重慶南宋衙署遺址高臺(tái)建筑基址生物病害的防治

余騰飛 余瀚靜 劉成

摘 要：重慶南宋衙署遺址是2012年中國(guó)十大考古發(fā)現(xiàn)之一，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)遺址存在嚴(yán)重的生物病害。本文通過(guò)模擬防治、原位試驗(yàn)，針對(duì)遺址篩選出合理的生物病害防治手段：手工機(jī)械清除遺址表面可見(jiàn)生物、3A去除有機(jī)污垢、5%雙氧水、3%殺菌除藻劑及高溫蒸汽清洗進(jìn)行微生物滅活和清洗、WD-10對(duì)遺址表面進(jìn)行憎水封護(hù)。

關(guān)鍵詞：重慶南宋衙署遺址;生物病害;防治與保護(hù)

重慶南宋衙署遺址，又叫老鼓樓衙署遺址，地理坐標(biāo)為北緯29°33′13″，東經(jīng)106°34′46″。遺址位于渝中區(qū)巴縣衙門內(nèi)，遺址內(nèi)的建筑遺跡是一個(gè)夯土包磚式的高臺(tái)建筑基址（圖1）。已經(jīng)清理出來(lái)的部分平面略呈方形，東西寬24.7米，南北殘長(zhǎng)23.3米，護(hù)坡墻體與條石基礎(chǔ)殘高約10米，墻體底部用大型的長(zhǎng)條石塊砌成。護(hù)坡墻體以青磚一丁一順或一丁兩順錯(cuò)縫砌筑，磚墻殘高7.65米。四面護(hù)坡墻由下至上層層收分，墻體呈79度傾斜。在部分筑墻磚上發(fā)現(xiàn)有“淳祐乙巳東窯城磚”、“淳祐乙巳西窯城磚”（圖2）等陰、陽(yáng)模印紀(jì)年銘文[1]。

南宋衙署遺址是全國(guó)第七批重點(diǎn)文物保護(hù)單位，是2012年中國(guó)十大考古發(fā)現(xiàn)之一，也是截止現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)的唯一一處宋代高級(jí)衙署。它的出現(xiàn)不僅讓我們找到山城防御體系的“發(fā)源地”，而且對(duì)研究宋代抗蒙歷史及川渝地區(qū)古代建筑等具有重要的價(jià)值[2]。遺址所處區(qū)域?qū)儆趤啛釒Ъ撅L(fēng)性濕潤(rùn)氣候，豐富的雨熱條件適宜多種生物生長(zhǎng)，遺址表面生長(zhǎng)著大量植物、微生物等。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查我們發(fā)現(xiàn)這些生物病害嚴(yán)重破壞遺址的長(zhǎng)期保存[3-4]。所以盡快對(duì)此遺址的生物病害制定科學(xué)系統(tǒng)的防治手段，采取有效的保護(hù)措施顯得尤為重要。

一、病害調(diào)查

1.植物病害

重慶南宋衙署遺址是露天夯土包磚式建筑，磚塊與磚塊之間的縫隙儲(chǔ)藏著較多水分、泥土，再加上豐富的雨熱條件，遺址表面生長(zhǎng)著大量的草本、木本植物（圖3），且這些植物及雜草根系多生長(zhǎng)在磚體表面或者磚體之間的縫隙里，深度最深約數(shù)十公分，帶來(lái)的風(fēng)化破壞包括物理、化學(xué)風(fēng)化[5-6]。

苔蘚（圖4）多處于正常生長(zhǎng)狀態(tài)，有1-2mm的腐蝕層，呈現(xiàn)灰綠色，人工極難清理，大多生長(zhǎng)在青磚表面凹陷處、不平處、縫隙中。

藻類（圖5）對(duì)遺址帶來(lái)的破壞主要是藝術(shù)價(jià)值上的損害。藻類在光合作用過(guò)程中，會(huì)不斷產(chǎn)生各種色素，在光線好且略微干燥的地方顏色主要呈灰色或黑色，在光線不好且較潮濕的區(qū)域，顏色主要呈現(xiàn)綠色、黃色等，它們直接覆蓋在磚石表面，破壞文物的藝術(shù)價(jià)值[7-8]。

2.微生物病害

生長(zhǎng)有地衣（圖6）的磚體表面，多覆蓋綠色、灰綠色等污染物，表層有風(fēng)化現(xiàn)象，有低級(jí)植物生長(zhǎng)。

霉菌（圖7）、放線菌（圖8）等是磚石建筑最為常見(jiàn)的異養(yǎng)微生物，也是對(duì)遺址表面影響最嚴(yán)重的微生物。一方面，它們的代謝產(chǎn)物會(huì)在遺址磚面上留下滲入性污染物，或在其表面留下綠色、黑色等各種顏色的有機(jī)色斑，極不美觀，大大降低了其藝術(shù)價(jià)值;另一方面，微生物生長(zhǎng)代謝產(chǎn)生的有機(jī)酸（如草酸、檸檬酸）還會(huì)對(duì)磚體造成侵蝕和破壞作用[9-10]。

二、病害機(jī)理分析

遺址的生物病害主要是通過(guò)物理風(fēng)化作用和化學(xué)風(fēng)化作用相互協(xié)同形成的[11]。

物理風(fēng)化作用主要是指在遺址周圍生長(zhǎng)的生物在生命活動(dòng)過(guò)程中機(jī)械地破壞磚面。例如苔蘚、小型喬木等植物可以借助根劈作用的發(fā)育，擴(kuò)大、加深磚體的裂縫或裂隙;地衣、霉菌等微生物的菌絲可以在磚體內(nèi)部空隙中生長(zhǎng)、穿插，菌絲吸水會(huì)產(chǎn)生體積變化。這些行為都會(huì)對(duì)磚體內(nèi)部產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力，導(dǎo)致磚塊的微裂隙變大、加深等。此外，遺址生長(zhǎng)的生物還會(huì)在磚體表面留下各種色素、遺體、分解物等表面污染物，嚴(yán)重影響遺址的藝術(shù)價(jià)值。

化學(xué)風(fēng)化作用主要是指在遺址生長(zhǎng)繁殖的生物，在新陳代謝、生長(zhǎng)增殖、死亡分解的過(guò)程中，會(huì)通過(guò)酸解、絡(luò)解、胞外聚合物以及生物膜作用與磚體內(nèi)部的礦物顆粒或元素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，造成磚體風(fēng)化破壞。酸解作用是指生物代謝產(chǎn)物與遺體在微生物的作用下形成各種有機(jī)酸（如草酸、檸檬酸）與無(wú)機(jī)酸（如硫酸、鹽酸），這些酸類可以讓礦物顆粒中的礦物元素以離子的形式析出;絡(luò)解作用是指微生物在生命過(guò)程中形成的各種有機(jī)酸，可以作為配體與礦物顆粒中的離子形成絡(luò)合物，從磚體析出，使磚體遭到破壞;胞外聚合物作用是指微生物在生長(zhǎng)發(fā)育中，胞外多聚物（主要是蛋白質(zhì)、多糖類物質(zhì)）的濃度不斷增加，它們含有的官能團(tuán)可以與磚體的礦物離子形成金屬有機(jī)復(fù)合體，增快礦物與微生物表面反應(yīng)的速率;生物膜作用是指微生物分泌的體外聚合物可以堆積形成凝膠層，能粘附在礦物顆粒表面，形成微生物適宜生長(zhǎng)的環(huán)境，避免微生物遭受外界破壞，并通過(guò)生物膜從磚體中獲取營(yíng)養(yǎng)元素。

三、實(shí)驗(yàn)室研究

1.試驗(yàn)材料

（1）青磚樣品：在遺址后方的磚石堆積處（圖9），采集少量青磚。

（2）試劑：3A溶液、5%雙氧水、3%殺菌除藻劑（有效成分為氯甲基/甲基異噻唑啉酮[12]）、WD-10封護(hù)劑等。

（3）儀器：天平、干燥箱、超景深顯微鏡、蒸汽清潔機(jī)、愛(ài)麗色分光光度計(jì)等。

2.試驗(yàn)方法

（1）磚材分析：測(cè)定青磚的飽和吸水率;顯微觀察6號(hào)青磚樣品的風(fēng)化層和新鮮磚面保存情況。

（2）將樣品劃分為7塊面積約為3cm×3cm的試驗(yàn)區(qū)域（圖10），依次記為1、2、3、4、5、6、7，按照表1所示分別處理，樣品處理后（圖11）所示。通過(guò)查閱資料與詢問(wèn)專家，我們初步選定5%雙氧水、3%殺菌除藻劑進(jìn)行試驗(yàn)。

3結(jié)果與分析

（1）磚材的飽和、烘干質(zhì)量分別為223.87g、191.35g，飽和吸水率為17.00%，可以推知青磚樣品孔隙率大，容易受到風(fēng)化而遭受破壞。

（2）通過(guò)顯微照片（圖12）我們可以看出，6號(hào)樣品本體的結(jié)構(gòu)較為緊密，內(nèi)部有孔洞空隙發(fā)育，表面存在風(fēng)化蝕變，上面覆蓋大量硬結(jié)物、泥漬、白灰等，呈層狀分布，需要進(jìn)行清理保護(hù)。

（3）為了確保對(duì)遺址生物病害防治的無(wú)損性，準(zhǔn)確評(píng)估防治效果，在此次實(shí)驗(yàn)中，我們通過(guò)檢測(cè)6號(hào)、7號(hào)樣品的色度、表面形態(tài)變化，來(lái)判定樣品防治效果。

色度分析：

通過(guò)色度分析我們發(fā)現(xiàn)，表面清理、3A溶液、5%濃度雙氧水、3%濃度殺菌除藻劑擦洗、高溫蒸汽清洗、WD-10封護(hù)后的6號(hào)樣品，與樣品本體的色度值相比，△E小于3，肉眼基本分辨不出，所以這種防治手段在考慮色度的變化上是可行的。

我們使用超景深顯微鏡對(duì)樣品的表面形態(tài)進(jìn)行觀察。從圖13我們可以看出，圖14樣品表面形態(tài)與磚塊本體相近，表面沒(méi)有污染物、劃痕、摩擦痕跡等。

通過(guò)上述結(jié)果，我們可以看出手工機(jī)械法清理遺址表面可去除的生物，3A溶液去除有機(jī)污垢、濃度為5%的雙氧水、濃度為3%的殺菌除藻劑及高溫蒸汽清洗對(duì)遺址表面生長(zhǎng)的生物進(jìn)行滅活與清理，最后用WD-10封護(hù)劑對(duì)遺址進(jìn)行表面憎水封護(hù)的生物防治方法對(duì)磚體是幾乎無(wú)損的，可用于遺址本體。

四、原位試驗(yàn)

我們?cè)谶z址附近進(jìn)行原位試驗(yàn)，試驗(yàn)區(qū)域（圖15）位于南宋衙署遺址的高臺(tái)建筑基址東北側(cè)，該區(qū)域的條石上面覆蓋大量藻類、有機(jī)污垢及地衣、藻類、菌斑等微生物。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)篩選試驗(yàn)，我們對(duì)遺址本體最終選擇手工機(jī)械清理遺址表面可見(jiàn)的植物、微生物等，3A溶液去除有機(jī)污垢，5%濃度的雙氧水、3%濃度的殺菌除藻劑、高溫蒸汽清洗對(duì)微生物進(jìn)行滅活和清洗。

五、遺址的本體保護(hù)

1.表面清理

清理從遺址的上部開(kāi)始，用硬毛刷、手術(shù)刀、竹刀等機(jī)械工具將其表面積聚的硬結(jié)物、墻體植物、墻苔、地衣、可見(jiàn)菌斑等自上而下逐塊清除。對(duì)植物根系的清理操作為清理表層有最多腐爛植物殘骸、最富營(yíng)養(yǎng)的部分，并且把磚與磚之間空隙里可去除的土，盡量去除干凈，之后進(jìn)行重新勾縫，每隔一段時(shí)間進(jìn)行維護(hù)[13]。

2.有機(jī)污垢清理

配置3A溶液，戴無(wú)菌手套與口罩，用脫脂棉蘸取3A溶液對(duì)磚面自上而下地進(jìn)行表面擦洗，盡量去掉磚面的有機(jī)污垢及可清洗去除的微生物。部分難以清理的區(qū)域選擇使用軟毛刷或者刷子進(jìn)行擦洗。

3.微生物滅活與清洗

配置5%的雙氧水溶液，用背負(fù)式噴霧器分別對(duì)遺址西北墻、西南墻、東北墻等自上而下進(jìn)行全面噴灑，從垂直面的頂端開(kāi)始，向水平面移動(dòng)，由其慢慢向下流，再在另一面的水平方面進(jìn)行操作。待雙氧水噴完后三天左右，用相同的方法給遺址噴淋3%的殺菌除藻劑[14]。

為了進(jìn)一步清理遺址磚面的微生物、化學(xué)試劑殘留等，我們選擇對(duì)遺址進(jìn)行高溫蒸汽清洗。在進(jìn)行高溫蒸汽清洗后，我們通過(guò)使用顯微鏡，對(duì)部分磚面的生物殘存進(jìn)行觀察，從圖 我們可以看出，磚體表面無(wú)生物寄居，微生物得到有效地清理[15-18]。

4.表面封護(hù)

配置WD-10封護(hù)劑（WD-10：乙醇=1：9）對(duì)遺址進(jìn)行表面防護(hù)，涂刷時(shí)，分區(qū)，從左到右，從上到下，反復(fù)刷涂多次，直至飽和為止。如發(fā)生掛流或材料在磚體表面集聚現(xiàn)象，就應(yīng)立即停止涂刷或噴淋，并馬上使用吸水性強(qiáng)的棉布或紙及時(shí)地將掛流或集聚的有機(jī)硅溶液盡可能地吸去。WD-10每次涂噴一般間隔半到一小時(shí)左右為宜[19]。

5.防治效果觀測(cè)

對(duì)遺址的生物病害進(jìn)行防治半年后，我們?cè)俅蔚浆F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)研（圖19），發(fā)現(xiàn)遺址表面已沒(méi)有再生的生物，前期調(diào)研階段滋生較多植物的衙署遺址西北墻及其頂端也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)綠色植物，遺址的墻體與底部的條石也均未發(fā)現(xiàn)霉菌綠藻，表明生物病害已經(jīng)得到了有效的去除。高臺(tái)建筑基址的輪廓清晰，恢復(fù)了原有形貌，生物病害防治效果良好。

六、結(jié)論

經(jīng)模擬試驗(yàn)及工程實(shí)踐可以知道，手工機(jī)械法清理遺址表面可去除的生物，3A溶液去除有機(jī)污垢、濃度為5%的雙氧水、濃度為3%的殺菌除藻劑及高溫蒸汽清洗對(duì)遺址表面生長(zhǎng)的生物進(jìn)行滅活與清理，最后用WD-10封護(hù)劑對(duì)遺址進(jìn)行表面憎水封護(hù)可以有效地防治南宋衙署遺址高臺(tái)建筑基址的生物病害。同時(shí)，操作簡(jiǎn)單，對(duì)遺址本體及環(huán)境危害性小，成本較低，可以作為防治潮濕地區(qū)古代磚石建筑生物病害的手段而借鑒運(yùn)用。

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作者簡(jiǎn)介：

余騰飛（1990--）男，漢族，河南鎮(zhèn)平人，新疆維吾爾自治區(qū)文物考古研究所，助理館員，碩士研究生，研究方向：陶器、金屬器、有機(jī)質(zhì)文物的保護(hù)修復(fù)。