余腾飞1 余瀚静2 刘成3（1新疆维吾尔自治区文物考古研究所  新疆乌鲁木齐  830011；新疆维吾尔自治区博物馆  新疆乌鲁木齐，830001；西北大学文化遗产学院  陕西西安  710000)
摘 要：重庆南宋衙署遗址是2012年中国十大考古发现之一，现场调查发现遗址存在严重的生物病害。本文通过模拟防治、原位试验，针对遗址筛选出合理的生物病害防治手段：手工机械清除遗址表面可见生物、3A去除有机污垢、5%双氧水、3%杀菌除藻剂及高温蒸汽清洗进行微生物灭活和清洗、WD-10对遗址表面进行憎水封护。
关键词：重庆南宋衙署遗址；生物病害；防治与保护
重庆南宋衙署遗址，又叫老鼓楼衙署遗址，地理坐标为北纬29°33′13″，东经106°34′46″。遗址位于渝中区巴县衙门内，遗址内的建筑遗迹是一个夯土包砖式的高台建筑基址（图1）。已经清理出来的部分平面略呈方形，东西宽24.7米，南北残长23.3米，护坡墙体与条石基础残高约10米，墙体底部用大型的长条石块砌成。护坡墙体以青砖一丁一顺或一丁两顺错缝砌筑，砖墙残高7.65米。四面护坡墙由下至上层层收分，墙体呈79度倾斜。在部分筑墙砖上发现有“淳祐乙巳东窑城砖”、“淳祐乙巳西窑城砖”（图2）等阴、阳模印纪年铭文[1]。
 
     图1  南宋衙署遗址高台建筑基址          图2  淳祐乙巳西窑城砖
南宋衙署遗址是全国第七批重点文物保护单位，是2012年中国十大考古发现之一，也是截止现在发现的唯一一处宋代高级衙署。它的出现不仅让我们找到山城防御体系的“发源地”，而且对研究宋代抗蒙历史及川渝地区古代建筑等具有重要的价值[2]。遗址所处区域属于亚热带季风性湿润气候，丰富的雨热条件适宜多种生物生长，遗址表面生长着大量植物、微生物等。通过现场调查我们发现这些生物病害严重破坏遗址的长期保存[3-4]。所以尽快对此遗址的生物病害制定科学系统的防治手段，采取有效的保护措施显得尤为重要。
一、病害调查
1.植物病害
  
图3  草本、木本植物             图4  苔藓                       图5  藻类
重庆南宋衙署遗址是露天夯土包砖式建筑，砖块与砖块之间的缝隙储藏着较多水分、泥土，再加上丰富的雨热条件，遗址表面生长着大量的草本、木本植物（图3），且这些植物及杂草根系多生长在砖体表面或者砖体之间的缝隙里，深度最深约数十公分，带来的风化破坏包括物理、化学风化[5-6]。
苔藓（图4）多处于正常生长状态，有1-2mm的腐蚀层，呈现灰绿色，人工极难清理，大多生长在青砖表面凹陷处、不平处、缝隙中。
藻类（图5）对遗址带来的破坏主要是艺术价值上的损害。藻类在光合作用过程中，会不断产生各种色素，在光线好且略微干燥的地方颜色主要呈灰色或黑色，在光线不好且较潮湿的区域，颜色主要呈现绿色、黄色等，它们直接覆盖在砖石表面，破坏文物的艺术价值[7-8]。
2.微生物病害

  
图6  地衣                     图7  霉菌                   图8  放线菌   
生长有地衣（图6）的砖体表面，多覆盖绿色、灰绿色等污染物，表层有风化现象，有低级植物生长。
霉菌（图7）、放线菌（图8）等是砖石建筑最为常见的异养微生物，也是对遗址表面影响最严重的微生物。一方面，它们的代谢产物会在遗址砖面上留下渗入性污染物，或在其表面留下绿色、黑色等各种颜色的有机色斑，极不美观，大大降低了其艺术价值；另一方面，微生物生长代谢产生的有机酸（如草酸、柠檬酸）还会对砖体造成侵蚀和破坏作用[9-10]。
二、病害机理分析
遗址的生物病害主要是通过物理风化作用和化学风化作用相互协同形成的[11]。
物理风化作用主要是指在遗址周围生长的生物在生命活动过程中机械地破坏砖面。例如苔藓、小型乔木等植物可以借助根劈作用的发育，扩大、加深砖体的裂缝或裂隙；地衣、霉菌等微生物的菌丝可以在砖体内部空隙中生长、穿插，菌丝吸水会产生体积变化。这些行为都会对砖体内部产生机械应力，导致砖块的微裂隙变大、加深等。此外，遗址生长的生物还会在砖体表面留下各种色素、遗体、分解物等表面污染物，严重影响遗址的艺术价值。
化学风化作用主要是指在遗址生长繁殖的生物，在新陈代谢、生长增殖、死亡分解的过程中，会通过酸解、络解、胞外聚合物以及生物膜作用与砖体内部的矿物颗粒或元素发生化学反应，造成砖体风化破坏。酸解作用是指生物代谢产物与遗体在微生物的作用下形成各种有机酸（如草酸、柠檬酸）与无机酸（如硫酸、盐酸），这些酸类可以让矿物颗粒中的矿物元素以离子的形式析出；络解作用是指微生物在生命过程中形成的各种有机酸，可以作为配体与矿物颗粒中的离子形成络合物，从砖体析出，使砖体遭到破坏；胞外聚合物作用是指微生物在生长发育中，胞外多聚物（主要是蛋白质、多糖类物质）的浓度不断增加，它们含有的官能团可以与砖体的矿物离子形成金属有机复合体，增快矿物与微生物表面反应的速率；生物膜作用是指微生物分泌的体外聚合物可以堆积形成凝胶层，能粘附在矿物颗粒表面，形成微生物适宜生长的环境，避免微生物遭受外界破坏，并通过生物膜从砖体中获取营养元素。
三、实验室研究
1.试验材料
(1)青砖样品：在遗址后方的砖石堆积处（图9），采集少量青砖。
(2)试剂：3A溶液、5%双氧水、3%杀菌除藻剂（有效成分为氯甲基/甲基异噻唑啉酮[12]）、WD-10封护剂等。
(3)仪器：天平、干燥箱、超景深显微镜、蒸汽清洁机、爱丽色分光光度计等。
2.试验方法
(1)砖材分析：测定青砖的饱和吸水率；显微观察6号青砖样品的风化层和新鲜砖面保存情况。
(2)将样品划分为7块面积约为3cm×3cm的试验区域（图10），依次记为1、2、3、4、5、6、7，按照表1所示分别处理，样品处理后（图11）所示。通过查阅资料与询问专家，我们初步选定5%双氧水、3%杀菌除藻剂进行试验。

  
图9  样品采集区            图10  试验区域               图11处理后样品
表1  模拟防治

3结果与分析
(1)砖材的饱和、烘干质量分别为223.87g、191.35g，饱和吸水率为17.00%，可以推知青砖样品孔隙率大，容易受到风化而遭受破坏。
(2)通过显微照片（图12）我们可以看出，6号样品本体的结构较为紧密，内部有孔洞空隙发育，表面存在风化蚀变，上面覆盖大量硬结物、泥渍、白灰等，呈层状分布，需要进行清理保护。
 
图12  风化层与新鲜砖面显微照片
(3)为了确保对遗址生物病害防治的无损性，准确评估防治效果，在此次实验中，我们通过检测6号、7号样品的色度、表面形态变化，来判定样品防治效果。
色度分析：

通过色度分析我们发现，表面清理、3A溶液、5%浓度双氧水、3%浓度杀菌除藻剂擦洗、高温蒸汽清洗、WD-10封护后的6号样品，与样品本体的色度值相比，△E小于3，肉眼基本分辨不出，所以这种防治手段在考虑色度的变化上是可行的。
显微分析
 
图13、14号样品本体与新鲜面的显微观察
我们使用超景深显微镜对样品的表面形态进行观察。从图13我们可以看出，图14样品表面形态与砖块本体相近，表面没有污染物、划痕、摩擦痕迹等。
通过上述结果，我们可以看出手工机械法清理遗址表面可去除的生物，3A溶液去除有机污垢、浓度为5%的双氧水、浓度为3%的杀菌除藻剂及高温蒸汽清洗对遗址表面生长的生物进行灭活与清理，最后用WD-10封护剂对遗址进行表面憎水封护的生物防治方法对砖体是几乎无损的，可用于遗址本体。
四、原位试验
我们在遗址附近进行原位试验，试验区域（图15）位于南宋衙署遗址的高台建筑基址东北侧，该区域的条石上面覆盖大量藻类、有机污垢及地衣、藻类、菌斑等微生物。
 
图15  试验区域（方块标记试验区域）

 
 
通过现场筛选试验，我们对遗址本体最终选择手工机械清理遗址表面可见的植物、微生物等，3A溶液去除有机污垢，5%浓度的双氧水、3%浓度的杀菌除藻剂、高温蒸汽清洗对微生物进行灭活和清洗。
五、遗址的本体保护
1.表面清理
清理从遗址的上部开始，用硬毛刷、手术刀、竹刀等机械工具将其表面积聚的硬结物、墙体植物、墙苔、地衣、可见菌斑等自上而下逐块清除。对植物根系的清理操作为清理表层有最多腐烂植物残骸、最富营养的部分，并且把砖与砖之间空隙里可去除的土，尽量去除干净，之后进行重新勾缝，每隔一段时间进行维护[13]。
2.有机污垢清理
配置3A溶液，戴无菌手套与口罩，用脱脂棉蘸取3A溶液对砖面自上而下地进行表面擦洗，尽量去掉砖面的有机污垢及可清洗去除的微生物。部分难以清理的区域选择使用软毛刷或者刷子进行擦洗。
3.微生物灭活与清洗
配置5%的双氧水溶液，用背负式喷雾器分别对遗址西北墙、西南墙、东北墙等自上而下进行全面喷洒，从垂直面的顶端开始，向水平面移动，由其慢慢向下流，再在另一面的水平方面进行操作。待双氧水喷完后三天左右，用相同的方法给遗址喷淋3%的杀菌除藻剂[14]。
为了进一步清理遗址砖面的微生物、化学试剂残留等，我们选择对遗址进行高温蒸汽清洗。在进行高温蒸汽清洗后，我们通过使用显微镜，对部分砖面的生物残存进行观察，从图 我们可以看出，砖体表面无生物寄居，微生物得到有效地清理[15-18]。
 
 
图18  显微照片（X300）
4.表面封护
配置WD-10封护剂（WD-10：乙醇=1:9）对遗址进行表面防护，涂刷时，分区，从左到右，从上到下，反复刷涂多次，直至饱和为止。如发生挂流或材料在砖体表面集聚现象，就应立即停止涂刷或喷淋，并马上使用吸水性强的棉布或纸及时地将挂流或集聚的有机硅溶液尽可能地吸去。WD-10每次涂喷一般间隔半到一小时左右为宜[19]。
5.防治效果观测
对遗址的生物病害进行防治半年后，我们再次到现场进行调研（图19），发现遗址表面已没有再生的生物，前期调研阶段滋生较多植物的衙署遗址西北墙及其顶端也没有发现绿色植物，遗址的墙体与底部的条石也均未发现霉菌绿藻，表明生物病害已经得到了有效的去除。高台建筑基址的轮廓清晰，恢复了原有形貌，生物病害防治效果良好。
 
 
图19  遗址处理前后对比   A、B保护前；C、D保护后
六、结论
经模拟试验及工程实践可以知道，手工机械法清理遗址表面可去除的生物，3A溶液去除有机污垢、浓度为5%的双氧水、浓度为3%的杀菌除藻剂及高温蒸汽清洗对遗址表面生长的生物进行灭活与清理，最后用WD-10封护剂对遗址进行表面憎水封护可以有效地防治南宋衙署遗址高台建筑基址的生物病害。同时，操作简单，对遗址本体及环境危害性小，成本较低，可以作为防治潮湿地区古代砖石建筑生物病害的手段而借鉴运用。

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作者简介：
余腾飞（1990--）男，汉族，河南镇平人，新疆维吾尔自治区文物考古研究所，助理馆员，硕士研究生，研究方向：陶器、金属器、有机质文物的保护修复。

国内刊号：CN61-1499/C

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