生物对壁画的危害——敦煌壁画中霉菌分离鉴定

　　敦煌莫高窟的一些底层洞窟，当温湿度适宜时，空气中的霉菌孢子，降落在壁画上，形成菌落。据统计，敦煌492个洞窟中，7个洞窟的壁画上有霉菌，面积达144.02㎡，占壁画总面积的0.3％，占病害壁画总面积的3％。这些霉菌严重污染危害壁画，因此，有必要鉴定出这些霉变壁画的霉菌种类，从而采取必要的防霉措施。
　　(一)实验
　　1.试样
　　(1)采样地点
　　试样采自莫高窟第53、469和467窟。
　　大约在1945年以前，第53、467等下层窟和第二层的几个窟前，有一个宋初夯筑的土台。上述洞窟被土台完全封闭长达八九百年。这一土台于1945～1946年拆除后，首先发现第53等窟。第467窟于1948年清理出土，第53窟内北壁于1951年又发现一个小窟，编号为第469窟。这几个窟刚打开的时候，壁画上已长了许多霉菌。
　　我们选择第53、469、467窟采样，具体位置如表6-4所示。
　　(2)采样方法
　　用小刀轻轻刮取壁画上发霉的斑点，将取得的发霉土样放在无菌铝盒中。把铺有无菌滤纸的培养皿放入窟内24h，用沉降法采集洞窟中的空气样。
　　2.菌种的分离纯化
　　(1)土样的分离纯化
　　把取得的各窟土样各取1s，用常规稀释法进行纯化。用无菌水稀释到10(-5)，把10(-3)、10(-4)、10(-5)的溶液各取0.2mL，注入盛有马铃薯培养基的培养皿中，用三角头玻璃棒使其均匀，每一种稀释液培养三平皿，倒置于25℃培养箱中培养。三、四天后，菌落长出，从中挑选单个菌落，并转接到斜面培养基上，置于培养箱中培养，即得到纯化的样品。
　　(2)空气样的分离纯化
　　把用沉降法取得的空气样的滤纸，倒贴于马铃薯培养基上，待滤纸上的孢子粘附于培养基上时，去掉滤纸，再将培养皿倒置于培养箱中培养。菌落长出后，挑选单个菌落，并转接到斜面培养基上培养。
　　3.形态观察鉴定
　　为了观察真菌的群体形态，即菌落的特征，在显微镜下进行观察和对照比较，以鉴定其种类。具体做法是，先将接种针经火焰灭菌并待冷却，再从获得纯培养斜面上的菌落中蘸取极少量的孢子，点植于查氏培养基平板上成三角形的三点，即所谓的点植培养，最后将培养皿倒置并放于恒温箱中，在25℃下培养10天后照相。
　　为了便于用显微镜观察真菌的个体形态，如对菌丝分枝和子实体着生状态的观察，对其进行载片培养。这样的载片培养，可以在培养不同时间后取出，用显微镜直接观察。
　　把点植培养和载片培养所观察到的特征进行对照比较，鉴定出霉菌的种类。结果如表6-5所示，从表中可以看出，莫高窟第53等三个洞窟壁画上的霉菌分属六个属：青霉属、曲霉属、枝孢霉属、葡萄状穗霉属、交链孢属、根霉属。除霉菌外，还有细菌、放线菌。在霉菌培养过程中长出的三种放线菌均属链霉菌属。
　　(二)适宜霉菌生长的洞窟环境
　　霉菌生长需要适宜的条件，湿度和温度非常重要。霉菌在温度20～30℃，相对湿度75％以上繁殖较快。试验证明，相对湿度75％是霉菌大量繁殖的临界湿度。相对湿度上升到80％～90％时，很适合多数霉菌的生长，相对湿度95％左右时，霉菌生长非常旺盛。而当温度降到18℃以下，相对湿度65％以下时，霉菌不能正常生长繁殖。敦煌气候干燥，窟内平均温度9.2℃，平均相对湿度38.9％，不适宜霉菌的生长，因此敦煌大多数洞窟的壁画不会发霉。但从采样的洞窟可以知道，53、467、469窟(均为五代)都是下层洞窟，曾经被前面的夯土台封闭长达八九百年之久。20世纪40年代以前，这些下层洞窟堆积大量流沙，大气降水时，雨水通过积沙流入库内。另外，洞窟的地面低于窟前地面，且窟前有树木，灌溉水向窟内渗透。这些因素都是这几个洞窟当年空气流通不畅，湿度大的主要因素。因此，这三个窟的地理位置及自然环境，都为霉菌生长提供了很好的条件。
　　(三)霉菌对壁画的危害
　　1.污染壁画
　　霉菌以壁画颜料中的有机黏合剂为其生长的基质，在洞窟适宜温、湿度条件下迅速繁衍生长，大量斑斑点点的霉菌死体附着在壁画上，严重污染壁画。对这些霉菌死体，目前还没有找到适宜的清除方法。
　　2.腐蚀壁画
　　霉菌能直接侵蚀壁画，或者产生各种代谢产物，间接地危害壁画。如曲霉属中的黄曲霉、黑曲霉能产生柠檬酸、草酸、葡萄糖酸等多种有机酸，白曲霉则有很强的蛋白质分解能力，葡萄状穗霉含有很强的纤维素酶，枝孢霉和交链孢霉则是典型的腐霉。有机酸有可能与白粉层中的CaCO3发生反应，生成可溶性的Ca(HCO3)2，能分解蛋白质的白曲霉，也有可能分解颜料层的动植物胶。纤维素酶分解地仗层中的麦草纤维、麻纤维或棉花纤维，这些因素都易造成壁画颜料层起甲脱落。事实上，这三个洞窟的壁画起甲脱落现象非常严重，可能与霉菌的生长有直接关系。当然，起甲、脱落是多种因素综合作用的结果，但微生物的腐蚀在此过程中无疑起了一定的作用。因此，在一定的环境条件下，霉菌对壁画的污染和腐蚀是非常严重的，特别对墓葬壁画，它破坏了壁画的艺术效果，大大降低了壁画的文物价值。
　　在把采得的土样进行分离纯化的过程中，我们发现培养基上除生长有霉菌外，还繁殖着大量的细菌。J.P帕图斯科娃和N.N莱莉科娃在研究中认为细菌对壁画的腐蚀也是不容忽视的。放线菌与霉菌都是丝状菌，新井英夫认为，菌丝侵入壁画面与颜料之间，也是造成颜料剥落的原因，应努力防止丝状菌向壁画面的繁殖。
　　综上所述，微生物对莫高窟的壁画已经造成明显的破坏。53、469和467窟的霉菌菌落现在虽已干枯，但其孢子仍然活着，从表6-5中可以看出，壁画上的霉菌种类空气中几乎都有，也就是说，空气中散发着这些霉菌的孢子。洞窟中一旦出现适宜的环境，孢子就会萌发，菌落蔓延，危害壁画，对此应采取必要的防治措施。
　　据报道日本法隆寺金堂的空气中也有很多霉菌，他们的保护工作者在对壁画仿制板作防霉处理时，用的是1％三丁基氧化锡-80％酒精溶液。而高松塚古墓则用具有温度调节的带罩加热器使聚甲醛气化，把气化的聚甲醛导入密闭的墓室内。福尔马林、五氯苯酚和联苯酚也是比较理想的灭菌剂。
　　此外，保持良好的通风，使洞窟空气的湿度达不到霉菌生长所需要的湿度，是防止霉菌生长最简便、最有效的方法。
　　(四)结论
　　(1)通过采集敦煌霉变壁画发霉的斑点以及用沉降法采集空气样，经过稀释法分离纯化，鉴定出这些霉菌共6个属15个种，并发现有细菌和放线菌。这些微生物有可能直接或间接地危害壁画。
　　(2)霉菌对莫高窟的壁画已经造成明显的破坏，虽然洞窟壁面和空气中的霉菌菌落现在已干枯，但其孢子仍然活着。一旦遇到适宜的环境条件，孢子就会萌发，霉菌就会繁衍生长，继续对壁画造成破坏。
　　(3)保持洞窟适度通风，是防止霉菌生长最简便、最有效的方法。但同时还要对敦煌壁画霉菌危害问题进行深入研究，一方面寻找既有效又不伤害壁画的霉斑清除方法，清除已被霉菌污染壁画上的霉斑，恢复壁画的本来面貌。另外，还要进一步广泛采样、鉴定，对症下药，找到根治霉菌危害壁画的有效办法。