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0 引言
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山东长清灵岩寺是泰山世界自然和文化遗产的重要组成部分，1982年被国务院公布为第二批全国重点文物保护单位之一。早在唐代元和年间（806—820 AD）宰相李吉甫将灵岩寺与江苏南京栖霞寺、浙江天台国清寺、湖北江陵玉泉寺合称为“域内四绝”。灵岩寺内历史遗珍众多，如辟支塔、墓塔林、历代碑刻及众多古代建筑和遗址等。在众多珍贵历史遗存中，千佛殿内保存的四十尊宋明彩绘罗汉像具有极高的艺术价值。这批造像塑造技艺高超，人物形象生动、逼真，是中国古代雕塑作品中不可多见的杰作，曾被梁启超先生誉为“海内第一名塑”。
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1981年5月始，济南市文管会、济南市博物馆和长清县灵岩寺文管所联合发起灵岩寺罗汉像的保护和修缮工作，历时两年多[1]。维修工作消除了罗汉像倾斜、断裂、残缺、木胎糟朽、泥层脱落等严重病害，恢复了塑像原貌。维修过程中，对部分罗汉像木材骨架的碳十四测年及体腔内发现的具有纪年的文物和题记，确定四十尊罗汉像中二十七尊为宋塑，十三尊为明代补塑作品[2]。由于环境因素和自然老化，罗汉像表面出现积尘污染、颜料变色、褪色、颜料层酥粉、起甲、剥落等病害，严重降低其艺术价值并威胁着安全保存。为开展罗汉像的科学保护，2018年王传昌等初步对千佛殿东第六尊“牛呞比丘尊者”像和东第十七尊“双桂堂破山和尚”像彩绘层做了科学分析研究，确定了各色颜料的矿物成分[3]。2019年8月，山东省文物保护修复中心联合山东大学文化遗产研究院开展“山东长清灵岩寺千佛殿罗汉像保护修复项目（一期）”。项目应用多种技术，研究部分罗汉像的保存状况，彩绘颜料种类，表面色彩信息，既往修补材料，数字化存档[4]等；以千佛殿东边第一尊“菩提达摩尊者”像为例，综合研究了塑像的彩绘材料，彩绘层结构，彩绘工艺，部分颜料褪、变色规律和机理[5]，以及色彩与纹理虚拟复原[6-7]等。这些研究为罗汉像的科学保护提供重要基础信息。
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彩绘罗汉像病害调查、病害产生原因和机理研究同样是古代塑像科学保护的重要基础。本文依托灵岩寺罗汉像保护修复项目，应用多种分析技术并结合相关研究探讨了罗汉像病害产生的原因和机理，旨在为同类文物及灵岩寺罗汉像后期保护修复提供基础研究。
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1 样品和方法
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1.1 环境温湿度监测
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利用深圳华图测控系统有限公司生产的室内温湿度合一监测终端，监测罗汉像保存环境千佛殿内外的温湿度及其变化规律。温度测量范围：-30~70℃；分辨率：0.1℃；测量精度：±0.3℃。湿度测量范围：0~100%；分辨率：0.1%；测量精度：±2%。终端具备数据断网存储能力，24 h内恢复通讯后可实现数据自动上传；使用无线通讯，具有自组网络和链路功能，无需人工组网。
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1.2 X-射线衍射（XRD）分析
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帕纳科X′pert3 powder型X-射线衍射仪用以分析塑像表面与大殿窗台灰尘中的矿物物相。衍射仪光管靶材为Cu耙，探测器为PIXcel1D-Medipix3 detector。分析测试时高压发生器设置40 mA，40 kV，扫描范围：10°~70°，步长0.013 0°，扫描每步时间37.995 0 s。入射光路采用固定发散狭缝模块，其中索拉狭缝：Soller slits 0.04 rad，遮光板：10 mm，发散狭缝：Fixed slit 1/2，防散射狭缝：Fixed slit 1°。衍射接受光路采用PIXcel模块，其中采用镍滤光片，索拉狭缝：Soller slits 0.04 rad，防散射狭缝：AS slit 7.5 mm（PIXcel）。
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1.3 离子色谱（IC）分析
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岛津HIC-SP型抑制柱高效离子色谱仪用以分析罗汉像基座酥碱区域泥胎和砖体中的可溶盐。色谱系统控制、数据采集和处理使用LCsolution Ver.1.21 sp1色谱工作站。阴离子测试条件：流动相为0.35 mmol/L Na2CO3水溶液，柱温45℃，流速0.8 mL/min，柱压11 MPa，进样量60 μL，数据记录起止时间0~30 min。阳离子测试条件：流动相为0.70 mmol/L H2SO4水溶液，柱温40℃，流速1.0 mL/min，柱压5.9 MPa，进样量60 μL，数据记录起止时间0~20 min。测量时准确称取5.0 g已烘干的酥碱部位样品，按照水土质量比50∶1的量加入去离子水，超声振荡30 min，取浸出液作为待测样品。各离子标准工作液和样品待测液过滤后采用孔径0.22 μm注射针头注入色谱仪测试。
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1.4 显微拉曼光谱（μ-RS）分析
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雷尼绍inVia激光显微共聚焦拉曼光谱仪用于定性颜料、灰尘中的矿物成分。拉曼光谱仪配备研究级徕卡显微镜，目镜与物镜组合放大倍数有10×，50×（短焦），50×（长焦），100×，空间分辨率＜0.5 μm。光谱范围：200~2 000 nm。测试时激光波长785 nm，激光器输出功率28 mW，扫描时间20 s，累计2次。
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1.5 超景深显微镜（OM）分析
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Lecia DVM6超景深3D视频显微镜用以观察彩绘层表面和剖面显微结构，测量颜料层、灰尘层等厚度。显微镜放大倍数50~1 000×，显微照片的获取和厚度测量应用显微镜自带软件。
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1.6 扫描电镜-能谱（SEM-EDX）分析
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Phenom XL扫描电镜用以观察彩绘层表面和剖面显微结构，配合X-射线能谱仪（美国EDAX公司Genesis 2000XMS型）分析灰尘层的元素分布及相对含量。能谱探测器能量分辨率＜137 eV，分析时真空度60 Pa，电压15 kV及配套电流。
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2 环境监测
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环境因素如温度、相对湿度、粉尘、有害气体、光照等对于彩塑保存有重要影响。其中，温湿度是影响彩塑保存最基本、最重要的要素，也是普遍关注且较易监测的环境指标。灵岩寺罗汉像保护修复中在千佛殿内东、西两侧紧挨罗汉像、大殿中央位置、北门口内、外侧，共安装了7个环境监测器（图1），24 h监测并采集千佛殿内外温湿度数据。环境监测数据采集始于2019年11月，止于2021年4月。
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图1 千佛殿环境监测点分布图
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Fig.1 Environmental monitoring site distribution map of Qianfo Hall
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图2a、2b分别是安放于千佛殿内东侧第八尊罗汉像处环境检测器E2与殿外北门右侧环境检测器N2在2019年11月~2021年4月期间环境温湿度变化图。从图2a、2b温度变化折线图可看出，大殿内部温度走势与殿外大环境温度走势基本一致，相对温度变化较大。从监测数据来看，千佛殿外N2大环境平均气温12.5℃，最高气温30.7℃，最低气温-14.1℃，温差44.8℃。殿内不同位置平均气温分别为12.2、12.3、12.0、11.9、12.3、12.0℃，最高气温分别为28.5、28.0、27.7、27.8、28.3、27.6℃，最低气温分别为-9.3、-6.6、-7.2、-7.9、-9.9、-8.6℃，温差34.6~38.2℃之间。殿外温差相对殿内更大，温度波动更大也更加频繁。由于大殿多为木质结构，与外界隔离效果相对较差，导致殿内温度随殿外大环境的温度不断变化而波动。温度较大幅度和频繁波动会造成文物材料产生频繁的热胀冷缩。由于不同材料具有不同热膨胀或收缩系数，在热胀冷缩过程中，不同材料界面会产生收缩或膨胀应力，日积月累对文物造成无法挽回的破坏。温度频繁波动也可引起可溶盐反复潮解、结晶，这对于彩塑、壁画等文物的安全保存也是一大威胁。
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图2 千佛殿内（a）、外（b）环境温湿度变化曲线图
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Fig.2 Variation curves of ambient temperature and humidity inside (a) and outside (b) Qianfo Hall
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从图2a、2b湿度变化折线图可看出，大殿内部湿度走势与殿外大环境湿度走势也基本一致，湿度波动很大。从监测数据来看，千佛殿外N2大环境平均相对湿度为63.5%，最高为100.0%，最低为15.6%，相对湿度差84.4%。殿内不同位置平均相对湿度分别为59.8、60.3、59.9、60.3、58.7、61.3%，最高相对湿度分别91.4、95.4、93.7、91.5、94.9、94.0%，最低湿度分别21.7、23.5、22.1、25.0、17.0、21.3%，相对湿度差达70%左右。殿内相对湿度和湿度差均小于殿外，说明建筑起到一定隔断外界水气的作用。但整体来看，殿内湿度长期很高，特别是8月一整月的相对湿度在80.0%以上。湿度过高会引起文物有机材料霉变、溶胀，可溶盐潮解、迁移等，而湿度过低则会引起文物材料的开裂变形。温湿度的频繁波动引发文物不同材料不同步的胀缩，水盐运移及可溶盐的反复潮解、结晶，这些因素对罗汉像的保存极为不利，会加剧塑像病害的产生和发育。
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3 灵岩寺罗汉像病害调查及成因分析
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3.1 表面污染
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表面污染是灵岩寺罗汉像最为普遍和广泛的一类病害。罗汉像表面，特别是与地面平行面上覆盖有很厚的灰尘层（最厚处达2 cm左右），遮盖了塑像本来面貌（图3a）。除积灰遮盖外，罗汉像局部还存在污垢病害（图3b）。如罗汉像面部、颈部覆盖有灰黑色的污垢，严重影响了文物观瞻效果。
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图3 罗汉像表面的灰尘（a）与污垢（b）
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Fig.3 Dust (a) and dirt (b) on the surfaces of Arhat statues
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由X-射线衍射分析可知，罗汉像表面灰尘中的主要矿物成分是石英、方解石、钠长石（图4a），这与罗汉像所处大殿窗台上的积灰成分（图4b）相似。由此可说明，罗汉像表面的积灰源于大殿室外及殿内的扬尘。罗汉像表面污垢可能与昆虫的活动密切相关，灵岩寺周边树木葱郁，春、夏、秋季椿象的数量尤其庞大，罗汉像表面时常有椿象栖息，其排泄物与表面灰尘混合在一起久而久之形成难以清理的污垢。
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图4 罗汉像表面灰尘（a）与千佛殿窗台灰尘（b）的XRD图谱
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Fig.4 XRD patterns of surface dust of Arhat statues (a) and sill dust of Qianfo Hall (b)
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3.2 酥碱
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灵岩寺罗汉像酥碱病害集中发生于接近地面的基座和塑像下肢等区域。如图5a、5b所示，第一尊罗汉像左膝附近区域与第五尊罗汉像基座下沿区域彩绘层已完全脱落或起甲，地仗层疏松多孔，呈粉状或颗粒状。大量研究表明[8-15]，可溶盐随水分的迁移和转化是诱发壁画、彩塑酥碱病害的主要原因。可溶盐随水分迁移富集于壁画、彩塑地仗层，温湿度变化引起可容盐反复潮解和结晶产生的作用力使地仗层不断酥碱、疏松。
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图5 罗汉像酥碱
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Fig.5 Efflorescence disease on Arhat statues
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根据环境监测可知，灵岩寺千佛殿内的湿度长期处于较高水平，特别是每年8月湿度一直保持在80%以上。高湿度的环境驱动了可溶盐向湿度更高的区域迁移、积累。为检测罗汉像酥碱部位的可溶盐离子种类和含量，从东十二尊基座踏板胎体、东十五尊基座胎体、东十二尊基座砖体、东十四尊基座砖体酥碱部位取样开展离子色谱分析，样品编号为：SJ-1~SJ-4。结果如表1所示，酥碱土样中阳离子主要有Ca2+、Na+、K+，阴离子主要有NO-3、SO2-4、Cl-，其中NO-3和SO2-4含量较多（SJ-2样品中NO-3含量高达15.123 mg/g，SJ-3样品中SO2-4含量高达25.155 mg/g），说明酥碱样品中的可溶盐以硫酸盐和硝酸盐为主。硫酸盐在结晶过程中伴随着很大的体积变化，如硫酸钠在结晶析出时结合10个水分子转变为十水硫酸钠（Na2SO4·10H2O）其体积相比无水硫酸钠增大3.2倍[16]，十水硫酸钠易自然风化失去结晶水，成为无水硫酸钠体积又缩小。硫酸钠的结晶和溶解又随温度变化急剧变化，在32．4℃以下其溶解度随温度升高急剧增大，因此当环境温度升高时部分或全部硫酸钠溶解于水分，体积缩小。这样随温湿度波动，硫酸钠周而复始结晶—溶解中体积变化引起的应力对地仗层产生极大破坏。硝酸盐在潮湿的酸性环境下极易呈强氧化性，对彩塑文物产生腐蚀，与其他可溶盐一起不断粉化、破坏地仗。
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灵岩寺罗汉像酥碱病害几乎都出现于接近地面的基座和接近台面的下端区域，这些区域所处环境相比塑像较高处具有更高的湿度，可溶盐更易于随水分迁移至地仗层甚至彩绘层，从而引发酥碱。
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3.3 起甲、龟裂
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灵岩寺罗汉像彩绘起甲、龟裂病害多发生于接近地面的基座区域（图6a）与易积灰区域（如塑像额头、头顶，图6b）。研究表明壁画和塑像彩绘层起甲、龟裂病害与水、可溶盐活动、胶结材料、表面涂层、昆虫排泄物、保存环境及覆盖灰尘等都有密切关系。可溶盐随水分迁移富集于地仗层，潮解和结晶产生的作用力导致其不断酥碱、疏松，时间久之地仗与彩绘层之间失去附着力，从而引发起甲病害[13]。胶料浓度和老化与起甲、龟裂病害也有显著关系。有时颜料层起甲而地仗层并未酥碱，这种情况是由于掺加在颜料中的有机胶结物过多，颜料层与底层和地仗层之间强度差别大而引发起甲；彩绘层中胶结物的老化会使彩绘层与地仗之间失去胶结作用，从而出现收缩、龟裂、起甲[17]。有些地区的壁画，如西藏布达拉宫、罗布林卡和萨迦寺壁画表面涂刷了清漆或干性油脂类的保护涂层。由于多种环境因素的综合作用，致使保护涂层逐渐老化开裂，继而引起壁画颜料层产生大面积鱼鳞状起甲[18]。仿爱夜蛾排泄物对敦煌莫高窟壁画损害过程相关研究认为[19-20]，成虫排泄物的累积与干燥收缩也可诱发并加重壁画起甲病害。保存环境是诱发壁画、彩塑起甲病害发生的外在驱动力[21]，特别是温湿度波动会引起胶料胀缩[15]及富集于地杖层和彩绘层中的可溶盐反复潮解、结晶，继而引发酥碱、龟裂、起甲。
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灵岩寺罗汉像基座区域彩绘起甲、龟裂病害与水、盐活动最为密切。基座彩绘起甲、龟裂区域同时伴有严重的地仗酥碱病害，这是由于基座区域接近地面，相比其他区域湿度更大，在高湿度的环境中可溶盐更易于迁移、积累。可溶盐随温湿度的波动反复结晶—溶解，导致地仗粉化、酥碱，顺带引起了彩绘层起甲、龟裂，甚至脱落。除基座区域外，罗汉像易积灰区域，如罗汉额头、头顶等积灰较厚区域有明显的起甲、龟裂病害（图6b），这表明降尘也可能引发起甲、龟裂病害的产生。为研究降尘对彩绘层的破坏作用，在东五、东六、东十罗汉像积灰较厚的额头至头顶区域采集彩绘层样品开展科学分析，样片编号为D5、D6、D10。
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图6 罗汉像彩绘层起甲、龟裂
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Fig.6 Flaking and cracking diseases on Arhat statues
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样品显微照片见图7a，表面灰尘的背散射像和元素分布见图7b，样品横截面超景深显微照片与背散射像对照见图7c。彩绘层样品中灰尘层（L0）和各颜料层元素相对含量见表2。从样品显微照片可看出，密集的灰尘颗粒黏结于颜料层表面形成较致密的硬结灰尘层。背散射像可看出不同颗粒大小与形状的灰尘颗粒相互聚集在一起，形成的微观结构疏松多孔，有非常大的比表面积；D5样品灰尘层中还可观察到纤维状物体与灰尘颗粒相互缠绕在一起。显微镜测量样品横截面上各层厚度可知，彩绘层样品厚度在228~295 μm之间，处于一个相对均匀的厚度范围；灰尘层厚度最厚处达72 μm，颜料层厚度75~82 μm。能谱分析结果显示三个样品灰尘主要含有Si，Ca，Al，S，C五种元素，元素分布图显示Si、Ca元素的分布与颗粒形状相互匹配，推测灰尘的主要矿物物相应为二氧化硅、碳酸钙、硫酸钙等。
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为进一步确定灰尘层主要成分，应用X射线衍射仪（XRD）以彩绘层薄片状态分析了上述三个彩绘层样品，分析结果如图8a所示。结果表明三个彩绘层中均含有水白铅矿、白铅矿、碳酸钙、石膏、二氧化硅四种矿物。能谱分析显示三个彩绘层样品颜料层L1中铅含量高达90%以上，所以水白铅矿、白铅矿应该是XRD分析中X射线透过灰尘层检测到的L1颜料层的矿物物相。拉曼光谱分析确定了三个样品L1中主要矿物为白铅矿（图8b），此外D5 L1中还存在铅丹颗粒（图8b），D6 L1和D10 L1中存在朱砂颗粒（图8b）。表明D5 L1颜料层由水白铅矿和少量铅丹调配而成，而D6和D10 L1颜料层由水白铅矿和少量朱砂调配而成。能谱分析显示三个样品中L0灰尘层均含有10%左右的S元素，而其余层均无，所以XRD分析结果中石膏应该来源于灰尘层。因三个样品的L2底层中均含有较多Ca元素，所以仅凭XRD分析结果不能确定碳酸钙为灰尘层中主要物相。拉曼光谱分析确定了灰尘层中存在较多碳酸钙颗粒（图9），此外在D5灰尘层中还发现了较多锐钛矿颗粒（图9），应是塑像后期装彩时所使用的锐钛型二氧化钛颜料随尘土降落在塑像表面[5]。灰尘层中均含有20%和10%左右的Si、Al元素，它们与Mg、K等元素一起应是来自尘土。综上，塑像彩绘层表面硬结灰尘与表面浮灰的成分不尽相同，硬结灰尘层中除含有大量二氧化硅、碳酸钙外还含有较多石膏。
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图7 样品照片（a）、表面灰尘背散射像与元素分布图（b）及横截面超景深显微照片与背散射像对照图（c）
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Fig.7 Sample photographs (a) ， surface dust backscattering images and element distribution maps (b) and cross section ultra depth-of-field micrographs and backscattering image comparison maps (c)
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图8 D6样品XRD图谱（a）与颜料层中白铅矿、铅丹、朱砂的拉曼光谱（b）
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Fig.8 XRD patterns of D6 samples (a) and Raman spectra of cerussite， red lead and cinnabar in the pigment layer (b)
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图9 样品灰尘层中方解石与锐钛矿的拉曼光谱
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Fig.9 Raman spectra of calcite and anatase in the dust layers of samples
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由于灰尘层疏松多孔、比表面积大，易于吸收空气中的水分、氧气、二氧化碳、三氧化硫（可能源于大殿内香烛、油蜡燃烧释放）等。在潮湿的微环境中碳酸钙、二氧化碳、三氧化硫反应伴随的体积变化，可能引起了颜料层的起甲、开裂。可能发生的相关反应如下：
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硫酸钙在潮湿的环境中易于结合水分子生成稳定的含水硫酸盐，其与水分子结合生成石膏的反应体积增大一倍[8-9]。在灰尘层与颜料层的结合面上，Ca2+、SO2-4与水形成含水硫酸钙引起的体积膨胀会产生巨大的应力，这种作用力传递到颜料层最终导致了颜料层的开裂、起甲。
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3.4 颜料层脱落
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灵岩寺罗汉像颜料层脱落病害主要发生于塑像下肢部位及基座区域，与起甲、龟裂、酥碱病害区域邻近或重合（图10）。颜料层脱落区域暴露出的白色底层粉化、酥碱迹象明显，因此颜料层脱落主要是水、盐活动导致地仗与彩绘层酥碱，引发颜料层龟裂、起甲后的最终表现。还可能与温湿度周期变化、胶料老化等因素也有关。
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图10 第九尊罗汉像颜料层脱落
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Fig.10 Falling off of the pigment layer from the ninth Arhat statue
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3.5 虫蛀
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灵岩寺部分罗汉像，如大殿东边第三、第九尊罗汉像存在明显的虫蛀病害（图11）。昆虫在塑像隐蔽空间（耳道、鼻孔、眼睛）或内部挖洞、筑巢、繁衍，严重威胁塑像安全保存。此外，昆虫在塑像表面排泄、产卵等活动行为严重污染塑像彩绘，进而对彩绘层产生破坏。
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图11 第十尊罗汉像虫蛀
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Fig.11 Insect damage on the tenth Arhat statue
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3.6 裂隙
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罗汉像裂隙病害分布较少，仅见于个别塑像手指、手腕和接近台座的肢体区域。如东边第四尊罗汉像右手腕和拇指存在明显的裂隙，东边第九尊罗汉像下肢与台座平行面上也存在明显裂隙（图12）。第四尊塑像拇指有明显的早期修补痕迹，机械损伤导致了拇指部分缺失，裂隙处于修补材料与原始泥胎的结合面；腕部裂隙也应是机械损伤所导致。第九尊塑像下肢裂隙处在台座面的平面上，推测裂隙可能是由于台座震动而导致。
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图12 第九尊罗汉像左腿裂隙
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Fig.12 Cranny on the ninth Arhat statue’s left leg
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3.7 残缺
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罗汉像残缺病害分布也较少，仅有少数塑像存在局部残缺。如东边第一尊罗汉像右臂袈裟边缘（图13），东边第四尊罗汉像基座踏板前边缘中央等部位。这些局部残缺病害均发生于塑像相对凸出的区域，推断残缺病害应该是源于外力作用而导致的损坏。
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图13 第一尊罗汉像右侧袈裟边缘残缺
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Fig.13 Mutilation on the right side of kasaya of the first Arhat statue
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4 结论
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基于多种分析技术联用，结合相关研究对灵岩寺千佛殿罗汉像病害调查与分析，有如下四个方面认识。
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第一，罗汉像所处千佛殿内温度频繁波动，且波动幅度较大，殿内湿度长期很高，湿度波动很大。温湿度的频繁波动是诱发和加剧塑像各种病害的主要因素之一。
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第二，罗汉像主要病害有表面污染，地仗和彩绘层酥碱，颜料层起甲、龟裂，脱落，虫蛀，裂隙，残缺这七类。其中表面污染所表现的积灰覆盖和污垢遮盖是灵岩寺罗汉像最为普遍和广泛的一类病害。罗汉像表面积灰源于大殿室外及殿内的扬尘，污垢是由昆虫排泄物与表面灰尘混合在一起形成的。虫蛀、裂隙、残缺病害分布较少，仅见于个别塑像局部区域。
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第三，罗汉像酥碱病害多分布于总体含湿量较高的区域，其中含有较多随水盐活动富集的硫酸盐和硝酸盐。硫酸盐等随温湿度年度、季度甚至日复一日的周期波动，反复结晶—溶解中体积变化产生的应力不断破坏地仗，使之酥碱。硝酸盐腐蚀地仗，并与其他可溶盐一起不断粉化、破坏地仗。酥碱病害继而引发了彩绘层起甲、龟裂，甚至脱落。
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第四，罗汉像额头、头顶等易积灰区域彩绘层起甲、龟裂与降尘有关。这些区域灰尘层中除主要含有二氧化硅、碳酸钙外，还含有较多硫酸钙。灰尘层与颜料层的结合面上，Ca2+、SO2-4与水形成含水硫酸钙引起的体积膨胀应力传递到颜料层，最终导致了颜料层的开裂、起甲。
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致谢：本研究样品采集与相关研究工作，得到山东省文物保护修复中心原主任王传昌、长清灵岩寺文物管理委员会副主任米勇等领导大力支持。山东大学文化遗产研究院李志敏、山东省文物保护修复与鉴定中心王雪凝、王云鹏、刘芳志参与了样品分析工作，在此一并深表感谢！
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摘要
灵岩寺千佛殿彩绘罗汉像是弥足珍贵的艺术珍宝，在过去的岁月中自然老化和环境因素导致塑像出现了各种病害，威胁其安全保存。病害调查、病害产生原因和机理研究是塑像科学保护的重要基础，具有重要意义。本研究应用X-射线衍射（XRD）、离子色谱（IC）、显微拉曼光谱（μ-RS）、超景深显微镜（OM）、扫描电镜-能谱（SEM-EDX）等多种分析技术，探讨了罗汉像各种表观病害产生的原因和机理。研究表明，塑像酥碱区域含有较多硫酸盐和硝酸盐。硫酸盐随温湿度波动，反复结晶—溶解中体积变化引起的应力不断破坏地仗，使之酥碱。硝酸盐腐蚀地仗，并与其他可溶盐一起不断粉化、破坏地仗。酥碱病害继而引发了彩绘层起甲、龟裂、甚至脱落。塑像额头、头顶等易积灰区域的起甲、龟裂病害与降尘有关。灰尘层中的Ca2+、SO2-4与水形成含水硫酸钙引起的体积膨胀应力传递到颜料层导致了开裂、起甲。
Abstract
Lingyan temple is an important part of the Mount Tai World Natural and Cultural Heritage and was classified in 1982 as a national key cultural relic protection unit. There are many precious historical relics in Lingyan Temple, such as Pizhi Pagoda, the forest of stupas, stone inscriptions and many ancient buildings and ruins. Among the numerous precious historical relics, 40 painted Arhat statues of the Song and Ming Dynasties preserved in Qianfo Hall have higher artistic value. These polychrome statues, especially those from the Song Dynasty, were skillfully sculpted in the form of vivid and lifelike characters, recognized as rare masterpieces among ancient Chinese sculptures once praised as the first famous statues in China by Mr. Liang Qichao. However, over time, natural aging and environmental factors have brought various diseases to the statues, threatening their safe preservation. In August 2019, Shandong Cultural Relic Conservation and Restoration Center and Institute of Cultural Heritage of Shandong University launched the “Conservation and Restoration Project (Phase I) for Arhat Statues in Qianfo Hall of Lingyan Temple, Changqing, Shandong”.
Disease investigations and research on disease causes and mechanisms are an important basis for the scientific protection of statues, and have great significance. In this study, X-ray diffraction (XRD), ion chromatography (IC), micro-Raman spectrometry (μ-RS), ultra depth-of-field microscopy, scanning electron microscopy coupled with energy dispersive X-ray spectrometry (SEM-EDX) and other analytical techniques, combined with related studies, were used to discuss the causes and mechanisms of various diseases of Arhat statues. The results show that the temperature in Qianfo Hall where the Arhat statues are located fluctuated frequently and greatly, and that the humidity in the hall has been high for a long time. The frequent fluctuations of temperature and humidity are one of the main factors that induced and aggravated various diseases of the statues. The main diseases of Arhat statues include surface pollution, efflorescence, paint layer flaking, cracking, falling off, insect damage, cranny and mutilation. Among these, surface pollution—dust and becoming covered with dirt—is the most common and widespread disease of these statues. The dust accumulation on the Arhat statue surfaces came from the raising of dust outside and inside the hall, and the dirt was formed by the mixing of insect excrement and surface dust. The appearance of insect damage, cranny and mutilation was less, and these diseases were only seen in some areas of several statues. There were more sulfates and nitrates in the efflorescent areas. The stress caused by the change of volume during the repeated crystallization and dissolution of sulfates broke the supporting layer and made it efflorescent. The efflorescence disease then caused the paint layer to flake, crack, and even fall off. The flaking and cracking diseases on statue foreheads, heads and other dusty areas were related to dust fall. The volume expansion stress caused by hydrous calcium sulfate formed by Ca2+ and SO2-4 with water in the dust layer was transferred to the pigment layer, resulting in cracking and flaking.
During this conservation and restoration project, we applied a variety of analytical techniques and referred to related research to explore the causes and mechanisms of Arhat statue disease. The purpose of this study is to provide basic research and a reference for the follow-up conservation and restoration of Arhat statues in Lingyan Temple and similar cultural relics.
Keywords
Lingyan Temple ； Arhat statue ； Disease analysis ； Mechanism
沪公网安备 31010102005301号