歐秀花 惠澤霖 盧旭平

內容摘要：天水古民居具有重要的歷史、藝術、科學價值。然而，因燒火做飯等因素所導致的煙熏病害，嚴重影響了古民居木構件的外觀及使用壽命。本文對天水古居民木構件表面煙熏病害進行調查及分析，采用碳酸鈉、氫氧化鈉、十二烷基苯磺酸鈉等對古民居木構件煙熏病害進行初步的清洗加固。結果表明：所調查的18處天水古民居，其木構件表面均出現(xiàn)不同程度的煙熏病害;十二烷基苯磺酸鈉與碳酸鈉的聯(lián)合使用在達到良好清洗效果的同時，可保持古民居木構件古樸的原貌;草酸、氫氧化鋇和水性氟碳乳液聯(lián)合加固木構件不僅加固效果良好，而且有利于古民居木構件的耐久保存。

關鍵詞：古民居;木構件;煙熏;清洗;加固

中圖分類號：K854.3 ?文獻標識碼：A ?文章編號：1000-4106（2015）05-0120-07

A Preliminary Study on the Sooted Timber Structures of Ancient Dwellings in Tianshui

OU Xiuhua1 HUI Zelin2 LU Xuping2

（1. Department of Cultural Heritage and Museum， Tianshui Normal College， Tianshui， Gansu 741001;

2. School of Social Science and Humanities， Zhongshan University Guangzhou， Guangdong 510000）

Abstract： The ancient dwellings in Tianshui are of important historical， artistic， and scientific value. However，the soot deterioration caused by cooking has affected the physical appearance and lifespan of the timber structures of these ancient dwellings. An investigation and analysis of the soot deterioration has determined that sodium carbonate， sodium hydroxide， and sodium dodecyl benzene sulfonate have been used to clean soot and reinforce the foundations. The results indicate three things： that soot deterioration of different degrees can be found in the timber structures in eighteen in vestigated ancient dwellings; the sodium hydroxide， sodium dodecyl benzene sulfonate and sodium carbonate can not only effectively get rid of soot， but can also maintain original physical appearances; and that better reinforcement can be achieved by using oxalic acid+barium hydroxide and fluorine polymer， thus prolonging the lifespan of these timber structures.

Keywords： ancient dwellings; soot deterioration; cleaning; reinforcement; timber structures

（Translated by WANG Pingxian）

1 引 言

天水是一座歷史悠久的文化名城，地處隴東南地區(qū)，現(xiàn)存明清時期建造的民居院落146處。這些民居院落以樓式建筑為主，多為天水歷史上的名人故居，且大部分仍供私人居住，主要分布在西關城和伏羲城，有澄源巷、自治巷、育生巷等七個歷史保護街區(qū)，以及士言巷、石家巷、自由路三個保護區(qū)，是中國西北地區(qū)現(xiàn)存規(guī)模較大的明清時期居民院落群，總占地面積17.6萬平方米，總建筑面積12.5萬平方米。這些古民居多磚木結構，布局精巧，具有典型的地域特色和豐富的文化內涵，融合了中國古建筑北方的粗獷豪放和南方的精巧秀美。它們共同構建了天水歷史文脈的框架，賦予了城市獨特的歷史韻味及涵義[1-2]。

然而，由于受到自然風化、環(huán)境污染和人為的燒火做飯等多種因素的影響，天水古民居木構件本體出現(xiàn)了諸多病害，以煙熏病害最為嚴重。雖然近年來人們對天水民居保護意識有所加強，相關部門也采取了積極的保護措施，但古民居木構件表面的煙熏病害并未引起人們的廣泛關注。煙熏污染物附著于古民居木構件表面甚至滲入木材內部，與木材發(fā)生進一步的反應，加快了木構件的老化速度，不僅掩蓋了天水古民居木構件的歷史、藝術價值，也威脅著木構件的安全。同時，存在煙熏病害的古民居建筑在一定程度上也影響著古城天水的城市面貌。此外，目前關于天水古民居木構件表面煙熏病害的清洗與加固研究還未見文獻報道。

基于此，本文以天水古民居木構件本體為研究對象，實地調查木構件表面的煙熏病害情況，統(tǒng)計煙熏病害的嚴重程度，分析煙熏病害的形成原因，并依據(jù)文物保護中“不改變原狀”和“最小干預”的原則，對古民居木構件煙熏病害進行初步的治理研究。

2 天水古民居木構件煙熏病害調查分析

2.1 煙熏病害調查統(tǒng)計

以澄源巷、自治巷、育生巷和三星巷四個保護區(qū)域內的部分古民居為調查對象，對木構件煙熏病害的嚴重程度進行相關調查統(tǒng)計。依據(jù)煙熏面積所占古民居木構件總面積的比例（以下用d表示），將煙熏病害分為三個等級：d≤50%，木構件煙熏面積較小，即無明顯煙熏，狀況為良好;d≥70%，即煙熏病害面積很大，狀況為嚴重;50%由表1可知，文中所調查的18處天水古民居院落木構件表面均出現(xiàn)不同程度的煙熏病害，以澄源巷23號最為嚴重，其表面煙熏病害比例高達80%之多。澄源巷42號、澄源巷80號、自治巷59號和育生巷42號院落的木構件表面煙熏比例也均在70%以上。其他民居院落木構件表面煙熏面積比例大多在60%以上。煙熏病害不僅影響到古民居的外觀，還在一定程度上威脅著古民居木構件的耐久保存。因而，如何采取切實有效的措施治理古民居木構件表面煙熏病害是文物保護工作者面臨的問題之一。

2.2 煙熏病害的形成原因及機理

通過實地調查發(fā)現(xiàn)，天水古民居木構件表面的煙熏層，其厚度由幾微米到幾厘米不等，且多與木材表層形成或致密或疏松的結合狀態(tài)。當清除其表面黑色沉積物后，發(fā)現(xiàn)木材空隙內也常常有不同面積大小的黑色物質。可見，煙熏層對古民居木構件已造成結構上的不良影響。天水古民居木構件表面煙熏病害主要是人類生產和生活活動造成的。煙熏病害的形成與以下五個方面息息相關。

2.2.1 燒火做飯過程中形成的油煙

燒火做飯是天水古民居木構件表面煙熏病害產生的主要原因。尤其是近年來人們在古民居的走廊、屋檐等處任意搭棚燒火做飯，燒柴、燒煤等過程中產生的黑色煙霧與人們在烹飪過程中產生的油煙、霧滴等物質相互作用，附著于古民居木構件表面，長期積累形成了較厚的“煙熏層”[3]。

2.2.2 取暖過程中產生的煙霧

天水位于我國西北地區(qū)，冬春季節(jié)寒冷，古民居居民室內取暖以燒炕為主，大多使用柴草、煤炭等燃料。這些物質在燃燒過程中，若遇到氧氣量不足，便會出現(xiàn)不完全燃燒，即產生黑色的炭粒和一氧化碳等。粒度較小的炭粒會漂浮到空氣中，與燒火做飯所產生油霧等相互作用，沉積到古民居木構件表面，甚至穿透木構件表面的微孔嵌入木材內部，長時間地沉積便形成了較深的煙熏層，影響著木構件的原貌，加大了木構件表面煙熏部分清洗的難度。

2.2.3 祭祀活動過程中產生的煙霧

在我國古代，尤其是在人口較多的大家族，燒香祭祀比較盛行，除了用作祭拜神像以祈求家人平安之外，還會用于祭祖，祈求先祖保佑的同時以示自己孝順。香主要由木屑摻雜香料做成，由于燃燒不充分，加之其中摻有其他雜質，點燃后產生的粒度較小的顆粒隨著空氣的流動，便會吸附于古民居木構件的表面。長期燒香祭祀會造成不同程度的煙熏病害，但并非煙熏病害的主要原因。

2.2.4 大氣污染物

隨著天水周邊工業(yè)的發(fā)展，工廠數(shù)量的逐年增多，化工廠排放的塵粒顆粒污染物漂浮于空氣中。由于塵粒具有良好的吸附和粘附性能，可吸附空氣中的酸類、堿類、鹽類、水分子等物質，能使塵粒間的相互接觸和碰撞導致凝并[4]。飄浮在空氣中的塵粒在空氣濕度較小時，便以粉末狀沉積物的方式落于木構件表面，同時也會與燒火做飯過程中產生的黑色炭粒、油煙、霧滴等以及交通工具在運轉過程中產生的污染物質相互作用，在古民居木構件表面不斷沉積，以致在木構件表面形成黑色殼層。雖然塵粒的沉積是一個長時間、持續(xù)的過程，一般不易覺察，但在煙熏病害的形成中也是不可忽視的。

2.2.5 微生物作用

微生物具有分布廣泛，繁殖迅速，代謝旺盛，易于變異和適應等特點，它無所不入。古民居木構件中含有纖維素、半纖維素、木質素、淀粉等成分，可滿足微生物生長的需要。當溫度和濕度等環(huán)境條件適宜時，多種微生物就會在木材的內部和表面大量生長和繁殖，同時產生各種水解酶、有機酸、毒素等代謝產物，與附著在木構件表面的污染物質共同作用，在木構件表面形成厚厚的污垢層，會破壞木構件的結構，降低木構件的力學強度。

3 天水古民居木構件表面

煙熏病害的治理

3.1 清洗加固的必要性和原則

眾所周知，文物表面污垢在一定程度上反映了文物本身久遠的歷史，按照“不改變原狀”或“最小干預”的保護原則，最好不要清洗[5]。但是，天水古民居木構件表面的煙熏病害，不僅影響到木構件藝術價值的顯現(xiàn)，最主要是某些污染物與木構件會發(fā)生進一步的危害作用，威脅著木構件的安全。因此，對木構件表面的煙熏層進行清除，并對木構件本體進行加固，不僅可有效地去除有害于木構件的污垢物質，阻止或延緩木構件的病變，還可提高木構件抵制外界酸堿等的侵蝕能力。

由于天水古民居木構件具有重要的研究價值，以及清洗操作的不可逆性，在木構件表面煙熏部分的清除和加固實踐中，必須遵循以下的原則：（1）清洗加固方法安全有效。（2）清洗過程中的每個階段是可控的，漸進的和選擇性的。（3）加固材料應具備良好的加固效果和耐老化性能，且不改變木構件原狀。（4）在具體的清洗加固實踐中，應根據(jù)木構件的實際情況采取合適的方法。

3.2 實驗部分

3.2.1 實驗材料與試劑

材料：洗耳球、軟毛刷、鑷子、脫脂棉、濾紙、小燒杯、試劑瓶、相機等。

試劑：碳酸鈉（AR，天津市恒興化學試劑制造有限公司）;氫氧化鈉（AR天津市博迪化工有限公司）;十二烷基苯磺酸鈉（AR，天津市博迪化工有限公司）;氨水（AR，成都金山化學試劑有限公司）;HT-610F型水性氟碳乳液（北京潤博恒通科技有限公司）;95%乙醇（AR，西安三浦化學試劑有限公司）;氫氧化鋇（AR，四川新欣源化工有限公司）;草酸（AR，鄭州潤達化工有限公司）。

3.2.2 研究對象

自治巷69號現(xiàn)存古民居是明末清初的樓式建筑，分為上、下兩層式，上層無人居住，下層仍在使用。木構件通過榫卯構造方式連接，門框、門頭都有精美的手工雕飾，具有重要研究價值。煙熏是該民居在保存過程中出現(xiàn)的最為嚴重的病害之一，大面積的煙熏嚴重地影響著木構件的外觀。本文以該民居下層左側的梁為清洗加固對象，此處恰好位于燒炕添柴口的正上方，煙熏病害十分嚴重。

3.2.3 實驗方法

3.2.3.1 清洗方法

（1）將木構件待清洗部分用洗耳球清除表面浮塵，然后用軟毛刷清掃煙熏表面吸附不牢的污染物，以便后續(xù)化學試劑的使用。

（2）用鑷子夾脫脂棉，單獨或聯(lián)合使用蒸餾水、碳酸鈉溶液（濃度2.5%、5%）、氫氧化鈉（濃度1%、2%）、氨水（濃度2.5%、5%）、十二烷基苯磺酸鈉（濃度2.5%）對木構件表面煙熏部位進行清洗，觀察并記錄實驗現(xiàn)象。注意在清洗過程中，為防止過多的清洗劑污染未清洗的木構件表面，多余藥液用濾紙及時擦干。

3.2.3.2 加固方法

用鑷子夾脫脂棉蘸一定濃度的草酸/乙醇溶液涂刷已清洗干燥后的木構件表面，待其干燥后，再用另一潔凈的鑷子夾脫脂棉蘸取一定濃度的氫氧化鋇/甲醇溶液涂刷，此操作為一循環(huán)，一般采用1—2循環(huán)。待其完全干燥后，再用水性氟碳乳液/乙醇溶液涂刷，以2—3次為宜，觀察并記錄實驗現(xiàn)象。

4 結果與討論

4.1 清洗效果

由于木構件表面煙熏部分隱藏著重要的裝飾細節(jié)，治理該病害可能對木構件本體造成不良影響。因此，選擇合適的清洗技術非常關鍵。木構件表面煙熏病害的清洗效果，可分為良好、一般和較差三個等級。良好：能清除木構件表面的煙熏層;一般：基本能清除木構件表面的煙熏層;較差：能輕微清除木構件表面部分煙熏層。木構件表面煙熏病害的清洗效果如表2、圖1-1至圖1-7所示。

由表2、圖1-1至圖1-7可知，采用不同方式清洗木構件表面的煙熏部分，其清洗效果有所不同，化學方法比物理方法清洗效果更為理想。軟毛刷僅能用于除去構件表面的較為疏松的污物。蒸餾水清洗法雖廉價環(huán)保，能清除疏松的污垢，但清洗效果不理想，且易對木構件造成潮濕性破壞，降低木構件原有機械強度。對于幾種不同的化學清洗劑來說，若單獨使用，以濃度1%氫氧化鈉溶液、濃度5%碳酸鈉溶液和濃度5%氨水效果較為理想。若復合使用，以濃度2.5%十二烷基苯磺酸鈉溶液與濃度5%碳酸鈉溶液的效果較為理想。

對于清洗劑碳酸鈉溶液來說，當其為濃度2.5%時，對木構件表面煙熏層清洗效果一般;若濃度提高到5%，則能完全去除木構件表面的煙熏層。但后者會出現(xiàn)清洗過度的現(xiàn)象，使原本古色古香的木構件光亮如新，違背了文物保護中的“不改變原狀”的原則。對于清洗劑氫氧化鈉溶液來說，氫氧化鈉溶液具有較強的腐蝕性，濃度越大，其腐蝕作用越強。濃度1%氫氧化鈉溶液基本能去除煙熏層，而濃度為2%氫氧化鈉溶液則能完全去除煙熏層，但會對木構件表面造成輕微的腐蝕作用。當清洗劑氨水濃度為2.5%時，僅能輕微去除木構件表面煙熏層，而濃度為5%時，清洗效果較前者有所提高，但效果仍不理想。單獨使用濃度2.5%十二烷基苯磺酸鈉溶液對油脂清洗效果良好，但對較厚的炭層清洗效果不明顯;若與濃度5%碳酸鈉溶液聯(lián)合使用，兩者的協(xié)同作用可將木構件表層的有機油脂以及較厚的炭層溶解。其效果較單組分配方有明顯的提高，在達到良好清洗效果的同時，能遵循“不改變原狀”的原則，是一種較為理想的清除煙熏層的方法。

4.2 加固

天水古民居木構件煙熏部位的加固效果，如圖2-1和圖2-2所示。

木材屬于多孔性材料，對草酸根離子和鋇離子具有一定的吸附性。采用氫氧化鋇/甲醇溶液和草酸/乙醇溶液加固木構件，加固溶液中鋇離子與草酸根離子相互作用形成草酸鋇沉淀，過量的鋇離子與空氣中的二氧化碳相互作用形成碳酸鋇沉淀。雙微量沉淀的形成可填充至木材纖維空隙，在提高木構件強度的同時，增強了木構件抵制外界酸性物質的腐蝕作用，而且不會明顯改變木構件的外觀。此外，水性氟碳乳液是特種丙烯酸酯類、特種氟樹脂共聚物陰離子型乳液，有優(yōu)異的耐候性、耐污染性、耐化學品性，且具有環(huán)保性。使用水性氟碳乳液可降低木構件對油污等物質的附著能力，同時也可抵制酸、堿、光、二氧化碳等物質對木構件的腐蝕作用。因而，聯(lián)合使用草酸、氫氧化鋇以及水性氟碳乳液可在保持古民居木構件原貌的同時，提高木構件的耐久性。

4 結 論

通過對天水古民居木構件表面的煙熏調查分析，采用碳酸鈉、氫氧化鈉等清洗方法，以及草酸、氫氧化鋇和水性氟碳乳液聯(lián)合加固法，對古民居木構件表面煙熏病害進行初步治理研究，得出以下結論：

（1）文中調查的18處古民居木構件表面均出現(xiàn)不同程度的煙熏病害，以澄源巷23號最為嚴重，其木構件表面煙熏病害比例達80%之多。煙熏污染物附著于木構件表面，可與木構件發(fā)生作用，加快木構件的老化速度。煙熏病害不僅影響到古民居的美觀，還在一定程度上威脅著古民居木構件的耐久保存。

（2）古民居木構件表面煙熏病害的清洗方法中，化學方法比物理方法清洗效果更為理想。軟毛刷僅能用于除去木構件表面較為疏松的污物。蒸餾水清洗法雖廉價環(huán)保，能清除疏松的污垢，但清洗效果不理想且易對木構件造成潮濕性破壞，降低木構件原有機械強度?；瘜W試劑若單獨使用，以濃度1%的氫氧化鈉溶液、濃度5%的碳酸鈉溶液和濃度5%的氨水效果較為理想。若復合使用濃度5%十二烷基苯磺酸鈉溶液與5%碳酸鈉溶液清洗效果最佳，兩者的協(xié)同作用可達到良好清洗效果，且不改變木構件原狀。

（3）聯(lián)合使用草酸、氫氧化鋇以及水性氟碳乳液加固法可保持古民居木構件的原貌，提高木構件的強度，增強古民居木構件對外界酸堿性等物質的抵制能力。

（4）本文關于古民居木構件表面煙熏病害的治理研究，僅涉及木構件本體表面的煙熏病害的清洗加固。該方法是否會對木構件表面的油飾彩繪造成不利影響，有待于進一步研究。

致謝：本工作得到文中所調查的古民居居民的幫助，在此表示感謝！

參考文獻

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