敦煌莫高窟从开凿至今经历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，莫高窟壁画现存主要病害类型包括空鼓、起甲和酥碱等。这些病害均与盐蚀作用密切相关。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，一直未能够确定导致风化的水迁移路线，也无法制定有效的保护措施。

据了解，之前针对敦煌莫高窟内壁画病害分布、基岩结构、水文记录开展的众多研究有两种截然不同的推论。中国科学院地球环境研究所副研究员胡塔峰博士介绍，“一种强调区域地质和水文学的重要性，提出了岩石内存在液态水和水蒸气的水平运动，另一种则认为潮湿的外部空气渗透是环境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，他们通过对敦煌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分析，即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，加之和随后的晶体生长的环境条件下所施加足够的压力，从而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。”胡塔峰阐述。

为此，胡塔峰等认为阻断多孔结构下的水毛细上升应是干旱区，特别是丝绸之路沿线遗产地防止古代壁画快速劣化的有效途径。

上述相关该成果近日发表于新出版的《全环境科学》期刊（Science of The Total Environment）。

论文相关信息：http://dx.doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.163476

莫高100窟内水盐运移和盐析病害的演化机制示意图。

莫高窟内盐析病害中典型氯盐的形貌及其元素组成。(a)针状或立方体NaCl；(b)无定型CaCl2细粒子聚集体；形状不规则的(c) KCl和(d) MgCl2。图中标尺为2 μm。 论文作者供图