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，主要采用有機高分子材料進行修復(fù)。但隨著修復(fù)工作的大范圍開展，有機高分子材料的弊端逐漸顯現(xiàn)。如有機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)文物的補配修復(fù)。
“新型保護修復(fù)材料的研發(fā)一直是文物保護領(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)?！睏铌柦忉屨f，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，團隊開辟了巖土微生物技術(shù)在巖土文物保護修復(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。“我們研發(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)對文物進行保護修復(fù)，不僅兼容性高、無毒無害、綠色環(huán)保、耐候性強，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，劉漢龍團隊已與云岡研究院達成合作，將用該技術(shù)對云岡石窟的文物進行保護。楊陽表示，他們將繼續(xù)創(chuàng)新微生物礦化修復(fù)技術(shù)，讓科技守護文化根脈。
