主要完成单位：陕西省文物保护研究院 西安交通大学 秦始皇帝陵博物院 中国科学院地球环境研究所 汉阳陵博物馆 西安建筑科技大学 西安元智系统技术有限责任公司

　　主要完成人：马涛 顾兆林 夏寅 刘克成 邓宏 王展 李库

　　获奖等级：二等奖

　　本项目基于国内外相关遗址博物馆建筑、环境监测与调控，以及文物保护的技术方法和经验教训的综合调查，针对目前我国遗址博物馆保护形式单一、缺少科学的预防性保护手段等问题，组织多学科、多领域的合作与协同研究，完成了典型遗址博物馆遗址环境与病害的关联调查、微环境试验舱及多场耦合实验舱的模拟研究，梳理并揭示遗址博物馆条件下大气环境-土环境-水环境与文物病害的关联关系；集成开发并优化提升了遗址博物馆的环境监测、分异调控和建筑设计理念与手段，构建能够有效评价、调控和改善文物保存环境质量的遗址博物馆文物预防性保护技术体系。本项目的先进性、前瞻性和创新性体现在：研制了国内唯一的开放式和封闭式多场耦合实验舱，构建了系统的遗址文物环境监测综合集成系统，编制了遗址博物馆建筑设计导则，揭示了文物遗址环境的水分单向迁移的机制并提出了可行的补水技术措施，为遗址博物馆文物的预防性保护提供了关键技术的系统解决方案。

　　根据国家文物保护科学和技术发展“十二五”规划，我国“国家文物保护科学和技术”的理念由“抢救性保护”向“预防性保护”开始转变。按照“预防性保护”的理念，2012年1月到2015年12月，由国家科技支撑计划支持，在国家文物局的领导协调下，由陕西省文物保护研究院牵头，协同秦始皇帝陵博物院等单位，通过“需求单位、研究院所、高等院校、企业产业”四位一体，直接将文物领域需求单位与“产、学、研”相结合，针对以往传统遗址博物馆与“十一五”时期在“大遗址保护专项”工作推动下建成的一批遗址博物馆文物本体保护中出现的问题，开展了“遗址博物馆环境监测与调控关键技术研究”的专项课题研究。

　　该项目是在基于国内外相关遗址博物馆建筑、环境监测与调控以及文物保护的技术方法和经验教训的综合调查，针对目前我国遗址博物馆保护形式单一、缺少科学的预防性保护手段等问题，组织多学科、多领域的合作与协同研究的基础上，完成了典型遗址博物馆遗址环境与病害的关联调查、微环境试验舱及多场耦合实验舱的模拟研究；梳理、揭示了遗址博物馆条件下大气环境-土环境-水环境与文物病害的关联关系；集成开发、优化提升了遗址博物馆的环境监测、分异调控和建筑设计理念与手段，构建能够有效评价、调控和改善文物保存环境质量的遗址博物馆文物预防性保护技术体系（图1）。

　　项目研制了国内唯一的土遗址文物专用的开放式和封闭式多场耦合实验舱；构建了系统的遗址文物环境监测综合集成系统；编制了遗址博物馆建筑设计导则；揭示了文物土遗址环境的“水分单向迁移的机制”，并针对该机制造成的危害，提出了可行的补水保护技术措施。

　　该项目的研究，为遗址博物馆文物的预防性保护提供了关键技术的系统解决方案，充分体现了研究的先进性、前瞻性和创新性，从而为大遗址保护中做好文物本体保护工作提供了技术支持，使遗产保护的文化工程、惠民工程可以做到有的放矢，并进一步促进优秀传统文化传承体系建设和美化城乡环境建设，推动经济社会和文化遗产保护协调可持续发展。

　　项目研究采用多学科理论与技术，针对遗址博物馆存在的保护问题和预防性保护的重点需求，主要进行了多方面的工作。

　　一、博物馆实地客观调查和主观访谈相结合，形成典型遗址博物馆遗址及文物病害相关性研究结论

　　按照“现场观测证据”—风化机理判断—微环境模拟实验的思路，进行遗址博物馆环境与文物病害关联调查研究。

　　1.项目单位组成联合考察组，分冬、夏两季对国内10处典型遗址博物馆（金沙遗址博物馆、熊家冢遗址博物馆、田螺山遗址博物馆、上海元代水闸博物馆、秦俑博物馆和汉阳陵博物馆等）进行了现场调查，分析总结不同地理区域、不同遗址类型、不同建筑结构下文物保存环境的特点与存在的主要病害问题，从宏观上梳理出遗址与文物安全的潜在共性环境威胁，包括遗址本体类型与文物材质、博物馆建筑结构指标、遗址地域自然地理关键变量，及博物馆室内、外环境中人为影响因素的筛选和定量评价等，确定遗址博物馆环境监测、调控技术研究的重点要素（图2）。

　　2.深入示范遗址博物馆环境与文物病害的调查，针对秦俑1号坑遗址保护厅（半开放式）、汉阳陵从葬坑保护厅（封闭式）条件下的水-土-气环境，主要环境（自然、人为环境）因素的时空分布和变化规律，建立示范开放-半开放式遗址博物馆（秦俑馆一号坑）与封闭式遗址博物馆（汉阳陵帝陵外藏坑保护展示厅）内文物保存环境的长期演化趋势评价数据集及文物病害数据集，基于文物病害的数字图像采集、定性识别和病害的量化分析（以像素定量面积和长度病害）甄别相关的环境有害因子，并通过判断其风化机理，深入研究二者的关系（图3）。

　　3.总结典型遗址博物馆遗址与文物病害相关性结论。即，在遗址博物馆中主要是基于遗址文物赋存的周围大气、土壤等环境，表明遗址博物馆文物的曝露形式有三种类型：大气环境全部曝露遗址文物、大气环境部分曝露遗址文物、埋藏遗址文物。在其保护过程中，主要的影响因子有：遗址博物馆的建筑结构、通风设施等，影响遗址文物的整体环境状况；微气候空气温湿度周期变化，导致遗址发生干化、开裂和返碱，文物酥碱；污染气体、悬浮颗粒物和微生物造成遗址文物堆积沉尘、盐害和微生物滋生；土壤和地下水环境随季节变化的水盐运移对遗址文物有影响，冬季尤其明显；遗址地理位置、遗址类型和材质造成遗址变干、土体开裂、文物脆弱、彩绘脱落等。

　　而且，在遗址博物馆中造成遗址博物馆三类文物主要病害的其他原因还有：缺少建立在大量研究基础上的遗址本体病害的基本理论研究；缺乏能够比较全面监测、评估遗址博物馆环境状况的经济实用的综合环境监测技术体系，特别是实时在线监测手段；缺少文物安全、环境适宜、经济有效的遗址博物馆文物区域局部环境调控技术；缺少针对遗址博物馆建筑设计与建造的规范——重形式、轻功能，重展示、轻保护。

　　二、物联网技术与实验技术相结合，探索遗址博物馆研究方法手段，建立模拟多场耦合实验舱，形成遗址博物馆环境监测信息平台

　　遗址的不可移动性、遗址博物馆大空间环境的复杂性，使得遗址文物不可避免地受到自然环境和人为污染的影响。及时发现造成文物病害的风险因素，是实现预防性保护对策的前提和基础。

　　在病害-环境关联研究的基础上，项目梳理出了小气候条件、空气环境、土环境、水环境的主要影响因素，在充分借鉴国内外环境科学、气象观测、土壤水文等相关行业已有监测技术的基础上，针对遗址博物馆环境的特点，通过集成、二次集成研究，分析完成了研究性监测技术集成和实时在线检测技术集成。

　　1.由于遗址博物馆与遗址文物的特殊性，各种针对遗址文物的研究不完全能在遗址博物馆现场进行，项目研制建立模拟多场耦合试验舱，借助试验舱模拟实现各种遗址博物馆文物保存环境要素，开展环境参数（空气温湿度、污染物、光照及土壤温度、含水量、含盐量等环境参数）与文物病害定量、定性关系的综合实验（图4、图5）。

　　2.集成了环境、土壤、气候气象等领域的监测技术、采样分析方法，能够满足系统、准确监测光照、大气温湿度、风速、污染气体、降尘、气溶胶、土壤成分、土壤和空气霉菌、地下水成分等主要环境因素的时空分布和变化规律的需求。按照遗址博物馆“监测-评价-预警”一体化的原则，研发了7种监测终端——将读数存储式转换成实时在线式。综合物联网无线传感器技术和数据入网规范，研发了在线监测信息系统来进行数据无线传输，建立了遗址博物馆监测的大空间上环境－文物本体－下环境立体监测技术体系，能够满足多点位、密集布点、实时在线和较长期连续“风险识别管理”监测的需求，汉阳陵等地长期监测的效果表明，能够实现对“光照、大气温湿度、微风风速风向、蒸发量、大气压、SO2、NO2、土壤梯度式温度、含湿量、电导率、土遗址裂缝”的实时在线监测和风险因素识别（图6）。