2002年第6期中国建材.pdf

非矿 ·石材化学 地衣对石材的破坏与 激光清除技术 □文/浙江大学教授　刘　菊　张秉坚 　　在世界各地的古旧建筑上都可以发现地衣的存 筑物寿命以及美学价值大大降低。例如，石灰岩类在 在。地衣是一个真菌 （多数是子囊菌）和一个藻体 地衣的腐蚀作用下，表面会出现明显的凹凸现象；又 （某些绿藻和蓝藻）的复合体。地衣中的藻类进行光 如花岗岩类在地衣的作用下，表层的颗粒状结构会发 合作用合成有机物提供给真菌，而真菌为藻类提供一 生松动，边缘溶蚀，表面会生成大量碎屑颗粒等。 个牢固的基质。真菌可以分解岩石中的矿物质为藻类 　　地衣对石材的破坏机理大体可分为生物物理机理 提供无机养料。地衣经常覆盖于岩石表面，它们不仅 和生物化学机理两类: 用生物化学的方法，即用自己的分泌物分解他们寄居 　　1.生物物理机理 [2] 　　(1)菌丝的穿插：地衣的生物破坏始于菌丝在矿物 的岩石 ；同时也用机械方法，即用地衣原植体的物 理活动直接摧毁岩石。成为建筑石材和石质文物的主 基质各种空隙中的生长与穿插。一方面菌丝的穿插生 要祸害之一。近一二十年来，建筑石材和石质文物的 长直接对建筑石材造成损害，更为重要的是，可以诱 生物腐蚀问题已经越来越受到人们的关注。生物的破 发和加速其它形式的机械和化学的风化作用。例如， 坏作用尽管较为缓慢，但累积效果不可小视，据初步 有人发现生长于花岗岩表面的地衣，其菌丝的穿插生 估计有20%到30%的石头表层的腐蚀是生物作用的结果 长导致了花岗岩表层明显的破碎和矿物颗粒脱落。也 [1] 有人发现，地衣菌丝在花岗岩中的穿插生长，无轮在 。因此，相关治理技术的研究已经成为我们保护石 质建筑和文物的重要内容。 垂直或水平方向都可达到4mm的深度，并且导致了矿 物颗粒的挤压破碎。 　　一、地衣破坏石材的机理 　　(2)菌体的膨胀与收缩作用：地衣原植体在干湿交 　　地衣在石质建筑物或石质文物的表面附着生长， 替的环境中可以引发菌体髓质中凝胶质类物质的膨胀 其生长过程实际上就是与岩石矿物基质相互作用的过 与收缩，从而产生相当大的膨胀与收缩应力，使岩石 程，本质上属于生物风化过程。生物风化可导致岩石 基质受到物理破坏。地衣菌体髓质是一种良好的吸水 表层的物理和化学性状发生变化，使其抵抗外界自然 物质，且具有较好的持水性，对外界水分的吸收可以 风化的能力降低，并最终造成建筑物或文物表面变 达到自身干重的300%。因此，在干湿交替的环境中， 色、结壳、裂缝、破碎、剥蚀等现象，从而使建 菌体的膨胀收缩作用在较短的时间内就可对石材造成 ·74·中国建材2002年第6期 非矿 ·石材化学 破坏。 地衣菌体周围的水分中产生碳酸，碳酸可以明显降低 　　(3)菌体及微环境的冻融交替：由温度变化引起的 地衣着生岩石的微域环境的PH值，这无疑加快了矿物 温升和冻融的交替过程，不仅发生在岩石表面，同时 基质的溶解过程。有人比较了有地衣和无地衣生长的 也发生在地衣群落所创造的微域环境中。由于地衣菌 火山熔岩的溶蚀速度，发现由于地衣呼吸CO产生的 2 丝在岩石矿物颗粒间的穿插生长，外界水分可以到达 碳酸大大加速了火山熔岩的溶解作用，例如，一些科 原来无法达到的深度，这样不仅加速了以水分为基础 学家在西班牙西北部和美国夏威夷群岛的研究都证明 的化学风化作用，也产生了一系列物理风化作用，例 了这一结果。 如，当环境温度大大低于0℃时，地衣菌体及微域环 　　（2）草酸的作用：已经知道，地衣可将其吸收 境的水分也会结冰，产生的冻胀即所谓的冰锲作用对 碳源的27%转变成草酸形式。草酸对岩石矿物的溶解 矿物基质有着机械破坏作用，尤其在相对寒冷、温度 过程主要取决于H离子的作用以及