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色彩大師梵高的畫作深受人們喜愛，但是隨著時間的流逝，畫作出現(xiàn)了褪色的情況。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，褪色與顏料發(fā)生的化學反應(yīng)有關(guān)。本文分析了梵高著名畫作所用顏料的化學成分，并運用化學原理揭示畫作褪色的秘密，同時，顏料化學的研究也可為油畫保護提供更合理的策略。
撰文 | 魯欣月（西北大學化學與材料科學學院，化學國家級實驗教學示范中心）、何璐（西北大學文化遺產(chǎn)學院）、趙軍龍（西北大學化學與材料科學學院，化學國家級實驗教學示范中心）
前 言
他一生孤獨，不被認可，生前沉寂無名，逝后名聲鵲起。他曾說：我們都一樣孤獨，內(nèi)心也一樣的驕傲、熱情，就像普羅旺斯阿爾勒的向日葵。生前，梵高以明亮而強烈的色彩去描述他對自己蓬勃向上人生的追求；逝后，畫作上的顏色逐漸流逝，原來的明亮也漸漸黯淡。
在油畫中，色彩的運用是作者情感的一種表達，色彩傳達出的強烈信息對人的情緒產(chǎn)生很大的影響，色彩大師梵高通過顏色向人們傳達他內(nèi)心的偏執(zhí)與瘋狂，對世俗的認知與態(tài)度。但是隨著畫作顏色的變化，讓人很難解讀到作者最初想要向我們傳達的情感，難以通過畫作觀察作者的內(nèi)心世界。那么，為什么畫作中有的顏色會隨著時間的流逝而褪色？那些消失的顏色究竟去了哪里？我們又該如何從時間的飛逝中爭奪這份色彩？讓我們跟隨化學大師們一起去揭開顏料中的秘密。
1 梵高向日葵中黯淡的黃色
黃色明亮而鮮艷，作為一種具有希望的色彩，深受梵高的喜愛。然而梵高的“向日葵” (圖1) 在近幾年卻出現(xiàn)了明顯的褪色，在梵高所使用的黃色顏料中主要有鉻黃和鎘黃，雖然兩種顏料名稱發(fā)音相同且均為黃色，但二者在化學成分上卻有很大差異。
圖1 梵高的“向日葵”
1.1 鉻黃
美國1820年對鉻的開發(fā)，推動了鉻黃顏料的生產(chǎn)，由于鉻黃覆蓋能力強，不透明且干燥快，因而被畫家們廣泛使用，但是后期科學研究發(fā)現(xiàn)鉻黃會變暗。
圖2 鉻酸鉛
圖3 硫酸鉛
在顏料中的鉻酸鉛存在著光還原的過程，當六價鉻存在于化合物中時，往往顯示出橙黃色，而三價鉻存在于化合物中則顯示出深綠色。當鉻酸鉛中混有硫酸鉛時，光照下，硫酸鉛吸收紫外光并為橙黃色六價鉻還原為綠色三價鉻提供能量，于是鮮艷明亮的向日葵，在硫酸鉛的推波助瀾下，神不知鬼不覺地漸漸“枯萎”了(圖4) [1–3]。
圖4 褪色前后“向日葵”對比
1.2 鎘黃
鎘黃的主要成分是CdS，是一種稀有的天然形成的六方晶型的硫化鎘礦物，磨碎后可作為顏料的原料，它色彩鮮艷，并且與鉻黃相比具有很好的耐光性，被19–20世紀的畫家大量使用，但是在一定條件下，也會出現(xiàn)變暗的情況。
圖5 梵高的“藍色花瓶中的花朵”
2 梵高畫中褪去的紅色
紅色顏料具有鮮艷的色澤，明亮而有誘惑力的顏色使藝術(shù)家們很難拒絕，但是紅色最致命缺點就是易褪色。梵高的調(diào)色盤中常用的紅色顏料有胭脂紅、曙紅以及紅鉛，那么這三種紅有什么不同呢？
2.1 胭脂紅
胭脂紅 (圖6) 是梵高早期進行油畫創(chuàng)作時常使用的，它是從一種名為胭脂蟲的體內(nèi)提取，再經(jīng)后期處理得到的。胭脂紅分子中因含有偶氮結(jié)構(gòu)而得以顯色，但偶氮結(jié)構(gòu)在光照、水和氧的存在下，會發(fā)生一系列的反應(yīng)，最終導(dǎo)致分子中的偶氮結(jié)構(gòu)斷裂，造成顏料褪色。
圖6 胭脂紅以及胭脂紅的分子結(jié)構(gòu)
2.2 曙紅
曙紅顏料是1873年通過熒光素完全溴化得到的一種合成顏料(圖7)，色彩大師梵高也緊隨潮流使用起了最新的顏料，他用這種顏料創(chuàng)作了許多令人稱贊的畫作，但其中一幅畫作也引起了一場“玫瑰之戰(zhàn)”。
圖7 曙紅分子結(jié)構(gòu)
當人們都在稱贊梵高花瓶中的“白玫瑰” (圖8) 非常純潔時，科學家提出這些花曾經(jīng)也接受過紅色的點綴，很多人表示無法接受這一事實，然而，曙紅結(jié)構(gòu)中獨有的溴元素為此場議論發(fā)聲了。
圖8 “玫瑰花”褪色前后對比圖
大多數(shù)顏料中都是不含溴元素的，而這種顏料中的溴元素為科學家的說法提供了證據(jù)。由于在光催化下，曙紅與空氣中氧氣作用導(dǎo)致分子中的發(fā)色基團氧蒽結(jié)構(gòu)斷裂，生色結(jié)構(gòu)被破壞，造成了顏料褪色。但是曙紅顏料的結(jié)構(gòu)被破壞，其中的溴元素卻不會消失，據(jù)此相關(guān)研究人員通過對梵高畫作的整體及局部顏料進行分析，發(fā)現(xiàn)的確有溴元素存在，表明我們現(xiàn)在所看到的顏色是褪色后形成的[5–8]。
2.3 紅鉛
聽到紅鉛這個名字，猜測一下此顏料中應(yīng)該含有鉛元素，我們知道鉛元素作為一種對人體有毒害的物質(zhì)，使用時一定要謹慎。但是梵高卻對含鉛顏料有熾熱的愛，由于長期使用這種含鉛原料，梵高一度出現(xiàn)精神問題，神志不清時也會吞顏料。那么，紅鉛到底是什么呢？
圖9 梵高的“云朵下的干草垛”
3 梵高畫中神秘的紫色
梵高筆下這副“藍色”的“鳶尾花”仿佛帶點淡淡的憂郁，正當人們沉浸在這份憂郁之中時，和那副引發(fā)爭議的“玫瑰花”一樣，化學家們宣布目前我們看到的藍色也是畫作褪色后形成的 (圖10)。
圖10 梵高的“鳶尾花”
這幅畫的花瓣是色彩大師運用鈷藍、鋅白和曙紅調(diào)制出來的，相比于前兩種顏料，曙紅在光的作用下非常不穩(wěn)定，很容易進行分解，在未分解的時候，這幅“鳶尾花”還是紫色的，但是隨著曙紅的顏色逐漸淡化，藍色逐漸凸顯，就變成我們眼前所看到的這種藍色了。
我們在接連被告知畫作褪色后，內(nèi)心可能五味雜陳，但其實梵高本人也曾意識到這些合成顏料的弊端，他曾在給弟弟提奧的信里寫到：“繪畫像花朵凋謝一樣地褪色了”?；蛟S梵高也知道隨著時間推移，花兒會變成今天我們看到的這樣，但作為色彩大師的他或許不會想到他和時間大師的配合竟會這般默契，今天呈現(xiàn)在我們眼前的藍色“鳶尾花”色調(diào)仍然和諧美麗。
4 梵高筆下真正的藍色
看了褪色后形成的藍色，我們也不禁對跨越百年真正存在的藍色感到好奇，藍色代表著冷靜和沉穩(wěn)，作為一種神秘而特殊的存在，對于藝術(shù)家來說是靈感之源。在梵高創(chuàng)作出大量以藍色為主調(diào)的畫作中，最著名的還要屬梵高的“星空三部曲”(圖11)。
圖11 梵高的“星空三部曲”
在受到前兩種色系褪色的困擾下，我們擔心藍色系是否也會出現(xiàn)褪色的情況，但是藍色顏料好像沒有前兩種顏料那么脆弱，迄今為止，褪色現(xiàn)象并不明顯。在“星空系列”的畫作中至少包含兩種藍，分別是群青和鈷藍。
4.1 群青
群青 (圖12) 是最古老和最鮮艷的藍色顏料，意大利語中群青 (Oltramarino) 的意思是“來自遙遠的海外”，聽這名字就能感受到群青這種顏料的高貴[10]。
圖12 天然群青(左)和合成群青(右)對比圖
但是由于天然群青含有雜質(zhì)，色調(diào)也不夠均一，這些都會影響作畫的效果，并且昂貴的價格限制了群青的使用，在法國政府的支持下，1828年圭美特 (J.B. Guimet) 研制出了法國群青，自此群青才得到廣泛使用。
群青具有較高的光穩(wěn)定性，但是在稀酸存在下，群青也會褪色，并釋放出刺鼻的硫化氫氣體，這是因為水分子和氫離子非常小，可以進入到開放的硅酸鋁框架結(jié)構(gòu)中去與內(nèi)部的多硫化物離子反應(yīng)，因此即使是在酸的濃度非常低的情況下，長期也會造成群青的褪色和分解。
4.2 鈷藍
鈷藍 (Cobalt)，或是“小鬼藍” (圖13)，在德國民間傳說中科巴德 (Kobald) 是邪惡精靈的名字，他住在地底下，很討厭闖入者。這種藍色本身是一種優(yōu)質(zhì)礦產(chǎn)，但它總是會吸附砷雜質(zhì)，因此歐洲銀礦工人非常討厭它，如果不小心沾上鈷，他們的肺就會受到損害，礦工們給鈷藍取了個綽號叫“小鬼”。
圖13 鈷藍
5 “粗心”的梵高
我們知道梵高后期由于精神問題被關(guān)在瘋?cè)嗽?，但在那一年，他畫?50多幅油畫作品，在完成作品后，梵高不做任何保護措施，直接將畫布從畫框上拆下，很多顏料都還沒有干透，然后就卷起來郵寄給他的弟弟提奧，這無意中也加速了顏料的褪色。
一般在油畫完成后，畫家都會在作品的表面涂上一層光油，常見的光油是由天然或合成樹脂和松節(jié)油混合而成的。光油不僅能使那些干燥的顏料保持光澤，同時，這層無形的屏障也將油畫與空氣隔絕起來，氧氣、潮氣、腐蝕性氣體、灰塵等各種想要偷走顏色的成分被拒之門外，讓油畫在這層保護屏障下永葆本色。
6 收起你的“閃光燈”
逛博物館時，如果留心觀察，我們有時會發(fā)現(xiàn)館內(nèi)豎有禁止使用閃光燈的標識，博物館禁止使用閃光燈是一種對館內(nèi)藏品的保護措施。
光作為一種能量，畫作中的顏料在光催化下會加速降解或與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)而造成褪色。日常環(huán)境中我們通過眼睛接受光，最常用判斷標準是眼睛感受光線的明亮程度，所以在討論可見光時，我們常把光強折合為人眼感受到的亮度，稱之為“照度”。油畫屬于對光中度敏感的物品，一般照度應(yīng)在200勒克斯(lx)以下，而我們最常用的氙氣閃光燈發(fā)光時間雖然很短，但在距離物品2米處時，其瞬時照度可以達到上萬勒克斯，這顯然超過了油畫的耐受值[11]。
所以，在博物館或展覽館參觀時，我們看到禁止閃光燈的標志時，一定要嚴格遵守館規(guī)，閃光燈閃爍一次可能破壞的不是那么明顯，可是那些畫作可經(jīng)不起人人閃爍。為了這些跨越世紀和我們相見的作品可以更好地傳承下去，請在觀賞時收起閃光燈，小心翼翼地用心去感受作品。
結(jié)語
化學大師已經(jīng)為我們揭開了藏在顏料中的秘密，油畫博物館方面也在積極采取保護措施。博物館對油畫保存環(huán)境的光線、濕度、灰塵度進行調(diào)整；定期對畫作進行清理；對畫作進行修復(fù)等，這些做法在一定程度上會延長作品的壽命[12]。
在科技力量不斷發(fā)展的今天，科學家們也通過不斷探索，建立了數(shù)字博物館(圖14)，通過全新的方式將這些時代作品呈現(xiàn)給觀眾，沉浸式的環(huán)境讓人身臨其境，對藝術(shù)的享受更加沉醉。
圖14 梵高數(shù)字博物館 最后，在化學與藝術(shù)密切相關(guān)的今天，我們相信不久的將來會尋找出一種“綠色、無毒、無污染、性質(zhì)穩(wěn)定”的顏料，讓藝術(shù)家們把屬于這個時代最美好的東西通過繪畫展現(xiàn)出來，永久地傳承下去！
參考資料
[1] Muoz-García, A. B.; Massaro, A.; Pavone, M. Chem. Sci. 2016, 7,4197.[2] Geldof, M.; Werf, I. D.; Haswell, R. Herit. Sci. 2019, 7,100.[3] Monico, L.; Janssens, K.; Hendriks, E.; Vanmeert, F.; Snickt, G. V.; Cotte, M.; Falkenberg, G.;Brunetti, B. G.; Miliani, C. Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 19923.
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[5] Kirchner, E.; Lans, I. V.; Ligterink, F.; Geldof, M.; Megens, L.; Meedendorp,T.; Pilz, K.; Hendriks, E. Color. Res. Appl. 2018, 43, 311.
[6] Centeno, S. A.; Hale, C.; Carò, F.; Cesaratto, A.; Shibayama, N.; Delaney,J.; Dooley, K.; Snickt, G. V.; Janssens, K.; Stein, S. A. Herit. Sci.2017, 5, 18.
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[8] Amat, A.; Rosi, F.; Miliani, C.; Sassi,P.; Paolantoni, M.; Fantacci, S. J. Cult. Herit. 2020, 46, 374.
[9] Vanmeert, F.; Snickt, G. V.; Janssens,K. Angew. Chem. 2015, 127, 3678.
[10] Gonzalez-Cabrera, M.; Arjonilla, P.; Domínguez-Vidal, A.; Ayora-Canada, M.J. Dyes Pigments 2020,178, 108349.
[11] 羅珺瑛.美與時代(中), 2011, No. 6, 98.
[12] 孫紅燕. 中國民族博覽, 2019, No. 6, 202.
本文經(jīng)授權(quán)轉(zhuǎn)載自微信公眾號“大學化學”。引用本文：魯欣月, 何璐, 趙軍龍. 梵高畫作褪色的秘密——顏料中的化學[J]. 大學化學, 2021, in press.doi:10.3866/PKU.DXHX202011018；Xinyue Lu, Lu He, Junlong Zhao. The Fading's Secret in Van Gogh Painting: Chemistry in Pigment[J]. University Chemistry, 2021, in press.doi:10.3866/PKU.DXHX202011018
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