 10.1 主要結(jié)論192-194
• 10.2 展望194-196
• 參考文獻196-207
• 附圖 各洞窟典型酥堿壁畫、皰疹壁畫照片207-219
• 附圖1 部分洞窟酥堿壁畫照片207-210
• 附圖2 部分洞窟皰疹壁畫現(xiàn)狀調(diào)查圖210-219
• 附表219-227
• 附表1 莫高窟酥堿壁畫調(diào)查統(tǒng)計表219-223
• 附表2 莫高窟皰疹壁畫調(diào)查統(tǒng)計表223-227
• 在學期間研究成果227-230
• 一、主要參加的科研項目227
• 二、重要文物保護工程方案設計和保護規(guī)劃編制227-228
• 三、主要發(fā)表的學術(shù)論文和著作228-229
• 四、個人獲獎情況229-230
• 致謝230-231

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本文編號：1027887