露天石質(zhì)文物的病害機(jī)理和保護(hù)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(hù)單位，是都勻市境內(nèi)為數(shù)不多且保存完好的古橋之一。文章在對遇仙橋進(jìn)行實(shí)地調(diào)查的基礎(chǔ)上，分析遇仙橋的保護(hù)現(xiàn)狀和病害情況，并據(jù)此提出相關(guān)石質(zhì)文物病害防治和石質(zhì)文物保護(hù)的科技手段和人文方法。

關(guān)鍵詞：石質(zhì)文物；都勻遇仙橋；文物保護(hù)

在貴州眾多的古建筑當(dāng)中，古橋因其分布廣、數(shù)量大、時(shí)間跨度長等特點(diǎn)，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(zhì)地有別，廣泛分布于貴州境內(nèi)，地處都勻市、獨(dú)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(nèi)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(hù)單位。

一、遇仙橋的布局結(jié)構(gòu)

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(gè)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(fēng)化并有不同程度的人為損壞，部分碑文無法準(zhǔn)確識(shí)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(cè)及內(nèi)側(cè)亦刻有兩副對聯(lián)。功德碑右側(cè)為沙寨鄉(xiāng)人民政府于1995年設(shè)立的文物保護(hù)單位標(biāo)志碑。

二、遇仙橋的建造材料

貴州的橋梁與國內(nèi)其他省份不同，因當(dāng)?shù)厣礁咚畹奶厥獾匦蔚孛?，橋梁的修建工作比較艱巨，對修建技術(shù)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(nèi)陸航運(yùn)與驛道交通的發(fā)展，先進(jìn)的橋梁建造技術(shù)不斷傳入，貴州境內(nèi)石橋和拱橋的數(shù)量與日俱增。明代地理學(xué)家徐霞客所著的《徐霞客游記》大致記錄了貴州境內(nèi)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(guān)于黔南境內(nèi)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(nèi)成熟的石橋建造技術(shù)，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(xì)部處理恰如其分，并以精致的石雕作為裝飾構(gòu)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(xué)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(jiān)固，永不隳壞，名曰三和土?！盵3]因其具有強(qiáng)度大、韌性好、防滲透性優(yōu)越等特性，被廣泛應(yīng)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(hù)國橋等古橋，也都是糯米灰漿應(yīng)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(yīng)用于建筑工程中，能夠起到很好的驅(qū)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(jī)理

近年來，為保護(hù)遇仙橋的完整性，當(dāng)?shù)卣畡澚⒘宋奈锉Ｗo(hù)單位建設(shè)用地控制范圍，并設(shè)立警示碑，同時(shí)在其下游新建一座水泥橋，以保障區(qū)域交通。如今當(dāng)?shù)卣趯P囀河沿岸相關(guān)道路進(jìn)行改造，改造后的交通網(wǎng)絡(luò)將更有利于地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)劃、建設(shè)及遇仙橋的保護(hù)。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(jià)值和歷史價(jià)值更加突出，同時(shí)也成了代表該地區(qū)歷史文化底蘊(yùn)的標(biāo)志性建筑。

（一）損害情況

首先，遇仙橋功能性的弱化，導(dǎo)致人們對其關(guān)注度逐漸降低，因而橋梁周身雜草叢生，雜草高度可達(dá)20厘米。節(jié)慶集會(huì)時(shí)，不乏在橋面燃放煙花爆竹的村民與售賣玩具、當(dāng)?shù)匦〕缘纳特?，集?huì)結(jié)束后也沒有相關(guān)人員對橋面進(jìn)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(yīng)保護(hù)區(qū)域內(nèi)尚未安裝保護(hù)裝置，加之相關(guān)單位疏于管理，遇仙橋橋身及保護(hù)區(qū)域內(nèi)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(tái)下的奠基物品失竊等情況。

（二）病害機(jī)理

導(dǎo)致石拱橋產(chǎn)生病害的因素，包括內(nèi)在和外在兩個(gè)方面。內(nèi)在因素由石拱橋自身石材的種類、孔隙率、膠結(jié)物類型等影響石材質(zhì)量的因素決定，石材的孔隙率越高，內(nèi)在結(jié)構(gòu)越疏松，風(fēng)化程度也就越大。石材內(nèi)部的膠結(jié)物若為泥質(zhì)，就會(huì)隨氣候變化收縮或膨脹，從而加劇石拱橋的風(fēng)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(xué)性質(zhì)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(nèi)在因素并不是導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(huì)隨之增大，從而增加石材開裂的風(fēng)險(xiǎn)；二是為了保證植株生長，其根系需要儲(chǔ)存大量的水分，根系中長久儲(chǔ)存的水分則會(huì)增加石材與水發(fā)生反應(yīng)的時(shí)間，水分滲入石材內(nèi)部，促使石材體積進(jìn)一步膨脹，從而降低石材的力學(xué)強(qiáng)度；三是當(dāng)植物根系發(fā)生病變甚至腐敗時(shí)，分解出的有機(jī)酸與CO2、H2S等氣體發(fā)生反應(yīng)，生成對石材具有腐蝕作用的有機(jī)酸，從而破壞石材的化學(xué)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(shí)燃放的鞭炮等也是導(dǎo)致其發(fā)生病害的原因之一。廢棄物中的油脂、食物殘?jiān)诜纸膺^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(jī)理進(jìn)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(nèi)部礦物基質(zhì)的溶解速度；其次，地衣能夠?qū)⑵湮盏牟糠痔荚崔D(zhuǎn)化為草酸，草酸與石材中的陽離子（如鈣離子）反應(yīng)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(jié)構(gòu)，使石材局部改變物理性能（如水力膨脹性能等）造成應(yīng)力破壞。[5]

四、保護(hù)方法分析與建議

（一）露天石質(zhì)文物保護(hù)的科技手段

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

石質(zhì)文物表面植物的生長繁殖以及對水分的吸收和儲(chǔ)存，會(huì)破壞石材結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，增加石材開裂的風(fēng)險(xiǎn)。因此，在對因植物生長遭受病害的石質(zhì)文物的保護(hù)中，應(yīng)將植物的清理工作作為其保護(hù)措施的第一步，可采用鏟除、摘除等方式對已生長的植物進(jìn)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(zhì)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(yīng)后形成的CaCO3保護(hù)膜，可將石質(zhì)文物的表面強(qiáng)度提高3倍左右。同時(shí)采用硅酸鹽對石質(zhì)文物的表面進(jìn)行加固也是石質(zhì)文物保護(hù)中常見的手段，從20世紀(jì)70年代開始，我國文物保護(hù)專家就開始對硅酸鹽在石質(zhì)文物修復(fù)中的化學(xué)穩(wěn)定性和可行性進(jìn)行研究。研究表明，硅酸鉀在滲入到巖石中發(fā)生化學(xué)作用生成膠結(jié)，當(dāng)硅酸鉀過量積聚在巖體表面時(shí)就會(huì)因自身凝聚而產(chǎn)生SiO2，這是增加石質(zhì)文物穩(wěn)定的重要因素。如果在對石質(zhì)文物加固工作的最后一次噴涂時(shí)，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(jié)黏土，在起到做舊作用的同時(shí)，也增加砂礫表面的膠結(jié)泥質(zhì)，從而獲得良好的加固效果。[6]

生活垃圾的堆積對石質(zhì)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(zhì)文物的生物類群，微生物作用形成的碎屑、礦物質(zhì)及其他腐殖質(zhì)等都會(huì)為苔蘚的生長繁殖創(chuàng)造條件。[7]針對這一問題，首先應(yīng)將遇仙橋表面堆積的生活垃圾進(jìn)行清掃，而后針對附著在遇仙橋石材表面的污垢進(jìn)行清洗。對附著污垢的清洗可采用物理清洗和化學(xué)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(jié)物清洗，對于附著于石材表面的可溶性泥垢，可以采用水結(jié)合毛刷進(jìn)行清洗，當(dāng)石材表面存在體量較大的污染物且石材本身的強(qiáng)度較好時(shí)，可以采用機(jī)械工具進(jìn)行鑿除；難溶性污物和凝結(jié)物的清洗則需要采用超聲波洗牙機(jī)對污物進(jìn)行打磨，同時(shí)需要根據(jù)石材表面附著物的實(shí)際情況選擇潔牙機(jī)的強(qiáng)度以及操作力度，避免對石質(zhì)文物造成損傷?；瘜W(xué)方法主要用于石質(zhì)文物表面的粉塵沉積、鹽堿結(jié)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(nèi)外常用的幾種石質(zhì)文物化學(xué)清洗方法主要為氧化還原法、電解質(zhì)活性離子法、螯合法、有機(jī)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(shù)。[8]

而在苔蘚類植物清洗中，應(yīng)當(dāng)充分結(jié)合苔蘚生長位置與遇仙橋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性之間的辯證關(guān)系進(jìn)行。苔蘚植物的生長在給石材造成應(yīng)力破壞的同時(shí)，也對石材表面起到保護(hù)作用。由苔蘚植物構(gòu)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(shí)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(zhì)文物十分有利的外部保護(hù)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(shí)上，當(dāng)反復(fù)凍融和干濕循環(huán)對露天石材造成快速破壞時(shí)，苔蘚的覆蓋無疑是一種綠色、有效的防護(hù)手段。[9]因此，在對石質(zhì)文物表面苔蘚進(jìn)行清理，應(yīng)以苔蘚生長區(qū)域是否對石質(zhì)文物本身安全造成威脅為標(biāo)準(zhǔn)。對已經(jīng)或即將對石質(zhì)文物產(chǎn)生威脅的苔蘚植物，可以采用機(jī)械清理法、化學(xué)殺滅法、重金屬離子抑制法、無機(jī)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(diào)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(zhì)文物表面的真菌、苔蘚、地衣等微生物進(jìn)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(xué)物質(zhì)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(zhì)文物保護(hù)的人文方法

對露天石質(zhì)文物的人文保護(hù)應(yīng)該從以下幾個(gè)方面入手：一是應(yīng)加大管理單位文物保護(hù)項(xiàng)目資金投入。資金的投入，有利于健全石質(zhì)文物相關(guān)區(qū)域保護(hù)設(shè)施建設(shè)、確保防護(hù)工作順利實(shí)施、實(shí)現(xiàn)露天石質(zhì)文物的信息化管理。二是健全管理機(jī)構(gòu)的人才隊(duì)伍也是露天石質(zhì)文物保護(hù)工作中的重要內(nèi)容。以專業(yè)的理論和技術(shù)做支撐是保障露天石質(zhì)文物保護(hù)工作科學(xué)有效的重要途徑。此外，將與文物保護(hù)相關(guān)的法律法規(guī)宣傳落實(shí)到基層，也是保障相關(guān)工作有效實(shí)施的重要手段。加強(qiáng)文物保護(hù)法律法規(guī)的宣傳和普及工作，提高基層群眾的法律意識(shí)，才能瓦解人為因素在文物古跡保護(hù)工作中的干擾，將群眾在文化遺產(chǎn)保護(hù)工作中的角色由被動(dòng)參與轉(zhuǎn)化為主動(dòng)保護(hù)，才能把露天石質(zhì)文物的保護(hù)工作由行政管理部門單向管理的陳舊模式轉(zhuǎn)化為政府主導(dǎo)、全民參與的多維度保護(hù)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(jié)語

在對類似遇仙橋的露天石質(zhì)文物的保護(hù)中，需要從人文與科學(xué)技術(shù)兩個(gè)方面入手。針對石質(zhì)文物已經(jīng)出現(xiàn)的病害應(yīng)當(dāng)在科學(xué)分析病害機(jī)理的基礎(chǔ)上選擇正確的防治方法，對保護(hù)材料的選擇應(yīng)當(dāng)遵循可逆性、安全性等重要原則，病害處理手段的運(yùn)用應(yīng)當(dāng)以對文物的最小傷害值為基礎(chǔ)。人文方面，對石質(zhì)文物的保護(hù)應(yīng)當(dāng)從規(guī)范管理制度、落實(shí)管理責(zé)任、相關(guān)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(chǔ)上才能夠更加有效地保證文物安全，發(fā)揮文物保護(hù)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(xué)民族學(xué)與歷史學(xué)學(xué)院在讀碩士研究生，研究方向：文物與博物館。