自古以来,绘画不仅是一种技艺,更是表达情感、传递思想和记录历史的独特方式[[1], [2], [3]]。古代壁画、彩色雕塑、彩绘陶器、建筑彩绘及传统绘画是古人留下的珍贵文化遗产,具有极高的历史、艺术和科学价值[[4], [5], [6]]。古代绘画运用细腻的笔触、墨水、颜料和粘合剂,生动地展现了不同时代、地区和文化的特征。因此,对绘画技法及颜料、粘合剂等材料成分的科学研究对于艺术、历史乃至考古学的研究具有重要意义,同时也对它们的保护和保存策略至关重要。
由于光线、温度和湿度、氧气以及微生物等因素的长期影响,绘画层会严重老化和退化[[7], [8], [9], [10]]。这一珍贵文化遗产亟需科学分析和保护。因此,识别所使用的颜料和粘合剂等材料的类型、性质和来源尤为重要。目前,已有多种仪器技术被应用于古代绘画颜料和粘合剂材料的鉴定与分析[[11], [12], [13], [14], [15], [16], [17], [18], [19], [20], [21]],如X射线衍射、拉曼光谱、红外光谱、X射线荧光光谱仪以及进化气相色谱-质谱联用技术(EGA-MS)、多光子显微镜等。由于古代绘画具有极高的文化遗产价值,所使用的各种仪器技术必须具备非侵入性和无损性[[22], [23], [24], [25], [26], [27], [28], [29], [30], [31], [32], [33], [34]]。此外,绘画层包含有机与无机成分、结晶与非结晶物质,通常由多种成分混合而成,同时受到物质进一步降解和污染物沉积/反应的影响[[35], [36], [37], [38], [39], [40], [41], [42]],这对仪器性能和技术要求较高。
目前,随着仪器设备的发展,文化遗产绘画成分的分析与研究取得了显著进展,根据Web of Science的检索结果,已发表约650篇相关科学论文。尤其是2016年至2024年间,相关论文数量迅速增加(见图1),表明文化遗产绘画成分分析在考古学、绘画学和化学分析等领域受到了广泛关注。尽管已有许多综述对文化遗产绘画的成分分析进行了概述[[43], [44], [45], [46], [47], [48], [49], [50], [51]],但近年来一些新技术的出现和应用(尤其是无损技术)揭示了绘画中一些隐藏的颜料细节[[52], [53], [54]]。因此,有必要对文化遗产绘画成分分析技术进行重新梳理,以推动该领域的发展。
本文系统地回顾了文化遗产绘画中涉及的颜料体系,重点总结了近年来用于无损/最小损伤分析的技术进展与挑战。通过评估这些技术,突出了成分分析在文化遗产绘画研究中的核心作用。最后,对未来发展方向进行了展望,包括新型便携设备的应用前景、数据融合算法等技术。我们期望本综述能为跨学科研究人员提供明确的技术指导,帮助他们更深入地理解文化遗产绘画的材料内涵,掌握各种鉴定技术的原理、优势、局限性和适用场景,并激发分析方法的创新,从而为文化遗产绘画的科学保护与修复决策提供坚实基础。