Что с нами происходит?: Записки современников

Кальцит, относительно мало растворимое соединение, реагируя с водой осадков и конденсированной влагой, насыщенными углекислотой из атмосферы, в холодном климате превращается в растворимый бикарбонат кальция. Эта реакция идет тем активнее, чем больше растворимость углекислоты в воде, то есть чем вода холоднее. Поэтому в северных широтах карбонаты легко растворяются: следы этого процесса хорошо видны, например, на мраморных скульптурах ленинградского Летнего сада, и поэтому в холодное время над ними возводят павильоны. В Ленинграде растворяется даже известь из фундаментов зданий и остаются лишь валуны. Во Владимире и Москве растворение идет на стенах памятника выше 3―5 м от поверхности земли. Еще южнее — известняк стабилен; даже на влажном Черноморском побережье Кавказа на стенах памятников IV―IX веков, например на Иверской горе в Новом Афоне, сохранились затесы, сделанные древними строителями.

Однако растворение карбонатов усиливает растущая из-за загрязнения атмосферы «агрессивность» воды, которая, насыщаясь сернистыми соединениями, превращается в слабый раствор серной кислоты. Этот процесс усилился, когда стали топить печи каменным углем, а в наше время сера также попадает в воздух из заводских отходов и выхлопов автомобилей. Тонны сернистого газа разносятся ветрами на сотни километров, заводские выбросы из ФРГ отравляют дожди, выпадающие в Швеции; дым заводов США становится бедствием для полей Канады. Растворение карбонатов начинает проявляться и в более южных зонах: в Греции и Италии, некогда странах «вечного мрамора».

В засушливом и жарком климате при недостатке воды карбонаты не разрушаются, например, в Баку, где здания построены из рыхлого ракушечника третичного возраста. Более того, в Средней Азии (Бухаре и Самарканде) стабилен даже гипс (ганч), которым издавна скрепляют кирпичи вместо извести. В Сахаре, одном из самых засушливых мест на Земле, в городах Тегази, Бани-Абас и Альголии некоторые дома построены из… каменной соли. Соленой водой поливают дороги в пустыне Цайдам (КНР), и они становятся крепче бетонных.

Но как же предотвратить растворение карбонатных построек? На первый взгляд кажется, что достаточно покрыть стены непроницаемой пленкой, скажем, масляной краской. Нет, это недопустимо, ибо влага фильтруется из глубины стен под эту пленку, камень перестает «дышать», и уже тогда-то отслаивание приповерхностных зон камня неизбежно. Пока наиболее подходящим представляется тот способ, к которому прибегали и раньше, особенно в Новгороде и Пскове; надо регулярно белить и даже штукатурить здания, так как побелка растворяется и смывается, а стена сохраняется. Разумеется, речь идет о побелке белокаменных — известняковых — стен. Курьезом стала побелка кирпичных стен церкви Зосимы и Савватия (1637) и башен Троице-Сергиевой лавры, и особенно церкви Вознесения в селе Коломенском, красоту которой придавало чередование красного кирпича и белокаменных блоков, опоясывающих церковь подобно нитям жемчуга.

Стекая по стене, воды насыщаются кальцием, и их кислотность снижается, наступает устойчивый режим карбонатов. Процесс перехода кальцита в бикарбонат кальция сменяется противоположным: на поверхности стен осаждение кальцита происходит по той же реакции, которую мы уже приводили, но теперь идущей справа налево. Выпадая из раствора, кальцит перемешивается с побелкой, глинистыми частицами и гипсом. Последний, в свою очередь, образуется при взаимодействии кальцита и сернистого газа. Хотя гипс сам по себе — свидетельство разрушения, но его смешение с побелкой, кальцитом, глинистыми (силикатными) частицами образует на стенах белокаменных построек карбонатно-силикатно-сульфатную пленку толщиной 0,1―1 мм, защищающую поверхность стен от разрушения.

Состав пленки различен в разных климатических условиях и в разных частях построек. В северных районах она в основном карбонатная, а в южных — силикатная; в верхних частях здания — силикатная, а в нижних — карбонатная. В городах в ее составе превалирует гипс. Так как количество серы в атмосфере в разных районах разное, то различно и содержание гипса. В белокаменных постройках Москвы гипс составляет до 7 % приповерхностной зоны, а вне пределов — менее 1 %. Образующаяся на стенах памятников, особенно белокаменных, защитная пленка предохраняет их от разрушения, и удаление ее недопустимо, ибо резко усиливает разрушение стен. К сожалению, такая «реставрация» делается и пескоструйным аппаратом, и путем химической чистки специальными веществами (фтористый аммоний, трилон Б и даже кислота). Оставаясь в камне, они продолжают его разрушать.