在山西云冈石窟,岁月的侵蚀悄然显现。仅仅由于表层材料的持续风化,一个洞窟每年表层脱落量就达3公斤左右。如何“拉住”这些精美文物在自然中消逝的脚步,让它们留存更久,成为文物保护者们亟待攻克的难题。
环境的细微波动,对石窟寺文物而言却是巨大的挑战。温度、含水量、盐分等环境因素的变化,会引发文物表层起甲、空鼓、裂隙、粉化、微生物繁殖、盐风化、酥碱等一系列病害。但石窟寺多处于半开放环境,且规模宏大,无法像博物馆里的文物那样,享受恒温恒湿的密闭“呵护”。那么,怎样才能有效控制环境的周期波动呢?
其实,无需对环境进行严苛的精准管控,只要控制变化幅度,确保其不超过破坏阈值,就能实现预防性保护。科研团队通过深入研究石窟寺崖体等材料的物理属性,以及对环境波动的响应规律,成功建立了文物劣化进程预测模型。
以莫高窟第98窟为例,该模型对比分析了完全封闭、开放无游客和开放有游客三种状态下壁画的温湿度波动情况。评估结果显示,洞窟内6月和7月存在短期的盐风化风险,而在窟内相对湿度高于70%时,适当开放洞窟有助于降低这一风险。
目前,石窟寺的环境管控已在多个遗产地取得显著成效。在莫高窟,敦煌研究院构建了一套多维度环境调控体系。一方面,建设防护林带,有效减少沙尘暴的侵袭;另一方面,依据二氧化碳浓度指标,精准控制窟内游客数量,为文物营造相对稳定的环境。
重庆大足石刻圆觉洞曾“疾病缠身”。经过两年多的预测和评估,科研团队提出了系统性环境调控方案。在入口和廊道处设置两个缓冲空间,采用双层幕墙搭配气密性良好的自动门,并内置温湿度调控装置。通过合理调控大门和温湿度设备的启闭,有效缓解了窟内环境的剧烈波动,从根源上降低了塑像表面冷凝、酥碱等病害的发生风险。
麦积山石窟第3窟是开敞洞窟,其下层彩塑的表层脱落率比上层高出30%。研究发现,这种差异主要源于太阳辐射量的不同。上层彩塑受檐口遮挡,接收太阳辐射量较少,材料内外温差引起的热应力也较小。
模拟分析表明,当温差变化超过6摄氏度,脱落风险就会显著增大。增设或恢复原有窟檐,能降低塑像表面温度差超过6摄氏度的频率。然而,在当前保护实践中,由于涉及历史原真性、风貌协调性等问题,增设或恢复窟檐存在较大争议。
类似争议在云冈石窟的保护中也有体现。云冈石窟在辽、金、清时期曾建有窟檐,后大多损毁。上世纪90年代,第8窟恢复了木制窟檐,但当时也陷入了窟檐形制难以考证的困境。不过,已恢复的窟檐展现出了显著的保护效果。云冈石窟研究院的监测数据显示,与窟檐修建前相比,洞窟内表层掉砂量降低了70%。
近年来,AI技术的兴起为石窟寺环境管控带来了新的曙光,有望推动其能力“升级换代”。在环境监测方面,现有技术对海量环境数据的价值挖掘不够充分,而AI算法可实现高效的数据分析,及时发现异常并预测风险。
在病害识别上,传统以人工判断为主的方法存在主观偏差、准确率不足等问题,AI技术结合高光谱成像等技术,能够实现毫米级裂隙自动标定和病害发展趋势预测,推动文物保护从“经验驱动”迈向“数据驱动”。在环境管控方面,AI技术能够赋予系统“自主决策”的能力,实现通风、控温、控湿等设备的智能调节。
我们期待,石窟寺保护能以环境管控为核心,尽早构建起“监测——预测——调控——预防”的新循环,让这些珍贵的石窟寺文物“保持健康”,在岁月长河中永续留存,继续向世人诉说着古老而璀璨的故事。
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