盐蚀病害是丝绸之路沿线干旱区石窟寺群等文化遗产壁画面临的主要威胁。然而由于洞窟开凿年代跨度大、壁画的赋存地质结构和制作工艺存在差异，导致窟内壁画风化的水迁移路线一直未能确定，因而无法制定有效的保护措施。近日，中国科学院地球环境研究所副研究员胡塔峰等在《全环境科学》发表成果，认为阻断多孔结构下的水毛细上升是防止干旱区古代壁画快速劣化的有效途径。
敦煌莫高窟开凿至今已有1600多年，窟内壁画赋存于半开放的环境系统中，在自然环境和人为因素的共同作用下，主要存在空鼓、起甲和酥碱等与盐蚀作用密切相关的病害类型。据胡塔峰介绍，之前针对窟内壁画病害分布、基岩结构、水文记录开展的诸多研究有两种截然不同的推论，一种强调区域地质和水文学的重要性，提出岩石内存在液态水和水蒸气的水平运动；另一种认为潮湿的外部空气渗透是导致恶化的主要途径。在此争论下，水或水分在盐迁移中的确切作用亦尚不清晰。
胡塔峰等借助扫描电子显微镜和能谱微区分析技术，观测到气溶胶、降尘中的酸性和可溶盐颗粒物对文物存在酸蚀和盐蚀的威胁，并通过对盐析病害的微区分析，明确洞窟内水盐运移和盐蚀风化的机理。
观测实验中，他们通过对莫高窟数个洞窟内收集的共93727个单个颗粒的形貌和元素组成进行分析，进一步推断其矿物组成后，获得了壁画表面盐析病害样品中不同盐类粒子的垂直分布规律，尤其是氯盐和硫酸盐在风化产物主导盐类型及其微观形态的垂向分布观测证据，显示壁画和地仗层中地下水或地表水沿毛细管上升是最可能的水盐运移通道，盐类晶体的生成是水盐运移与窟内微环境波动的共同结果。
“盐的迁移，通过毛细管上升，加之随后的晶体生长环境条件下所施加的足够压力，使洞窟内墙体表面衰减，导致文物表面微区出现裂隙、酥化以致粉屑剥落。”胡塔峰说。
相关论文信息：http://dx.doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.163476
来源：中国科学报（2023-09-13 第1版 要闻）
