馮永亨，溫敬偉，傅英毅，范 敏，全 洪

（1. 廣州市白云文物保護(hù)工程有限公司，廣東 廣州 510540；2. 南越王宮博物館，廣東 廣州 510500）

目前，文物保護(hù)領(lǐng)域普遍用大氣相對(duì)濕度或者含水量來(lái)確定土遺址的狀況，將土遺址區(qū)劃分為潮濕土遺址和干燥土遺址[1]。根據(jù)張虎元先生的潮濕土遺址界定及病害分類研究中的研究結(jié)果[2]，結(jié)合本項(xiàng)目研究區(qū)域數(shù)據(jù)表明，南漢宮殿展區(qū)屬于潮濕區(qū)潮濕環(huán)境潮濕狀態(tài)土遺址。

影響土遺址保存質(zhì)量的環(huán)境因素有很多，其中環(huán)境的溫、濕度是最顯而易見(jiàn)，也是研究最多的兩個(gè)指標(biāo)，但古代土遺址類文物的病害發(fā)展也與土壤含水率有著更密切的關(guān)聯(lián)，控制土壤含水率對(duì)預(yù)防土遺址鹽害、霉菌爆發(fā)及大面積開(kāi)裂等嚴(yán)重病害具有重要意義[3-5]。因此，本文著眼于研究土遺址所處的微環(huán)境與土壤含水率之間的關(guān)系。了解土遺址自身含水狀態(tài)、所處的微環(huán)境相對(duì)濕度和土遺址所處的區(qū)域氣候條件等方面，是甄別土遺址病害成因及制定保護(hù)方案的重要依據(jù)[2]。監(jiān)測(cè)、分析與評(píng)估影響土壤含水率變化的因子是改善土遺址文物保護(hù)環(huán)境中的一項(xiàng)重要工作。

1 研究對(duì)象與材質(zhì)分析

本次數(shù)據(jù)來(lái)源于南越王宮博物館內(nèi)南漢宮殿展區(qū)微環(huán)境的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。南越王宮博物館位于廣州市越秀區(qū)北京路，館內(nèi)展區(qū)保護(hù)面積約5.3萬(wàn)m2，是公元前204年趙佗在嶺南建立的第一個(gè)封建王朝宮殿的遺址，1996年入選全國(guó)重點(diǎn)文物保護(hù)單位。南漢宮殿展區(qū)采用“覆罩露明”的方式進(jìn)行展示，展區(qū)內(nèi)配備舒適性變頻空調(diào)和空氣凈化器來(lái)維持溫濕度，正常情況下24 h運(yùn)行。數(shù)據(jù)設(shè)置為每小時(shí)記錄一次。主要對(duì)展區(qū)內(nèi)外溫度、相對(duì)濕度、埋深土壤含水率等主要因素進(jìn)行了不間斷監(jiān)測(cè)。

1.1 地質(zhì)分析

經(jīng)前期地質(zhì)勘察研究[6]，南漢宮殿展區(qū)地層巖性復(fù)雜：0～4 m屬于雜填土；4～6 m屬于黏土（軟塑）；6～24 m屬于粉質(zhì)黏土；等效剪切波速度為165 m/s，場(chǎng)地土地類型屬于中軟土。根據(jù)勘察資料表明：雜填土上部因?yàn)樯巴梁退槭哂型杆饔靡蚨杆宰顝?qiáng)；軟塑狀黏土透水性最弱；而雜填土下部土層的滲水性居兩者之中。由此可以判斷展區(qū)內(nèi)的土壤含水率一定程度上受到濕度的影響，但是影響程度不明顯。目前南漢宮殿展區(qū)位于室內(nèi)，因此不受大氣降水的垂直入滲影響，但大氣降水會(huì)同周邊生活用水等對(duì)遺址地下水進(jìn)行補(bǔ)給，繼而通過(guò)毛細(xì)水作用影響土壤含水率。

1.2 土壤成分分析

項(xiàng)目組于2016年10月對(duì)展區(qū)東西兩側(cè)隱蔽區(qū)域進(jìn)行采樣檢測(cè)，按照《JY/T009—1996轉(zhuǎn)靶多晶體X射線衍射方法通則》和《JY/T016—1996波長(zhǎng)色散型X射線衍射熒光光譜方法通則》的規(guī)定對(duì)土樣進(jìn)行了XRD和XRF測(cè)試。通過(guò)這些儀器分析可以得到遺址區(qū)土質(zhì)的組成元素、礦物成分及含量等指標(biāo)。

(1)XRD分析。土質(zhì)文物樣品X射線衍射檢測(cè)結(jié)果如表1所示，樣品主要結(jié)晶相為石英，并含有少量的伊利石和高嶺石等。

表1 土質(zhì)文物樣品XRD結(jié)果

(2)XRF分析。土質(zhì)文物樣品的XRF測(cè)試結(jié)果如表2所示。從表2中數(shù)據(jù)可知，所采集的土質(zhì)文物樣品中主要含有SiO2、Al2O3、K2O和Fe2O3等，根據(jù)XRF對(duì)各氧化物含量的分析可知：Si元素主要以石英和硅鋁酸鹽的形式存在，因此可以確定展示區(qū)的土樣主要成分為石英，并含有少量的伊利石和高嶺石。

表2 南漢宮殿展示區(qū)土質(zhì)文物樣品XRF半定量分析結(jié)果

結(jié)合地質(zhì)勘查結(jié)果與土壤成分分析，南漢宮殿展區(qū)土遺址主要由細(xì)砂巖組成。細(xì)砂巖毛細(xì)水上升高度情況比較復(fù)雜，會(huì)隨土塑性大小而改變，同時(shí)受到壓實(shí)度和液限等因素影響[7]。本次研究?jī)H對(duì)微環(huán)境因素的影響進(jìn)行探討。

2 微環(huán)境對(duì)土壤含水率的影響

2.1 展區(qū)內(nèi)環(huán)境溫濕度

由圖1（a）和圖1（b）數(shù)據(jù)記錄可知，2017年度展區(qū)內(nèi)最高月平均氣溫24.2℃，最低月平均氣溫19.7℃，室內(nèi)外溫度變化規(guī)律一致，室內(nèi)氣溫波動(dòng)明顯小于室外；室外空氣相對(duì)濕度全年波動(dòng)極大，而室內(nèi)相對(duì)濕度則維持在95%～100%的高濕狀態(tài)，盡管監(jiān)測(cè)器所處區(qū)域濕度偏高，但變化相對(duì)穩(wěn)定，結(jié)合遺址病害情況發(fā)現(xiàn)超高濕度環(huán)境暫時(shí)沒(méi)有對(duì)土遺址造成不可逆的破壞?？紤]到室內(nèi)配置了溫度調(diào)控和空氣凈化器等設(shè)備，室內(nèi)溫濕度處于相對(duì)穩(wěn)定，表明展區(qū)內(nèi)的微環(huán)境控制有效，長(zhǎng)期穩(wěn)定的溫濕度環(huán)境是保護(hù)土遺址的基礎(chǔ)。

圖1 2017年南漢宮殿展示區(qū)室內(nèi)外溫濕度變化圖（來(lái)源：作者自繪）

2.2 室內(nèi)濕度對(duì)土壤含水率的影響

由圖2可知，展區(qū)內(nèi)濕度全年均處于穩(wěn)定狀態(tài)，但在10月前后出現(xiàn)了斷層式下降，相對(duì)濕度比年平均相對(duì)濕度下降了近5個(gè)百分點(diǎn)，與此同時(shí)各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的埋深土壤含水率出現(xiàn)下降，結(jié)合地層巖性分析結(jié)果可以判斷，館內(nèi)空氣濕度的下降間接導(dǎo)致土壤含水率下降，且對(duì)淺層的影響更為明顯。

圖2 土壤含水率與室內(nèi)濕度變化曲線（來(lái)源：作者自繪）

2.3 地下水位變化對(duì)土壤含水率的影響

由圖3可知，展區(qū)內(nèi)地下水位6—9月總體呈上升趨勢(shì)，而該區(qū)域埋深0 m和0.8 m的土壤含水率也呈上升趨勢(shì)，埋深3 m和1.5 m的土壤含水率則維持在43%～46%之間；9月中下旬地下水位開(kāi)始驟降，此時(shí)4個(gè)不同埋深土壤含水率的曲線也出現(xiàn)了明顯下降，埋深1.5 m的土壤含水率最為明顯。由此可見(jiàn)，地下水位變化和土壤深度也是影響土壤含水率的重要因素，毛細(xì)水作用是導(dǎo)致土壤含水率上升的主要原因。

圖3 土壤含水率與地下水位變化曲線（來(lái)源：作者自繪）

2.4 室外降雨對(duì)土壤含水率的影響

圖4為2017年下半年土壤含水率與室外降雨變化曲線，由于降雨是地下水的重要補(bǔ)給，而地下水位是控制土壤含水率的最大權(quán)重因素，降雨的大小間接影響土壤含水率的變化，因此選取雨季6—9月討論降雨對(duì)土壤含水率的影響。9月4日為監(jiān)測(cè)期間降雨量最多的一天，達(dá)到95.83 mm，降雨后不同埋深的土壤含水率均有明顯波動(dòng)，隨著降雨的發(fā)生，土壤含水率也隨之上升，并存在一定的延后，其中埋深1.5 m和3 m的土壤含水率在雨后上升尤為明顯，符合土壤水分滯后效應(yīng)。

圖4 土壤含水率與室外降雨變化曲線（來(lái)源：作者自繪）

2.5 小結(jié)

綜上所述，土遺址內(nèi)埋深土壤含水率的變化與保存環(huán)境濕度、地下水位及室外降雨均有密不可分的關(guān)系。自然情況下土壤含水率會(huì)隨著環(huán)境濕度、地下水位及降雨的變化而變化，降雨、地下水位和濕度三者也會(huì)相互聯(lián)系、相互影響，共同形成土遺址保存的微環(huán)境。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文以位于嶺南地區(qū)的南越王宮博物館土遺址展區(qū)為研究對(duì)象，對(duì)影響土遺址土壤含水率變化的主要微環(huán)境因素進(jìn)行研究，初步得出了環(huán)境濕度、地下水位及室外降雨3種微環(huán)境因素對(duì)土壤含水率變化均有一定的影響，為今后改善文物保護(hù)環(huán)境的研究重點(diǎn)與方向提供參考。