عوامل تلف الآثار الرخامية

عوامل تلف الآثار الرخامية

اولا:- العوامل الفيزيوكيميائية physico-chemical factors

وتشتمل هذه العوامل علي الرطوبة والحرارة والرياح ودور الاملاح والتلوث في تلف الاثار الرخامية ، وهذه العناصر السابقة تعمل متكاملة في احداث التلف الفيزيوكيميائي للاثار الرخامية وسوف يتم تناول كل منها علي حده وذلك لتوضيح مدي اسهامه في تلف الاثار الرخامية كالاتي : -

  1 – الرطوبة moisture

تلعب الرطوبة دورا بارزا في تلف الاثار الرخامية وذلك لتواجدها بصورة كبيرة في البنية المحيطة بالاثار فمصادرها متنوعة وهي تأتي من الماء اما في صورة سائلة او بشكل بخار (1)

كما ان الرطوبة تأتي من مياه الامطار والتكثف وبخار الماء والتي يطلق عليها المصادر الخارجية للرطوبة ، اما مصادر الرطوبة الداخلية فتتمثل في المياه الارضية والاملاح التي لها القدرة علي امتصاص كميات كبيرة من الماء حيث ان الاملاح ذات خاصية هيجروسكوبية hygroscopic salts.

بالاضافة الي ذلك الكائنات الحية الدقيقة التي هاجرت في التربة مع المياه الارضية (2)

ويكون الهواء قادرا علي حمل كمية معينة في بخار الماء وعندما يحتوي الماء علي الكمية العظمي في بخار الماء ويكون ادرا علي حملها اي يكون مشبع ، وكمية بخار الماء في حجم الهواء تختلف باختلاف درجة الحرارة حيث ترتفع اذا ارتفعت درجة الحرارة والعكس .

وعندما يبرد الهواء الغير مشبع فان الرطوبة النسبية ترتفع وزيادة التبريد سوف يؤدي الي فصل الرطوبة ، وهذا يأخذ شكلها المرئي في صورة ضباب واذا برد الهواء بواسطة الاسطح الباردة تظهر الرطوبة عليها في صورة قطرات ماء وهذه العملية تسمي التكثف condensation (1)

ولا شك ان هذه القطرات المائية المتكثفة تكون غبابة معبر لتشرب المياه اسفل المباني الاثرية ودرجة الحرارة عند التكثف تعرف بنقطة الندي Dew points.

واذا كان الهواء مشبعا تكون نقطة الندي عالية وقريبة من درجة حرارة الهواء وتحتاج الي رطوبة قليلة لحدوث التكثف وعندما يكون الهواء جافا فان نقطة الندي سوف تكون اقل في درجة حرارة الهواء ، وعندما تكون نقطة الندياسفل نقطة تجمد الماء فان اي تكثف سوف يظهر ويبدو كفقاقيع.

وعندما يوجد الماء في مسام الحجر فانه يمثل ضغطا نجاريا اكثر من الماء في نفس نفس درجة الحرارة علي الاسطح الغير منفذه.

وقد تصل الرطوبة الي الاحجار عن طريق اتصالها بمياه الرشح والنشع عن طريق المص suction  الذي يتم علي النحو التالي :

تبدأ عمليات امتصاص جزيئات الماء علي الاسطح الحجرية نتيجة للالفة الالكترونية بين الماء وهذه الاسطح ذات الشحنات الكهربية السالبة ، وتنجذب جزيئات الماء المنتشرة في الجو المحيط الي اسطح الاحجار نتيجة للعزم القطبي الكبير لجزيئات الماء المتكونة في ذرتي الهيدروجين والاكسجين حيث يلي تكوين الطبقة الرقيقة في المحلول المائي الي جسم الاثر علي الخاصية الشاعرية  ودرجة الحرارة والمسافة ، ثم تتوالي بعد هذه المرحلة دور القوي الاخري المؤثرة في حركة ارتفاع الماء الي اعلي وانتشاره في عمق الاثر الحجري.

واولي هذه القوي هي خاصية الانتشار Diffusion حيث تتصل المياه في المناطق ذات المحتوي المائي المنخفض وتؤثر فيه كذلك القوة المتمثلة في الخاصية الاسموزية حيث عن تغلغل الاملاح في داخل ايونات كهربية تؤدي الي جذب جزيئات الماء تجاه هذه الايونات كما ان تنوع الحرارة يؤثر في حركة الطور السائل من المناطق الدافئة الي المناطق الباردة (1).

وتلعب الرطوبة دورها في تلف الاثار الرخامية اما في صورة قطرات ماء متكاثفة عن نجار ماء او اتية من مياه الامطار او من المياه الارضية ، حيث يتمثل خطرها في تكاملها مع العوامل الاخري مثل الاملاح والكائنات الحية الدقيقة والتلوث الجوي وهو ما سيتم توضيحة فيما بعد.

* دور الاملاح في تلف الاثار الخامية :

يمكن تمثيل دور الاملاح في تلف الرخام بتكاملها مع الرطوبة كالاتي :

ينتقل محلول الملح او خليط الاملاح الي المسام والشقوق بواسطة اذابة بللورات الاملاح في الماء ، وعند ارتفاع درجة الحرارة وتبخر الماء تعاد عملية تبلور الاملاح حيث تترسب علي الاسطح او داخل المسام .

وعند نمو الاملاح وتزهرها علي السطح تسمي تزهر الاملاح ، وعندما تحدث عملية التبلور داخل المسام تسمي بتزهر خفي للأملاح ، وهي تكون قليلة التلف اما الاولي فانها تسبب بعض الضغوط التي تظهر علي هيئة مسام وشقوق الحوائط والبلاطات والاعمدة الرخامية .

وهذه العمليات تربط بين انسياب المحلول الملحي خلال النظام الشعري ومعدل الجفاف والتبخر ، فعندما تكون هجرة المحلول الملحي اسطح الحجر اسرع من معدل الجفاف فان السائل الملحي كون بالسطح .

وتترسب بلورات المحلول الملحي علي قمة السطح الخارجي ويكون التزهر واضحا وربما يكون غير مرئي ، وقد يكون اقل ضررا في ظروف معينة اما عندما تكون هجرة المحلول الملحي نحو السطح الحجري ابطأ من معدل الجفاف فان المل الماء ينحر داخل الفراغ المسامي وهذا يؤدي الي تبلور الاملاح داخل الحجر علي ابعاد مختلفة والتي من الممكن ان تتصرف كمادة رابطة مؤدية الي تزايد سمك الطبقة السطحية الخفيفه وتكوين قشرة صلبة خارجية

واذا تجاوز الضغط القوة الخارجية للحجر فانه يحدث بعض التلف ويكون التلف ذات معدل ميكروسكوبي في البداية ولا يؤدي ال الي فقد بسيط في قوة الحجر ولكن بعد معدل كافي من دورات البلل والجفاف والتي تؤدي الي اعادة اذابة وتبلور الاملاح وعلي ذلك فيشاهد مسحوق علي السطح ، كما يعمل الماء المكثف علي اذابة بعض الاملاح والتي تملك درجات مختلفة من العدوانية عند تبلورها ، فعلي سبيل المثال فان كبريتات الصوديوم تميل الي اكثر تلف من كلوريد الصوديوم وهو اكثر تلف من كبريتات الكالسيوم ، كما ان خليط الاملاح يكون اكثر تلف .

ولسوء الحظ فان المصادر التي تمد الاثار الرخامية بالاملاح متعددة ، فالمباني والاثار الرخامية القريبة من البحر تميل الي التقاط ماء البحر المحتوي علي العديد من الاملاح وتكون بكميات قليلة ، والمكون الاساسي لماء البحر هو كلوريد الصوديوم الذي يلعب دورا هاما في تلف الاثار الحجرية القابلة للذوبان في رذاذ البحر في تلف مكونات ااحجار الجيرية في قلعة قايتباي والمسرح الروماني- كما اوضح دكتور محمد عبدالهادي – حيث اوضحت النصوص التي اجراها بالميكروسكوب الالكتروني الماسح انهيار الكالسيت ومدي التلف الذي اصابه من تزهر هذه هذه الاملاح (كلوريد الصوديوم – كبريتت الكالسيوم )

وبالاضافة الي دور الرطوبة تنشيط دور الاملاح في تلف الاثار الرخامية فانها تعمل علي تهيئة الظروف الملائمة لنمو الكائنات الحية الدقيقة وذلك عندما تصل نسبتها الي 75 %.

حيث ذكر دكتور محمد عبالهادي عام 1989م ان بكتريا thiobacili  تنمو باعداد كبيرة في التربة حيث تزيد اعداده عن 100000جم وربما اكثر من ذلك .

كما تعتبر منشطا لكثير من التفاعلات الكيميائية في وجود غازات التلوث الجوي.

 2 – الحرارة Air Temperature

تلعب التغيرات في درجات الحرارة اليومية والسنوية دورا كبيرا في تلف الرخام ، فالتغير في درجات حرارة النهار والليل شائع جدا . وتعتبر الاحجار موصل رديء للحرارة الا ان طوال فترة التعريض لاشعة الشمس نهارا تسمح بتخلل الحرارة ببطء كما تفقد هذه الحرارة المختزنة ليلا عند انقطاع المصدر الحراري ، وبصفة عامة تتناسب هذه الخاصية طرديا مع كثافة الحجر وعكسيا مع المسامية الظاهرة ، وقيم معامل التوصيل الحراري للرخام تبلغ 005, - 006,

ويعتبر الرخام من الانواع التي تتبلور جيدا وتتمدد في معدلات مختلفة  ، وتأثير الحرارة عند 100 درجة مئوية كحد ادني علي بلورات الكالسيت حيث تتحطم وتنفصل نتيجة الضغط الميكانيكي بلورة تلو الاخري في النموذج الشبكي واذا حدث ذلك يكون التشويه ثابت

وقد قام كل من فرانسيس واجريت بتجاربهم علي تأثير الحرارة علي الرخام حيث اثبتوا ان عينات الرخام التي اجريت عليها التجربة تتشوه عند درجة حرارة تتراوح بين 20 الي 300 درجة مئوية ، حيث يحدث اعادة تبلور علي حدود الحبيبة ثم يحدث اختزال عام في نسبة حجم الحبيبات وتصبح الحدود بين القطاعات حادة ثم يؤدي ذلك الي حدوث انفصال في الحبيبات وبالتالي حدوث شروخ

كما قدم ايضا بتفسير ميكانيكية التشويه حيث لاحظ ان التشوية غير المتجانس يفترض ان كل حبيبه فردية تتلف الي درجات مختلفة مستجيبة للضغط الخارجي الواقع عليها ، اما التشويه المتجانس يفترض ان كل حبيبة تضغط بنفس الدرجة مثل الحبيبات المحيطة بها ، كما ان سلوك الحبيبة يتأثر بالحبيبات المتجاورة في ضغطها وحركتها

كما اثبت ايضا ان الدولوميت تتناقص متانته مع ارتفاع درجة الحرارة من 25 الي 500 درجة مئوية .

حيث يتشوه الرخام عند 300 درجة منتجا انسياب بين حبيباته ، واعادة التبلور تكون نشطة عند درجات الحرارة العالية .

كما ان تأثير الحرارة كعامل تلف يكمن في تأثيرها الغير مباشر حيث تكون علاقتها مباشرة مع الرطوبة في مسام الحجر حيث تعمل علي تبخرها وبالتالي اعادة تبلور الاملاح .

بالاضافة الي اذابة الغازات الجوية مؤثرة بذلك علي التفاعلات الكيميائية والسماح للتميؤ المائي حيث يمكن اعتبار انه يتضاعف كل 10 درجة مئوية .

كما ان الحرارة لها تأثيرها الغير مباشر ايضا في تلف الرخام حيث تعتبر من الشروط اللازمه لنمو الكائنات الحية الدقيقة ، وقد ذكر ابو الدهب ان النطاق الحراري الذي يسمح للبكتريا بصفة عامة بالنمو يتراوح من صفر الي 75 درجة م ، ولكل نوع بكتريا احيانا نطاق حراري يقع في حدود الدرجة النيا والدرجة القصوي وتقع بينهما الدرجة الحرارية الميثالية .

3 – الرياح Wind Erosion

يعتبر هبوب الرياح والعواصف من العوامل الجوية التي تشكل خطورة بالغة علي اسطح الاحجار الاثرية ، وتتوقف خطورة الرياح علي سرعتها وعلي المصدر الذي جاءت منه ، فالرياح التي تهب من مناطق صحراوية تجلب معها حبيبات الرمال التي ترشف بها اسطح الاحجار الاثرية فتعمل علي نحرها ، كما تجلب معها جوا حرا مثل رياح الخماسين التي تعمل علي اعادة تبلور الاملاح

اما الرياح التي تهب من المناطق الباردة وخاصة وسط وجنوب اوربا والتي تعبر البحر المتوسط فتجلب معها جوا باردا ، كما تجلب معها بخار البحر الابيض المتوسط المحمل بالاملاح الذائبة التي تتسرب الي مواد البناء فتتلفها تلفا شديدا

وقد ذكر الدكتور عبد الهادي كيف ان قلعة قايتباي والمسرح الروماني بالاسكندرية قد تلفت احجارها الجيرية بواسطة الاملاح المحمولة بالرياح

كما تلعب الرياح دورا خطيرا في تلف الاحجار ، ويتلخص هذا الدور في حركة الهواء او ما يسمي بالتيارات الهوائية curents of air  والتي توجد فوق اسطح المباني الاثرية وهذه التيارات تساعد علي زيادة تبخر المياه المحملة بالاملاح الذائبة .

كما تحمل الرياح ايضا السناج ومخلفات المصانع التي تسبب غمقان واسوداد للاسطح مما يصعب ازالته ، كما ان وجود الرطوبة تتكون البقع الحمضية او الكلورية وهو ما يسمي بالتلف المزدوج وتعمل الاحماض والقلويات علي تاكل الاسطح حيث تتكون البقع مركبات صلبة مثل كربونات الكالسيوم او كبريتات الكالسيوم .

كما ان الرياح تحمل الجراثيم الفطرية والبكتريا والتي تترسب علي اسطح الاثار الرخامية وفي حالة الظروف البيئية الملائمة لها من حرارة ورطوبة تعمل علي بدء التلف العضوي للرخام .

ثانيا :- العوامل الكيميائية المتلفة للاثار الرخامية Chemical Factors Of Detedioraton Of Marbil

نتركز في التلوث الجوي للبيئة المحيطة للاثر وذلك لما يحويه هذا الموضوع من غازات ومواد كيميائية تؤثر بالسلب علي الرخام .

وهذه العوامل المتلفه تعتبر من مستجدات العصر الحديث والذي ترافق ظهورها مع نشأة الثورة الصناعية وانتشار المصانع والتي من اهم مساوءها تدخلها في التوازنات الطبيعية .

ولقد برزت تساؤلات عديدة ويعزي سبب هذا التساؤل الي الزيادة المطردة للغبار والغيوم وما تسببه من اضرار للانسان وللبيئة والتي نتجت عن التوسع الهائل في عمليات شق الطرق والانفجار السكاني والعمراني وزيادة عمليات التعدين السطحي ، يضاف الي ذلك التفجيرات النووية في الجو وما تنتجه المصانع من غازات ومواد كيميائية في الجو بالاضافة الي نشاطات اخري للانسان .

وبالاضافة الي ذلك فان الاثار الرخامية نظرا لحساسيتها من حيث المادة وشكلها البيض الجميل تتأثر بهذه العوامل والتي تؤثر علي الخصائص الفيزيائية والكيميائية للاثار الرخامية ، وتظرا لان موضوع التلوث الجوي يدخل فيه عناصر كثيرة لتوضيح دورها المتلف علي الرخام لذا لابد من القيام بدراستها دراسة تفصيلية كالاتي :-

     - اولا : معني التلوث الهوائي :-

يعني التلوث الهوائي الزيادة في تركيز المواد الغريبة عن التكوين الاساسي للهواء ، وتنقسم هذه الملوثات طبقا لمصدرها الي :

1.    ملوثات جوية طبيعية Natural Pollution Agents

2.    ملوثات جوية صناعيةArtificial Pollution Agents

1. الملوثات الجوية الطبيعية Natural Pollution Agents

وتتمثل هذه الملوثات الطبيعية في الحبيبات الصلبة الملوثة للهواء وهي حبيبات الاتربة والاتساخات والرمال الدقيقة وكربونات الكالسيو المتطايرة وكبريتات المعادن القلوية  المتصاعدة من بخار الماء ، وهذه الحبيبات صغيرة الحجم وخفيفة الوزن وتكون معلقة في الهواء او تترسب احيانا (1).

ويقاس حجم هذه الحبيبات بقياس اقطارها بالميكرون ، وتقسم علي حسب اقطارها الي حبيبات صغيرة نسبيا واقطارها اقل 5 ميكرون زهي تبقي معلقة في الهواء حتي يتم اصطيادها علي الاسطح الرخامية ، وا حبيبات صغيرة جدا واقطارها تبلغ حوالي 0.01جم ميكرون وهي تبقي تبقي معلقة في الهواء بصفة مستديمة ولا يمكن رؤيتها بالعين المجردة .

وتؤثر الرياح في انتشار هذه الملوثات وعندما يتم ترسبها علي السطح الرخامي تؤدي الي تغطية الزخارف والكتابات بلون اسود غير محبب مما يؤدي الي ضياع مظهر الرخام الجميل ويقلل من قيمته الجمالية والفنية

2. الملوثات الجوية الصناعية Artificial Pollution Agents

وتلعب المصادر الصناعية دورا هاما في تلوث الهواء ويتمثل فيما تفرزه مداخن المصانع والمنازل ومحركات الديزل والحافلات من ملوثات صناعية مختلفة سواء كانت صلبة او سائلة او غازية حيث تدفع مئات والاف الاطنان يوميا من الجسيمات الصلبة وهي تتمثل في حبيبات الكربزن السوداء والاكاسيد المعدنية والشحوم والزيوت البترولية ، كما انها تكون محملة بغبار Co2 وبعض الغازات الصناعية الضارة .

وتتراوح معدلات تراكم الغبار والاتربة في اجواء القاهرة الي ضعف المدل المسموح به في اوربا وامريكا ، وذلك لوجود المناطق الصناعيةفي شبرا وجنوب طره وحلوان

وهذه الملوثات الجوية تعمل علي تشوية مظهر الاثر الرخامي وهو ما يتمثل في سبيل محمد علي بميدان رمسيس بالاضافة الي ترسب الحبيبات والاتربة علي الاشرطة الكتابية والزخارف في مدرسة الاشرف برسباي. 
 الترسيب الجاف والرطب للملوثات الجوية علي الرخام :

لتوضيح ميكانيكية التلف للحجر فلابد ان نوجهه اهتمامنا الي تقدير ترسيب الحبيبات الصغيرة وتكثيف بخار الماء علي السطح ، وترسيب الحبيبات يعتبر الخطوة النهائية في سلسلة الانتقال والتحول للملوثات بين مصادر الانبعاث والسطح المستقبل .

والترسيب الجاف يتكون من تراكم الملوثات علي سطح الحجر من الهواء منقولة بواسطة الرياح ، وميكانيكية الانتقال تعتمد علي حجم الحبيبات والتي تصل الي سطح الحجر وتستبقي عليه بواسطة قوي فان درفال ، كما تؤثر علي هذه العملية سرعة الرياح ومدي حمل الحبيبة لشحنات الكتروستاتيكية ، كما ان خشونة السطح تلعب دورا هاما في عملية الترسيب.والتصاق الحبيبات يعتمد علي كمية المواد اللزجة المرسبة علي السطح .

أما الترسيب الرطب فيعتمد علي حجم الحبيبات وقيم PHودرجة الحرارة ودرجة الرطوبة ، حيث ان المطر الكثيف يمكن ان يغسل ويجفف الالشوائب ويبطيء من مهاجمتها للحجر ، كما ان اشعاع الشمس والرياح يؤثران علي تبريد وتسخين الحجر الذي يتأثر بتكثيف وتبخر الرطوبة حيث يؤثر ذلك علي معدل الترسيب .

غازات التوث الجوي المتلفة للاثار الرخامية :

تتلف الصخور نتيجة تفاعل غازات التلوث الجوي مع مواد الاثار الرخامية ، وسيتم شرح دورها المباشر وغير المباشر في تلف الاثار الرخامية .

وغازات التلوث الجوي المتلفة للرخام هي (مركبات الكبريت – اكاسيد النيتروجين – الاوزورن – كلوريد الهيدروجين – فلوريد الهيدروجين – ثاني اكسيد الكربون – اايروسولات الكبريتية )

وفيما يلي سنوضح تأثير كل مركب من هذه المركبات كالاتي : -

      1 – مركبات الكبريت (Sox) Sulfur Compounds

ومركبات الكبريت الرئيسية في الهواء الجوي هي ثاني اكسيد الكبريت وكبريتيد الهيدروجين والايروسولات الكبريتيه ، وينتج غاز ثاني اكسيد الكبريت من حرق الوقود المحتوي علي الكبريت وخاصة الفحم الحجري او مشتقات النفط المستعمل في التدفئة المنزلية والوقود المستعمل في محطات توليد الطاقة الكهربية .

ويقدر نفذ ثاني اكسيد الكبريت في الهواء بفترة زمنية تتراوح بين 2 – 4 ايام ويمكن خلال هذه الفترة الانتقال خلال مسافة قدرها 1000كم قبل نزوله بطريقة او بأخري الي سطح الارض.

وغاز ثاني اكسيد الكبريت هو غاز عديم اللون غير قابل للاشتعال ، درجة غليانة 10 مئوية ودرجة انصهاره بين 50 – 75 مئوية ، وله رائحة نفاذه عند تركيز 0.3 جزء بالمليون ، وهو يتأكسد ولا يحترق في جو ااكسجين الي ثالث اكسيد الكبريت في وجود عوامل منشطة للاكسدة مثل الحديد او المنجنيز

2SO2  +  O2  ________  2SO3

وغاز ثاني اكسيد الكبريت يمكن ان يذوب في الماء ليكون حمض الكبريتوز واغلبه في شكل ايونات الهيدروجين الموجبة H+  ويتأكسد الي حمض الكبريتوز ومنه الي حمض الكبريتيك ، وفي حالة وجود الاشعة فوق البنفسيجية يمكن ان تتم هذه الاكسدة بدون الحاجة الي منشط ، ويقدر تحول ثاني اكسيد الكبريت الي حمض الكبريتيك في القطرات المائية من 5-25%.(2)

ويوجد ثاني اكسيد الكبريت في الغلاف الجوي بصفة سائدة اكثر من غاز ثالث اكسيد الكريت والذي يوجد في الهواء فقط ، ويتحد ايهما مع اي نسبة من الماء وينتج عنه حمض الكبريتيك .

ومعدل تكوين الكبريتات من ثاني اكسيد الكبريت والاوزون او فوق اكسيد الهيدروجين يكون اسرع الف مرة من الاكسجين ونحتاج الي 10 دقائق ل O3  وخمسة ايام ل O2  (1)

ويقترح جدري ان ثاني اكسيد الكبريت وليس حمض الكبريتيك هو المسئول عن اغلب الهجوم ، حيث يحول ثاني اكسيد الكبريت الرخام الي كبريتيد الكالسيوم والذي يتأكسد الي كبريتات(2)

ويعتبر الجبس من اهم مكونات التفاعلات السابقة ، وهو المكون الاكبر للقشرة السوداء ، وتسمي هذه العملية بعملية الكبرته وهي من العوامل الرئيسية في تلف التماثيل الرخامية (3)

وقد اوضح Haneyborne  ان ميكانيكية تفاعل ثاني اكسيد الكبريت في مهاجمة الرخام وذلك بعد ذوبانه في الماء وتكوين حمض الكبريتوز كالاتي : -

1 . حمض الكبريتوز + اكسجين الهواء الجوي معطيا حمض الكبريتيك والذي يهاجم كربونات الكالسيوم لانتاج كبريتات الكالسيوم والتي تلتقط الماء لتكوين معدن الجبس.

2 . حمض الكبريتوز يمكن ان يهاجم مباشرة كربونات الكالسيوم لاعطاء كبريتات الكالسيوم والتي تتحد مع اكسجين الهواء الجوي لانتاج كبريتات الكالسيوم والتي تتبلور ايضا معطية الجبس .

وتعتبر الطريقة الاولي هي الاكثر شيوعا ونجاحا في الجو الرطب وحالات الضباب.

ومن الواضح حدوث بعض التفاعلات خلال الطريقة الثانية ويعلل ذلك وجود كمية من كبريتيت الكالسيوم في طبقة الجبس ، وتهاجم طبقة الجبس ببطء وذلك بغسيل الحجر بواسطة المطر وتزال طبقة الجبس المذابة وطبقة الاتربة ثم يظهر سطح جديد من الحجر يكون معرضا لنفس العمليات السابقة وزيادة مسامية الرخام تساعد علي اعادة تبلور قشرة الجبس والي حدوثها اسفل السطح ، وفي المناطق الساحلية يكون تأثير تكوين الجبس مع ملح الطعام او كلوريد الصوديوم المكون الرئيسي لماء البحر اكثر تأثيرا وأعظم خطرا من وجود الجبس بمفرده .(1)

وهو ما اكدته الدراسة التي قام بها الدكتور عبد الهادي واخرين من تأثير ملح الطعام وكبريتات الكالسيوم في تلف الاحجار الجيرية في المسرح الروماني وقلعة قايتباي . (2)

وقد قام جورج واخرين بتعريض قطع رخامية لجو غاز ثاني اكسيد الكبريت بتركيز معين في نظام ديناميكي ، وقد استخدموا تفلور وحيود الاشعة السينية في اظهار التحولات في الطبقات الخارجية للرخام حيث اظهرت تحول كربونات الكالسيوم المكون الرئيسي للرخام الي كبريتات الكالسيوم مما يؤدي الي تحطيم السطح . (3)

   2 – اكاسيد النيتروجين (NOx) Nitrogen Oxides

ويرمز الي اكاسيد النيتروجين بالرمز(NOx) ، ومجموعة اكاسيد النيتروجين المعروفة هي ثمانية اكاسيد وهي (NO3 – N2O6 – N2O – NO – N2O3 – NO2 – N2O4 – N2O5 )

واهم ثلاثة منها يوجدون في الجو هم اكسيد النيتروز N2O وهو غاز عديم اللون لايساعد علي الاشتعال وغير سام ، وغاز اول اكسيد النيتروجين NO وهو مثل السابق(1) ، وغاز ثاني اكسيد النيتروجين NO2 ، وتتواجد هذه الغازات بنسبة صغيرة في الغلاف الجوي (2)

وهي ثابته وتتداخل كيميائيا تحت ظروف خاصة مثل درجات الحرارة العالية والضغط .(3)

ومن اهم العمليات التي بضخ كميات كبية من اكاسيد النيتروجين الي الجو هي العمليات البيلوجية للمركبات المحتوية علي النيتروجين في تركيبها(1)

وفي غازات العادم فان بعض اكاسيد النيتروجين تتأكسد الي ثاني اكسيد النيتروجين تبعا للمعادلة :-

         2NO  +  O2 ____________2NO               

وفي الهواء يتأكسد اكسيد النيتريك بسرعة اكثر بواسطة الاوزون الجوي والعمليات الفيزيوكيميائية اكثر من الاكسجين لتكوين ثاني اكسيد النيتروجين :-

       NO  +  O3  ______________NO2   +  O2

ويتأكسد ثاني اكسيد النيتروجين بواسطة OHالي حمض النيتريك  :-

    NO2   +   OH ____________HNO3  

ومعدل التفاعل هذا الانتاج حمض النيتريك يكون اسرع عشر مرات من تفاعل ثاني اكسيد الكبريت ، وهناك طريقة اخري لتكوين حمض النيتريك وذلك بتفاعل الطور الغازي ل N2O5 والذي نتج عن المعادلة الاتية : -

           NO2   +   NO3   _________ N2O5

             N2O5   +   H2O  _________2HNO3       

وتكوين حمض النيتريك اثناءالليل يكون اعلي ومعدله اسرع عن تكوينه اثناء النهار . (1)

ودور حمض النيتريك في تلف المباني الحجرية غير واضح ، وفب بعض المناطق تأثير حمض النيتريك يكمن في تحويل كربونات الكالسيوم الي نترات الكالسيوم الاكثر ذوبانية تبعا للمعادلة :-

2CACO3  +  2HNO3 ___________CA(NO3)2  +  H2O  +  CO2   

وكمية النترات القليلة التي وجدت في القشرة السوداء من الصعب ثباتها وذلك نظرا لذوبانية نترات الكالسيوم العاليةوتبعا لكوفمان فان وجود نترات الكالسيوم علي الاحجار الجيرية يكون نتيجة للعمليات البيلوجية بفعل بكتريا النترته Nitritying Bacteria

2CACO3 +  (NH4)2SO4 +  4O2 __________CA(NO3)2 + CASO4 + 2CO2 +  4H2O

وتبعا للمعادلة السابقة فان تكوين كبريتات الكالسيوم يعزي الي مهاجمة حمض الكبريتيك للحجر ، وقد اكدت الدراسات الحديثة انه في الجو الرطب فان ثاني اكسيد النيتروجين يؤكسد وينشط ثاني اكسيد الكبريت ويزيد من معدل تاكل الاحجار الكلسية حيث يكون تأثير نترات الكالسيوم علي الجبس المتكون فعالا في المسام الي زيادة ذوبانية الجبس وازالة ماء الجبس واذابته بواسطة كمية قليلة من الماء عند وجود النترات .(1)

   3 – الامونيا Ammonia

وهو غاز قاعدي متوازن فيه الحامضية مثل غاز co2 ,  so2 , no2   ومن المصادر الاساسية لانتاج الامونيا  بول الحيوانات وعمليات الاحتراق بالاضافة الي بعض الاحماض الامينية والنشاط البكتيري خاصة في الفصول الدافئة .(1)

والامونيا غاز عديم اللون له رائحة نفاذة ويذوب في الماء بسهولة .(2) وتعتبر الامونيا من الملوثات الاساسية المؤثرة علي الاحجار حيث تساعد وتلعب دور كبير في تكوين حمض الكبريتيك وكبريتات الامونيوم في الهواء تبعا للمعادلة :

2NH3  +  H2SO4  _________  (NH4)2SO4               

وتمتص كبريتات الامونيوم الماء عند رطوبة جوية اعلي من 80 % ولكنها تكون بللورات جافة تحت هذه الرطوبة ، واملاح الامونيوم يمكنها التغلغل من خلال الشروخ الدقيقة وتساعد في عمليات التلف اثناء طور التبلور ، وتأثير غاز الامونيوم قد يحدث بطريقة غير مباشرة حيث انه من المحاليل المؤكسدة لثاني اكسيد الكبريت SO2 .

وقد قام Stambolov  باختبارات معملية للدلالة علي مدي تعاون الامونيا وثاني اكسيد الكبريت في نحر الاحجار ، حيث اثبت من خلال تعريض عينات من الحجر الجيريلتركيز كبير من الامونيا وثاني اكسيد الكبريت ان الترسيب الرطب للامونيا في مسام الحجر ينتج اكسدة ثاني اكسيد الكبريت ، كما ان وجود بكتريا النترنة تعمل علي تحويل املاح الامونيا الي حمض نيتريك .

كما ذكر عبد الهادي ايضا مدي مساهمة الامونيا في مساعدة غازات التلوث الجوي مثل ثاني وثالث اكسيد الكبريت وتحويلهما الي حمض الكبريتيك ذي النشاط الكبير الخطير.

    4 – غاز ثاني اكسيد الكربون Carbon Dioxide (CO2)

إن غاز ثاني اكسيد الكربون يعتبر من المكونات الطبيعية في الهواء الجوي حيث تكون نسبته في الهواء 0.03 ، والذي لا غني عنه للكائنات الحية حيث يدخل في عملية التحلل الضوئي.

ويكون CO2  ذائب في كل المياه الطبيعي مع الكربونات المعدنية مثل الحجر الجيري ولا يعتبر ملوث جوي حيث انه يحافظ علي التوازن البيئي وهو ماص للاشعة تحت الحمراء ويحافظ علي التوازن الاشعاعي للكره الارضية ، ومعظم CO2   لايذوب في الهواء ويذوب بواسطة البحر حيث يتحول الي كربونات تترسب علي سطح المحيط ، وهو اثق من الهواء مرة ونصف ويسبب الاختناق ، وهو غاز عديم اللون.

اما عن خواصة الكيميائية فهو مركب ثابت لايشتعل ولا يساعد علي الاشتعال ويذوب في الماء ليكون محلولا رديء التوصيل للكهرباء،ويعمل ثاني اكسيد الكربون علي تكوين حمض الكربونيك تبعا للمعادلة :-

CO2   +   H2O   ————————›    H2CO3            

وحمض الكربونيك هذا حمض ضعيف جدا وغير ثابت الا في المحاليل المخففة ، ومحلول الحمض يذيب كربونات الكالسيوم في الرخام حيث تتكون بيكربونات الكالسيوم القابلة للذوبان في الماء وتكون فيه (PH) عند اذابتها في الماء 5-6 . (1)

وتذوب بيكربونات الكالسيوم مائة مرة اكثر من كربونات الكالسيوم والتي تتحول الي كربونات كالسيوم تبعا للمعادلة : -

CA(HCO3)2    —————› CACO3   +   CO2   +   H2O                         

والكالسيت المتكون  يتخذ البلورات الكبيرة والتركيب المسامي عن الكالسيت الاصلي والذي يكون دقيق الحبيبات ، كما يساعد في تكوين القشرة الصلبة المائلة للرمادي وهو ما حدث لتمثال دوناتيلو وهو ما اوضحته الفحوص بالاشعة تحت الحمراء . (2)

    5 – الاوزون Ozone(O3)

وهو غاز ينكون جزيئه من ثلاث ذرات اكسجين ، ونسبة تواجده في الغلاف الجوي صغيرة جدا حيث يتواجد في طبقة الجو العليا حتي ارتفاع 60 كم ، وهو يمتص الحزم الضوئية في الاشعاع فوق البنفسجي الصادر من الشمس وهي اشعة حارقة وقاتلة لجميع الكائنات الحية .(1)

ومن اهم خصائص الاوزون الطبيعية انه عامل مؤكس اقوي من الاكسجين ، والاوزون لا يتلف الاحجار الجيرية بصفة مباشرة ولكنه يؤكسد SO2 ، والاوزون تكون اسرع الف مرة حتي مع الاكسجين ، والوقت الذي يحتاجة التفاعل للاوزون يكون 10 دقائق اما مع الاكسجين O2 فيكون 5 ايام.(2)

    6 – كلوريد الهيدروجين Hydrogen Chloride(HCL)

يعتبر من الملوثات الهوائية الشائعة المنبعثة من المصادر الصناعية مثل حمض الهيدروكلوريك ، وقد اقترح Eriksson ان تولد كلوريد الهيدروجين ممكن ان ينتج عن تفاعل حمض الكبريتيك مع ذرات ملح البحر والمحتمل ان يكون تأثير حمض الهيدروكلوريك علي عملية التلف يكمن في وجود الانترا كتسيت Antracticite

واحتمال تفاعله : -

CACO3   +   2HCL  ___ H2O____   CACL2.6H2O   +   H2CO3                   

     7 – فلوريد الهيدروجين Hydrogen FlUORIDAL(HF)

وينتج فلوريد الهيدروجين من العمليات الصناعية علي سبيل المثال صناعة الالومنيوم ، الحديد ، الزجاج ، الطوب الاحمر ، الاسمدة  او عن طريق احتراق الفحم حيث يوجد الفلورين وتنبعث مركبات الفلورين الطيارة الي الجو وذلك لان العمليات الصناعية للمواد الخام تستخدم درجة حرارة عالية وتحتوي علي معادن الفلوريد مثل الفلورين Fluorite caf2 والكربوليت وفلوريد الهيدروجين كملوث غازي يتفاعل مع الاحجار الكلسية في الهواء منتجا الفلوريت CAF2 كمادة غير قابلة للذوبان :-

2HF   +   CACO3 —————› CAF2   +   H2O   +   CO2                                

وتركيزات فلوريد الهيدروجين الهوائية نادرة ، وقد عرض لورتس ومارتس الاحجار الكربونية لدورات متتابعة من فلوريد الهيدروجين حيث يتحد اطوار بللورية جديدة بحيث تعيد التركيب المعدني للطبقة السطحية لتكوين الفلوريد ، كما تنتج شقوق دقيقة منتهية الصغر لصغر السطح النوعي لفلوريد الكالسيوم والذي يقل 33.5% عن الكالسيت (1)

     8 – المطر الحمضي Acid Rain

وهو احد ملوثات الهواء الثانوية الخطرة ولا يعرف بالضبط الميكانيكية التي يتكون منها المطر الحمضي ، الا انه يعتقد ان الرذاذات الحمضية تتكون بسبب تفاعل بعض ملوثات الهواء الاولية مع قطرات بخار الماء التي لا تلبث ان تتساقط ، ويعتبر المطر حمضي اذا كان معدل الاس الهيدروجيني 5-6 .

وتعتبر المناطق الصناعية التي ترتفع بها درجة الرطوبة هي المناطق المعرضة للامطار الحمضية والذي يذيب ببطء الاحجار الجيرية .

ومن اهم الامثلة علي ضرر المطر الحمضي للمباني التاريخية هو تاج محل بالهند حيث هاجم المطر الحمضي المتكون من اتحاد اكاسيد الكبريت والكربون المتصاعد في محطات توليد الكهرباء الموجودة في نفس المنطقة في نفس المنطقة وادي الي تشوية مظهره وضعف بنيته .(2)

ثالثا : عوامل التلف البيلوجية المتلفة للاثار الرخامية :-

تلعب الكائنات الحية الدقيقة دورا لايقل اهمية وخطورة عن عوامل التلف الفزيوكيميائية وهذه العوامل مختلفة حيث تعمل مجتمعة وتتكامل مع بعضها في احداث التلف العضوي بالاثار الرخامية .

وفيما يلي تصنيف لاهم مسببات التلف البيولجي :-

 

    اولا :البكتريا Bacteria

وتعتبر البكريا اصغر الكائنات الحية الدقيقة ، وهي كائنات وحيدة الخلية حيث تتركب من نواة يحيط بها السيتوبلازم والتركيبات الداخلية الاخري.

وتتراوح اشكلها ما بين الشكل كالروي، العصوي ، اللولبي ، وهي تستعمل الاكسجين كعامل نهائي في الاكسدة ، وتحصل علي الطاقة اللازمة لها عن طريق التفاعلات التي تتضمن الاكسدة والاحتراق وهي اربعة اقسام: -

            1 – بكتريا ممثلة للضوء ذاتية التغذية Photo Autortrophic

وهي تعتمد علي الضوء كمصدر للطاقة وعلي ثاني اكسيد الكربون كمصدر للكربون ، ومن امثلتها بكريا الكبريت الخضراء .

          2 – بكتريا ممثلة للضوء غير ذاتية التغزية Photo Hetrotrophic

وهي تعتمد علي الضوء كمصدر للطاقة ومركبات الكربون العضوية كمصدر للكربون ، مثل البكتريا القرموزية غير الكبريتية.

         3 – بكتريا تقوم بالتمثيل الكيميائي وهي ذاتية التغذية Chemo Autotrphic

ومن امثلتها (Chemo Lithiotrophic)

        4 – بكتريا تقوم بالتمثيل الكيميائي وغير ذاتية التغذية:

وهي تتأثر بدرجة الحرارة كما ان الاملاح لها تأثير علي النشاط البكتيري .

·       دور البكتريا في تلف الاثار الرخامية :

من الانواع التي تتلف الرخام :-

   1 – البكتريا المؤكسدة للكبريت (Sulphur oxidizing Bacteria)

وهي من اخطر الانواع الي تسبب تلف الاحجار الجيرية ، والتي تحتوي علي نسبة عالية من الكبريت ، وعملية الاكسدة لانتاج الكبريت تكون مسؤلة عن تغيير نسبة PH  من 2-3 لعدة شهور (1)

حيث تتم اكسدة الكبريت الي حمض الكبريتيك لمساعدة نوع (T-Thiooxidans) والذي يهاجم كربونات الكاليوم المكون الرئيسي للرخام منتجا بذلك كبريتات الكالسيوم (1)

   2 – بكتريا التروجين :

وهذا النوع من البكتريا يوجد علي الاحجار المتواجد عليها مخلفات الطيور ، وتقوم هذه البكتريا بأكسدة الامونيا وتحويلها الي حمض النيتروز ، وعندما تتفاعل مع كربونات الكالسيوم المكون الرئيسي للرخام تولها الي نترات كالسيوم القابلة للذوبان في الماء ، وتقوم الامطار في معظم الاحيان بازالتها، وقد ارجع كاوفمان سبب تلف الاحجار الكربونية الي التلف البيولجي الناتج عن عملية النترجة.

والبكتريا المسئولة عن ذلك تسمي (Hitrosomas,Nitro Bacter)

     ثانيا : الفطريات Fungi

وتعتبر الفطريات الانية من اهم الانواع التسي تسبب التلف البيولجي للاحجار الجيرية والرخام  ، وهي تتكون من مجموعة من الكائنات الخالية من الكلوروفيل لذا فهي غير قادرة علي تمثيل الغذاء الكربوني بل تمتصه مجهزا(1)

وقد ثبت ان الخلايا الفطرية تفرز احماض عضوية ذات درجة تركيز عالية تتسبب في تلف الاحجار ، واهم هذه الاحمض حمض اللكتيك والاكساليك والخليك والتانيك والنيتريك والكربونيك .ومن اهم الفطريات

(Aspergillusnigar , Asperillus Flavas , Benicillum Botrytis , Mucor , Trichoderma , Acremonium Penicilum , Dematicoal , Penecillum Verru Losum , Aspergillus Divevvicolor,………etc)

وتهاجم الفطريات السابقة بواسطة الاحماض التي تفرزها مادة كربونات الكالسيوم وتعمل علي اذابنتها (1)

وقد ذكر العالم Domaskowski ان مادة كربونات الكالسيوم التي لم تتعرض لهذه الاحماض حيث تتحول الي املاح هذه الاحماض القابلة للذوبان في الماء وبالتالي تتلف الاحجار.

ثالثا : الاشنه:

هي كائنات ذات الوان متعددة غالبا ما تكسو سطح الصخور ، وهي تتكون من كائنين مختلفين (فطر ، طحلب)والفطريات المكونه للاشنه فقدت القدرة علي ان تعيش منفردة ولذلك فهي لا توجد في الطبيعة الا علي هيئة اشنات ، اما الطحالب فقد توجد حرة وقد توجد في معيشة تكافلية مع الفطريات، وااهمها الطحلب الاخضر ، الاخضر المزرق.

وتعتبر الاشنات ابطء الكائنات نمو ، وتعتبر العوامل المفضلة للاشنه هي الضوء المباشر ودرجة الحرارة المعتدلة ورطوبة ثابته وهواء جوي نقي، كما تؤثر الرياح علي نموها .(1)

وتتركب الاشنة من منظومة من الخيوط الفطرية المتشابكة ينتشر عليها الطحلب انتشار بسيط ، ويعرف هذا التركيب البسيط بالتركيب المتجانس الطبقات .

وتلعب الاشنة دورا هاما في تلف مواد البناء المختلفة والتي تحتوي علي نسبة عالية من الرطوبة ولا يقتصر نشاطها علي اسطح الاحجار بل يمتد نشاطها اسفل هذه الاسطح بعدة مليمترات مما تسبب انفصال اجزاء منها بمرور الوقت ، والاشنة تتسبب في تلف الحجر عن طريق العمليات الكيميائية والميكانيكية باطلاقه حمض الكربونيك وحمض الاوكساليك ، وانتاج مركبات اشنية تذوب في الماء وينتج اوكسالات الكالسيوم حيث تفاعل حمض الاوكساليك مع مادة كربونات الكالسيوم المكون الرئيسي للرخام.

    رابعا : الدور البشري المتلف للاثار الرخامية :

ان الدور البشري لا يقل اهمية عن العوامل السابقة فقد يكون عاملا مساعدا ولا يقتصر دوره علي تشويه وضياع المعالم الاثريةوالفنية والجمالية ، بل قد يتعدي الامرالي التأثير علي متانة وقوة الاثر الرخامي،

والدور البشري المتلف اما عن طريق الانسان نفسه عن طريق مساهمة الدور البشري ، او عن طرق المواد التي يستخدمها في الترميم.

ويمكن تقسيم العوامل البشرية المتلفة للاثار الرخامية كالاتي : -

              -1- تشويه الاثار الرخامية وتلفها :-

تيجة لقلة الوعي الاثري والحضاري بقيمة هذه المقتنيات الاثرية وذلك عن طريق تغطيتها باكاسيد ملونة لدهانها كما هو موجود علي تيجان الاعمدة في مسجد زغلول بدشيد .

كما تؤدي الحرائق والمواد القطرانية والدخان الناتج من المصانع الي اسوداد الاسطح الرخامية وتصبغها .

كما ان الاستكمال الخاطيء والتي منها استكمال بوابة رخامية برخام مخالف للون بالحديقة المتحفية بطنطا، كما ان زيادة الاحمال علي الاعمدة الرخامية يؤدي الي شروخ طولية .

           -2- تأثير الزائرين علي الرخام :

حيث زيادة اعداد الزائرين للمباني الاثرية ومنها الرخام وذلك عن طريق الاتصال المباشر (بالاقدام – الايدي – الملابس ) او عن طريق تلوث الهواء بدخان التبغ ، او عن طريق زيادة الرطوبة النسبية للهواء داخل المبني مما يسبب تكثف الرطوبة علي الاسطح الباردة وبخاصة الاثار الرخامية حيث يؤدي الي تحريك الاملاح من داخل التماثيل الي خارجها فيزداد تلف السطح ويصاحب ذلك عمليات انفصال اجزاء من الاثر علي هيئة قشور.

كما ان الانسان يسبب تلف غير مباشر للاثار الجيرية وذلك اذا ما تسربت مياه الصرف الصحي الي اساسات جدران المباني والبلاطات الرخامية الحائطية والاشرطة الرخامية والاعمدة ، وذلك لان مياه الصرف الصحي تحتوي علي احماض عضوية مثل حمض البنزويك واليوريك بالاضافة الي المواد الملوثة والاملاح المعدنية مثل كلوروكبريتات وفوسفات الصوديوم والبوتاسيوم والكالسيوم ، وهذه المركبات الكيميائية تؤثر علي الاثار الرخامية عن طريق تشويهها واتساخها وتكوين املاح تزيد من تلفها.

3- استعمال اسياخ الحديد في التسليح :

ان مشاكل كل المقويات المعدنية ناتجة عن صدأ المعدن ، ويعتبر الحديد خطر جدا وذلك لزيادته في الحجم عندما يصدأ مخلفا ضغوط داخلية نتيجة حجم الاكاسيد المتكونة عليه وذلك لتغير الظروف البيئية المحيطة به ، وذلك لان هيدروكسي الكالسيوم المستخدم في المونة والذي يسبب صدأ الحديد يتكربن بواسطة ثاني اكسيد الكربون حيث تبدأ هذه العملية علي سطح المونة اولا ثم تتعمق الي الداخل ، وتعتمد سرعة ذلك علي مسامية المادة .

كما ان التمدد الحراري للحديد اعلي من التمدد الحراري للاحجار ،ويعتبر هذا الاختلاف خطير حيث يؤدي الي مزيد من الشروخ والشقوق الدقيقة ، كما ان اسياخ الحديد تؤدي الي اتساخ الرخام وذلك عن طريق هجرة مركبات الصدأ عبر مسام الرخام . (1)

     -4- استعمال مونة الجبس في المناطق الرطبة :

تستعمل مونة الجبس لاستكمال الاماكن المفقودة في الرخام ، واستخدامها في اماكن ترتفع فيها درجة الرطوبة النسبية يؤدي الي تلف الرخام حيث ان الجبس يتأثر بسهولة في الرطوبة العالية حيثيذاب جزء منه ويهاجر الي اماكن مختلفة وتترسب ويتبلور مرة اخري علي هيئة بلورات ملحية عند انخفاض درجة الرطوبة النسبية والتي تحدث ضغوط موضعية هائلة مصاحبة للنمو البللوري له مؤدية الي  تفتت السطح الحجري .