镇海楼“瘦身”三厘米 原是污染风化惹的祸

Raynee

   

  广州镇海楼已被侵蚀风化。

    广东红砂岩文物风化严重 镇海楼20年“瘦”一厘米

    专家呼吁希望新技术能早日推广

    “广州市的镇海楼、五仙观、琶洲塔都是明代建筑，它们的墙面、柱基都是红砂岩。但这些红砂岩文物遭受强烈风化，已经凹坑密布，残垣断块尽显，破败不堪。”2009年，眼前的这片景象不免激发了中山大学地球科学系博士蒋晓东对红砂岩文物保护技术研究的念头。

    “镇海楼是广州规模最大的红砂岩文物，底下两层楼的外墙都是这种岩石。在过去的五六百年时间里，它的墙体被侵蚀了两三厘米，竟有一半是近二十年来的‘功劳’。”蒋晓东感慨，环境污染的负面影响已经危及石质文物的保护。

    酸雨对红砂岩文物的影响不容小觑，“镇海楼的红砂岩外墙厚约50厘米，侵蚀超过3/4，就永远无法恢复了”。今年，他们采用将纳米技术与传统石质文物保护剂结合起来使用的方法，属全国首创。“方法很简单，将大大降低红砂岩风化的速度”，但从发明走到应用，他说：“好像路总是很长”。

    文、图、表／本报记者 杜安娜

    对红砂岩文物保护技术的研究，中山大学地球科学系博士蒋晓东花费了将近五年时间。这五年时间，他走了不少有红砂岩文物的地区。

    镇海楼已侵蚀两三厘米

    “四川的乐山大佛、韶关的丹霞山、东莞金鳌洲塔……”受到不同程度的破坏，特别是广州人熟悉的镇海楼，是广州规模最大的红砂岩文物，底下两层楼的外墙都是这种岩石。

    蒋晓东介绍，红砂岩建筑大多数都建于明代。因为它颜色很喜庆，容易打磨、处理，加工比较方便，所以，当时很多人都喜欢用红砂岩来做建筑材料。

    “在广州，除了镇海楼，还有五仙观、琶洲塔等。它们的墙面、柱基都是红砂岩。”蒋晓东观察发现：这些红砂岩文物遭到强烈风化，如今青苔凹坑密布、残破不堪。

    由于红砂岩与生俱来结构疏松的特点，所以抗风化能力差，历经几百年保存下来的红砂岩文物均遭到强烈风化。有的受酸碱侵蚀，还有遭到生物破坏。“只要有酸雨，破坏就会非常大，成整块剥落下来。”

    在过去的五六百年时间里，镇海楼的墙体被侵蚀了两三厘米。“我们看到很多地方，墙面一片一片地掉”。

    虽然是五六百年才侵蚀了两三厘米，但近二十年工业排污、汽车尾气排污剧增、酸雨加重才是主因。他说：“估算起来，差不多近二十年侵蚀了一厘米。”

    酸雨加速红砂岩风化

    蒋晓东仔细分析了红砂岩风化的原因，“气候条件是无法改变”：广州地处珠三角，临近南海，属亚热带海洋性季风气候，四季潮湿、干燥交替。

    他讲述了红砂岩文物被气候“侵蚀”的过程：“红砂岩结构松散，在此气候条件下，经反复夏季吸水，冬季失水后，内部结构被破坏，硬度下降，承载力也随之下降。承载力下降到一定程度后，红砂岩文物就开始破裂。微生物或苔藓类也随之吸附生长，加速红砂岩文物的风化。”

    而除了这些“先天条件”不足，还有人为带来的环境污染，其中比较严重的是酸雨。蒋晓东说：“广州作为珠三角的中心城市，酸雨污染严重，1992年～2008年的年平均PH值为4.05，酸雨平均PH值最低达3.41。红砂岩的主要成分是石英和长石，在酸性条件下，发生化学反应。被腐蚀后，红砂岩表面会逐渐变成硬壳，硬壳的面积增大后，会破裂脱落，露出的新鲜面继续风化，结成硬壳继续脱落，最终剥落殆尽，面目全非。”

    他们观察发现，北部地区的红砂岩相对生存环境更好一些。“北方的雨水少，所以酸雨的频率也稍低一些”。而在广州这种酸雨强度较大的地区，侵蚀过程更快。

    所以广东的红砂岩文物面临生物菌类、酸雨、物理压力、化学溶蚀等多重“灾难”。

    多少年之后，镇海楼就“无力回天”？“在外界所有条件不变的情况下，是可以简单计算的”。镇海楼的红砂岩外墙约50多厘米厚，那么也就是说，根据记者计算，三百年后，镇海楼即使有框架（1928年重修的钢筋混凝土框架）支撑不至于倒塌，但也会破败不堪，昔日气象不复存在。

    “但其实这个速度还在加快”。蒋晓东这样说，也许时间还要提前。

    破题：保护剂加入纳米银

    因此，他的研究首先从“防止雨水淋洗和酸雨侵蚀”着手。

    这正是之前的研究所忽略的地方。“目前使用的方法是在文物上喷洒保护剂，在文物表面上形成一种膜样的物质，从而阻止风化。”

    然而，据他介绍，“这种保护剂喷洒在表面，对红砂岩作用却不大。因为红砂岩里有大量的微生物。保护剂会被这些微生物和有机酸慢慢降解而失去功效。保护剂被分解掉之后，雨水、酸雨又会继续侵蚀红砂岩。”

    之前都忽略的就是：裂隙里的微生物，它们只有几微米，肉眼根本看不到。表皮掉了一层后，以为里面露出的“新皮”没问题了，“实际上，把它放大到近万倍之后，可以看到里面的微生物已经很多了。所以，微生物就这样一层一层把整个建筑完全侵蚀，使红砂岩内部结构破坏”。

    蒋晓东发现的新方法其实不复杂。就是把纳米二氧化钛和纳米银加入到现在使用的保护剂里。蒋晓东有些担心的是：“加这些东西之后，会不会影响原来的性质？所以我们加了之后在外面又喷洒一层保护剂，防止我们喷洒的新型保护剂被破坏。”

    虽然方法并不复杂，但找到新型材料却花费了大量时间。“我们也找了好久，想了很多办法，不知该怎么解决。后来有研究纳米技术的老师给了一些建议，所以才找到了现在的这种材料。再早些年，可能也找不到解决的办法。”蒋晓东说：这也是技术进步带来解决问题的契机。

    “现在纳米技术非常好，我们使用纳米银杀死菌类并降解其残体；纳米二氧化钛催化、降解红砂岩里面微生物分解出的有机酸这些菌类和有机酸对红砂岩危害特别大，会继续破坏红砂岩。”

    困惑：技术与应用很难对接

    “其实使用这种新方法的成本并不高，纳米材料一小包才几十块，一平方米的成本才几元。”蒋晓东说，他们的技术是完全公开的，并没有申请专利。

    “我倒是希望能尽快把技术运用到保护中去。”他讲道，自己在东莞可园看到的情况：以前的保护剂，两三年就变黑了，因为被微生物分解和酸碱腐蚀了。“如果把我们找到的这种纳米物质加到保护剂里去，外面再喷一层的话，保护的效果会提高好几倍。”

    不过，蒋晓东高涨的热情似乎并没有引起文物单位和相关生产企业的注意。他说：“现在大家并没有强烈的意识去做，如今最严重的问题还是人们缺乏文物保护的意识。”

    不过，他说，“事实上，这也是常态。我们只是做出这样一个技术研究，至于成果如何与外界对接，暂时还没有成熟的机制。所以有些新技术，并没有最大地发挥它的作用。”