河南博物院藏“四神云气图”壁画，1990年被发现于河南永城芒砀山柿园西汉梁共王墓，是中国目前所见时代最早、画面最大、级别最高、保存最为完整的壁画。该壁画长5.14米，宽3.27米，面积16.8平方米［1］。壁画的主要内容为龙、白虎、朱雀、怪兽、灵芝及云气纹等。

“四神云气图”

“四神云气图”于1992年从梁共王墓中揭取出来后被移交到河南博物院（时称河南博物馆），并于1998年开始展示，后因展示环境不佳导致壁画局部变形，河南博物院随即采取保护措施，于2002年完成了包括改善展示环境、修复本体病害等壁画整体保护提升工程，达到了较好的保护效果［2］。近期为配合河南博物院主展馆的抗震加固维修工程施工并提升陈列环境，需要将壁画进行拆解搬迁入库。为保障壁画拆解工作的顺利进行，对壁画保存现状实施科学检测具有十分重要的意义。

1. 检测方法

采用日本Scalar DG-3X型便携式显微镜对壁画进行颜料层形貌观察，采用美国产伊诺斯DPO-6000便携式XRF元素分析仪确定壁画颜料元素组成，采用日本产CR-400色差计检测壁画颜料层色度，采用美国产Ti480-16110287型红外热成像仪进行地仗层密实度检测。

2. 结果与讨论

2.1 壁画颜料层分析

壁画颜料层是壁画的主要组成部分，直观地表现着壁画的艺术特征、壁画颜料的制作工艺及绘制技巧。同时，由于壁画层在结构上是处于壁画的最外层，因而其受外界环境的影响也最敏感。在一定程度上，外界环境波动对壁画的影响通常也会最先在颜料层表现出来。因此，通过对壁画颜料层的成分、结构等性状的分析判断壁画的劣化状态，是做好壁画科学保护的首要工作。

2.1.1颜料层的显微结构观察

使用便携式显微镜观察壁画表面不同颜料层的显微形貌，根据显微照片可以看出，“四神云气图”壁画的主色调主要包括：红色系、蓝色系、黑色系和白色系。通过显微观察可以发现，上述4种色系的外观形貌较为相近，其色彩颗粒分布并不均匀，这种不均匀加之局部颜料的脱落，导致了色调在微观上表现为深浅不一。另外，在壁画的局部存在颜料层与地表层之间部分脱离造成的起甲现象，起甲部分的颜料层通常呈断裂状。（图1）

（左）红色　（右）黄色

图１　颜料层起甲现象

2.1.2颜料层的组成元素分析

采用便携式XRF元素分析仪对壁画表面不同颜料层进行元素分析。共测量163个点，从表1的测量数据可以看出，红色显色元素为Hg、S，蓝色显色元素为Ti、Cu，白色显色元素为Ca，黑色显色元素尚不能确定，可能为C或O。各个测量点中均有不同含量的Al、Si、S、Ca、Fe等元素存在，其应为壁画地仗层造成的干扰所致。

2.1.3 颜料层的色度分析

用色彩色差计对壁画颜料层进行色度分析。从分析结果看，（表2）不同部位的同一颜色的色度值也有所差异，除去仪器本身造成的误差外，也可能是颜料脱落或表面封护层所致。此外，部分部位有颜料叠压现象，如暗红色，可以明显看出下层为红色颜料，上层为黑色颜料。

2.2 地仗层的红外热成像分析

“四神云气图”壁画地仗层是由素泥制作而成。这种素泥材料经过两千多年的地下埋藏，在墓室环境不稳定出现干湿起伏的情况下，会在干缩过程中产生网状开裂现象［3］。另外，部分地仗层开裂现象也可能是在揭取或搬运过程中，受机械因素的影响，支撑体失稳而产生缝隙、错位、相互叠压的现象［4］。上述地杖层存在的不稳定状态极易诱发地仗层出现空鼓现象。

壁画空鼓部位用手指轻扣时会听到空洞的声音，严重时可表现为地仗向外凸起，用手轻压时会发生画面起伏现象。空鼓病害的产生与地仗制作材料的性质、地仗制作工艺、结构和环境因素有关。对“四神云气图”壁画的病害部分进行红外热成像分析，数据分析结果如图2所示。

（左）扫描部位　（右）红外热成像图

图2　“四神云气图”壁画空鼓部位的红外热成像分析

从图2中可以看出：在壁画发生病害的区域温度均有所变化，但变化程度有所不同。在空鼓区域，温度变化非常明显，并且红外成像图中红色区域与空鼓面积一致；而在裂缝或龟裂比较严重的区域，温度变化不如空鼓区域明显，且形状不确定，随裂缝走向及龟裂面积不同而存在一定的差异。

2.3 讨论

通过对“四神云气图”壁画进行的无损检测分析，结合以往的研究成果，对比之前的保护修复报告［5］，可以看出：壁画颜料层的组分基本稳定；颜料层脱落部位变化不大；地仗层开裂现象没有明显变化；新发现的问题是颜料层局部存在起翘、空鼓等病害。

上述新病害产生的原因及机理，可以归纳为以下几点：一是壁画颜料层的起翘主要与颜料层胶结材料和表面封护采用的高分子材料的老化有关；二是由于壁画画幅较大，重量较重，在长期的近似垂直立面展示状态下，随着时间的推移，干涉层在蠕变过程中的调节作用变弱，最终造成了画面底部的应力集中现象，进而产生局部空鼓现象。此外，原有展示柜中恒温恒湿系统的间歇式运转，造成的展柜内湿度发生周期性波动，也是造成壁画产生病害的诱因。

3. 壁画预防性保护对策研究

根据馆藏文物预防性保护的基本理念［6］，结合“四神云气图”壁画的保存现状和病害发展趋势，在坚持最小干预原则的前提下，现阶段的工作以保护现状为主，重点解决壁画画面的稳定性问题。为此，应重点做好以下几方面的工作：一是建立博物馆外部大气环境、气象状况观测系统。实施对腐蚀性气体、大气气溶胶和降尘的同步观测和分析，以获取不同时空尺度下的室内微环境和关键大气污染物的变化特征，厘清博物馆室内大气环境质量、污染来源及可能造成的影响。二是开展壁画展示柜中微环境的监测。对展示柜中的温湿度、光照、有机挥发物、腐蚀性气体等进行重点监测。三是建立展示环境监测信号传输系统、数据终端系统等。运用无线传感网络技术，远程、实时监控文物保存微环境的质量，实现监测数据的自动化分析及自动预警功能［7］。

在上述科学监测基础上，完善展示环境调控系统。重点建立由气密展示柜、中央控制系统、控湿装置、综合检控装置、气体调节装置、安全保护报警装置以及管线阀门等构成的“常压低氧恒温恒湿”展示系统。该系统的核心主要由三大部分构成：气体循环净化系统，温湿度调控系统（可通过柜外无线方式调节设置，或者远程计算机调节设置），照明系统。在该系统中实现常压低氧环境，主要采用高浓度氮气稀释展示柜内空气的办法，使展示柜内空气中的氧浓度从原来的20%左右稀释到适当的低氧浓度。通过上述措施提高展柜内壁画保存微环境中空气的质量，达到减缓壁画氧化劣化速度、延长壁画寿命的保护目的。

4. 结论

通过对“四神云气图”壁画进行的科学检测可以看出：壁画颜料层的组分基本稳定，颜料层脱落部位变化不大，地仗层开裂现象没有明显变化。颜料层局部存在起翘、空鼓等病害，起翘主要是壁画颜料层中有机材料的老化引起的；地仗层局部空鼓的原因主要是地仗层和支撑体之间的粘接存在缺陷，同时壁画在长期近似垂直立面展示的状态下，壁画干涉层在蠕变过程中的调节作用变弱，壁画底部的应力集中导致局部空鼓现象的发生。此外，原有展示柜中恒温恒湿系统的间歇式运转，造成展柜内温湿度的周期性波动，也是造成壁画产生病害的重要诱因。为消除上述不利因素、降低劣化速度，使得壁画能够长期保持稳定状态，建立具有微环境自动监测、自动预警、自动调控于一体的预防性保护展示系统是关键。

［1］［3］ 陈进良. 柿园汉墓壁画揭取报告//阎根齐，主编，芒砀山西汉梁王墓地. 北京：文物出版社，2001：317～325.

［2］［4］［5］ 铁付德. 馆藏西汉四神云气图壁画保护修复报告. 北京：文物出版社，2014：38～54.

［6］ 吴来明，徐方圆，周浩.预防性保护理念下的博物馆藏品保存环境对策与实践//东亚文化遗产保护学会第二次学术研讨会论文集，2011：172～187.

［7］ 邓宏. 无线传感网络技术在文化遗产保护领域的应用. 文物保护与考古科学，2011，（3）.

文章作者：陈晓琳　闫海涛　王鑫光　王瑞雪　陈家昌

文章来源：《华夏考古》2018年第4期

“四神云气图”来源：网络

责任编辑：梅雅萱

审核：郝丽君