莫高窟第217窟微环境监测分析

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1、莫高窟第217窟微环境监测分析内容摘要：通过对莫高窟第217窟内的微环境监测，对该窟一年来温湿度监测数据和空气交换率监测数据的分析研究，大致阐明了第217窟文物保存的环境现状及变化规律，结果表明：窟内温度变化具有规律性和明显的季节性，最高温度与最低温度相差30.8℃；相对湿度主要受到降雨和窟外环境的影响；洞窟内的空气交换率在晴天为4分钟左右，而在阴雨天气为20分钟。充分掌握洞窟内小环境气候特点，研究它的变化规律，对于壁画病害病因的研究是十分必要的。　　关键词：莫高窟；微环境监测；HOBO温湿度监测仪　　中图分类号：K854.3　文献标识码：A　文章编号：1000

2、-4106(2007)05-0093-05　　　　一　前言　　　　第217窟位于莫高窟南端的第二层，洞窟总体积约93m3，在莫高窟石窟群中属于中型洞窟。洞窟开凿于盛唐早期(晚唐、五代、清代重修)。形制为覆斗形顶，西壁开一龛，洞窟分为主室、甬道、前室三部分。此窟壁画保存比较完整，结构精巧，线条细腻，色彩鲜艳，艺术技巧臻于成熟，是敦煌盛唐时期最有代表性的洞窟之一。根据主室西壁龛下北侧的供养人题名和藏经洞遗书P.2625《敦煌名族志》残卷的记载，可知此窟是敦煌豪门——阴氏家族出资兴建的，建窟时间约为唐代神龙至景龙年间(705-709)。该窟是莫高窟开放的“特别洞窟”之

3、一。　　　　自然环境因素的变化和人类活动的影响，给文物保存带来了潜在的严重威胁。环境改变引起各类文物病害的产生，越来越多地受到国内外文物保护工作者的高度关注，莫高窟也不例外，如：颜料层起甲、地仗层酥碱、空鼓等。这些病害的产生与窟内微环境气候的变化有着密切的联系，而窟内的微环境气候则直接受窟外大环境的影响。莫高窟周边地区属于典型的沙漠气候特征，干旱少雨、日照强烈，2005年全年的降雨量是52mm，而该地区年平均蒸发量高达4300mm。窟内的温湿度随季节的变化而变化，不同地段，不同层次，不同大小的洞窟内小环境气候表现出不同的特征。充分掌握各种类型洞窟的小环境气候特点

4、，研究它的变化规律，对于壁画病害病因的研究是十分有利的。　　为了配合第217窟的壁画修复工作，自2005年元月底开始对该窟进行了一年多的窟内微环境监测，对此窟内的空气温度、相对湿度数据进行了初步的分析与研究。　　　　　　二　监测设备　　　　我们所选择的监测设备是美国产的H8HO-BO系列空气温湿度探头。H8HOBO系列温湿度探头尺寸小巧，种类丰富，使用方便。表1为本次实验选择的HOBOPro和HOBO两种型号探头的各种参数。　　　　三　第217窟HOBO温湿度探头的设置　　　　在第217窟主室共设置了7枚HOBO温湿度探头，采用了多方位空间监测法，在不同方位布设

5、探头(表2、图1)。监测时间从2005年1月底至2006年3月底。探头设定的采样频率为15分钟，对取得的数据采用SMExcel工具进行处理。　　　　　　四　结果分析　　　　洞窟主室内不同位置所安装的7枚温湿度探头监测到的温度、相对湿度和露点温度呈有规律的变化。　　　　1、温度　　从监测结果表3看，整个洞窟内一年气温最高值出现在7月份的窟顶藻井处，气温为27.9℃；最低值出现在1月份的窟中央地面处，为-2.9℃，二者之值相差30.8℃。　　从图版25看出，窟内平均气温变化很有规律性，具有明显的季节性。平均气温最高的是c2，为12℃，其次是c1为11.7℃、c5为1

6、1.5℃、c3为11.3℃、s1为10.8℃、s2为10.4℃，气温最低的是c4，平均值为10.2℃。c1、c2、c5位置受窟外环境的影响相对较小，空气交换速率比较缓慢，气温变化幅度小，相对气温也较高；而s2和c4处于直对甬道口的位置，开门或游客进入带进来的气流首先冲击到的就是这些地方，因此空气交换速率比较快，气温偏低，变化幅度较大。　　　　图3为窟内平均气温最高值c2与最低值c4的对比关系。从图中看，c2(窟藻井处)的平均气温值高于c4(窟中央地面)的平均值，二者平均之差为1.8℃。　　　　2、相对湿度　　　　相对湿度的变化取决于空气的含湿量和温度，如空气的含

7、湿量保持不变，则空气的温度升高，相对湿度变小；空气温度降低，相对湿度变大。第217窟内相对湿度(图版26)一年中最高值出现在5月份，达到了100％。根据以往所监测的其他洞窟环境数据来看，窟内最高相对湿度在80％左右。据调查：工作人员在3月初至6月初对第217窟进行了壁画修复和洞窟平面测绘等工作，所以我们判断，这种超出整体趋势的特殊值，可能是因为人为因素造成了数值的突变。窟中最低相对湿度为27.2％。　　　　窟内相对湿度平均值最高的是s1和s2(表3)，平均值为32％，其次是c4为31％、c5和c3为29％、c1为28％，最小的是c2，为27％。监测结果表明洞窟内

8、中下层空气里的水含量较高