《Applied Sciences》：Non-Invasive and Micro-Invasive Characterization of the Tempera Painting Cristo in Trono (Amalfi, SA, Italy) by Domenico Morelli and Paolo Vetri: A Multivariate Statistic Approach Applied to Spectroscopic Data
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非破坏性诊断方法在文化遗产研究中发挥着至关重要的作用，能够在不造成损伤的情况下评估艺术品的保存状况。本研究介绍了Domenico Morelli和Paolo Vetri在意大利阿马尔菲创作的蛋彩画《登基的基督》的案例研究。研究人员采用了一种结合便携式和非侵入性
非破坏性诊断方法在文化遗产研究中发挥着至关重要的作用，能够在不造成损伤的情况下评估艺术品的保存状况。本研究介绍了Domenico Morelli和Paolo Vetri在意大利阿马尔菲创作的蛋彩画《登基的基督》的案例研究。研究人员采用了一种结合便携式和非侵入性技术的多分析策略。湿度断层扫描（hygrometric tomography）显示，画布边缘和木质接缝处存在异常的表面湿度值（高达23个单位），识别出需要特别关注的区域。红外反射成像（infrared reflectography, IR-R）检测到了预备草图、构图变化和先前修复干预的证据。X射线荧光光谱（X-ray fluorescence spectroscopy, XRF）确定了颜料的元素组成，表明使用了朱砂（或银朱）、群青（或青金石）、赭石、铅白（Biacca）和黄铜（Orone）用于金色背景。对XRF数据的多元统计分析（主成分分析PCA和层次聚类分析HCA）揭示了在视觉上相似的色区内存在组成异质性和化学上不同的区域。微侵入性分析通过提供地层学和材料组成信息补充了这些结果。傅里叶变换红外（Fourier-transform infrared, FT-IR）光谱识别出聚醋酸乙烯酯（polyvinyl acetate, PVA），归因于先前的修复处理，并与铅白的黄变相关，同时检测到了蛋白质基粘合剂。显微镜观察揭示了支撑物的编织结构、颜料层开裂和退化特征，而黄铜与大气剂和海洋氯化物的相互作用被认为是导致原金色背景变为绿金色调的原因。画布下部表现出最严重的劣化，这是由于较高的湿度水平、不合适的过去修复处理以及长期暴露于湿度、大气污染物和海洋气溶胶造成的，强调了综合诊断调查对于规划有效保护和修复策略的重要性。
**论文解读：蛋彩画《登基的基督》的非侵入性与微侵入性表征——多元统计方法在光谱数据中的应用**
**1. 研究背景与问题**
文化遗产保护中，材料表征和保存状态评估是制定有效修复策略的关键。传统分析方法常涉及取样，可能对脆弱艺术品造成不可逆损伤。因此，非破坏性诊断方法（non-destructive diagnostic approaches）因能提供价值信息的同时保持完整性而备受青睐。近年来，便携式光谱仪器的发展使得原位分析成为可能，但单一技术往往难以全面揭示复杂材料体系。本研究的对象是Domenico Morelli和Paolo Vetri于1885年创作的蛋彩画《登基的基督》（Cristo in Trono），位于意大利阿马尔菲市政厅。该画作原为阿马尔菲大教堂马赛克的预备草图，长期暴露于环境波动中，且约20年前曾进行过修复。画布下部存在裂缝和断裂，金色背景出现绿变，保存状况堪忧。现有问题包括：缺乏对材料原始成分和退化机理的系统认识；过去修复可能引入不当材料；环境因素（海洋气溶胶、湿度）加剧了劣化。因此，需要开展综合诊断研究，以科学指导未来的保护与修复。
**2. 研究内容与结论**
研究人员采用多分析策略（multi-analytical approach），结合非侵入性技术（湿度断层扫描、红外反射成像、X射线荧光光谱）和微侵入性技术（傅里叶变换红外光谱、光学显微镜），并引入多元统计分析（主成分分析PCA和层次聚类分析HCA）对光谱数据进行整体解释。结论如下：画作使用了传统颜料，如朱砂/银朱、群青/青金石、赭石、铅白（Biacca）和黄铜（Orone）作为金色替代品；黄铜因与大气和海洋氯化物反应而绿变；铅白因聚醋酸乙烯酯（PVA）的修复使用而黄变；画布下部因高湿度、不当修复和污染物暴露而劣化最严重。该研究发表于《Applied Sciences》，其意义在于为蛋彩画保护提供了科学依据，并展示了多元统计在识别组成异质性和隐藏退化模式中的价值。
**3. 主要关键技术方法**
（1）**湿度断层扫描**：使用便携式接触式湿度计（MO257）在0.5 m×0.5 m网格上测量表面湿度，通过Surfer软件生成分布图。（2）**红外反射成像（IR-R）**：采用IRIS Digital Basic相机系统（Bresciani s.r.l.），在715 nm、850 nm和1000 nm波段获取图像，揭示预备图和修复痕迹。（3）**X射线荧光光谱（XRF）**：使用Hitachi X-MET8000 Expert GEO光谱仪，在30个点采集数据，检测元素组成（8–15 kV和15–45 kV）。（4）**多元统计分析**：对XRF数据分别进行主成分分析和层次聚类分析（RStudio），使用log10变换和自动标度，欧氏距离和Ward聚类法。（5）**傅里叶变换红外光谱（FT-IR）**：在ATR模式下分析微样品，识别有机/无机成分。（6）**光学显微镜**：对包埋横截面进行可见光和紫外反射光观察，分析地层学。
**4. 研究结果**
**3.1 湿度断层扫描**：通过湿度分布假色图发现，画布表面普遍湿度为2–5个单位，但木质接缝处高达23个单位，表明这些区域是未来监测和修复的重点。
**3.2 红外反射成像**：不同波长图像（715 nm和1000 nm）揭示了预备草图、构图变化（pentimenti）和修复干预。例如，圣卢卡（S. Luca）的头部原始位置更高，天使翅膀的初始设计为羽毛状，火焰原尺寸更大，以及多处修复补绘。
**3.3 XRF分析**：30个点的光谱分析显示：蓝色颜料含硫、硅、铝、钙，无钴和铜，提示群青（可能来自青金石）；绿色颜料含硅、铝、钾、铁，符合绿土；白色和黄色以铅白为主，混有铁（赭石）；红色颜料含汞（朱砂/银朱）和铁（红赭石）；绿金色背景含高量铜和锌，表明黄铜（Orone）的使用。氯元素在某些区域（如点29）浓度达10%，可能来自海洋气溶胶或清洁剂。
**3.4 XRF数据的多元统计分析**：主成分分析和层次聚类分析显示，视觉相似色区并不对应均匀的元素组成。例如，蓝色区域中，点29（洗礼盆蓝色）与主蓝色群分离，表明其颜料混合物或后期干预不同；红色区域中汞含量虽高，但分布离散；绿色和蓝绿色区域主要与钡、锶、铬、钛、铅相关，与红、白色区不同。敏感性分析证实了结果的稳定性。
**3.5 立体显微镜、光学显微镜和FT-IR分析**：微样品FT-IR显示纤维素（画布支撑）、铅白碳酸盐振峰、蛋白质基粘合剂（酰胺峰）以及聚醋酸乙烯酯（PVA，来自修复，导致铅白黄变）。横截面观察未见制备层，白颜料层（Biacca）和绿金色层（Orone）厚度约30 μm，纤维直径约300 μm。紫外光下纤维和局部区域有荧光（蛋白质粘合剂）。白颜料层有裂纹和暗区（可能为铅的硫化物/氧化物），黄铜层呈不规则金属颗粒分布。
**3.6 多分析结果的综合解释**：湿度断层扫描标定高风险区；IR-R揭示隐藏特征和修复；XRF提供元素基础；多元统计识别化学异常区（如点29）；FT-IR和显微镜确认有机材料和退化形态。画作地层复杂，保存历史丰富，绿金色背景为黄铜基退化层，白色区域为铅基材料变化，修复材料（PVA）和海洋影响共同导致劣化。
**5. 讨论与结论**
**讨论总结**：湿度异常集中在木质接缝，需重点修复。IR-R证实了多处构图修改和修复，尤其是下部。XRF鉴定的颜料与同时期意大利画家（如Giovanni Fattori、Alessandro Milesi）的文献一致。黄铜背景的退化：铜锌合金在海洋大气中形成碱性氯化物，铜/锌比（8.6–9.2）符合90% Cu/10% Zn合金，但FT-IR未能检测到腐蚀产物。氯的显著来源包括海洋气溶胶和清洁产品，加剧了颜料劣化。多元统计（PCA/HCA）证明视觉色区与元素组成并非简单对应，点29的异常行为提示不同颜料混合物或后期干预。FT-IR检测到PVA，表明过去修复不当，导致铅白黄变。显微镜观察确认了画布支撑的编织结构、颜料层开裂和暗区，推测为铅的硫化物/氧化物。整体而言，画布下部劣化最严重，归因于高湿度、多次修复和长期暴露于污染物及海洋气溶胶。
**结论翻译**：本研究采用基于非侵入性和微侵入性的多分析方法，对Domenico Morelli和Paolo Vetri创作的蛋彩画《登基的基督》（意大利阿马尔菲）进行了分析。湿度测定和红外反射成像显示了一些修复干预，从而证实了绘画层的退化。X射线荧光光谱分析突出了颜料的使用，如群青（或青金石）和朱砂（或银朱），同时也提供了关于作品状况的信息，例如原本用于金色背景的黄铜的退化，以及画布中显示出严重退化迹象的某些区域中存在显著浓度的氯。主成分分析和层次聚类分析的结果提供了对XRF数据集的全局和比较性解释，允许同时评估所有分析点和元素变量。多元方法强调，视觉上相似的色区并不总是对应均匀的元素组成。主成分分析/层次聚类分析揭示了红色和蓝色区域间的组成变异性，并将点29（视觉上分类为洗礼盆的蓝色区域）识别为与主要蓝/浅蓝区域化学上不同的区域。这种行为表明颜料混合物、底层地层贡献或后期修复干预可能存在差异。因此，主成分分析和层次聚类分析不仅确认了XRF的直接解释，还通过识别在视觉上相似色类内的化学上不同区域，提供了额外的解释层。这些结果与画作复杂的保存历史以及红外反射成像观察到的修复特征一致。对采集的微样品进行的傅里叶变换红外光谱分析揭示了与蛋白质化合物相关的谱带，表明蛋白质基粘合剂（如动物胶、酪蛋白或蛋清）被用于涂抹黄铜底漆和颜料。对同一微样品的显微镜检查确认了画布的退化状态，并揭示了绿金色背景的异质和不规则形态，为了解艺术家涂抹颜料的技术提供了一些见解。画布下部表现出最严重的劣化，这是由于较高的湿度水平、不合适的过去修复处理以及长期暴露于湿度、大气污染物和海洋气溶胶造成的。最终，本研究中应用的多分析方法为所调查的蛋彩画布画中绘画材料的性质和退化状态提供了有用信息，以便规划最佳的保护策略和任何有针对性的干预措施。
