【摘要】：明皇陵石質(zhì)文物因受到微生物的污染和腐蝕不僅破壞石質(zhì)文物的外觀，使文物表面出現(xiàn)脫落、腐蝕、變形等情況。從文化信息層面上來講，它更嚴(yán)重地破壞石質(zhì)文物所具有的文化特征。本文針對(duì)明皇陵石質(zhì)文物的微生物腐蝕狀況作出分析。

【關(guān)鍵詞】：明皇陵石質(zhì)文物;微生物腐蝕;保護(hù)

研究石質(zhì)文物的生物腐蝕機(jī)理和防護(hù)措施對(duì)于我們保護(hù)石質(zhì)文物具有十分重要的意義。酸雨、凍融、鹽結(jié)晶、風(fēng)沙、干濕循環(huán)等因素是破壞室外的石質(zhì)文物主因，此外，生物也是侵蝕石質(zhì)文物的最重要因素之一。生物的破壞作用盡管較為緩慢，但累積效果不可小視，據(jù)初步估計(jì)有20%到30%的石頭表層腐蝕是生物作用的結(jié)果。常見的破壞石質(zhì)文物的生物主要有兩大類：第一類為微生物：即細(xì)菌、真菌、藻類及地衣等;第二類較高級(jí)生物：包括蘚類、植物、昆蟲及哺乳動(dòng)物等。

從微觀上的石面裂化礦物、腐生礦物和生物代謝物的沉積，到宏觀上的一些石面的片狀剝落、裂開和粉化等等，這些都是生物或微生物破壞的結(jié)果。生物的污染和腐蝕不僅破壞石質(zhì)文物的外觀，使文物表面出現(xiàn)脫落、腐蝕、變形等情況。從文化信息層面上來講，它更嚴(yán)重地破壞石建筑、石刻和紀(jì)念碑的所具有的文化特征，例如石質(zhì)文物表面的雕刻和銘文等細(xì)微結(jié)構(gòu)。所以，對(duì)石質(zhì)文物表面及內(nèi)部所附著生物的分析研究顯得更加尤為重要。

一、石質(zhì)文物的生物腐蝕過程

野外石質(zhì)文物的生物腐蝕過程可分為生物化學(xué)機(jī)理和生物物理機(jī)理兩類。侵蝕石質(zhì)文物的生物種類從微生物到高等植物都有可能，生物產(chǎn)生的破壞作用既有因植物的根和微生物的菌絲的穿透作用引起的機(jī)械破壞，也有因它們的分泌物同石頭礦物中的金屬離子而引起的化學(xué)破壞。

微生物侵蝕石材的過程可以分為三個(gè)階段。首先，微生物傳播到石材上需要通過風(fēng)、浮塵、植物及動(dòng)物的轉(zhuǎn)運(yùn)。微生物附著石材的能力，受微生物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)和表面電荷的影響，也受石材的性質(zhì)和表面孔隙結(jié)構(gòu)的影響，同時(shí)微生物本身的生存能力也是決定性的因素。接下來，在微生物與巖石的相互作用階段，各種微生物以其擅長的生存方式在石頭上和石頭內(nèi)生長。最后一個(gè)階段為腐蝕層的剝離和腐蝕循環(huán)，在古舊石材表面覆蓋的微生物層的演化發(fā)展過程中，隨著石面層某些產(chǎn)物的積累和基本礦物的退化，占據(jù)石面層的微生物群落的種類和復(fù)雜程度會(huì)隨時(shí)間變化，生物充分作用后的疏松的巖石外殼會(huì)從石材上剝離，新鮮暴露的石材表層會(huì)再度被微生物侵占，腐蝕過程將繼續(xù)并不斷循環(huán)下去，形成持續(xù)恒定的破壞進(jìn)程。

此外，微生物腐蝕石材的過程和速率明顯地受到環(huán)境因素的影響。由于人類的活動(dòng)使空氣中的污染物和飄塵增加，加速古老建筑石材上的異養(yǎng)菌的繁殖速率和腐蝕進(jìn)程，例如已經(jīng)發(fā)現(xiàn)脂肪烴和芳香烴。通過對(duì)取自不同地區(qū)古舊建筑物的石材樣品進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)異養(yǎng)菌和硝化細(xì)菌對(duì)建筑石材的侵占和破壞作用，在城市區(qū)域要強(qiáng)于農(nóng)村區(qū)域。城市的空氣污染物可能是上好的營養(yǎng)源，使許多石材表面微生物生長旺盛，從而加速了石材的腐蝕。

除空氣污染對(duì)生物腐蝕的影響之外，酸雨、凍融、鹽結(jié)晶、風(fēng)沙、干濕循環(huán)等其他環(huán)境破壞因素與微生物腐蝕之間的關(guān)系還在研究之中。

二、石質(zhì)文物主要腐蝕物的分析

細(xì)菌是微生物中數(shù)量最多的一類。任何有水存在的地方都有細(xì)菌生長。其中，細(xì)菌在大理石上分泌的粘液是使其腐蝕的主要因素。另外細(xì)菌也產(chǎn)生無機(jī)酸，例如會(huì)產(chǎn)生亞硝酸、硝酸和硫酸等。

真菌是另一類最活躍的腐蝕石質(zhì)文物的微生物。在每一處被腐蝕的古舊建筑上幾乎都能發(fā)現(xiàn)真菌的存在。真菌與細(xì)菌在許多方面不同，特別是細(xì)胞的構(gòu)成形式，多數(shù)真菌表現(xiàn)為多細(xì)胞有機(jī)物而非單細(xì)胞?？偟膩碚f，真菌是異養(yǎng)型且常為需氧有機(jī)物（除某些例外）。在石質(zhì)文物上觀察到的真菌常常為單菌絲或菌絲網(wǎng)形式。在很多石材上常見到類似于酵母菌或者黑色菌的真菌。這些真菌在光學(xué)顯微鏡下酷似石灰質(zhì)沉積，在標(biāo)準(zhǔn)真菌培養(yǎng)基上還難以生長，故不太容易鑒定。但是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)許多建筑石材，特別是城市區(qū)域建筑石材表面的顏色變黑，以及含鈣石材表面石膏殼層的變暗等都與黑色菌的作用有關(guān)。另外，石塊間粘接的沙漿、維修加固材料和防護(hù)材料等，如石材表面防護(hù)劑、防水劑、粘接劑等，由于含有有機(jī)物（如淀粉、蛋白或人工高分子材料等）成為了真菌繁殖的上好碳源，很容易為真菌利用并使石材受到侵蝕。有機(jī)物質(zhì)的存在可為真菌的繁殖提供很好的環(huán)境條件，這提醒我們，有必要深入研究在保護(hù)和修復(fù)石質(zhì)文物中使用的有機(jī)高分子材料的負(fù)面作用。

三、明皇陵中石刻的微生物腐蝕舉例

明皇陵位于安徽省滁州市鳳陽縣境內(nèi)，是明朝開國皇帝朱元璋為其父母和兄嫂而修建的陵墓，為國家級(jí)重點(diǎn)保護(hù)單位。明皇陵于元至正二十六年（公元1366年）始建，洪武十二年（公元1379年）竣工。皇陵雖非帝王之陵，即“宮闕殿宇、壯麗森嚴(yán)”，與南京明孝陵和北京明十三陵等同一制度。雖歷經(jīng)滄桑，但各種石刻仍保存完好。共有石像三十二對(duì)其中麟二對(duì)、獅八對(duì)、華表二對(duì)、馬與控馬者共六對(duì)，虎四對(duì)、羊四對(duì)，文臣二對(duì)，武勛二對(duì)、內(nèi)侍二對(duì)等等。

據(jù)我們調(diào)研觀察得知，明皇陵的石質(zhì)文物都在不同程度上被發(fā)現(xiàn)有生物破壞的跡象，其中，石像中麟、獅、文臣、內(nèi)侍等都有生物生長和腐蝕的證據(jù)尤為明顯。遍布石刻的后天性裂隙，是巖石材料的物理風(fēng)化的代表作。其次某些先天性裂隙，例如無膠結(jié)物充填的干裂隙，由于物理風(fēng)化因素影響會(huì)加劇裂隙進(jìn)一步擴(kuò)展，裂隙縫逐漸變寬，從而從非透入性裂隙發(fā)展為透入性裂隙，從非貫穿性裂隙發(fā)展成為貫穿性裂縫，最終導(dǎo)致石刻破裂損壞。例如對(duì)稱石柱上貫裂縫破裂掉落，個(gè)別石人像沿斜貫裂縫發(fā)生斷裂位移現(xiàn)象等。

自然環(huán)境中的石質(zhì)文物，因遭受物理、化學(xué)、生物等因素作用，其結(jié)構(gòu)表層污垢橫生、色澤斑駁，原有的美學(xué)價(jià)值、視覺效果喪失殆盡。究其原因，是因?yàn)槭|(zhì)文物上附生著大量微生物，尤其是大理石或石灰石表層有許多喜鈣微生物，它們是侵蝕大理石等石材的主要禍害之一。在某些氣候條件下凹坑地衣會(huì)造成大理石崩解;異養(yǎng)菌能夠從石灰石中溶解鈣，其中絲狀真菌溶解礦物的能力特別強(qiáng);硝化細(xì)菌會(huì)分泌硝酸并改變鈣聯(lián)結(jié)材料的化學(xué)組成;硫桿菌能夠產(chǎn)生硫酸并腐蝕所寄居的石材等，最終造成了明皇陵石刻的生物腐蝕。

綜上可知，微生物是腐蝕破壞石質(zhì)文物和古跡的重要因素之一。微生物對(duì)石質(zhì)文物的危害程度不僅與微生物的種類有關(guān)，也與石材的性質(zhì)和周圍的環(huán)境有關(guān)。在一般情況下微生物是石質(zhì)文物的破壞因素，但在某些特殊情況下微生物也有緩解其他因素腐蝕石質(zhì)文物的作用，例如草酸鈣膜的防酸雨作用等。研究微生物腐蝕石質(zhì)文物的機(jī)理，對(duì)于我們控制微生物的生長，保護(hù)石質(zhì)文物和古跡具有十分重要的作用;另外，也告戒我們?cè)陂_發(fā)使用新型維修防護(hù)材料時(shí)都應(yīng)該考慮材料本身帶來或引起的生物破壞問題。

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