露天石質文物的病害機理和保護方法

摘要：貴州都勻遇仙橋始建于清光緒年間，1982年被列為都勻市文物保護單位，是都勻市境內為數(shù)不多且保存完好的古橋之一。文章在對遇仙橋進行實地調查的基礎上，分析遇仙橋的保護現(xiàn)狀和病害情況，并據(jù)此提出相關石質文物病害防治和石質文物保護的科技手段和人文方法。

關鍵詞：石質文物；都勻遇仙橋；文物保護

在貴州眾多的古建筑當中，古橋因其分布廣、數(shù)量大、時間跨度長等特點，成為貴州歷史文化遺產(chǎn)的重要組成部分。貴州古橋形態(tài)各異、質地有別，廣泛分布于貴州境內，地處都勻市、獨山縣、平塘縣三地交界處的遇仙橋就是其中之一。遇仙橋位于距都勻市城南約38.5公里的墨沖鎮(zhèn)鳳囀村，是都勻市境內為數(shù)不多規(guī)模較大且保存完好的古橋之一，該橋于1982年10月被列為都勻市文物保護單位。

一、遇仙橋的布局結構

遇仙橋全長74、寬8、高14米，為一座青石五孔石拱橋，孔凈跨11.4米。橋頭、橋尾分別有17級和7級石階，橋壁兩面正中分別飾有一石雕龍頭和龍尾，雕工精致、栩栩如生。橋頭有立橋碑一塊，高約1.5、寬約1米，正面楷書陰刻“遇仙橋”三個大字、立碑年代及書寫人落款，石碑背面陰刻“府正堂王示”及一通禁止村民捕魚與游河的告示。立橋碑后另有4塊大小不同的石碑，因年久風化并有不同程度的人為損壞，部分碑文無法準確識讀。橋尾立有由9塊石碑并排組成的功德碑，碑文記載了修橋始末、用工用料數(shù)量、捐資人姓名及銀兩數(shù)等重要信息。9塊石碑的碑額處從右至左分別鐫刻“官紳功德”“功德不昧”“澤國安瀾”“福田廣種”“鳳囀遇仙橋”“浪靜波平”“河清海晏”“節(jié)孝善果”“福有攸歸”，左右兩側及內側亦刻有兩副對聯(lián)。功德碑右側為沙寨鄉(xiāng)人民政府于1995年設立的文物保護單位標志碑。

二、遇仙橋的建造材料

貴州的橋梁與國內其他省份不同，因當?shù)厣礁咚畹奶厥獾匦蔚孛玻瑯蛄旱男藿üぷ鞅容^艱巨，對修建技術的要求也相對較高。但貴州地區(qū)石料豐富，自明代以來，隨著貴州內陸航運與驛道交通的發(fā)展，先進的橋梁建造技術不斷傳入，貴州境內石橋和拱橋的數(shù)量與日俱增。明代地理學家徐霞客所著的《徐霞客游記》大致記錄了貴州境內的各類橋梁40余座，幾乎涉及了古代橋梁的所有類型，其中就有關于黔南境內石橋的記載——“又北二里，過一巨石橋，澗從橋下西北墜深峽中而去；路別之，東北逾嶺”“此地西門大溪上有新架石梁，壘石為九門甚整，乃不去此，何耶？”[1]到清代，得益于貴州境內成熟的石橋建造技術，遇仙橋周身皆用尺寸巨大且形制規(guī)整的青石作為建筑材料，橋梁整體造型工整，細部處理恰如其分，并以精致的石雕作為裝飾構件，剛勁之中更添柔美。

據(jù)橋頭功德碑記載，遇仙橋修筑過程中共使用糯米三百二十四石一斗一升、石灰五十四萬三千斤，由此可判斷，該橋采用了大量的糯米灰漿作為膠合劑。根據(jù)考古學研究，糯米灰漿出現(xiàn)于南北朝，發(fā)展于隋唐，興盛于明清。[2]《天工開物》中記載了糯米灰漿的制作：“用以襄墓及貯水池，則灰一分入河沙、黃土三分，用糯粳米、楊桃藤汁和勻，輕筑堅固，永不隳壞，名曰三和土。”[3]因其具有強度大、韌性好、防滲透性優(yōu)越等特性，被廣泛應用于墓葬、房屋、城墻等之中。江蘇本善橋、武漢南橋、陜西三原古龍橋、云南護國橋等古橋，也都是糯米灰漿應用于修建的典型代表。貴州各地修建的石拱橋，多用石灰、桐油、糯米漿及獼猴桃藤汁之類土特產(chǎn)作為膠合劑，效果非常好。[4]獼猴桃藤即楊桃藤，楊桃藤汁味苦，作為膠合劑應用于建筑工程中，能夠起到很好的驅蟲、防蛀作用，對延長建筑物壽命有所助益。

三、遇仙橋損害情況與病害機理

近年來，為保護遇仙橋的完整性，當?shù)卣畡澚⒘宋奈锉Ｗo單位建設用地控制范圍，并設立警示碑，同時在其下游新建一座水泥橋，以保障區(qū)域交通。如今當?shù)卣趯P囀河沿岸相關道路進行改造，改造后的交通網(wǎng)絡將更有利于地區(qū)基礎設施的規(guī)劃、建設及遇仙橋的保護。由于新建橋梁投入使用，遇仙橋的功能性逐漸減弱，其文化價值和歷史價值更加突出，同時也成了代表該地區(qū)歷史文化底蘊的標志性建筑。

（一）損害情況

首先，遇仙橋功能性的弱化，導致人們對其關注度逐漸降低，因而橋梁周身雜草叢生，雜草高度可達20厘米。節(jié)慶集會時，不乏在橋面燃放煙花爆竹的村民與售賣玩具、當?shù)匦〕缘纳特湥瘯Y束后也沒有相關人員對橋面進行清理，隨處可見游人及商販遺棄的垃圾。另外，遇仙橋西面靠近橋頭的橋壁上已經(jīng)出現(xiàn)約一指寬的縱向裂縫，裂縫產(chǎn)生的原因尚不明確。其次，由于相應保護區(qū)域內尚未安裝保護裝置，加之相關單位疏于管理，遇仙橋橋身及保護區(qū)域內受到了一定程度的人為損害。例如：橋身出現(xiàn)了油漆繪制的小廣告，橋頭石碑遭到人為刻劃，橋頭石碑基臺下的奠基物品失竊等情況。

（二）病害機理

導致石拱橋產(chǎn)生病害的因素，包括內在和外在兩個方面。內在因素由石拱橋自身石材的種類、孔隙率、膠結物類型等影響石材質量的因素決定，石材的孔隙率越高，內在結構越疏松，風化程度也就越大。石材內部的膠結物若為泥質，就會隨氣候變化收縮或膨脹，從而加劇石拱橋的風化速度。遇仙橋所用石材為青石，青石是碳酸巖的一種，物理化學性質穩(wěn)定，具有重量輕、無空隙、耐酸、耐磨等優(yōu)良特性，因此其內在因素并不是導致遇仙橋產(chǎn)生病害的主要原因。

通過前面對遇仙橋現(xiàn)狀的考察可知，導致遇仙橋發(fā)生病害的因素主要集中于外在因素，這又包括生物因素和人為因素兩方面。生物因素方面，遇仙橋橋面的雜草是導致其發(fā)生病害的主要原因：一是隨著縫隙中植物根系的不斷生長，其扎根的縫隙也會隨之增大，從而增加石材開裂的風險；二是為了保證植株生長，其根系需要儲存大量的水分，根系中長久儲存的水分則會增加石材與水發(fā)生反應的時間，水分滲入石材內部，促使石材體積進一步膨脹，從而降低石材的力學強度；三是當植物根系發(fā)生病變甚至腐敗時，分解出的有機酸與CO2、H2S等氣體發(fā)生反應，生成對石材具有腐蝕作用的有機酸，從而破壞石材的化學穩(wěn)定性，加快其溶解速度。人為因素方面，遇仙橋堆積的廢棄物以及附近居民節(jié)慶時燃放的鞭炮等也是導致其發(fā)生病害的原因之一。廢棄物中的油脂、食物殘渣在分解過程中為藻類、苔蘚、地衣等植物提供了適宜的生長環(huán)境。以地衣為例對此類植物侵蝕石材的機理進行闡述：首先，地衣通過呼吸作用釋放出CO2，溶于水后便生成影響巖石微環(huán)境pH酸堿度的碳酸，從而加速石材內部礦物基質的溶解速度；其次，地衣能夠將其吸收的部分碳源轉化為草酸，草酸與石材中的陽離子（如鈣離子）反應生成能夠加速石材礦物溶解的草酸鹽；再次，因菌絲生長產(chǎn)生的物理壓力破壞石材微孔的微結構，使石材局部改變物理性能（如水力膨脹性能等）造成應力破壞。[5]

四、保護方法分析與建議

（一）露天石質文物保護的科技手段

針對前文涉及遇仙橋病害機理的分析可見，遇仙橋的保護和修復工作應該從以下三方面入手：一是對生長在遇仙橋表面的植物進行清理；二是對遇仙橋裂縫處進行加固；三是對附著在橋梁表面的污染物進行清除。

石質文物表面植物的生長繁殖以及對水分的吸收和儲存，會破壞石材結構的穩(wěn)定性，增加石材開裂的風險。因此，在對因植物生長遭受病害的石質文物的保護中，應將植物的清理工作作為其保護措施的第一步，可采用鏟除、摘除等方式對已生長的植物進行清理。在表面生長的植物得到基本清理后，將烷氧基鈣的醇溶液刷涂于石質文物表面，待烷氧基鈣與空氣中的水分和二氧化碳發(fā)生反應后形成的CaCO3保護膜，可將石質文物的表面強度提高3倍左右。同時采用硅酸鹽對石質文物的表面進行加固也是石質文物保護中常見的手段，從20世紀70年代開始，我國文物保護專家就開始對硅酸鹽在石質文物修復中的化學穩(wěn)定性和可行性進行研究。研究表明，硅酸鉀在滲入到巖石中發(fā)生化學作用生成膠結，當硅酸鉀過量積聚在巖體表面時就會因自身凝聚而產(chǎn)生SiO2，這是增加石質文物穩(wěn)定的重要因素。如果在對石質文物加固工作的最后一次噴涂時，在物料PS（最佳模數(shù)的硅酸鉀，硅酸鉀的最佳模數(shù)為M=SiO2：K2O=3.8-4）中加入適量砂礫巖的膠結黏土，在起到做舊作用的同時，也增加砂礫表面的膠結泥質，從而獲得良好的加固效果。[6]

生活垃圾的堆積對石質文物的破壞，主要來自其中所含的油脂、粉塵等在分解過程中為苔蘚、地衣等微生物的生長繁殖提供了條件。苔蘚是最常見的破壞石質文物的生物類群，微生物作用形成的碎屑、礦物質及其他腐殖質等都會為苔蘚的生長繁殖創(chuàng)造條件。[7]針對這一問題，首先應將遇仙橋表面堆積的生活垃圾進行清掃，而后針對附著在遇仙橋石材表面的污垢進行清洗。對附著污垢的清洗可采用物理清洗和化學清洗兩種方法：物理方法主要用于石材表面的可溶性泥垢污漬、難溶性污物或凝結物清洗，對于附著于石材表面的可溶性泥垢，可以采用水結合毛刷進行清洗，當石材表面存在體量較大的污染物且石材本身的強度較好時，可以采用機械工具進行鑿除；難溶性污物和凝結物的清洗則需要采用超聲波洗牙機對污物進行打磨，同時需要根據(jù)石材表面附著物的實際情況選擇潔牙機的強度以及操作力度，避免對石質文物造成損傷。化學方法主要用于石質文物表面的粉塵沉積、鹽堿結晶、金屬氧化物銹斑、微生物等諸多類型的病害治理，目前國內外常用的幾種石質文物化學清洗方法主要為氧化還原法、電解質活性離子法、螯合法、有機溶劑法、離子交換樹脂法、凝膠吸附法、表面活性劑法、生物法以及使用吸附材料和貼敷技術。[8]

而在苔蘚類植物清洗中，應當充分結合苔蘚生長位置與遇仙橋結構穩(wěn)定性之間的辯證關系進行。苔蘚植物的生長在給石材造成應力破壞的同時，也對石材表面起到保護作用。由苔蘚植物構成的覆蓋層具有地貌作用，它們有助于降低空氣中灰塵對石材表面穩(wěn)定性的影響，同時能夠穩(wěn)定周邊的土壤顆粒；其次，密集的苔蘚覆蓋可形成對石質文物十分有利的外部保護屏障，在一定程度上使石材免受暴雨、水流、鹽沉積和污染氣體等環(huán)境因素的破壞。事實上，當反復凍融和干濕循環(huán)對露天石材造成快速破壞時，苔蘚的覆蓋無疑是一種綠色、有效的防護手段。[9]因此，在對石質文物表面苔蘚進行清理，應以苔蘚生長區(qū)域是否對石質文物本身安全造成威脅為標準。對已經(jīng)或即將對石質文物產(chǎn)生威脅的苔蘚植物，可以采用機械清理法、化學殺滅法、重金屬離子抑制法、無機納米材料抑制法、天然生物材料抑制法、生物病毒法、環(huán)境調控法、熱擊法等方法處理。近年來，利用丁香、肉桂、百里香、香豆葉等揮發(fā)性植物的提取物對石質文物表面的真菌、苔蘚、地衣等微生物進行清理已經(jīng)取得了較好的效果，這類天然材料對石材的損傷相較化學物質而言較小，是值得推廣的天然生物材料抑制法之一。

（二）露天石質文物保護的人文方法

對露天石質文物的人文保護應該從以下幾個方面入手：一是應加大管理單位文物保護項目資金投入。資金的投入，有利于健全石質文物相關區(qū)域保護設施建設、確保防護工作順利實施、實現(xiàn)露天石質文物的信息化管理。二是健全管理機構的人才隊伍也是露天石質文物保護工作中的重要內容。以專業(yè)的理論和技術做支撐是保障露天石質文物保護工作科學有效的重要途徑。此外，將與文物保護相關的法律法規(guī)宣傳落實到基層，也是保障相關工作有效實施的重要手段。加強文物保護法律法規(guī)的宣傳和普及工作，提高基層群眾的法律意識，才能瓦解人為因素在文物古跡保護工作中的干擾，將群眾在文化遺產(chǎn)保護工作中的角色由被動參與轉化為主動保護，才能把露天石質文物的保護工作由行政管理部門單向管理的陳舊模式轉化為政府主導、全民參與的多維度保護體系，從根源上減少甚至杜絕危害文物安全的事件發(fā)生。

五、結語

在對類似遇仙橋的露天石質文物的保護中，需要從人文與科學技術兩個方面入手。針對石質文物已經(jīng)出現(xiàn)的病害應當在科學分析病害機理的基礎上選擇正確的防治方法，對保護材料的選擇應當遵循可逆性、安全性等重要原則，病害處理手段的運用應當以對文物的最小傷害值為基礎。人文方面，對石質文物的保護應當從規(guī)范管理制度、落實管理責任、相關法律法規(guī)宣傳等方面著手。只有在科技手段與人文方法雙管齊下的基礎上才能夠更加有效地保證文物安全，發(fā)揮文物保護的最大力量。

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作者簡介：

湛婷婷（1992—），女，漢族，貴州貴定人。貴州民族大學民族學與歷史學學院在讀碩士研究生，研究方向：文物與博物館。