北京故宫养心殿燕喜堂及西围房建筑彩画的分析研究——一种检测颜料和胶结物的集成检测方法

作者:刘璐瑶;张秉坚;杨红;张琼; 刊名:光谱学与光谱分析 上传者:刘娟
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【摘要】北京故宫是现存规模最大、保存最完整的木结构古建筑群。2015年底,故宫养心殿启动研究性保护修缮工程,燕喜堂是养心殿的后殿西耳房,是此次维修的重点对象之一。彩画是古建筑的重要组成部分,不仅具有美化装饰的作用,更有对木材的防腐保护功能。为了能更好地辅助燕喜堂及西围房建筑彩画的保护与修复,需要对彩画原始材料以及工艺进行检测研究。使用一套集成检测方法:包括样品横截面分析、扫描电子显微镜背散射及能谱技术、拉曼光谱技术、荧光染色法、酶联免疫法、免疫荧光法以及热裂解气相色谱法,分析了故宫养心殿燕喜堂及西围房建筑彩画样品的颜料、沥粉、胶结材料的成分,以及结构关系。结果表明燕喜堂西围房使用的颜料有朱砂、铁红、群青、石青、石绿以及副氯铜矿型铜绿;沥粉的无机组成为石英、滑石、白垩或白云石。胶结材料检测结果发现彩画地仗层中普遍掺加了桐油,颜料层中掺加了动物胶。梁上彩画除了表面图案,地仗层底部还有一层朱砂颜料,同时地仗层内部也不规则地发现朱砂颜料。此外,表层红色颜料通常由两层颜料组成,内层的显色成分是铁红和朱砂,颜料颗粒直径1μm左右,外层颜料由朱砂组成,颜料颗粒大小不一,直径1~30μm范围内。上述检测结果不仅可以部分看出燕喜堂及西围房建筑彩画的工艺特征,也表明该集成检测方法可行、所需样品量少,是一种经济实用的彩画文物检测方法。

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3.故宫博物院古建部,北京100009引言北京故宫是中国明清两代的皇家宫殿,更是世界上现存规模最大、保存最为完整的木结构古建筑群。油饰彩画是木构建筑的重要组成部分,有防火防潮、装饰美化等功能,为了探索古代使用的原始材料和制作工艺,详细了解油饰彩画的无机和有机物组成具有十分重要的意义。养心殿位于故宫内西路,紧邻乾清宫,自清雍正帝以后,一直到末代皇帝溥仪,养心殿一直是国家政务中心以及皇帝驻留时间最长的宫殿。燕喜堂是养心殿后殿西耳房,始建于明代,其名意为宴饮喜乐,是后宫嫔妃们的临时住所。燕喜堂面阔五间,有十余间围房,其木结构均装饰有典型的皇家油饰彩画。图1燕喜堂木结构的油饰彩画Fig.1 Colored paintings on wooden structurebuildings inside the Yangxin Hall2015年底,故宫博物院启动了养心殿启动研究性保护修缮工程。作为工程前期研究内容,在故宫博物院古建部的指导下,我们在燕喜堂及西围房进行了微量取样,以判别油饰彩画的原始材料,并探讨其检测方法。为了用最少的样品量同时获取油饰彩画中颜料和胶结物的成分信息,本工作提出了一套集成检测方法,即:通过光学显微镜(optical microscopy,OM)和扫描电子显微镜背散射技术(scanning electron microscopy back scattered electronimage,SEM-BSE)观察样品的横截面,揭示彩绘文物的多层结构。用扫描电镜能谱(scanning electron microscopy energydispersive spectrometer,SEM-EDS)和显微拉曼技术(micro-Raman spectroscopy,m-RS),分别检测元素组成和结构特征确定无机颜料的成分。用荧光染色法[1-2]检测油脂和蛋白质,用热裂解气相色谱质谱法(pyrolysis gas chromatographymass chromatography,py-GC-MS)[3]判断油脂的具体成分,用酶联免疫法(enzyme-linked immune sorbent assay,ELISA)[4-5]快速判断胶结材料的具体成分,再使用免疫荧光法(immunofluorescence microscopy,IFM)[2]定位胶结材料的层位关系。1实验部分1.1样品介绍木构建筑构件的不同部位油饰彩画的制作工艺往往不同,为了较为全面地探究燕喜堂油及西围房饰彩画工艺,分别在梁、柱子以及枋等有破损的部位取样。各个样品的编号及取样点位置信息见表1。表1样品编号及取样点位置信息Table 1 Sample number and information about sampling point编号取样点YX1西围房的梁架YX2西围房南五间室内梁架YX3西围房南五间柱子YX4西围房北二间外檐下枋子底面YX5西围房南五间室内房梁YX6西围房北二间外檐下枋子底面YX7燕喜堂西次间外檐下枋子底面1.2分析方法1.2.1样品横截面切片制作取少量样品(黄豆大小),用丹麦斯特尔公司生产的Epo-Fix环氧树脂及固化剂包埋样品。这种包埋剂在常温下就会固化,避免了加热或紫外光导致样品中蛋白质变性。固化后,切成薄片,每个薄片用聚丙烯树脂粘在载玻片上,用砂纸打磨表面,砂纸的目数逐渐增加,从600,1 000,2 000到5 000mesh直至样品表面光滑。1.2.2显微镜观察可见光照片使用日本基恩士VHX-700FC型超景深显微镜拍摄,VH-Z100R型物

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