综述:文化遗产绘画中颜料的无损光谱鉴定的最新进展与趋势

《Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy》:Recent advances and trends of non-destructive spectral identification of pigments in cultural heritage paintings

【字体: 时间:2025年10月30日 来源:Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy 3.2

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  非破坏性技术综述:文化遗产 paintings 成分分析与保护新进展。本文系统梳理近五年文化遗产 paintings 的成分分类(颜料、粘合剂、载体)及分析技术(光谱学、便携式设备),评估 X射线衍射、拉曼、红外光谱等技术的优势与局限,探讨便携设备、数据融合算法等新兴技术的前景,为跨学科研究提供技术指南。

  
韩慧芝
江西科技师范大学美术学院,资产与实验室管理系,南昌330038,中华人民共和国

摘要

文化遗产绘画作为人类文化遗产的重要载体,具有极高的历史、艺术和文化价值。随着科学技术的不断进步,无损、灵敏且精确的分析方法在文化遗产绘画领域的应用日益广泛,为揭示颜料、粘合剂、制作工艺、年代及修复状况等信息提供了关键的技术支持。近年来,一些先进的文化遗产绘画鉴定技术也应运而生,促进了文化遗产保护与研究的深入发展。本文旨在综述文化遗产绘画特征分析技术和成分分析的最新进展,以及其成分的分类方法。同时,也介绍了一些新技术和方法,以揭示文化遗产绘画中隐藏的细节和退化过程。此外,还指出了文化遗产绘画成分鉴定所面临的挑战与前景。希望本综述能为研究人员提供新的见解,以更好地识别和保护文化遗产绘画。

引言

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。

文化遗产绘画中成分的分类

文化遗产绘画的成分主要可分为三类:颜料、粘合剂和载体。

文化遗产绘画的分析技术

文化遗产绘画的分析技术采用多学科方法,结合科学、数字技术和艺术史方法来研究和保护艺术品。关键技术包括:(1)揭示基底图像和修改成像技术(如X射线、红外反射率图、多光谱成像);(2)材料分析(如光谱学、色谱法)以识别颜料、粘合剂和退化过程;(3)用于图案分析的计算方法

结论与未来展望

本文系统总结了文化遗产绘画中成分(颜料、粘合剂和载体)的分类,并批判性地评估了过去五年中使用的先进无损/最小损伤技术的原理、应用、优势及局限性。这些技术不断进步,从便携性强的p-XRF到具有分子特异性的SERS和O-PTIR,展现了令人瞩目的发展。

CRediT作者贡献声明

韩慧芝:撰写 – 综述与编辑;撰写 – 原稿;监督;资源获取;调查;资金申请;数据分析;数据管理;概念构思。

利益冲突声明

作者声明不存在利益冲突。

致谢

本项工作得到了江西省高校人文与社会科学研究项目YS22241)的支持。
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