Главная » Тема номера

О сохранении культурного наследия позаботятся… биологи

Всюду жизнь, но, честно говоря, мы не везде хотели бы ее видеть. Например, на прекрасных каменных памятниках темный или зеленый налет — это тоже живое. Над задачей, как удалить его, не повредив памятник, ученые СПбГУ работают еще с 90-х годов. На прошедшем 19–21 сентября в Университете IV международном симпозиуме «Биокосные взаимодействия в природных и антропогенных системах» они обсудили с коллегами свои разработки.

Венеры и Минервы в грибах и водорослях

Памятник А.И.Рамбургу в Александро-Невской лавре (до и после защитной обработки)
Памятник А.И.Рамбургу в Александро-Невской лавре (до и после защитной обработки)
Памятник А.И.Рамбургу в Александро-Невской лавре (до и после защитной обработки)
Памятник А.И.Рамбургу в Александро-Невской лавре (до и после защитной обработки)

Наибольшей опасности подвержены памятники, находящиеся на открытом воздухе. Желающих поселиться на плече Минервы или на бороде Зевса много: водоросли, грибы, мхи, лишайники, и все они образуют агрессивное сообщество, отрицательно воздействующее на поверхность камня. Помимо того, что они меняют цвет памятника, они образуют биопленку, которая ассоциируется с загрязнителями (что особенно опасно в агрессивной городской среде) и облегчает их проникновение в материал.
Об огромной проблеме в Лычаковском некрополе (Львов) рассказала Ульяна Борняк, которая участвовала в проекте по обследованию памятников некрополя. Кладбище было основано в 1786 году, сейчас занимает около 40 гектаров в восточной части Львова. В основном захоронения относятся к XIX веку, здесь возведено около 2 000 гробниц и имеется свыше 500 скульптур и рельефов. Материалы — главным образом известняк и песчаник. В настоящее время некрополь имеет статус музея. Большая часть памятников, как обнаружили ученые, имеет сходные повреждения: выслаивания, выкрашивания, биологические отложения высокой интенсивности. Пока ученые только констатировали, что проблема серьезная, как ее решать — вопрос пока не ставится.
Больше повезло некрополям, находящимся в ведении Петербургского государственного музея городской скульптуры. С 1998 года с музеем сотрудничают биологи СПбГУ, которые ищут способы защиты памятников от биологических заражений.

Химия против жизни

Первый проект биологов СПбГУ с Музеем городской скульптуры по консервации каменных памятников с применением химических биоцидов (составов, уничтожающих микроорганизмы) стартовал в 2004 году. Работать ученые начали в Некрополе XVIII века, и за первый сезон обработали 23 памятника. После удаления биопленок наносился защитный состав, предохраняющий памятники от дальнейшего воздействия микроогранизмов. В дальнейшем темпы работы возросли, с 2007 года проекты по защите памятников от биоразрушения проводятся регулярно, счет преобразившихся благодаря очистке памятников идет на сотни.
Традиционные средства химической очистки — банальная перекись водорода с каолином. Однако петербургские биологи индивидуально подходят к каждому «пациенту» и разработали множество вариантов.
— Чтобы правильно подобрать способ защиты, важно точно поставить диагноз, — подчеркивает доктор биологических наук, руководитель лаборатории микологии СПбГУ Дмитрий Власов. — Это как с человеком: при гриппе ни в коем случае нельзя назначить лечение от ангины, это может быть не только неэффективно, но и вредно. Поэтому сначала мы берем пробы, выясняем основных биодеструкторов, в лаборатории проверяем, как на них действуют различные составы, подбираем оптимальный, и затем проводим испытания на самих памятниках (точнее, их крошечных фрагментах, чтобы убедиться, что состав не окажет негативного воздействия на камень — на это может уйти и год, и два). Только после этого можно использовать состав для промывки и защиты памятников.
Составы, о которых идет речь, либо приобретаются готовыми, либо разрабатываются самими учеными.
— Уже несколько лет мы сотрудничаем с Институтом химии силикатов РАН и испытываем многие составы, которые изобретают они, — поясняет Дмитрий Власов. — Они работают с самыми современными технологиями, например, создают тончайшие нанопленки, в состав которых входят материалы, имеющие наноструктурные размеры, в частности, наноалмазы, некоторые фотокатализаторы, обеспечивающие защиту за счет выделения активного кислорода.
Зачастую средство, которое уничтожает биопоражения, выступает и в качестве пролонгирующей защиты. Таким образом, одно средство, как в рекламе, решает целый комплекс задач. Но здесь ученые сталкиваются с проблемой, о которой с особым чувством говорит главный хранитель Музея городской скульптуры Вера Рытикова:
—Наша главная мечта — чтобы составы были более длительного действия!. Пока действие химических биоцидов продолжается максимум два года, а повторное применение редко оказывается эффективным.
—У нас в городе очень агрессивная среда, и поэтому популяции биодеструкторов хорошо адаптированы к разного рода химии, — говорит Дмитрий Власов. — Хуже всего, когда вид, который мы подавляем, в результате становится резистентным (устойчивым) к нашим составам и при этом увеличивается его агрессивность. Поэтому мы стараемся уйти от применения жестких биоцидов (например, олово-органики). Мягкие составы, в том числе на основе нанокомпозитных материалов, не вызывают появления резистентных форм.

Не мытьем, так лазером

Помимо промывок химическими биоцидами есть и другие способы убить все живое, не повредив поверхности памятника. Это лазерное излучение, о котором на симпозиуме рассказали ученые ЛЭТИ.
— В некоторых случаях лазер предпочтительнее, — признает Дмитрий Власов. — Например, для точечных задач.
Лазерные методики имеют свои плюсы и минусы. В большинстве случаев лазерная очистка эффективнее, чем химические биоциды. Достоинством можно считать и то, что лазерное излучение, удаляя биозагрязнения, позволяет сохранить патину времени. Однако лазерный метод занимает существенно больше времени и требует точного выбора параметров для каждого памятника, чтобы не повредить его (учитывается длина волны, энергия, плотность энергии, длительность импульса, частота повторяемости импульсов). Итальянцы создали даже специальный лазер для реставрационных работ — Smart Clean II. Но и он не универсален.
— Мы обнаружили, что лазер SC действительно самый эффективный среди всех, но его нельзя применять к граниту: он плавит слюду, входящую в состав камня, и тем самым меняет его рельеф и внешний вид, — констатирует доцент кафедры квантовой электроники и оптико-электронных приборов ЛЭТИ, кандидат технических наук Вадим Парфенов.
Ученые ЛЭТИ провели две практические работы: очистили своим лазерным методом две скульптуры ГМЗ «Царское село»: «Зефир, качающийся на ветке» и «Примавера». На каждую скульптуру ушло около трех месяцев работы, правда, исследователи признаются, что не торопились.
— Если бы работали над этим каждый день, то уложились бы месяца в два», — считает аспирантка ЛЭТИ Анастасия Геращенко. Анастасия отметила существенный момент: лазерная очистка не дает защиты от последующих загрязнений. Без обработки защитными химическими составами не обойтись. Поэтому наиболее эффективными являются комплексные методы, включающие в себя как лазерные методики, так и применение химических биоцидов. Такими разработками в настоящее время и занимаются совместно ученые СПбГУ, ЛЭТИ и НИИ химии силикатов РАН.

Елизавета Благодатова

Новости СПбГУ