徽州地區(qū)石質(zhì)牌坊病害機(jī)理研究

姚政權(quán)++楊娟++徐靖++魏國(guó)鋒++秦潁

徽州，地處皖、浙、贛三省交界，文化底蘊(yùn)豐厚，是明清徽商故里，是中國(guó)正統(tǒng)儒文化傳承的典型區(qū)域，被譽(yù)為“東南鄒魯”。在徽州地區(qū)現(xiàn)存的建筑遺產(chǎn)里，徽州牌坊以其鮮明的地域特性，與民居、祠堂一起構(gòu)成徽州最具特色的建筑形式和人文景觀，是儒家倫理道德的物化象征，濃縮了徽州建筑乃至徽文化的基本特質(zhì)，可謂徽文化的縮影。

現(xiàn)存的徽州牌坊長(zhǎng)期處于戶外露天環(huán)境，保存現(xiàn)狀大都不太穩(wěn)定，各種自然營(yíng)力（日照、風(fēng)、雨、生物寄生、大氣污染等）和人為營(yíng)力（農(nóng)耕生產(chǎn)、車輛行駛產(chǎn)生的尾氣、灰塵、震動(dòng)等）都持續(xù)作用于牌坊本體或基礎(chǔ)。石材風(fēng)化剝蝕日趨嚴(yán)重，粉化、剝落、裂隙、斷裂、灰漿流失、生物寄生等現(xiàn)象隨處可見(jiàn)，牌坊表面遍布藻類、蘚類、地衣等生物，石材表面脫落，雕刻模糊不清。更有甚者，一些裂隙發(fā)育已嚴(yán)重影響到牌坊的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，其病害情況可以說(shuō)是觸目驚心。因此，對(duì)牌坊開(kāi)展科學(xué)系統(tǒng)的病害調(diào)查、評(píng)價(jià)和分析，探明其病害機(jī)理十分必要和迫切。

2013年，安徽省文物考古研究所承擔(dān)了文化部國(guó)家文化科技提升計(jì)劃項(xiàng)目“徽州牌坊的保護(hù)修復(fù)與數(shù)字化展示研究”。課題組對(duì)歙縣、績(jī)溪、黟縣等地現(xiàn)存的28座石質(zhì)徽州牌坊進(jìn)行了系統(tǒng)的病害調(diào)查。從所調(diào)查的28座石質(zhì)牌坊的病害發(fā)育情況來(lái)看，各類病害在徽州石質(zhì)牌坊上的發(fā)育呈現(xiàn)多樣化的特點(diǎn)，隨其賦存環(huán)境、石材材質(zhì)的不同而表現(xiàn)出不同的劣化現(xiàn)象。在所調(diào)查的28座石質(zhì)牌坊中，低等生物病害、生物斑跡（特別是黑色結(jié)殼）和水銹病害普遍比較發(fā)育。盡管這些病害對(duì)石質(zhì)牌坊的危害較為緩慢，但對(duì)徽州牌坊的侵害是持續(xù)不斷的，容易和其他劣化因素共同作用，加速石質(zhì)牌坊的風(fēng)化。同時(shí)，低等生物病害、生物斑跡（特別是黑色結(jié)殼）和水銹病害的存在對(duì)徽州牌坊的風(fēng)貌也會(huì)產(chǎn)生較大的影響。其次，徽州牌坊石質(zhì)構(gòu)件還存在缺損、風(fēng)化剝蝕、斷裂、裂隙等病害，嚴(yán)重的甚至危及牌坊的安全。而且不同材質(zhì)構(gòu)件所呈現(xiàn)的剝蝕病害形式存在較大差異，砂巖類構(gòu)件風(fēng)化最為嚴(yán)重，凝灰?guī)r和灰?guī)r構(gòu)件次之，花崗巖構(gòu)件風(fēng)化程度最小。此外，不當(dāng)修補(bǔ)和其他人類活動(dòng)也對(duì)徽州石質(zhì)牌坊形成危害。

各類病害在徽州石質(zhì)牌坊上發(fā)育的原因是復(fù)雜的、多方面的，往往是各種因素綜合作用的結(jié)果。有自然的物理、化學(xué)和生物過(guò)程，也有人為因素的影響。長(zhǎng)期處于露天環(huán)境的徽州石質(zhì)牌坊，其各類病害的發(fā)育與其巖石特征、所處環(huán)境密切相關(guān)：1.巖性和巖體結(jié)構(gòu)是其風(fēng)化的物質(zhì)基礎(chǔ)，是內(nèi)因。不同的巖石具有不同的礦物組成和結(jié)構(gòu)構(gòu)造。不同礦物的溶解性差異很大，節(jié)理、層理和孔隙的分布狀況和礦物的粒度，又決定了巖石的易碎性和表面積，這就使得徽州牌坊不同石材構(gòu)件的病害類別、病害發(fā)育程度各有不同。2.氣候、氣象條件是石質(zhì)文物風(fēng)化病害的外因。氣候因素主要是通過(guò)氣溫、降水以及生物的生長(zhǎng)繁殖狀況而表現(xiàn)的。3.人為因素。人為因素包括的范圍比較廣，既有歷史時(shí)期（特別是文革時(shí)期）對(duì)徽州牌坊的人為破壞，譬如對(duì)額枋上雕刻的破壞、石灰涂刷等，也有人們生活、生產(chǎn)活動(dòng)所造成的損害，譬如雜物堆放、汽車尾氣、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等，以及保護(hù)修復(fù)過(guò)程中所采用的水泥、鐵質(zhì)鈀釘?shù)炔划?dāng)修補(bǔ)。

一、徽州牌坊石質(zhì)構(gòu)件的巖石特征

徽州石質(zhì)牌坊屬于地面石質(zhì)建筑物及構(gòu)筑物，其基本結(jié)構(gòu)一般由基座、立柱、額枋、字板（匾額）和檐頂五個(gè)部分組成。建造徽州石質(zhì)牌坊所使用的石材主要有凝灰?guī)r（茶園石）、灰?guī)r（黟縣青）、花崗巖（白麻石）和砂巖?；罩菔|(zhì)牌坊或由單一石材整體構(gòu)筑，或以花崗巖構(gòu)筑立柱等承重結(jié)構(gòu)，額枋、字板等部分則采用茶園石或砂巖，如薇省坊、奕世尚書(shū)坊等。在這四類石材中，花崗巖的主要成分是硅酸鹽礦物，能夠很好地抵御化學(xué)風(fēng)化，所以在徽州牌坊中經(jīng)常被用作承重的立柱。而凝灰?guī)r、灰?guī)r和砂巖均具有沉積巖特性，容易發(fā)生風(fēng)化。石材礦物組成和結(jié)構(gòu)構(gòu)造的差異使得徽州牌坊不同石材構(gòu)件的病害類別、病害發(fā)育程度各有不同。

在徽州石質(zhì)牌坊中使用最多的是產(chǎn)自浙江淳安茶園鎮(zhèn)的茶園石（“淳安縣東五十里茶坡，溪南兩峰相峙，其山產(chǎn)青碧堅(jiān)石”），如許國(guó)石坊、縣學(xué)甲第坊、進(jìn)士坊等完全由茶園石所建。茶園石質(zhì)地韌柔而均勻，采前石質(zhì)較軟，大小厚薄因需而取，采出后逐漸變硬，且不易風(fēng)化，故有“天下美石出茶園”之說(shuō)，是浙西、徽州一帶主要建筑材料。據(jù)史料記載，南宋遷都臨安時(shí)，宮殿、御道、碑亭、牌坊等建筑所用石質(zhì)構(gòu)件均為茶園石。民國(guó)《歙縣志》曾指出：徽州歙縣等地“道路皆以石成之，雖窮鄉(xiāng)僻壤，入山小徑，靡不石也”。這些道路使用的石料，基本上都來(lái)自茶園。

圖1～圖3是取自績(jī)溪龍川奕世尚書(shū)坊掉落茶園石構(gòu)件樣品的巖相和XRD分析結(jié)果，樣品分析由中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)科技史與科技考古系完成。根據(jù)巖相顯微觀察，該構(gòu)件為晶屑凝灰?guī)r。碎屑主要由石英、長(zhǎng)石及少量云母等暗色礦物晶屑及少量巖屑和玻屑組成，含量在40%～50%。暗色礦物及長(zhǎng)石泥化明顯，玻屑塑性變形不明顯，有脫?；F(xiàn)象?；|(zhì)主要有火山灰及粉砂級(jí)石英等組成，結(jié)合衍射物相分析看，這些火山灰等已蝕變和風(fēng)化成（方）沸石、蒙脫石等。

凝灰?guī)r在工程地質(zhì)中被劃分為軟巖，其干強(qiáng)度較好，結(jié)構(gòu)細(xì)致均一，質(zhì)地又不太硬的晶屑凝灰?guī)r常作為建筑雕刻石材。凝灰?guī)r為火山活動(dòng)噴達(dá)地表后火山灰冷凝固化形成，具有沉積巖的特征，為火山碎屑凝灰結(jié)構(gòu)。“凝灰”主要由小于2毫米的火山碎屑組成，碎屑成分主要是火山灰，其中以玻屑凝灰?guī)r、晶屑-玻屑凝灰?guī)r最常見(jiàn)，具典型凝灰結(jié)構(gòu)。

結(jié)合宏觀病害調(diào)查和巖相、X衍射分析，奕世尚書(shū)坊的晶屑凝灰?guī)r構(gòu)件已經(jīng)風(fēng)化較為嚴(yán)重。從宏觀上看，主要表現(xiàn)為片狀剝落風(fēng)化和溶蝕；微觀上則表現(xiàn)為脫?；臀g變，產(chǎn)生了沸石和蒙脫石等風(fēng)化產(chǎn)物。應(yīng)該是發(fā)生了物理風(fēng)化和化學(xué)風(fēng)化相結(jié)合但以前者為主的風(fēng)化。

徽州石質(zhì)牌坊中使用僅次于茶園石的石材是產(chǎn)于徽州本地的“黟縣青”，棠樾牌坊群、黟縣刺史牌坊都是此種石材。黟縣青，又名黟山清水石，石材軟硬適中，是徽州“三雕”之石雕主要用石。

圖4～圖6是取自黟縣刺史牌坊樣品的巖相照片，樣品分析由中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)科技史與科技考古系完成。從巖相分析結(jié)果來(lái)看，1號(hào)樣品為黑-灰黑色含碳質(zhì)鈣質(zhì)板巖，含少量粉砂級(jí)石英、云母顆粒，見(jiàn)星點(diǎn)狀黃鐵礦，具微細(xì)層理。2號(hào)樣品為灰黑色鈣質(zhì)板巖，含少量碳質(zhì)及石英顆粒。

板巖是具有板狀結(jié)構(gòu)，基本沒(méi)有重結(jié)晶的巖石，是一種沉積巖，原巖為泥質(zhì)、粉質(zhì)或中性凝灰?guī)r。板巖的顏色隨其所含有的雜質(zhì)不同而變化：含鐵的為紅色或黃色，含碳質(zhì)的為黑色或灰色。因此一般以其顏色命名分類，如灰綠色板巖、黑色板巖、鈣質(zhì)板巖等。由于表現(xiàn)出大變形和流變特性，板巖被工程界定義為軟弱圍巖。從刺史牌坊巖性來(lái)看，以碳質(zhì)板巖為主，力學(xué)性質(zhì)很差，其巖性具膨脹性，屬變質(zhì)巖，遇水即風(fēng)化易崩解。

另外，刺史牌坊所用石材（板巖）內(nèi)部含有黃鐵礦（FeS2），肉眼可見(jiàn)板巖內(nèi)含有星點(diǎn)狀的金屬光澤。黃鐵礦風(fēng)化后會(huì)變成褐鐵礦（FeO（OH）·nH2O）或黃鉀鐵礬。這是牌坊石材表面黃褐色條紋污染產(chǎn)生的主要原因。

二、徽州石質(zhì)牌坊病害發(fā)育的環(huán)境因素

（一）歙縣自然地理概況

歙縣位于安徽南部，地處東經(jīng)118°15′～118°53′，北緯29°30′～30°7′，屬于中亞熱帶與北亞熱帶過(guò)渡區(qū)。東北與績(jī)溪縣和浙江省臨安市交界，東南與浙江省淳安縣、開(kāi)化縣毗連?？偯娣e2122平方公里，丘陵面積約占總面積95%。境內(nèi)河溪縱橫，森林茂密，生物多樣，七山一水一分田，一分道路和莊園。

歙縣屬亞熱帶季風(fēng)氣候，年均氣溫16.4℃，多年平均降水日數(shù)154.3天，降水量為1536.2毫米，屬皖南多雨區(qū)。據(jù)天氣網(wǎng)統(tǒng)計(jì)，自2011年元月1日到2016年4月1日，歙縣共出現(xiàn)：雨840天，多云673天，晴203天，雪58天，陰52天。

（二）歙縣2013年～2015年溫濕度變化數(shù)據(jù)分析

1.2013年11月～2015年11月氣溫變化情況

課題組采集了2013年11月1日～2015年11月30日每天的最高氣溫和最低氣溫，日最高氣溫波動(dòng)范圍1～38℃，日最低氣溫波動(dòng)范圍-7～26℃，氣溫日較差在1～19℃范圍內(nèi)波動(dòng)。

巖石是熱的不良導(dǎo)體，隨著大氣溫度變動(dòng)，表層與內(nèi)部受熱不均，產(chǎn)生膨脹與收縮，在石質(zhì)文物表面形成裂隙。因此，氣溫波動(dòng)對(duì)徽州石質(zhì)牌坊病害的物理作用機(jī)制，主要是牌坊石質(zhì)構(gòu)件的熱脹冷縮所產(chǎn)生的溫差應(yīng)力[1]作用于構(gòu)件表面，沿原生微結(jié)構(gòu)面拉裂擴(kuò)展，從而在石質(zhì)構(gòu)件表層發(fā)育片狀開(kāi)裂以及剝落病害，同時(shí)使得風(fēng)化營(yíng)力繼續(xù)向石質(zhì)構(gòu)件內(nèi)部侵入。此外，徽州地區(qū)冬季低溫高濕的氣候條件也會(huì)使得牌坊構(gòu)件經(jīng)受凍融、冰劈傷害。

2.2013年11月4日～2015年11月4日濕度變化情況

課題組采集了2013年11月4日～2015年11月4日每天的最高、最低相對(duì)濕度和對(duì)應(yīng)的溫度，并計(jì)算出相應(yīng)的絕對(duì)濕度。在此期間，日最高相對(duì)濕度波動(dòng)范圍為46%～100%，日最低相對(duì)濕度波動(dòng)范圍為10%～96%，日波動(dòng)幅度在2%～81%之間。為了更直觀地表征大氣中水蒸氣含量的實(shí)際多少，課題組根據(jù)相對(duì)濕度數(shù)據(jù)和對(duì)應(yīng)溫度，計(jì)算了每日大氣絕對(duì)濕度的變化范圍。經(jīng)計(jì)算，日最高絕對(duì)濕度的波動(dòng)范圍為2.08g/m3～23.36g/m3，日最高絕對(duì)濕度的波動(dòng)范圍為0.83g/m3～22.96g/m3，絕對(duì)濕度日較差最大可達(dá)到9.66g/m3（表1）。

表1 采樣期間歙縣絕對(duì)濕度日變化極值

溫暖潮濕的氣候環(huán)境有利于化學(xué)風(fēng)化作用的進(jìn)行。氧化作用、溶蝕作用、水解作用、水化作用、碳酸化作用以及生物化學(xué)作用等一系列化學(xué)風(fēng)化作用過(guò)程都比較活躍和強(qiáng)烈。同時(shí)，多雨天氣會(huì)使得隨風(fēng)化作用分解的元素或化合物隨水流失，風(fēng)化速度加大，從而使得牌坊石質(zhì)構(gòu)件遭受破壞。同時(shí)，溫暖潮濕的環(huán)境非常適宜低等植物（苔蘚、地衣、蕨類等）的生長(zhǎng)。而且大氣中硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物等有害氣體易于和空氣中水蒸氣形成無(wú)機(jī)酸，腐蝕石質(zhì)牌坊，使得石質(zhì)牌坊表面的精美紋飾逐漸模糊，字跡漫漶不清。

（三）歙縣2013年～2015年大氣污染物數(shù)據(jù)分析

1.大氣污染物

對(duì)徽州石質(zhì)牌坊產(chǎn)生危害的大氣污染物主要有硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物等有害氣體以及懸浮顆粒物、臭氧等。課題組采集了2013年11月1日～2015年10月31日期間黃山市環(huán)境保護(hù)局發(fā)布的空氣質(zhì)量日?qǐng)?bào)數(shù)據(jù)。黃山市中心城區(qū)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為：可吸入顆粒16～333μg/m3，細(xì)顆粒物5～188μg/m3，一氧化碳14～1186μg/m3，二氧化硫5～65μg/m3，二氧化氮6～72μg/m3，臭氧日最大1小時(shí)平均值32～52μg/m3。2015年底，黃山市在歙縣黃山東路89號(hào)布設(shè)了監(jiān)測(cè)點(diǎn)，其空氣質(zhì)量實(shí)時(shí)發(fā)布系統(tǒng)數(shù)據(jù)更能代表歙縣的大氣污染物濃度（圖7、圖8）。

從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)看，徽州地區(qū)的空氣質(zhì)量相對(duì)較為優(yōu)良，由氮氧化物、硫氧化物所導(dǎo)致的牌坊石質(zhì)構(gòu)件化學(xué)風(fēng)化作用不劇烈，更多表現(xiàn)為長(zhǎng)期緩慢作用，這一點(diǎn)也與巖相分析結(jié)果較為一致。

大氣中懸浮顆粒物所形成的附積病害在牌坊上發(fā)育具有下述特點(diǎn)：（1）處在人流密集的景區(qū)和車輛往來(lái)頻繁的公路附近的牌坊上附積病害相對(duì)較為發(fā)育。（2）牌坊上檐頂、斗拱和額枋的雕刻部分容易積累浮塵。這說(shuō)明徽州石質(zhì)牌坊上附積的懸浮顆粒物主要還是源自土壤、公路和建筑揚(yáng)塵，與人類活動(dòng)關(guān)系密切。而且雨水沖刷不到的隱蔽部位更容易附積灰塵。

2.酸雨

皖南地區(qū)酸雨的頻率較高，是酸雨影響的重要區(qū)域。根據(jù)《安徽省環(huán)境狀況公報(bào)》，2005年，黃山市酸雨頻率73.8%；2006年黃山市酸雨頻率82.4%；2007年黃山市酸雨頻率59.6%，降水年均pH值4.66；2008年黃山市酸雨頻率68.1%，降水年均pH值4.96；2009年黃山市酸雨頻率67.5%；2010年黃山市酸雨頻率72.3%，降水年均pH值低于5.6，黃山市為中酸雨區(qū)；2011年黃山市酸雨頻率70.1%；2012年黃山市酸雨頻率90.5%；2013年黃山市酸雨頻率84.2%，降水年均pH值低于5.6；2014年黃山市酸雨頻率78.8%，降水年均pH值低于5.6。

唐先干等[2]對(duì)皖南山區(qū)2007年4～11月雨水中主要陰、陽(yáng)離子測(cè)定表明：雨水中的SO42-是含量較高的陰離子，其平均含量為39.69μeq/L。陽(yáng)離子中Ca2+的最高濃度和平均濃度都是最高的，分別達(dá)到了385.98和68.82μeq/L，雨水中的Ca2+除了主要來(lái)自土壤、公路、建筑揚(yáng)塵和周邊的石膏粉工業(yè)外，可能還有來(lái)自北方塵土的遠(yuǎn)程遷移。降水中高濃度水平的NH4+說(shuō)明了有較強(qiáng)的NH3來(lái)源，其主要來(lái)自農(nóng)業(yè)中氮肥的施用、生物過(guò)程和生物質(zhì)的燃燒，還有周邊城市的汽車尾氣排放、化工排放。

從上述大氣污染物濃度數(shù)據(jù)和酸雨檢測(cè)分析數(shù)據(jù)來(lái)看，皖南山區(qū)大氣污染的特征是SO2和NOx并重的復(fù)合型污染，主要是一些較近源的農(nóng)業(yè)活動(dòng)和遠(yuǎn)源的工業(yè)污染的結(jié)合。大氣污染物和水汽結(jié)合，以酸雨的形式腐蝕石質(zhì)牌坊構(gòu)件。腐蝕產(chǎn)物在雨水的沖刷作用下，既能導(dǎo)致構(gòu)件表層膠結(jié)物流失，又會(huì)在構(gòu)件表面產(chǎn)生條痕狀水銹結(jié)殼。大氣污染物中的懸浮顆粒物在石質(zhì)文物表面形成附積，吸附水分，還能給低等植物提供養(yǎng)分。同時(shí)，懸浮顆粒物中的Fe、Ni、Cr等金屬氧化物能夠催化SO2的氧化速度，加速石質(zhì)文物風(fēng)化。

三、徽州石質(zhì)牌坊構(gòu)件可溶鹽含量的測(cè)定

課題組在進(jìn)行病害調(diào)查時(shí)，從奕世尚書(shū)坊和柏臺(tái)世寵坊上采集了小塊巖石樣品，委托安徽大學(xué)進(jìn)行可溶鹽含量測(cè)定，數(shù)據(jù)如圖9、圖10所示。

從奕世尚書(shū)坊和柏臺(tái)世寵坊樣品的離子色譜數(shù)據(jù)來(lái)看，徽州石質(zhì)牌坊構(gòu)件可溶鹽的陽(yáng)離子有Na+、K+、Mg2+、Ca2+、NH4+，陰離子為Cl-、NO3-和SO42-?？扇茺}的離子構(gòu)成與雨水的離子構(gòu)成略有差異，這是因?yàn)榭扇茺}的離子來(lái)源還包括石質(zhì)構(gòu)件的風(fēng)化產(chǎn)物和地下水中所含離子的遷移。

鹽類風(fēng)化病害理論上[3][4]認(rèn)為主要是由三方面的原因引起的：（1） 結(jié)晶壓力，即蒸發(fā)作用導(dǎo)致溶液發(fā)生過(guò)飽和作用，溶液中的可溶鹽結(jié)晶并對(duì)孔隙或裂隙內(nèi)壁產(chǎn)生膨脹壓力。（2） 水合壓力，即部分可溶鹽遇水發(fā)生水合作用而膨脹，對(duì)孔隙或裂隙內(nèi)壁產(chǎn)生膨脹壓力；溶鹽析出時(shí)晶體體積膨脹，產(chǎn)生很大的結(jié)晶壓力或水合壓力（如CaSO4·n H2O的結(jié)晶壓力可達(dá)100～200MN/m2）。反復(fù)的溶解和結(jié)晶足以脹破石材微孔，形成表面裂紋甚至片狀剝落。（3） 溫差應(yīng)力，即可溶鹽與不可溶巖石礦物的熱膨脹系數(shù)存在差異，在快速升溫或降溫過(guò)程中巖石晶體之間產(chǎn)生溫差應(yīng)力。

由于徽州地區(qū)高濕多雨的氣候條件，在石質(zhì)牌坊構(gòu)件表面基本沒(méi)有明顯的鹽晶。但是，在柱座石、立柱底端多發(fā)的片狀剝落與可溶鹽的活動(dòng)應(yīng)該關(guān)聯(lián)較大，因?yàn)樽耘品簧戏搅苋軘y帶的鹽分和地下水中所含鹽分的遷移都會(huì)作用于這個(gè)區(qū)域。

四、徽州石質(zhì)牌坊生物病害機(jī)理

低等生物在石質(zhì)牌坊構(gòu)件表面附著生長(zhǎng)，其生長(zhǎng)過(guò)程實(shí)際上就是與巖石礦物基質(zhì)相互作用的過(guò)程。文獻(xiàn)[5]-[8]從生物種類、侵蝕過(guò)程和作用機(jī)理等角度論述了真菌、苔蘚、地衣、藻類和蕨類等低等生物對(duì)石材的侵蝕作用。

徽州地區(qū)溫暖濕潤(rùn)的氣候條件非常有利于低等植物生長(zhǎng)。在病害調(diào)查過(guò)程中，課題組也發(fā)現(xiàn)徽州石質(zhì)牌坊上低等生物病害和生物斑跡（特別是黑色結(jié)殼）普遍比較發(fā)育，檐頂、夾桿石和柱座石等處往往是苔蘚、地衣等低等植物叢生，而且低等植物死亡后在牌坊構(gòu)件表面形成大面積的黑色、白色生物斑跡。

低等植物的污染和腐蝕不僅破壞了徽州牌坊的風(fēng)貌，更可導(dǎo)致石質(zhì)構(gòu)件表層的物理和化學(xué)性狀發(fā)生變化，使其抵抗外界自然風(fēng)化的能力降低，并最終造成牌坊構(gòu)件表面變色、結(jié)殼、孔隙增多、剝蝕等現(xiàn)象，甚至遮蓋、破壞牌坊表面的雕刻和文字等珍貴歷史文化信息，使得徽州石質(zhì)牌坊的壽命以及文物價(jià)值大大降低。

在徽州石質(zhì)牌坊上，高等植物病害出現(xiàn)很少，但其危害卻是不容忽視的。柱座石底部雜草對(duì)牌坊的影響甚微，但個(gè)別牌坊（世科坊）檐頂上方生長(zhǎng)的木本植物，若不及時(shí)清理，其根系生長(zhǎng)的根劈破壞必然會(huì)危及牌坊的安全。此外，也有少數(shù)牌坊（如尚賓坊、宋登仕郎鮑公墓道坊）的附近有大型木本植物生長(zhǎng)，其根系有可能會(huì)危及牌坊的基礎(chǔ)。而且木本植物的枝椏會(huì)侵入牌坊空間，對(duì)牌坊造成擠壓。

五、結(jié)語(yǔ)

徽州石質(zhì)牌坊長(zhǎng)期處于露天開(kāi)放環(huán)境，各類病害在徽州石質(zhì)牌坊上的發(fā)育呈現(xiàn)多樣化的特點(diǎn)，隨其賦存環(huán)境、石材材質(zhì)的不同而表現(xiàn)出不同的劣化現(xiàn)象。課題組從徽州石質(zhì)牌坊構(gòu)件的巖石特征、大氣污染物、氣候環(huán)境和可溶鹽等幾個(gè)方面探討了其病害發(fā)育機(jī)理：

1.石材礦物組成和結(jié)構(gòu)構(gòu)造的差異使得徽州牌坊不同石材構(gòu)件的病害類別、病害發(fā)育程度各有不同?；罩菔|(zhì)牌坊中使用最普遍的茶園石（凝灰?guī)r）宏觀上的呈現(xiàn)片狀剝落風(fēng)化和溶蝕病害現(xiàn)象，微觀上則表現(xiàn)為脫?；臀g變，產(chǎn)生了沸石和蒙脫石等風(fēng)化產(chǎn)物，應(yīng)該是發(fā)生了物理風(fēng)化和化學(xué)風(fēng)化相結(jié)合但以前者為主的風(fēng)化。而另一較重要的石材“黟縣青”為鈣質(zhì)板巖，其巖性具膨脹性，力學(xué)性質(zhì)很差，也易于和大氣污染物、酸雨發(fā)生反應(yīng)，發(fā)表面生溶蝕病害。另外，板巖內(nèi)部含有黃鐵礦（FeS2），風(fēng)化后會(huì)變成褐鐵礦（FeO（OH）·nH2O）或黃鉀鐵礬，這是牌坊石材表面黃褐色條紋污染（銹變）產(chǎn)生的主要原因。

2.皖南山區(qū)空氣質(zhì)量相對(duì)較為優(yōu)良，但酸雨頻率較高。大氣污染的特征是SO2和NOx并重的復(fù)合型污染，主要是一些較近源的農(nóng)業(yè)活動(dòng)和遠(yuǎn)源的工業(yè)污染的結(jié)合。大氣污染物和水汽結(jié)合，以酸雨的形式腐蝕石質(zhì)牌坊構(gòu)件。溫暖潮濕的氣候環(huán)境對(duì)化學(xué)風(fēng)化作用的進(jìn)行比較有利，腐蝕產(chǎn)物在雨水的沖刷作用下，既能導(dǎo)致構(gòu)件表層膠結(jié)物流失，又會(huì)在構(gòu)件表面產(chǎn)生條痕狀水銹結(jié)殼。懸浮顆粒物導(dǎo)致的附積病害在身處人流密集的景區(qū)和車輛往來(lái)頻繁的公路附近的牌坊上較為發(fā)育，與局地人為擾動(dòng)有關(guān)。

3.徽州地區(qū)溫暖濕潤(rùn)的氣候環(huán)境，有利于低等植物繁殖，在徽州牌坊表面形成低等植物病害、黑色結(jié)殼和水銹病害。低等植物的污染和腐蝕不僅破壞了徽州牌坊的風(fēng)貌，更可導(dǎo)致石質(zhì)構(gòu)件表層的物理和化學(xué)性狀發(fā)生變化，使其抵抗外界自然風(fēng)化的能力降低，并最終造成牌坊構(gòu)件表面變色、結(jié)殼、孔隙增多、剝蝕等現(xiàn)象，甚至遮蓋、破壞牌坊表面的雕刻和文字等珍貴歷史文化信息，使得徽州石質(zhì)牌坊的壽命以及文物價(jià)值大大降低。高等植物病害出現(xiàn)不多，但高等植物的根劈和枝椏擠壓危害不容輕忽。

4.徽州牌坊石質(zhì)構(gòu)件上的可溶鹽分析結(jié)構(gòu)顯示，陽(yáng)離子有Na+、K+、Mg2+、Ca2+、NH4+，陰離子為Cl-、NO3-和SO42-，其來(lái)源包括大氣沉降、石質(zhì)構(gòu)件的風(fēng)化產(chǎn)物和地下水中所含離子的遷移。在石質(zhì)牌坊構(gòu)件表面很難發(fā)現(xiàn)明顯的鹽晶，但柱座石、立柱底端是牌坊上方淋溶攜帶鹽分和地下水中所含鹽分的遷移活動(dòng)的集中區(qū)域，也是這一區(qū)域構(gòu)件多發(fā)片狀剝落的重要原因 。

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