摘 要：工业化时代的来临使全球的生态环境遭到不同程度的破坏，而对于耐久性很强的石质文物的影响，就是病害的产生，如材料缺失、变色（沉积）、分离、裂缝（变形）。为了保护石质文物免遭进一步破坏，有必要对其病害机理进行有关探索。本文中，首先综述了石质文物病害的概况，包括定义和表现。随后对石质文物病害分类和评价进行介绍，以Bemd Fitzer为首的有关学者的相关研究为例。最后从微观测试、附垢、环境模拟试验、风化速度几个方面对有关试验研究的手段进行总结。
关键词：石质文物病害 机理 探析
石质文物，就是原材料是天然岩石的文物。其种类的划分包括多种类型，具体包括：石窟；经幢；石牌坊；岩画；石器；石桥；石塔；石碑；岩墓；石刻；石雕。天然岩石具有很强的耐久性，环境对其的影响和侵蚀一般不是很明显。但随着时代的发展，工业时代的来临使全球的环境遭到巨大的破坏，且有愈演愈烈的趋势，导致石质文物病害问题严重。石质文物作为历史遗迹，承担着沿袭历史文化记忆的重要作用，因此，对石质文物病害的机理进行探析势在必行。
一、石质文物病害综述
石质文物的病害，也可以称作石质文物的风化和劣化，指的是石质文物在物理或者化学的作用下，状态和组分遭到改变或者破坏，导致失去某种价值或者功用。从这个意义上看，石质文物的自然老化过程也属于病害的一种。石质文物的病害是一个渐变的过程，从诞生时期的完整，到遭到破坏，是多重因素共同作用的结果。普遍而言，导致石质文物产生病害的因素主要有三种，即物理风；化学风；生物风。这里，生物风其实也包含于物理风和化学风，因为在生物作用下，石质文物病害的产生可源于物理风化以及化学风化。但从总体上来看，石质文物产生病害并不能简单地归结于某一种因素作用的结果，而应该从多方面因素来进行考虑。
石质文物病害从表现上来看，可划分为三种情况：稳定性相关问题；水的渗透腐蚀相关问题；风化相关问题。出现稳定性相关问题的原因主要是石质文物凭靠的岩体或者山体的稳定性出现问题，也有局部危石的情况出现。水的渗透腐蚀问题一般是由地下水、地表水或者冷凝水侵蚀文物造成的破坏。风化相关问题是指在综合因素的作用下，石质文物的表面遭到一定程度的破坏，破坏程度在毫米到厘米级范围内。其中，稳定性相关问题和水的渗透腐蚀相关问题都与地质结构不无关系，而在岩土工程领域，有关技术已经比较成熟，因此，此类文物基本上可以被保护完全。目前针对于石质文物病害的研究，主要集中于对风化机理的研究，其中包括对冷凝水机理的研究。
二、石质文物病害分类和评价
对石质文物进行病害分类和评价是制定有关保护措施，以及对石质文物耐久性进行预测的根本。根据石质文物的表象来对其病害程度进行检测是最直接的一种方式，当前，存在很多种关于石质文物病害分类的描述性方案，划分原理是石质文物呈现出的不同表象，具体地，就是针对不同的病害表象进行机理分析，对风化速度进行初步估算，并就其耐久性作出有关预测。目前，在对石质文物病害机理进行研究的过程中，比较重视现场调查的方式，注重无损检测。国际上，以Bemd Fitzer为首的有关学者对世界范围内的石质文物病害种类进行了研究，并就环境进行调查，通过有关分析，把石质文物病害分为材料缺失、变色（沉积）、分离、裂缝（变形）这四组，包括25类，75种。之后，又通过不同病害的表象呈现出的受损程度划分为若干个等级，制定了一个相对完整的研究体系，包括病害现象；病害分类；病害评价。此研究体系在整体上呈现出胡严密性，因此，其在实践过程中，对于调查时间的要求，以及对工作人员专业水平的要求相对较高。就我国对石质文物病害的相关研究体系来看，缺乏一定的定量标准，因此进行有关研究时，需要对国外的研究体系进行借鉴，根据我国实际研究水平和情况，制定更加契合的评价系统。
三、有关试验研究
石质文物实际出现的病害在很大程度上推动着我国石质文物病害研究的发展历程，而有关试验的存在对于检验理论的实践性具有重要意义。一般地，病害的表现形式以及病害的程度可以用4个独立的函数进行表示：岩性——M；环境——E；病害反应过程——P；形状——F。这4个函数的参数为：时间——t；空间变量——s。整合成数学表达式，可表达为：W=f[s t（M，E，P，F）]。一直以来，文物保护工作者都是通过以上这个数学表达式来对石质文物病害的复杂作用结果进行分解和研究，以此来达到对石质文物病害完成准确判定和预测的目的。
第一点，微观测试。风化对于石质文物的迫害是渐进性的，在危害程度比较低时是比较不容易被察觉的，难以依靠肉眼来进行观察，因此，必须借助于SEM、傅立叶变换红外光谱、TEM、高效液相色谱、EDS、X射线衍射等进行检测，对石质文物风化机理进行研究。
第二点，附垢。附垢的定义可表述为：由于外生的颗粒在石质文物表面的附着，导致石质文物表面的光泽发生变化，一般用折射率来表述。附垢的程度与大气中的颗粒沉淀息息相关。附垢的过程可以通过一个指数函数来进行表述，即：Rt=（R0-R∞）exp（-k°t）+R∞；Rt=R0-（R0-R∞）（1-exp（-k°t））。在該表达式中，R0表示的是没有附垢时石质文物岩面的反射率；Rt是在时间t时刻石质文物岩面的反射率；R∞是石质文物岩面的最终反射率；k°是附垢附着的速度。一般地，当石质文物岩面附垢的面积达到0.2%时，肉眼就可以轻易地对该附垢进行辨别；当石质文物岩面附垢的面积达到2%时，附垢会导致视觉上出现不舒适感；当石质文物岩面附垢的面积达到5%时，附垢会导致视觉上出现严重不舒适感。
第三点，环境模拟试验。在对石质文物病害进行研究时，因试验目的有所不同，试验研究可被分为3中类型，包括：简单模拟试验；实验室老化模拟试验；田野长期观测试验。在实验室条件下，当对自然条件下的风化过程进行模拟时，由于风化条件具备复杂性，因此，要综合考虑试验时间，试验文物尺寸、比例，自然条件下的湿度和温度，以及其他的有关复杂因素等。需要注意的是，即使是再完美无缺的实验室条件，都很难得到十分精确的结果，而且短时间内是无法完成对石质文物的病害研究的。试验中，为了保证精确，需要无损测验的配合，以完成对风化过程的动态监测。
第四点，风化速度。对石质文物的风化速度和程度进行研究是探究风化的主要抓手，目前，用于表征风化速度和程度的重要参量是质量，而参数一般用孔隙率、波速等来进行表示。
四、结语
石质文物承载的历史意义对于我国历史文化研究领域的重要意义不可忽视，而历史长河中，在多重因素作用下，我国石质文物遭受到了不同程度的破坏，亟需采取措施进行修复和预防。目前，我国关于石质文物病害的研究还处于起步阶段，因此，需要多借助于国外的先进研究经验，并综合我国国内的现时情况和技术水平来进行相关探索。
参考文献：
[1]金涛.宁波地区露天梅园石质文物病害机理研究[J].文物保护与考古科学，2010，22（2）：48-52.
[2]金皓.环境因素对石质文物影响研究[J].文物世界，2015（4）：78-80.
[3]魏鑫丽，蒋淑华，魏江春等.石质文物地衣生物腐蚀及防治的研究进展[J].菌物学报，2015，34（5）
[4]周华.石质文物表层风化的原位检测与防治——以云冈石窟为例[D].中国科学院大学，2013.