环境污染加剧石质文物风化_机理_过程及防护措施_周文静

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1、２０１３年第４１卷第４期地球与环境Ｖｏｌ．４１．Ｎｏ．４，２０１３ＥＡＲＴＨＡＮＤＥＮＶＩＲＯＮＭＥＮＴ４５１环境污染加剧石质文物风化：机理、过程及防护措施周文静，潘辰，连宾＊（江苏省功能微生物与功能基因组学重点实验室，江苏省微生物工程技术研究中心，南京师范大学生命科学学院，南京２１００２３）摘要：石质文物的风化问题由来已久，在影响石质文物风化的各类因素中，环境恶化对石质文物的风化影响日益严重，但现有研究大多忽略了环境污染加剧的影响。在此背景下，本文从酸性气体排放、温度效应和水体污染三个方面阐述了环境污染加剧对石质文物风化的影响和作用机理，并对现有石质文物的防护措施进行综

2、合比较分析，提出石质文物的保护建议和措施，为新形势下石质文物的保护研究提供新的思路。关键词：石质文物；风化；机理；环境污染；大气污染；文物防护；措施中图分类号：Ｘ５文献标识码：Ａ文章编号：１６７２－９２５０（２０１３）０４－０４５１－０９中华文物资源丰富，迄今列入世界文化遗产名综述，分析环境污染加剧背景下石质文物风化的作录的有３０余处。这些石质文物（如纪念碑、摩崖石用过程及机理，并对现有的石质文物的防护措施进刻等）承载着众多历史信息，对研究特定地区的古行综合比较分析，提出新的保护建议，为石质文物代民族风俗文化和一些重大历史事件有重要意保护的研究提供新的思路。［１］义。石质

3、文物的材质有大理石、花岗岩、石英、石１破坏因素膏、隧石、碧玉、松石、玛瑙等。按照这些材质所取自岩石的成因类型又可分为沉积岩、岩浆岩和变质国家发改委２０１０年相关研究报告指出：现在城［２］岩。与木材、夯土、陶瓷等材料相比，石质材料虽市生活垃圾无害化处理率低，农村环境问题严重，有更好的耐久性，但也会随环境变化而受到影响。水环境、大气环境不容乐观，生态环境总体恶化的［３］［４］随着酸性气体排放增多、水体污染日益严重以趋势仍在加剧（ｈｔｔｐ：／／ｈｚｓ．ｎｄｒｃ．ｇｏｖ．ｃｎ／ｎｅ－及温室效应加剧，石质材料的风化加速。这不仅损ｗｈｊｙｚｙｊｂ／ｔ２０１００３０２＿３３３０２７．ｈ

4、ｔｍ）。环境恶化不仅坏了石质文物的外观和结构，也对石质文物表面的对人体健康造成危害，对石质文物的风化也产生很雕刻、文字和画作等文化特征造成损害。目前，这大影响。物理因素（温度变化、雨水冲刷和盐膨胀［５］［１０］一问题已在国内外引起广泛关注，如：埃及、柬博等）、化学因素（酸雨和重金属污染等）以及生物［６］［７］［１１］寨、希腊等国均开展了对石质文物风化机理和因素（植物根劈作用和微生物腐蚀作用等）这三保护措施的研究。近年来，我国学者也开始关注和类风化作用相互影响、协同作用，导致石质文物风［８］参与这方面的研究，如探索石刻文物的风化机理、化不断加剧。石质文物的风化一般经历４个阶

5、段，［９］生物腐蚀机制以及文物毁损的环境地质条件等，从表层粗糙、表层裂纹形成、表层结膜到整体疏松，并尝试一些新的文物保护方法。但这些研究大多疏松后的表层发生剥落，直至新表面出露，一个循［１２］忽略了环境污染加剧和全球气候变化对石质文物环结束后又紧接着经历新一轮循环（见图１）。以的影响，有些防护措施也已经不适合石质文物的有下将从酸性气体排放、温度升高和水污染三个方面效防护。为此，本文从酸性气体污染、温度升高和分析环境对石质文物风化的作用过程和机理。水－岩相互作用等方面对前人相关研究成果进行收稿日期：２０１３－０５－２５；改回日期：２０１３－０７－０８基金项目：国家基础科学人

6、才培养基金（Ｊ１１０３５０７）；江苏省高校优势学科建设工程资助项目；江苏省省级大学生创新创业科研训练计划。第一作者简介：周文静（１９９２－），女，国家理科基地班本科生，主要研究方向为环境微生物学。Ｅ－ｍａｉｌ：ｍｏｎｉｃａｊｉｎｇｅｒ＠１６３．ｃｏｍ．＊通讯作者：连宾，男，教授，博士生导师。Ｅ－ｍａｉｌ：ｂｉｎ２３６８＠ｖｉｐ．１６３．ｃｏｍ．４５２地球与环境２０１３年图１石质文物风化过程模拟示意图Ｆｉｇ．１Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｄｉａｇｒａｍｏｆｗｅａｔｈｅｒｉｎｇｏｆｓｔｏｎｅｒｅｌｉｃｓ１．１酸性气体排放ＮＯＸ的排放源分为自然源和人为源２种，自然排放环保总局监测结果显

7、示，即使全面实施现行机源包括：闪电、平流层光化学反应、ＮＨ３氧化、森林动车大气污染物国家排放标准，环境空气质量仍不大火、生态系统中的微生物作用以及土壤和海洋中能达到国家或地方的环境质量标准（ｈｔｔｐ：／／－的光解等；人为排放源主要是化石燃料（煤、石ＮＯ２ｗｗｗ．ｇｏｖ．ｃｎ／ｂａｎｓｈｉ／２００５－０８／２３／．ｈｔｍ）。油和天然气等）燃烧、生物质燃料（秸秆、薪柴、牲畜汽车尾气、燃煤、采矿以及水泥等建筑材料的粪便等）燃烧以及各种工业过程（电镀、焊接、金属生产过程均会使空气中粉尘含量增加，这些粉尘连［１７］清洗、炸药爆炸等）的工