Подводная археология и консервация мокрого дерева

ПОДВОДНАЯ АРХЕОЛОГИЯ И КОНСЕРВАЦИЯ МОКРОГО ДЕРЕВА

Таскаев В.Н.

Article by Professor Taskaev describes modern methods of wood preservation in laboratory studies of underwater archeology sites. It provides an analytical evaluation of the known project on conservation and rescue of sunk medieval ships.

При проведении подводных археологических исследований в местах нахождения затопленных городов, поселений и остатков древних кораблекрушений, ученым приходиться сталкиваться со многими проблемами, напрямую связанными с методикой поисковой работы, и раскопок в водной среде. Не менее проблематичными до настоящего времени являются и вопросы, касающиеся обеспечения сохранности найденных археологических артефактов, некогда изготовленных из различных металлов, кости и дерева. По сравнению с другими материалами, деревянные предметы, длительное время находившиеся в воде, больше всех предрасположены к уничтожению.

К проблеме консервации изделий, изготовленных из дерева и извлеченных из воды, обратились ещё в середине XIX века, когда на Швейцарском плоскогорье, в нескольких озёрах, нашли свыше пятисот лодок, выдолбленных из стволов деревьев. Применённые существовавшие в то время методы консервации, привели, в конечном счете, к тому, что лишь немногие из найденных челнов, сохранились до наших дней. Многочисленные находки деревянных изде-

лий в дальнейшем, потребовали выработки специальной методики консервации, разработка которой непрерывно протекала в течении всего XX века.

В первой половине XX века наибольшее распространение получили методы, когда посредством медленного высушивания, и консервации в жидкостях, с последующей дегидратации с пропиткой, покрытия защитным слоем и обработки квасцами.

Консервация деревянных предметов методом медленного высушивания, представляла собой самый простой и доступный метод, состоящий в медленном, равномерном и контролируемом высушивании, при котором постепенно снималось напряжение между более сухим поверхностным слоем и ещё более влажным внутренним слоем древесины. Однако этот метод оказался мало эффективным, поскольку зачастую приводил к уничтожению деревянного изделия.

Метод консервации в жидкости предусматривал применение жидкостей в виде чистого глицерина, формалина и спирта. Недостаток этого метода состоял в том, что в течение длительного времени нужно было постоянно менять жидкость, при отсутствии гарантии положительных результатов. Метод дегидратации должен был проводиться одновременно с нанесением защитного состава на поверхность деревянных предметов. В этом случае предусматривалась пропитка дерева раствором спирта и олифы, смолы и чистого бензина, льняного масла и скипидара. Что так же оказалось малоэффективным.

Консервация посредством покрытия защитным слоем заключалась в нанесении на поверхность деревянного предмета таких компонентов, как льняное масло или карбонил. Однако образующийся защитный слой не становился полностью водонепроницаемым, а лишь задерживал процесс разрушения дерева.

В странах Северной Европы в середине прошлого века широкое распространение получил метод консервации, основанный на применении квасцов. Квасцы представляли собой двойные водные сульфаты алюминия и калия, которые позволяли удалить из тканей дерева молекулы воды. Но от этого способа в последствие время отказались по нескольким причинам. Деревянные изделия, обработанные квасцами, со временем теряли четкость очертаний. Кроме этого отрицательно сказывалась гигроскопичность квасцов. Они, по мере поглощения жидкости, постепенно разрушаются при

конденсации и требуют регулярного повторения процедуры. Серьезным недостатком данного метода являлось и то, что было невозможно измерить глубину пропитки дерева, а кристаллизация квасцов приводила к разрыву клетчатки древесины.

Перечень вышеприведённых методов показывает, что они использовались зачастую наугад, методом проб и ошибок. Но даже в этом случае не удалось выработать наиболее оптимальный вариант консервации.

Во второй половине XX века, в связи с успехами в области органической химии, появлением новых синтетических веществ, применением пропитки укрепляющими веществами с помощью вакуума, использованием инфракрасного излучения, возможности в области консервации дерева, заметно возросли. Синтетические вещества пришли на смену веществам природного происхождения, позволяющие сохранить форму, размеры, текстуру и цвет деревянных предметов.

В специальных лабораториях прошли апробацию ряд методов консервации в том числе и с помощью синтетических веществ. Отдельные из этих методов, продолжают использоваться до настоящего времени.

Консервация дерева посредством вакуумного вымораживания. Этот метод прошедший испытания в Швейцарии, заключался в удалении содержащийся в деревянном предмете воды путём сублимации, то есть переводом воды из твердого состояния в газообразное под воздействием низких температур и вакуума. Преимущества этого метода состоят в том, что на материал оказывается минимальное механическое воздействие и обеспечивается его сохранность на очень долгий срок. В этом случае для обработки необходима низкотемпературная камера предварительного охлаждения предмета из дерева, герметическая ёмкость со специальным устройством, способным обеспечить низкие температуры до -45 градусов по Цельсию и насос для создания в ней вакуума. Консервация дерева с помощью вакуумного вымораживания может быть усовершенствована с помощью применения полиэ-тиленгликоля. В этом случае найденный деревянный предмет с большой осторожностью извлекают вместе с образовавшимися вокруг него отложениями, помещая сразу на жесткое основание,

которое позволит сохранить его жесткость. Чтобы предотвратить высыхание до начала реставрационных работ, предмет помещают в водную среду, для чего его первоначально помещают в полиэтиленовый пакет, уложенный в проволочный контейнер, соответствующих размеров и погружают в ванну заполненную водой, хранящуюся в тёмном месте. На начальной стадии консервации, производится обработка дерева, путем его очистки и отбеливания. Затем в течение 6 недель деревянный предмет выдерживают в растворе ПЭГ-400 и затем на протяжении 12-16 недель в растворе ПЭГ 4000 ( ПЭГ-400 — полиэтиленгликоль с малым молекулярным весом, ПЭГ-4000 — полиэтиленгликоль с большим молекулярным весом). Продолжительность обработки полиэти-ленгликолем зависит от размера и степени сохранности самого предмета. На следующей стадии консервации, вынутый из ванны с полиэтиленгликолем, деревянный предмет, подвергают предварительному замораживанию при температуре не ниже 30 градусов по Цельсию и сразу помещают в вакуумную камеру. Выделяемые пары воды улавливаются находящимся в камере конденсатором. Через равные промежутки времени, предметы вынимают из камеры и взвешивают. (Маленькие деревянные предметы вынимают ежедневно, предметы большого размера — два раза в неделю). По мере такой обработки, дерево постепенно становиться легче и по завершению всей процедуры теряет более половины первоначального веса. Консервация считается законченной, когда вес предмета стабилизируется. При консервации очень крупных по размерам деревянных предметов, весь процесс может продолжаться порядка пяти месяцев и более. Поскольку каждая порода дерева по своему реагирует на различные этапы консервации, могут возникать непредвиденные ситуации.

Для лучшего понимания того, насколько сложен процесс консервации даже с применением современных материалов и технологий, приведем полную выдержку из книги Гюнтера Ланитцки «Амфоры, затонувшие корабли, затопленные города», изданной на русском языке в 1982 году, в которой последовательно описывается консервация шведского военного корабля «Ваза», поднятого со дна Стокгольмской бухты в 1961 году: « Первая задача группы консервации корабля состояла в том, чтобы сохранить отдельные

находки, полученные археологами. Так как специальное помещение ещё не было готово, корпус корабля несколько месяцев находился на открытом воздухе. Всего несколько часов нахождения на солнце могли быть достаточными для того, чтобы подвергнуть большой опасности состояние уже попорченного поверхностного слоя. Поэтому все отдельные находки содержались в специальных резервуарах с водой. Для защиты от гниения в воду добавляли фунгицид. Корпус корабля постоянно обливался водой — на это уходило около 20 000 литров в минуту. Ещё до наступления холодов было готово необходимое помещение. Специальная климатическая установка защищала судно от воздействия мороза. Необходимо было предохранить корпус от напряжений на разрыв и сжатие, которые могли возникнуть под воздействием расширения воды, замерзшей в дереве и в местах соединений. До сих пор практика не знала случаев консервации археологических находок таких огромных размеров, состоящих из органических субстанций. Площадь одной только внешней поверхности корпуса составляла более 15 000 кв. метров, а объём равнялся 900 куб. м. — это был действительно самый крупный в мире объект, который предстояло законсервировать. Вскоре стало ясно, что при помощи ни одного из существующих консервирующих средств нельзя было решить две большие и важные проблемы: предотвращения гниения древесины и стабилизацию её состояния. Для этого объекта необходимо было разработать специальный метод пропитки. Самым верным путем оказался диффузионный метод. Для этого используются растворимые в воде субстанции или такие, которые смешиваются с водой и могут проникать как в мягкое, так и в твердое дерево. Возможность использовать различные пропиточные средства в значительной степени зависит от породы дерева и степени гниения».

На «Вазе» была сделана попытка использовать метилцеллюло-зу. Однако, вследствие плохой абсорбции, она не давала достаточной защиты от повсеместно начинавшейся усушки и не сдерживала в достаточной степени наступления хрупкости поверхности дерева. Зато хороший результат обещала дать консервация с помощью полиэтиленгликоля (ПЭГ). Многие факторы влияют на абсорбцию и стабилизацию. Степень полимеризации ПЭГ может меняться в зависимости от молекулярного веса: от 400 (жидкое состояние

при комнатной температуре) до 10 000 (очень твердое состояние). Другими важными факторами являются концентрация ПЭГ, выбор средства от грибка-паразита, температура, метод использования и растворитель. Вначале, при консервации корабля, была проведена пропитка дерева при концентрации ПЭГ 4000 (30 % ), при температуре ванны 25 градусов. Температура постепенно повышалась, пока не достигла 90 градусов, а концентрация не увеличилась до 100 процентов. Но тут выяснилось, что при такой начальной концентрации консервирующего средства, клеточная ткань дерева оказалась заблокированной для дальнейшего пропитывания. Таким образом, консервирующее средство не могло больше проникать в дерево. Особенно это имело место при обработке дубового дерева. Поэтому при дальнейших работах была выбрана начальная концентрация ПЭГ 5%, при постоянной температуре 60 градусов. Такой выбор оказался удачным. Опыты показали, что ПЭГ 1500 больше пригоден для консервации, чем ПЭГ 4000. Повышение концентрации ПЭГ до 100% привело к слишком быстрому высыханию дерева и снизило содержание влажности до нежелательной степени. Оказалось полезным снижать содержание влаги в дереве до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие с влажностью, ожидаемой в музее, так как при более низкой степени влажности, дерево вновь начнет увеличивать содержание влаги, что затем приведёт к созданию напряжений в его теле. Чтобы воспрепятствовать гниению, был испробован весьма эффективный пентахлорпеналат натрия. Недостаток состоял в том, что эта соль оседает не только в воде, но и в водных растворах ПЭГ; при этом образуется нерастворимый пентахлорпенол, который не обладает проникающими свойствами. Поэтому группа специалистов — консерваторов верфи «Ваза», разработала новый состав: фунгицида с ПЭГ. В качестве добавок использовался боракс и борная кислота. Это консервирующее средство обладает хорошей проникающей способностью и великолепно защищает дерево от грибка и насекомых. Одновременно это средство предохраняет от ржавения, является огнестойким и безвредным для человеческого организма. Так как после поднятия корабля, аквалангисты ещё несколько лет занимались обследованием места гибели судна в Стокгольмской бухте, то количество объектов, подлежащих консервации, скоро достигло 25 000.

Для консервации большинства находок в первое время применяли два метода работы: при прерывистом методе, объекты погружаются в ванну с определенной начальной температурой и начальной концентрацией консервирующего средства; затем они попадают во вторую ванну с консервирующими средствами более высокой температуры и концентрации. Такая консервация осуществляется шаг за шагом, пока не будет достигнута предписанная конечная температура и окончательная концентрация. Недостатки этого метода заключаются в длительном времени, постоянном изменении положения объектов, а так же в том, что при смене ванн, объекты соприкасаются с воздухом. К этому следует добавить, что в результате частого перемещения объектов, они могут оказаться поврежденными. Для крупных находок ( например, потолочные балки длиной 11,7 м.) описанный метод работы неприемлем. В этом случае понадобилось бы большое количество крупных резервуаров с соответствующими растворами, а это весьма сложно как в экономическом, так и в пространственном отношении. Позднее стали главным образом работать по второму, непрерывному методу. Объекты помещались в пустой резервуар, который затем заполнялся консервирующей жидкостью. В ходе консервации — этот период колебался от 10 до 18 месяцев — повышалась концентрация и температура ПЭГ — в зависимости от состояния объекта. При высокой начальной температуре добавка боракса и борной кислоты не нужна, так как этот процесс по себе достаточно эффективен и исключает гниение. Однако во время последующего периода сушки, деревянные предметы подвергались опасности воздействия грибка.

Значительная часть работы по консервации состояла в том, чтобы освободить корпус «Вазы» от глины, ржавчины, сульфида железа и других загрязнений. После того, как отдельные предметы на борту были учтены археологами, было осуществлено грубое мытьё палуб, деревянного настила и других частей. Очень трудно было мыть в промежутке между настилом и внутренней переборкой, так как это пространство составляло всего несколько сантиметров. Для того, чтобы обеспечить безукоризненную очистку, были удалены несколько потолочных балок, трюмных балок и брус, проходящий между нижними накладными дверями.

Чтобы решить проблему консервации корпуса, которая до сих пор считалась не разрешимой, как в техническом, так и в финансовом отношениях, вначале были приняты временные меры. На берегу устанавливался старый бак ёмкостью 3000 литров. Его можно было легко наполнять консервирующей жидкостью, смешивать эту жидкость и регистрировать расходуемое количество. Из этого бака консервирующее средство под давлением подавалось в трубопровод, проходивший с внешней и внутренней стороны корпуса судна. Через равные промежутки были установлены соединения с защелками, к которым присоединялись шланги и форсунки. Такая система позволяла пятерым специалистам за пять часов провести полную обработку корпуса корабля. До февраля 1965 года, такая обработка проводилась один раз в день, а в помещении поддерживалась относительная влажность (95%). С помощью этих мер предполагалось воспрепятствовать высыханию дерева и добиться максимальной абсорбции консервирующего средства. В период с апреля 1962 по февраль 1965 г. проводился замер степени и глубины пропитки корпуса. В результате такой обработки, удалось достичь глубины проникновения ПЭГ до 18 см. (шпангоуты «Вазы» имели диаметр 45 см.). Однако количество ПЭГ, содержащееся в дереве, было недостаточным. Поэтому в марте 1965 года была введена новая система консервации. Это была установка с программным управлением, имевшая замкнутую систему. По бокам корпуса было установлено 175 разбрызгивающих головок, а в нутрии — 96 так называемых колыбелек (принцип действия аналогичен разбрызгивателям установки для поливки газона), имевших в общей сложности 192 разбрызгивающие головки. Вся эта система была укреплена таким образом, что пропитке подвергалась каждая часть «Вазы». Чтобы не мешать реставрационным работам, в дневное время опрыскивание проводилось только пять раз, а ночью установка работала чаще. За один сеанс на корабль расходовалось соответственно 16 тонн, а всего за сутки на пропитку уходило 350 тонн ПЭГа. В комплект аппаратуры входило 600 метров трубопровода и 800 метров шланга.

В консервационных мастерских «Вазы» обработке подвергались не только деревянные предметы. Проводились работы по сохранению изделий из текстиля (в корпусе корабля было

обнаружено шесть парусов, общей площадью около 600 кв. м.), керамических и стеклянных сосудов, предметов из меди, свинца, цинка и железа, включая корабельные пушки и пушечные ядра. В настоящее время «Ваза», является практически единственным кораблём, полностью законсервированным и отреставрированным в том виде, в котором он отправился в плавание в 1628 году.

В практике отечественной подводной археологии столь масштабных консервационных работ никогда не проводилось. Работа ограничивалась, главным образом, консервацией лодок однодре-вок и небольших по водоизмещению деревянных судов. Примерами могут служить челн — однодревка, найденный экспедицией профессора Р.А. Орбели в 1937 году в реке Буг и выставленный в последствии в экспозиции Военно-морского музея в Ленинграде, дубовая лодка — однодревка, найденная в р. Десне в 25 км. от Чернигова, челны, обнаруженные в Полтавской области на реках Ворскла и Орель, речные деревянные суда на Днепре, возле Хортицы и обнаруженный в прошлом, 2011 году, экспедицией С.М. Фазлуллина челн в Калужской области.

Методы консервации дерева, долго пролежавшего в водной среде, в настоящее время значительно усовершенствованы. Тем не менее реставраторы признают, что предстоит ещё много сделать в этом направлении исследовательской работы. Следовательно, при обнаружении под водой предметов, сделанных из дерева, особенно крупногабаритных в виде остатков затонувших торговых судов и военных кораблей, лучше всего для их сохранности, оставить найденные объекты там, где они и были найдены, ограничившись предварительным обследованием, проведением обмеров, зарисовкой и фотографированием. Это должно стать непременным условием, поскольку подъём и последующая за тем консервация, потребуют много времени для их проведения.

Список литературы

Герасимов Н., Никитина К. Консервация мокрого дерева полиэтилен-гликолями. // Художественное наследие. Хранение, исследования, реставрация. М., 1975.

Рамсейер Дени, Волантен Дениз. Археология и консервация мокрого дерева. // Museum, 1987, вып. 153.

Казанская С.Ю. Консервирующие составы для деревянных археологических изделий. // В кн. Модификация древесины синтетическими полимерами. Минск, 1973.

Калниньш А.Я. Консервация древесины. М., 1962

Ланитцки Понтер. Амфоры, затонувшие корабли, затопленные города. М., 1982.

Орбели Р.А. Гидроархеология. Подводные исторические изыскания близ древних греческих городов на Черноморском побережье. Судоподъ-ём,1945.

ЕдомахаИ.И. Находка ладьи однодревки на Десне. // Советская археология, 1964, № 1