环境模拟室(土遗址保护迎来新机遇探访我国文物保护领域首个多场耦合实验室)

Posted 2023-06-02

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环境模拟室(土遗址保护迎来新机遇探访我国文物保护领域首个多场耦合实验室)

国家文物局今年将启动第九批全国重点文物保护单位申报遴选。目前，我国已核定国保单位5000多处，其中就包含了大量的石窟寺等，以土为主要建筑材料的土遗址。如何让这些容易风化极难保护的文化遗产实现“永久保存、永续利用”，长期以来备受关注。

在位于敦煌莫高窟的“国家古代壁画与土遗址保护多场耦合实验室”，看看文保专家如何做到文化遗产的预防性保护。

探访我国文物保护领域首个多场耦合实验室

9盏灯沿着轨道在屋顶划过，亮度温度由弱变强再变弱，一个周期模拟太阳的一次东升西落。调整角度，就能模拟出一年四季的太阳照射。

多场耦合，简单地说，就是同时模拟多种不同的条件。正是借助多场耦合实验室，现在敦煌研究院的文保专家只需要在电脑前调节参数，在室内就能自由完成特定时间内太阳光照等对土遗址及其文物影响的实验。

敦煌研究院多场耦合实验室赵建忠：做一个劣化实验，看日照、温度、水，还有风、雨、雪对它的一些影响。影响最大的这几个因素能做到匹配，把一些极限的条件也考虑进去，可以说基本与实际环境是一致的。

在这间夏季仓，文保专家目前正在对一大块“墙体”模型进行多维度测试。墙体用土遗址附近原生土质、以相似的传统工艺制成。刚一放进仓内时，其外表规整。现在它的顶部已出现两道大裂隙，一侧墙面脱落，部分墙体发生坍塌。这是因为在仓内，它已模拟经历了一年的日晒雨淋。

敦煌研究院多场耦合实验室张博：我们现在正处于正午12时阳光比较强烈的一个环境，模拟的是潮湿环境连续降完雨之后，太阳出来以后高温高湿对表面的劣化情况。证明我们部分遗址在开挖的过程中，不能暴露于露天环境，必须对它进行一定的环境干预。

在墙体模型内部，文保专家放置有温度传感器，模型四周架设监测相机，从内到外，综合各项因素，来监测墙体病害在什么条件下发生、以怎样的机制产生等规律性问题。这就意味着，一旦获得实验结果，就能对尚未发生病害的土遗址及文物进行提前干预，实现防患于未然，达到遗址保护的根本目标。

敦煌研究院多场耦合实验室张博：通过环境模拟确定遗址是怎么“生病”的，确定了致病机理以及病害发育机制之后，我们去研究对应的防治措施。

新思路新创举保护文化遗产预防先行

除了夏季仓，位于敦煌研究院的这处先进文保平台，还有冬季仓和风雨仓，三者联合作业，就可以模拟出各种地域、各种气候条件，预演我国石窟寺和土遗址等文化遗产将经历何种变化，可以让保护措施更加精准，更加科学规范。

风雨仓、夏季仓、冬季仓，共同构成我国在文物保护领域首座多场耦合实验室，建筑面积达三千多平方米，体量巨大，仓内可模拟出零下30℃到60℃的温度、10%至90%相对湿度，以及风、雨、雪、日照等各个地区一年四季的气候条件。2020年底正式投入使用以来，目前，已初步完成甘肃庆阳北石窟寺砂岩风化机理和防控技术探索性研究。莫高窟的相关研究，接下来也将在这座实验室开展。

敦煌研究院多场耦合实验室张博：这个环境模拟实验室主要针对土遗址、石窟寺、露天壁画以及各种包括受环境影响因素有病害发生的文物，都可以用于这些研究。

如何永久保存、永续利用人类珍贵的文化遗产，是文物保护工作者所面临的终极难题。因全球气候变化等因素引发的文物、遗址病害问题正在加剧，文化遗产珍贵而脆弱，在多因素耦合作用下，其病害多种多样。这就需要开展多因素耦合实验，寻求精准的保护之道。

敦煌研究院研究馆员樊锦诗：壁画是泥巴跟草拌着抹上去的，抹了两层以后在上面画画，所以说材质特别脆弱，水一出来了，泥土就软了。现在这几年，两三年了，降雨量忽然就多了，我们很担心，敦煌能保存到今天，主要靠的是干燥。

据介绍，针对石窟寺和土遗址，近年来，保护加固工程中逐步开始了先现场试验后实施措施的新模式。现场试验虽然真实，但一场雨一场雪要等很久，集齐各种气象气候试验条件，更是难上加难。而石窟寺和土遗址保护刻不容缓，多场耦合实验室的建成应用，成了文化遗产保护领域的那道东风。

敦煌研究院多场耦合实验室张博：我们夏天可以模拟降雪冻融，冬季可以模拟降雨日照，包括降雪降雨的均匀度都达到了比较高的标准。我们可以加入单一的影响因素，或者是多种因素同时耦合性地来对它进行模拟实验。

按照春夏秋冬时序和转合特征，实验明确了真实环境条件的模拟加载方式。同时，实验室挑高约为两层普通住宅楼的高度，这个庞大的空间内，还可以对数吨重的大型石窟寺和土遗址样品进行耦合实验。

敦煌研究院多场耦合实验室张博：尺寸太小的话，它在收缩的过程中，裂隙就不会发育，有一些病害在小样品上是表现不出来的。所以我们仓体的优势就表现出来。我们在做一些大型样品的时候，这个病害是能够表征出来的。

不仅如此，将备选的修复加固材料一同放进仓内进行测试，完成文物遗址“病情诊断”的同时，也找到了“对症疗法”。打通室内研究和现场实践的有效衔接，就为开展石窟壁画和土遗址预防性保护，提供了更前瞻更高效的新可能。

从莫高窟到三星堆土遗址保护迎来新机遇

将科技引入文物保护领域，多举措护航文化遗产是时代趋势。敦煌研究院致力于建成“世界文化遗产保护的典范和敦煌学研究的高地”，目前牵头建成的我国首座多场耦合实验室取得的研究成果，未来将投入全国不同环境下文物遗址的保护中。

不同于西方历史遗留的大量石砌建筑遗址，中国几千年来夯土是最广泛使用的建筑技术，一般民居乃至宫殿、寺庙都有夯土结构建筑。中国土遗址包含的历史过程从石器时期绵延至近代，是人类重要的文物资源。如何将它们保护好、利用好，是文保专家一直研究的课题。

敦煌研究院多场耦合实验室张博：我们可以模拟露天壁画以及室内壁画的环境温度，来看这个壁画的病害是如何产生的，以及筛选的加固材料在环境影响因素之下适用性是否合适。

在夏季仓内正在接受日照实验的这块墙体，是用三星堆遗址的泥土塑成，这就意味着，在多场耦合实验室开展的研究对象，已从干旱环境中的北石窟寺，拓展到了潮湿环境下的三星堆。按照我国干湿地区划分，目前，学术界一般将土遗址分为位于干旱半干旱地区土遗址和潮湿地区土遗址两大类。土遗址的病害已分成片状剥蚀、裂隙缝、浸水、粉化等9个类型，初步形成了干旱环境下土遗址保护加固的成套技术体系。潮湿环境下土遗址的病害类型及保护加固，仍有待进一步完善。

敦煌研究院多场耦合实验室张博：目前我们实验仓体的各项环境要素，是能够覆盖中国绝大部分的气象条件。土遗址的话，我们选择了锁阳城遗址作为干旱区代表，西安秦东陵作为湿润区的一个遗址代表。潮湿区的话，我们以三星堆的样品做了一个模拟。现在我们这个研究正在进行当中。

20世纪50年代起开展古代壁画保护修复及20世纪80年代起开展土遗址保护工作以来，我国古代壁画与土遗址保护技术得到长足进展。以国家需求为导向，专家介绍，目前文保团队正在致力于全面科学构建我国古代壁画病害综合防治体系，多场耦合实验室的建成应用，真实揭示了土遗址病害产生的机理，进而能够制定土遗址保护的技术标准。我国文化遗产的保护，正在经历从抢救性保护向预防性保护过渡，石窟寺和土遗址保护的整体水平将得到全面提升。

（来源：央视新闻客户端）

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