馆藏壁画保护中紫外荧光成像技术的应用价值

□张靖研 任亚云/文

馆藏壁画是我国重要的历史文物和文化遗产，其具有较高的历史文化和科学艺术价值，对于我们探索历史文明具有重要的作用和意义。但由于大部分馆藏壁画制作材料较为脆弱，且保存年代久远，容易发生褪色、错位、缺失、地杖层酥粉、画面层污染等问题，从而影响其保护利用价值。基于此，本文结合笔者博物馆相关实践工作经验，主要对馆藏壁画保护中紫外荧光成像技术的应用价值展开探讨，希望能够为馆藏壁画修复、保护和利用工作提供一定的参考。

壁画作为我国重要的历史文物，其主要是指绘制在历史建筑物天花板、墙壁、石壁的图画，或者是先行绘画于纸张布帛等载体上，然后在张贴、拓印、临摹到墙壁上的图画。出于对历史文物的保护和开发利用考虑，当壁画载体（建筑物）出现结构不稳定或者周围环境威胁到壁画安全时，便需要相应的工作人员、技术人员将壁画揭取转移到新的载体或保存环境中，通常的做法是存放到博物馆进行陈列、展览，这便是馆藏壁画的由来。因此，馆藏壁画一般主要来自于考古发掘而出的墓葬壁画以及揭取搬迁的殿堂壁画和石窟壁画，也有一部分来自于文物市场或个人捐赠，在来源上并不复杂。但由于古代壁画的制作材料（主要为石灰层地杖、泥质或石质）大多较为脆弱，在揭取、运输、加固修复、保护利用等环节很容易出现画面层破坏或地杖层破损等问题，在馆藏壁画修复和保护利用之前，需要我们对其保存现状进行全面调查[1]。而光学调查法由于具有无需采样、不介入、不接触、对文物无破坏等优势，常被应用到馆藏壁画保护修复中，紫外荧光成像技术更是较为先进和常用的一种，这也是我们对其展开探讨和分析的重要原因。

1 馆藏壁画保护与光学调查法的概述

1.1 馆藏壁画主要病害及保护修复

馆藏壁画的主要病害一般来源于两个方面：一方面，壁画在原来载体、原位上时受自然环境因素的影响，被岁月、风雨、阳光、地下水等侵蚀，从而产生画面颜料褪色、画面图案剥落、地杖层酥粉、裂缝、错位、缺失等问题；另一层面，来自于现实中人为、技术以及管理等因素的影响，导致馆藏壁画在揭取、加固修复或保存利用等过程中出现了画面层破坏或污染、地杖层酥粉，甚至更为严重的断裂、错位、破损等问题。其实，无论哪个方面产生的问题，对馆藏壁画的保护利用和历史文化价值都会带来不可逆的损失，严重的还会直接导致馆藏壁画失去保存和利用价值。因此，为确保馆藏壁画的保存利用价值，我们要在馆藏壁画清理和保护修复之前，全面调查壁画的保存状况、病害原因、修复历史以及损坏程度等，然后才能针对性采取有效的保护修复方案，从而更好地修复、保护利用及传承发扬馆藏壁画。

1.2 光学调查法在馆藏壁画保护修复中的应用及发展

一般而言，壁画从原位揭取下来后会进行修复加固，在此过程中会使用多种粘结剂、加固剂和修复材料，进入博物馆之后，我们需要先行对这些加固修复材料进行调查分析，以彻底查清壁画病害状况及原因，同时科学评估这些材料的加固修复效果，以便于对馆藏壁画实施更好的保护和利用。而光学调查法则是调查壁画病害及加固修复情况较为常用的科学方法，其不仅具有无接触、无介入、无破坏等优势，且能够高度还原和分析壁画病害及加固修复情况，可谓是目前最科学、高效的调查方式[2]。在光学调查法应用于馆藏壁画调查的早期，X光照相、红外成像以及斜射光照相等光学影响技术应用到较为普遍，但随着技术的快速发展，紫外荧光成像技术以及多光谱技术等更加先进的光学成像技术开始广泛应用到文物调查及加固修复中来。

2 紫外荧光成像技术的工作原理

紫外荧光成像技术应当先从物质吸收紫外线的规律说起，一般情况下可以吸收可见光的物质在紫外区也能够吸收，且通常很少能通过紫外区；但如果是不吸收可见光的物质，其在紫外区的表现可能是吸收、也可能是透明的，而且相对于红外线来说，紫外光的穿透力较弱，大多能够反映物质的表面特征、特性。而这种物质在紫外光线照射下所产生的发光现象，统称为紫外光致发光。在具体使用过程中，我们可以通过摄像技术对紫外光致发光的亮度分布情况进行准确的记录，这种技术则被称之为紫外光致发光摄像。但无论是紫外光还是红外光导致的发光现象，其在发光时间上均有长短之分，根据时间长短又可以将其分为光致荧光和磷光，通常情况下，紫外线照射下的物体，都会存在荧光与磷光共存在的现象，所以针对这两种紫外光致发光现象并没有明确的划分，一般将紫外光致发光摄像统一称之为为紫外荧光摄像。

2.1 紫外荧光成像简介

紫外荧光成像应用到馆藏壁画调查中，一般采用紫外荧光照相的方式，其具体指的是采用紫外光线对被拍照物体进行照射，通过记录物体所辐射出的可见荧光亮度，以图像的方式展现不同程度的影调或色调分布情况。一般而言，不同的物质在紫外光线激发下，会在不同的光区发射出荧光（短波紫外区、长波紫外区或近红外区等），而且其辐射出荧光强度和能力有一定的差异，所以我们可以通过数码照相的方式将其具体的记录下来，这便是紫外荧光成像的主要原理[3]。比如，部分物质在可见光照射下可能色调、影像、光亮强度没有明显的区别，但它们在紫外光线照射下可能显示出不同的荧光，并且它们在紫外荧光照相中会显示出较大的荧光亮度反差，而这种差别正是我们在馆藏壁画材料进行调查、鉴别中所需要的。

2.2 激发照明技术

在紫外荧光成像过程中，长波或短波紫外线都能够激发物体发射荧光，部分物质可能在长波紫外线照射下荧光较强，部分物质则可能在短波紫外线下荧光较强，在紫外荧光摄影时，我们应当根据物质的荧光发射特性选择合适的紫外激发波段，这便是紫外激发照明技术。而且紫外激发照明时一般要求均匀照明，以便于使物体各个部分都能受到均匀强度的照射，同时光源还要尽可能贴近被照射物体，以提升激发照射的强度。此外，在应用紫外线激发物体发射荧光时，应尽量选择不漏光的摄影室，期间还要关闭室内所有可见光源，必要时还应该在紫外灯前增加大型的紫外滤色片，以吸收紫外灯辐射出的有害可见光。

2.3 数码紫外荧光成像

早期的紫外荧光照相技术主要由传统照相机、感光片、紫外光源以及激发滤光镜、吸收滤光镜等设施组成。在这种技术设施下进行操作，不仅十分繁琐，且曝光率极高，往往难以取得想要的拍摄效果。而数码相机问世之后，以上问题便迎刃而解，数码相机感官范围在400～1200mm之间，其对短波紫外线不感光，所以在拍摄过程中无需担心反射的紫外线干扰成像，而且数码相机具备的实时拍照和实时观察功能，能够科学利用系列曝光方法，以便于及时调整接受波段、激发波段和曝光量，并最终大大提升拍摄成功率以及馆藏壁画调查工作效率。

3 馆藏壁画保护中紫外荧光成像技术的科学应用

由于在馆藏壁画调查修复保护中，我们需要鉴定分析的物质、区域、病害及原因等均非常多，而紫外荧光激发照明和成像技术恰好能够对大多数物质和区域进行准确、高效、同步的调查、分析和鉴定。因此，紫外荧光成像技术在馆藏壁画原有物质、修复材料、病害原因、受损程度等多个方面均有较高的应用价值。

3.1 确定馆藏壁画的残损程度

紫外荧光成像技术应用到馆藏壁画调查分析中，均是在同步情况下进行拍摄，所以拍摄出的同一张影像在不同波段的成像也具有相同的空间位置，而这些不同波段形成的影像，在进行正射影像校准时均可以采用同一组拍摄和所激发出荧光的相关参数。而且，紫外荧光正射影像与彩色影像正射影像的制作过程是相同的，两者之间可以进行同位对比参照，由此也可以判定双方之间的不同之处。比如，我们再对早期修复加固过的馆藏壁画进行紫外荧光照相时，如果该壁画整体或局部发出蓝白色的荧光，这说明该壁画地杖层在揭取和修复过程中进行过加固，而新出土的壁画或所制作的空白模拟样品则不会透发出白色、黄白色或蓝白色荧光，究其根本原因在于这些白色荧光亮点主要是修复中采用的乳胶所激发。而我们通过确定这些白色或蓝白色荧光的范围、明亮程度后，则可以判定馆藏壁画的受损区域和大小程度。

3.2 鉴别馆藏壁画早期的修补痕迹以及残缺区域

在馆藏壁画修复、加固和封护保存过程中，对壁画修补痕迹和残缺区域进行调查和鉴别是必不可少的环节，只有先行确定壁画具体状况后，才能开展一系列后续工作。毕竟随着时间的流逝，对馆藏壁画的修复次数不断增加，尤其是在20世纪60年代揭取而来的壁画，当时的修复、加固和封护技术并不成熟，且缺少相应的修复记录档案，在一般情况下很难确定修复痕迹和具体的残缺区域。但是通过紫外荧光摄像技术，可以快速、准确的区分出修补区域，并鉴别出当时修复所用的材料[4]。比如，国内某博物馆收藏的一幅唐代托盘仕女图壁画，出土和揭取时便破损严重，20世纪70年代就进行了全面修复，到2005年又对其支撑体进行了更换，并再次进行修复，修复主要用料为AC33乳液和石灰膏、沙子等。因此，在紫外荧光成像技术下，其修补区域显示出明显的紫色，而早期地杖修复时使用的材料主要为骨胶、桃胶等加固剂，这些材料在紫外线照射下显示出黄白色的可见荧光。该仕女图壁画前后两次修复所用材料明显不同，在紫外荧光成像技术下也显示明显的不同，这对于我们进一步修复保护壁画并建立图像档案具有重要的作用和意义。

3.3 调查与评估馆藏壁画的加固封护情况

目前，我国博物馆中收藏和保存的壁画大多在保护性发掘的情况下揭取而来，且收藏和保存时间一般都在二三十年以上，多是20世纪抢救来的文物。针对这些年限久远的壁画藏品，调查其当时的封护情况和现存状况，是我们对其进行再次修复的先决性条件，也是评估其加固封护效果的重要措施。一般而言，采用紫外荧光成像技术，可以清晰地看出是否对画面和颜料层进行过加固封护[5]。比如，陕西历史博物馆20世纪50年代收藏的一幅唐代植物壁画，在紫外荧光成像技术下拍摄出的照片显示壁画墨线比较淡，且画面层和颜料层显示出明显的黄白色荧光，这说明壁画表面是进行过加固封护的，且可能使用的是明胶、桃胶之类的材料，这也是早期馆藏壁画加固封护较为常用的材料。

4 结语

综上所述，紫外荧光成像技术是一种非破坏性的光学调查方法，其在馆藏壁画调查诊断中具有十分广阔的应用前景。尤其是在馆藏壁画残损程度鉴定、加固封护情况调查以及壁画修补痕迹鉴别等领域，其应用价值极高。因此，紫外荧光成像技术能够为馆藏壁画的修复、保护和利用提供科学、有力的支撑，这也是我们在馆藏壁画修复保护中必须加强和深入研究的一项重要技术。■

引用

[1] 王佳,霍晓彤,杨文宗.馆藏壁画表面污染物的激光清洗初步研究[J].文物保护与考古科学,2020,32(1):61-69.

[2] 王文华.馆藏壁画的保护[J].东方收藏,2021(15):55-56.

[3] 王佳.传承与发展——陕西历史博物馆馆藏壁画保护修复的探索之路[J].文物天地,2019(10):62-65.

[4] 赵慧群.古陶瓷保护修复科技中的紫外灯荧光检测技术[J].文物天地,2022(5):135-141.

[5] 马清林,马瑞文.馆藏文物保护修复的新特点:强化科技分析与价值保全[J].文物天地,2022(6):4-6.