科技日報記者 雍黎
當(dāng)微生物遇上石刻文物會如何?自然環(huán)境中,細(xì)菌、真菌、藻類及地衣等微生物會對石刻文物造成腐蝕和侵害;在科研人員的手中,微生物卻成為修復(fù)石刻文物的“小能手”。
近日,記者從重慶大學(xué)獲悉,中國工程院院士、重慶大學(xué)土木工程學(xué)院教授劉漢龍團(tuán)隊將微生物礦化加固技術(shù)應(yīng)用于巖土文物修復(fù)中,創(chuàng)新的微生物礦化修復(fù)技術(shù)在大足石刻等千年古跡得到應(yīng)用。這是我國巖土文物保護(hù)的綠色環(huán)保新技術(shù)。
位于重慶的大足石刻與敦煌莫高窟、龍門石窟以及云岡石窟齊名,是我國石窟藝術(shù)寶庫中的璀璨明珠。然而,除了巖體失穩(wěn),大足石刻面臨水的侵蝕、石質(zhì)風(fēng)化、生物病害等眾多“致病”因素。尤其是生物分泌物導(dǎo)致的表面污染、腐蝕性液體對石質(zhì)和彩繪的侵蝕,以及植物根系造成的開裂脫落,都是大足石刻不得不面對的“病痛”。
以往,針對石刻類文物風(fēng)化、粉化、殘斷等問題,主要采用有機(jī)高分子材料進(jìn)行修復(fù)。但隨著修復(fù)工作的大范圍開展,有機(jī)高分子材料的弊端逐漸顯現(xiàn)。如有機(jī)合成材料在高溫高濕環(huán)境下的干燥性能、固化能力、防霉抗菌性及其耐候性等問題,越發(fā)不適合部分石質(zhì)文物的補(bǔ)配修復(fù)。
“新型保護(hù)修復(fù)材料的研發(fā)一直是文物保護(hù)領(lǐng)域的熱點研究課題。”在重慶大學(xué)巖土實驗室的微生物土實驗室內(nèi),重慶大學(xué)巖土文物保護(hù)研究中心副主任楊陽展示著陳列的培養(yǎng)器皿說,這里面都是他們精心培育的十多種“聽話”的微生物。這些微生物來源于復(fù)雜的自然環(huán)境,經(jīng)過科研人員的篩選和培養(yǎng)后,成為了修復(fù)巖土文物的“小能手”。
微生物礦化作為自然成礦作用的一種,廣泛存在于地質(zhì)演變過程中?!白匀唤缰猩汉鹘傅男纬蛇^程就是微生物礦化最直觀的體現(xiàn)。”楊陽解釋說,微生物生長繁殖和代謝活動中發(fā)生的一系列生物化學(xué)反應(yīng),可以誘導(dǎo)生成碳酸鹽、磷酸鹽等沉淀,珊瑚蟲就是通過分泌碳酸鈣構(gòu)建了自己的家園。不過在自然環(huán)境下,生物礦化反應(yīng)溫和且耗時漫長,而科研人員通過人為干預(yù)生物礦化反應(yīng)過程,實現(xiàn)對微生物礦化速率的控制,成為低碳、高效的土體加固技術(shù)新思路。
劉漢龍團(tuán)隊率先開展巖土微生物技術(shù)方面的研究,微生物加固技術(shù)已經(jīng)運(yùn)用在邊坡堤壩加固、道路修建和防止土壤侵蝕、水槽池塘修筑、沙漠防塵、近海岸基加固等巖土工程相關(guān)領(lǐng)域。在劉漢龍的指導(dǎo)下,團(tuán)隊開辟了巖土微生物技術(shù)在巖土文物保護(hù)修復(fù)的應(yīng)用新領(lǐng)域。
為了最大限度降低微生物與環(huán)境影響的排斥性,文物的修復(fù)需要因地制宜,在當(dāng)?shù)卣业娇傻V化的微生物?!拔覀冄邪l(fā)了一套自己的可礦化微生物培養(yǎng)方法,可以快速篩選出當(dāng)?shù)乜捎糜谛迯?fù)的微生物?!睏铌栒f,利用基于微生物代謝產(chǎn)物的微生物礦化修復(fù)技術(shù)對文物進(jìn)行保護(hù)修復(fù),不僅兼容性高、無毒無害、綠色環(huán)保、耐候性強(qiáng),而且修復(fù)過程“動作輕柔”,文物受意外傷害概率小,契合了石質(zhì)文物修復(fù)“最小干預(yù)”“不引入異物”的特殊需求。
目前,劉漢龍團(tuán)隊已與云岡研究院達(dá)成合作,將用該技術(shù)對云岡石窟的文物進(jìn)行保護(hù)。楊陽表示,他們將繼續(xù)創(chuàng)新微生物礦化修復(fù)技術(shù),讓科技守護(hù)文化根脈。