武發(fā)思， 朱非清， 汪萬(wàn)福，， 段育龍， 田 恬， 馮虎元

(1. 國(guó)家古代壁畫與土遺址保護(hù)工程技術(shù)研究中心(敦煌研究院)，甘肅酒泉 736200； 2. 細(xì)胞活動(dòng)與逆境適應(yīng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(蘭州大學(xué))，甘肅蘭州 730000； 3. 古代壁畫保護(hù)國(guó)家文物局重點(diǎn)科研基地(敦煌研究院)，甘肅酒泉 736200； 4. 甘肅莫高窟文化遺產(chǎn)保護(hù)設(shè)計(jì)咨詢有限公司，甘肅酒泉 736200； 5. 甘肅省極端環(huán)境微生物資源與工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(中國(guó)科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院)，甘肅蘭州 730000)

0 引 言

高松冢古墳位于日本奈良縣奈良盆地南部的高市郡明日香村(國(guó)營(yíng)飛鳥歷史公園內(nèi))，該地區(qū)地處紀(jì)伊半島中央、近畿地區(qū)中南部，區(qū)內(nèi)多山，屬溫帶季風(fēng)性氣候。1970年9月因在此地修筑道路，奈良考古研究所開展緊急文物調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)了古墳[1-2]。古墳建造于飛鳥時(shí)代末期(藤原京時(shí)期694年—710年，相當(dāng)于我國(guó)盛唐時(shí)期)，周邊有欽明陵、天武·持統(tǒng)陵、文武陵等。古墳呈饅頭形，底部直徑約18 m，高約5 m，系版筑夯土。古墳自發(fā)現(xiàn)便開展了一系列研究和原址保護(hù)工作，遺憾的是最終解體搬遷異地保護(hù)(圖1)。

圖1 高松冢古墳丘部全貌Fig.1 View of the whole Takamatsuzuka Tumulus before and after dismantlement

1972年3月21日，開啟石室后發(fā)現(xiàn)珍貴壁畫。石室系橫穴式石槨，由凝灰?guī)r石塊堆砌而成，內(nèi)部南北縱深26.55 cm，東西橫寬104.5 cm，上下高113.4 cm。石室內(nèi)壁畫繪制于灰泥層上，數(shù)厘米厚，其藝術(shù)風(fēng)格與陪葬于唐高宗乾陵的永泰公主墓壁畫相似，畫面由飛鳥美人圖、星宿圖以及四神圖等內(nèi)容組成(圖2)。壁畫色彩富麗，線條精致，與之前在日本熊本、大分、福岡等地發(fā)現(xiàn)的粗獷簡(jiǎn)約的壁畫不同，為二戰(zhàn)后日本考古界最大發(fā)現(xiàn)，為研究唐代中日文化交流提供了重要資料[3-4]。日本政府在石室開啟后隨即成立了“高松冢古墳應(yīng)急保護(hù)對(duì)策委員會(huì)”，對(duì)其進(jìn)行科學(xué)調(diào)查和學(xué)術(shù)研討。1973年4月，高松冢古墳被認(rèn)定為日本特別史跡，1974年被日本文化廳認(rèn)定為國(guó)寶。發(fā)掘初至20世紀(jì)90年代，石室壁畫雖出現(xiàn)過(guò)微生物問(wèn)題，但最終得以控制；墓室微環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定，壁畫保存較好。2000年后，由于接合部頂部的加固施工、控制溫濕度的設(shè)備老化及施工事故等，石室微生態(tài)平衡發(fā)生不可逆的破壞，霉菌大量增殖、爆發(fā)，最終不得不放棄原址保護(hù)，并于2005年6月決定解體搬遷[2，5]。

圖2 高松冢古墳內(nèi)壁畫Fig.2 Wall painting images named Asuka Beauty and Gragon of Takamatsuzuka Tumulus

微生物病害是影響高松冢古墳壁畫保存最主要的原因之一，自發(fā)掘至解體搬遷的30多年間，針對(duì)石室壁畫保護(hù)、生態(tài)環(huán)境治理及恢復(fù)等方面進(jìn)行了一系列研究和工程實(shí)踐，積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)也汲取了慘痛教訓(xùn)。本工作以高松冢古墳微生物病害調(diào)查和防治研究為例，總結(jié)分析古墳壁畫微生物群落組成、演替以及防治措施實(shí)施效果，以期為墓葬壁畫的原址保護(hù)提供參考和借鑒。

1 高松冢古墳保護(hù)歷程回顧

高松冢古墳曾在公元12或13世紀(jì)遭過(guò)盜掘?？脊湃藛T1972年從原盜洞向里挖掘發(fā)現(xiàn)壁畫后，日本文化廳隨即邀請(qǐng)法國(guó)和意大利的專家對(duì)古墳的保護(hù)方案和修復(fù)方法進(jìn)行了探討研究，最終決定原址保護(hù)。維持石室內(nèi)溫度、濕度相對(duì)穩(wěn)定成為重點(diǎn)工作，在古墳石室前相繼建立了前室A、前室B、準(zhǔn)備室和機(jī)械室，并將盜洞口作為石室的出入口(圖3)。為恢復(fù)和維持石室考古發(fā)掘前的原始環(huán)境條件，1974—1976年在石室南側(cè)增設(shè)了溫度、濕度控制設(shè)備。

圖3 設(shè)置保存設(shè)施后的高松冢古墳結(jié)構(gòu)圖Fig.3 Structure diagram of Takamatsu Tumulus after installation of preservation facilities

高松冢古墳的微生物病害歷經(jīng)多個(gè)階段(表1)。20世紀(jì)80年代初，石室內(nèi)爆發(fā)了霉菌病害，經(jīng)殺菌劑處理和環(huán)境干預(yù)措施后，至21世紀(jì)石室內(nèi)微環(huán)境基本穩(wěn)定，霉菌蔓延得到控制，高松冢古墳成為該時(shí)期墓葬壁畫原址保護(hù)的國(guó)際典范。然而，2001年接合部土體崩落，隨即使用樹脂實(shí)施加固工程，而樹脂是一種極易受微生物侵蝕的高分子材料，此次修復(fù)成為霉菌再次爆發(fā)的重要原因之一；2005年日本文化廳決定放棄原址保護(hù)，實(shí)施冷卻措施將石室降至恒溫10 ℃，為石室解體搬遷作準(zhǔn)備；2007年7月為控制古墳溫度的隔熱覆屋完成，同年8月21日石室壁畫解體搬遷完畢，進(jìn)行異地保護(hù)修復(fù)至今[2，6-9]。

表1 高松冢古墳生物病害檔案記錄[2，5]Table 1 Biodeterioration records of Takamatsuzuka Tumulus

2 石室內(nèi)病害微生物群落特征及其侵蝕機(jī)理

2.1 真菌

針對(duì)高松冢古墳真菌病害開展了大量研究。古墳石室開啟后，石室內(nèi)溫度、濕度及含氧量等發(fā)生改變，原有的微環(huán)境平衡被打破，出現(xiàn)了黑色和綠色的菌斑，其中黑色菌斑以真菌為主，包括鏈格孢屬(Alternaria)、枝孢屬(Cladosporium)和黑孢屬(Nigrospora)；綠色菌斑為綠色木霉(Tricodermaviride)?；跍缇藓灢杉瘶悠方?jīng)培養(yǎng)鑒定的真菌分屬于矛束孢屬(Doratomyces)、鐮刀菌屬(Fusarium)、枝孢屬、毛霉屬(Mucor)、木霉屬(Trichoderma)、青霉屬(Penicillium)等[10-12]。1976年，在古墳前室分離到鐮刀菌屬、木霉屬、輪枝菌屬(Vertillium)、青霉屬和枝孢屬菌株；同年溫濕度控制設(shè)施建設(shè)完成，開始石室壁畫修復(fù)，人為干預(yù)改變了石室內(nèi)微環(huán)境。

1980年，在加固壁畫時(shí)，使用了丙烯酸乳液及防止顏料層剝落的薄紙后，出現(xiàn)大量白色和灰色菌斑，矛束孢屬激增。1981年，石室壁畫彩色畫面外長(zhǎng)滿了白色顆粒狀菌落。1982年后，因使用殺菌劑并實(shí)施石室內(nèi)環(huán)境控制，菌落減少。1985年至21世紀(jì)初，霉菌活動(dòng)不明顯，形成新的微環(huán)境平衡。其中，1986年研究發(fā)現(xiàn)石室壁畫上原有的優(yōu)勢(shì)菌種Dratomycessp.消失[5，7，10]。1994—2000年，石室內(nèi)無(wú)明顯菌落，但入口處塑料蓋板上每年都會(huì)出現(xiàn)直徑為數(shù)毫米的白色霉斑，經(jīng)鑒定為青霉屬、曲霉屬(Aspergillus)、鐮刀菌屬和木霉屬，成為石室內(nèi)優(yōu)勢(shì)菌[8，13]。這一時(shí)期石室內(nèi)生態(tài)環(huán)境保持了最理想的“平衡狀態(tài)”。

2001年后這種平衡被再次打破。受封土堆上植物根系影響，雨水滲入接合部，土體開始崩落，工程人員緊急開展加固修復(fù)工作。加固接合部崩塌土體時(shí)使用了環(huán)氧樹脂(AER-2400)、硅酸鹽樹脂(OH100，Site SX)等有機(jī)材料，加固部位隨后出現(xiàn)了青霉屬、曲霉屬和鐮刀菌屬等微生物，并波及到壁畫。2001年12月研究發(fā)現(xiàn)，在接合部出現(xiàn)青霉屬、曲霉屬、木霉屬和柱孢屬(暗色)等真菌；石室壁畫表面發(fā)現(xiàn)柱孢屬(暗色系)、青霉屬、曲霉屬(暗色)、枝頂孢屬(Acremonium)、鐮刀菌屬(褐色)和木霉屬，在此之前并沒有檢測(cè)到枝孢屬或其他不明真菌。修復(fù)中發(fā)現(xiàn)，褐色霉菌表面的綿狀菌絲去除后，壁面上還是會(huì)有色素沉積，黑色霉菌的假根侵入壁畫，難以物理清除。

2004年，調(diào)查中首次發(fā)現(xiàn)凝膠狀生物膜[5，7，10]，同年在壁畫上采集的黑色斑點(diǎn)樣本于2011年被確定為主要由枝頂孢屬中Acremoniummasseei和Acremoniummurorum組成[14]。2005年，基于28S rRNA序列的系統(tǒng)發(fā)生關(guān)系分析，鑒定出來(lái)源于古墳的多種真菌，分屬于鐮刀菌屬、木霉屬和青霉屬；其中鐮刀菌24種，多為腐皮鐮刀菌(Fusariumsolani)，少部分為尖孢鐮刀菌(F.oxysporum)或燕麥鐮刀菌(F.avenaceum)和三線鐮刀菌(F.tricinctum)復(fù)合體[15]。2006年確定生物膜為真菌和細(xì)菌混生體，同年5月在壁畫表面發(fā)現(xiàn)暗色系的枝頂孢屬菌株，其最適生長(zhǎng)溫度為25 ℃，在10 ℃仍可生長(zhǎng)并產(chǎn)生孢子[9]。在拉斯科洞穴中出現(xiàn)的藻類生物膜是導(dǎo)致微生物病害爆發(fā)的主要誘因，而高松冢古墳生物膜的構(gòu)成以真菌和細(xì)菌為主[16]。

2007年，石室解體前使用了封固壁畫顏料層的羥丙基纖維素(HPC)和甲基纖維素(MC)，抗菌性研究發(fā)現(xiàn)甲基纖維素抗菌性較弱[17-18]。2009年，基于18S rDNA序列的DGGE和克隆文庫(kù)分析，從石室石材接縫和墳丘樣品中鑒定出子囊菌門、擔(dān)子菌門、接合菌門和壺菌門真菌。子囊菌門的散囊菌目(Eurotiales)、肉座菌目(Hypocreales)、刺盾炱目(Chaetothyriales)、柔膜菌目(Helotiales)和酵母菌目(Saccharomycetales)占很高比例，與分離培養(yǎng)法得到的結(jié)果一致[19]。散囊菌目和肉座菌目在高松冢其他位置樣品中亦有較高比例，刺盾炱目只在石室內(nèi)及附近發(fā)現(xiàn)，酵母菌目在石室內(nèi)比例高。

2010年，通過(guò)對(duì)2004年5月至2009年2月從石室內(nèi)及周邊約300個(gè)樣品中分離出真菌1 400余株。鑒定出青霉屬菌株(Penicilliumpaneum)為石室內(nèi)優(yōu)勢(shì)病害菌之一；從2005年墳丘部冷卻以來(lái)，隨著石室內(nèi)溫度下降，優(yōu)勢(shì)菌木霉屬和鐮刀菌屬被枝頂孢屬所代替。2004至2010年，源自于高松冢426個(gè)菌株，經(jīng)鑒定主要為無(wú)性型真菌(Anamorphic)、青霉屬、木霉屬和鐮刀菌屬，石室西壁飛鳥美人附近黑色污染為暗色系枝頂孢屬菌種(sect.Gliomastixsp.)；生物膜內(nèi)主要為假絲酵母屬(Candida)和畢赤酵母屬(Pichia)酵母[19-21]。

從高松冢古墳分離出的菌株中，霉菌Fusariumsp.，酵母Pichiamembranifaciens，細(xì)菌Ochrobactrumsp.存在生成大量乙酸的潛質(zhì)，導(dǎo)致周圍pH值下降，其中P.membranifaciens引起pH值下降最快，這與壁畫的腐蝕劣化有很大關(guān)系；當(dāng)使用單一碳源乙醇時(shí)，乙酸的生成量會(huì)增加，常被用作殺菌劑的乙醇在稀釋到1%濃度時(shí)會(huì)成為微生物的營(yíng)養(yǎng)源，基于有機(jī)藥劑的微生物防治存在很大風(fēng)險(xiǎn)[22]。

2012年，從石室壁畫表面生物膜、植物根系及結(jié)合部土壤和石材間隙中分離出8株鬃毛狀的真菌，被鑒定為Kendrickiellaphycomyce，石室灰泥層和石材成為這類真菌的培養(yǎng)基。利用GYC瓊脂培養(yǎng)基研究該菌種的理化特性發(fā)現(xiàn)，該菌種可溶解褐色顏料和碳酸鈣，造成生物侵蝕[23]。最新研究發(fā)現(xiàn)了另一種造成石室灰泥層生物侵蝕的真菌，經(jīng)鑒定為Sagenomellastriatispora[24]。

另外，從石室土壤和白色菌落中分離出兩種無(wú)葉綠素微藻，經(jīng)鑒定為非光合作用的原壁菌屬Protothecatumulicolasp.nov.，為微藻類新種[25]。

2018年最新研究發(fā)現(xiàn)了Cladophialophora屬的兩株菌株，退化的灰泥層和石墻是其適宜生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)源和棲息地，這類真菌對(duì)石室生物退化有潛在危險(xiǎn)[26]。

2.2 細(xì)菌

高松冢古墳發(fā)現(xiàn)的主要細(xì)菌有放線菌屬(Actinomycetes)、鏈霉菌屬(Streptomyces)、芽孢桿菌屬(Bacillus)、蒼白桿菌屬(Ochrobactrum)和嗜麥芽窄食單胞菌屬(Stenotrophomonas)，其中嗜麥芽窄食單胞菌是壁畫上黑色斑點(diǎn)和生物膜內(nèi)主要菌種之一[27-29]。近年來(lái)又發(fā)現(xiàn)了一些新菌種，如在古墳搬遷時(shí)采集的樣本中發(fā)現(xiàn)了葡糖醋桿菌屬(Gluconacetobacter)，在壁畫表面發(fā)現(xiàn)了Bordetellamuralis，其可能普遍存在于土壤或水中[30-31]；在白虎畫面上采集的樣品中分離出一種革蘭氏陰性的厭氧菌，經(jīng)分子鑒定為原小單孢菌科(Promicromonosporaceae)的Krasilnikoviellamuralisgen.nov.，sp.nov.[29，32]；及從石室分離出的放線菌門微桿菌屬菌種Microbacteriumtumbaesp.nov.[33]。高松冢古墳中的主要菌群為芽孢桿菌屬和蒼白桿菌屬，從芽孢桿菌屬分離出的菌株中B.toyonensis以及B.simplex會(huì)生成溶解壁畫灰泥層中碳酸鈣的有機(jī)酸(主要為乙酸)，但其可在用于壁畫修復(fù)的高分子材料上、含有用于殺菌的乙醇或異丙基酚等有機(jī)溶劑(1%濃度)的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)；蒼白桿菌屬分離菌株會(huì)形成黏稠的菌落，是構(gòu)成石室內(nèi)凝膠狀生物膜的主要菌群；這些微生物對(duì)灰泥層和修復(fù)材料的退化有很大關(guān)系[34]。研究表明，古墳內(nèi)細(xì)菌豐度較低，不是造成微生物病害的主要因素。

2.3 其他生物

2002年10月，在石室內(nèi)發(fā)現(xiàn)大量蜈蚣和螞蟻等節(jié)肢動(dòng)物，墳丘上的枯樹及雨水下滲可能是其出現(xiàn)原因之一[7]。木川等(2004)研究了真菌與石室內(nèi)發(fā)現(xiàn)的壁虱(節(jié)肢動(dòng)物)之間的關(guān)系，確定壁虱會(huì)以霉菌為食獲取營(yíng)養(yǎng)后大量繁殖，壁虱活動(dòng)的地方有孢子散落[5]，加大了微生物病害爆發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)。近年利用PCR-DGGE技術(shù)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，墓室石材及壁畫上也存在藍(lán)藻和綠藻生物序列[12]。

3 防治措施及效果評(píng)價(jià)

3.1 抑菌劑篩選及應(yīng)用

針對(duì)高松冢古墳不斷改變的病害菌，曾使用了多種殺滅劑(表2)。1977年，首次在石室中放置多聚甲醛進(jìn)行氣化殺菌。1978年，使用福爾馬林∶乙醇(1∶9)混合液處理霉菌，但石室內(nèi)的多聚甲醛由于凝結(jié)水作用出現(xiàn)溶化和不完全氣化狀況，此階段滅菌效果不明顯，菌斑呈增長(zhǎng)趨勢(shì)[5]。1980年，試用福爾馬林溶液、乙醇、噻苯唑(TBZ)和三氯乙烯去除霉菌，其中噻苯唑無(wú)滅菌效果。1986年，發(fā)現(xiàn)放線菌在福爾馬林熏蒸時(shí)表現(xiàn)出抗性[7]。

表2 高松冢古墳的病害微生物防治情況[7-8，10]Table 2 Control records of microbial diseases of Takamatsuzuka Tumulus[7-8，10]

針對(duì)壁畫霉菌，2001年使用了甲醛熏蒸法和乙醇(70%)噴灑殺滅。在接合部試用殺菌劑Coatside123進(jìn)行殺菌。同年3月，接合部霉菌大肆爆發(fā)，又試用了Coatside159-乙醇制劑殺菌，9月開始監(jiān)測(cè)接合部和古墳周圍空氣微生物，在確認(rèn)其濃度足夠低之后，再進(jìn)行石室內(nèi)微生物調(diào)查，利用Coatside123和Coatside159-乙醇制劑滅菌，其中 Coatside123與樹脂(B-72)混合后使用。2001年，對(duì)多聚甲醛熏蒸法處理霉菌時(shí)氣化后實(shí)際進(jìn)入石室內(nèi)濃度進(jìn)行了定量分析，并對(duì)該方法進(jìn)行重新討論[7-8，10，35]。2004年對(duì)凝膠狀生物膜進(jìn)行多聚甲醛熏蒸和乙醇?xì)⒕?005年使用異丙基酚(Isopropylphenol)代替乙醇(70%)處理石室內(nèi)生物膜[8，10]。

針對(duì)暗色系枝頂孢屬真菌，2006年試用高濃度(99.5%)乙醇和3%的福爾馬林，在對(duì)環(huán)境控制設(shè)備進(jìn)行消毒時(shí)使用了苯扎氯銨，并使用異丙基酚、乙醇和福爾馬林(3%)處理了黑色的生物膜[9]。在對(duì)殺菌劑效果評(píng)價(jià)中，發(fā)現(xiàn)乙醇比較有效，濃度在3%以上福爾馬林有效；針對(duì)石室中優(yōu)勢(shì)青霉菌，乙醇比異丙醇有效，福爾馬林僅在高濃度時(shí)有效。針對(duì)枝頂孢屬真菌，3種抑菌劑均有效[11]?？紤]到操作安全性，乙醇是最有效的滅菌劑。在解體搬遷前用5%DDAC(氯化二烷基二甲基銨)對(duì)所用的木材進(jìn)行了約30周的處理，以減少污染石室壁畫的微生物來(lái)源[36]。

在異地保存后，高松冢生物病害防治研究還在繼續(xù)。在2010年篩選針對(duì)石室周邊、霉菌的殺滅劑時(shí)發(fā)現(xiàn)，乙醇不會(huì)馴化任何霉菌而產(chǎn)生抗藥性，異丙基酚(IPA)也沒有馴化作用，多聚甲醛(PFA)的效果很不穩(wěn)定，對(duì)一部分霉菌有馴化傾向，噻苯唑長(zhǎng)期使用有馴化作用[37]，表明乙醇和異丙基酚有助于控制石室內(nèi)微生物滋生。

3.2 環(huán)境控制

微生物的生長(zhǎng)繁殖通常會(huì)受到周圍環(huán)境因素的影響。墳丘周圍是以真砂土(花崗巖風(fēng)化后形成)為主體的地基覆蓋，石室地板下是凝灰?guī)r粉末填筑的地基；在發(fā)掘的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)墳丘內(nèi)部有因地震造成的龜裂和地面開裂的跡象，成為蟲類和雨水進(jìn)入墳丘內(nèi)的主要途徑[38]。古墳發(fā)掘前石室內(nèi)溫度為(13.4±0.9)℃，年內(nèi)浮動(dòng)小。發(fā)掘后溫度為(14.7±7.4)℃，年平均值上升了約1 ℃，年內(nèi)波動(dòng)變大。相對(duì)濕度在發(fā)掘前維持在近100%，發(fā)掘后8月、9月會(huì)下降至96.6%，5月、12月上升至99.3%。1979至2004年，室外平均氣溫上升了約1.2 ℃，石室內(nèi)溫度升高了2.9 ℃。影響石室溫度上升的原因有全球氣候變暖、機(jī)械室空調(diào)廢熱的排放及夏天高溫期與室外的換氣、每次進(jìn)入石室檢測(cè)期間的人為擾動(dòng)等[39-41]。為此，在石室開啟后不久，就設(shè)計(jì)并建設(shè)前室A、B以及準(zhǔn)備室等緩沖設(shè)施[35]。在前室和準(zhǔn)備室安裝有溫濕度控制、排除CO2氣體以及循環(huán)無(wú)菌清潔空氣的設(shè)備[7]。在一定時(shí)期內(nèi)，這些設(shè)備在石室環(huán)境控制中發(fā)揮了重要作用。但后期出現(xiàn)的設(shè)備故障也成為微生物爆發(fā)的重要原因之一。在對(duì)高松冢水文地質(zhì)的研究中，LI等建立了對(duì)高松冢地下環(huán)境水-熱行為的3-D模擬預(yù)測(cè)，量化了墓室干-濕和冷凝過(guò)程，提出了維持本體和周邊環(huán)境溫度差異的穩(wěn)定性，以保護(hù)墓室壁畫[42]；并研究了古墳壁畫發(fā)掘前緊急保護(hù)措施的影響，表明水-熱環(huán)境控制并未降低干-濕波動(dòng)，而模擬分析顯示表層覆土對(duì)于石室溫濕度的保持最為有效[43]。

關(guān)于2000年后石室壁畫霉菌大爆發(fā)的原因，有專家認(rèn)為是墳丘上方附生植被改變?cè)斐傻?，建議鏟除墳丘上的竹林和櫸樹林。2003年9～10月，清除了墳丘上部植被，并鋪設(shè)防水布，這一舉措雖然有效控制了墳丘部的浸水問(wèn)題，但造成了石室內(nèi)溫度的上升[20，35]。2004年9月，清除了墳丘下方植被，并撤去防水布，架設(shè)覆屋(圖4a)。在覆屋替換防水布后，石室溫度逐漸下降，證明覆屋有遮蔽陽(yáng)光和降低溫度的效果[35，44]。

在未安裝冷卻管之前，石室溫度曾達(dá)20 ℃，造成霉菌大量繁殖。2005年9月古墳的冷卻管安裝完畢并實(shí)施緊急冷卻對(duì)策，石室溫度控制在10 ℃，有效防止了壁畫表面的干燥和結(jié)露，為之后石室解體工作做準(zhǔn)備[7，44](圖4b)。冷卻管安裝后一段時(shí)間，霉菌生長(zhǎng)得到了抑制。2006年2月石室霉菌再次爆發(fā)[45]，表明目前人為介入的手段很難控制石室內(nèi)微生態(tài)環(huán)境。也有研究通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)計(jì)算分析發(fā)現(xiàn)，用一定厚度的土壤覆蓋暴露的石室對(duì)于控制石室溫度增加和內(nèi)表面干燥效果較好[43]。

圖4 高松冢古墳封土堆降溫措施Fig.4 Cooling measures of covering house and cooling pipe at the outside heap of Takamatsuzuka Tumulus

3.3 其他干預(yù)措施

針對(duì)石室壁畫上病害菌絲體，使用滅菌棉簽和手術(shù)刀等工具進(jìn)行機(jī)械清除。在石室解體搬遷后，將壁畫保存于溫度為21 ℃和相對(duì)濕度為55%的館藏環(huán)境中，其中修復(fù)作業(yè)室位于周圍有類似保溫瓶構(gòu)造的可調(diào)節(jié)溫濕度的兩層墻內(nèi)，照明中使用了無(wú)紫外線的熒光燈[46]。因保存修復(fù)設(shè)施建于相對(duì)自然的環(huán)境中，從2008年3月開始定期對(duì)修復(fù)室空氣微生物監(jiān)測(cè)，并調(diào)查蜈蚣等動(dòng)物入侵路線，嚴(yán)格實(shí)施溫度、濕度管理，使用膠帶封住修復(fù)作業(yè)室墻體和地板間接縫，以減少病害昆蟲的入侵和傷害壁畫[47]。高松冢壁畫的維修工作目前開展的非常謹(jǐn)慎，近期研究表明，肽酶、溶菌酶和幾丁質(zhì)酶等可用于高松冢壁畫微生物污染的清除[48]。借助新型的太赫茲成像技術(shù)，可精準(zhǔn)診斷和定位壁畫深層病害，為保護(hù)修復(fù)提供了重要依據(jù)[49]。

4 結(jié) 論

高松冢古墳石室開啟后受到諸多外界因素影響，石室原有濕溫度發(fā)生了劇烈變化，石室內(nèi)微生態(tài)環(huán)境失衡。另外，地震活動(dòng)導(dǎo)致結(jié)合部土體坍塌，加速了微生物污染。管理的不當(dāng)、取樣調(diào)查等人為擾動(dòng)改變了石室內(nèi)光照和營(yíng)養(yǎng)貧乏的微生物環(huán)境，為微生物生長(zhǎng)創(chuàng)造了適宜條件；有機(jī)保護(hù)材料和部分殺菌劑成為微生物新的營(yíng)養(yǎng)源，微生物侵蝕成為古墳壁畫安全保存的最大威脅。因原址保護(hù)能最大程度地保留古墳歷史信息，相關(guān)研究人員為此不懈努力，古墳保護(hù)也曾成為國(guó)際上墓葬壁畫原址保護(hù)的典范，但最終因持續(xù)惡化的微生物問(wèn)題而不得不進(jìn)行解體搬遷保護(hù)，留下了遺憾和對(duì)于文物保護(hù)的重新思考。

多年來(lái)高松冢古墳保護(hù)過(guò)程非常嚴(yán)格，但仍出現(xiàn)了諸多不可預(yù)料和不可逆轉(zhuǎn)的問(wèn)題，如全球氣候變化、水分活動(dòng)等因素的影響。截至目前，微生物病害防治仍是國(guó)際性難題。因此還需開展更為深入的研究；高松冢古墳保護(hù)帶來(lái)諸多經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，如采取人為干預(yù)措施時(shí)應(yīng)更為嚴(yán)謹(jǐn)，在殺菌劑的選擇和使用上要進(jìn)行更多預(yù)試驗(yàn)，并從整個(gè)生態(tài)環(huán)境安全和平衡角度考慮防治措施是否得當(dāng)。同時(shí)應(yīng)改進(jìn)微生物監(jiān)測(cè)方法(如使用無(wú)菌機(jī)器人進(jìn)入墓室采樣)，以減少人類在墓室內(nèi)活動(dòng)；并充分研究微生物群落動(dòng)態(tài)演替和功能代謝特征，全面了解墓室及古墓葬周邊生態(tài)環(huán)境，為制定可行的保護(hù)方案提供科學(xué)依據(jù)。文化遺產(chǎn)的生物退化問(wèn)題普遍存在，人為介入的保護(hù)措施時(shí)效性通常有限，結(jié)合數(shù)字化技術(shù)的保護(hù)手段，在今后文物歷史藝術(shù)信息的保存和展示中將發(fā)揮重要作用。