400年前“凈水系統(tǒng)”初探
——永嘉古代凈水設(shè)施現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查

何壽平

前言：
　　 自從浙江永嘉縣溪口鄉(xiāng)溪二村考古發(fā)現(xiàn)了400多年前古代“凈水系統(tǒng)”的信息在《中國(guó)水網(wǎng)》網(wǎng)站發(fā)布后，引起水處理專業(yè)眾多人士的濃厚興趣。為此我們決定前往現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)地考察。
2005年11月6日與溫州市政園林局、溫州市水務(wù)集團(tuán)、永嘉縣自來水廠的有關(guān)同志專程前往永嘉縣溪口鄉(xiāng)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行考察。

考察：
　　 永嘉縣溪口鄉(xiāng)位于溫州市西北，約100公里的楠溪江上游。村落建于北宋年間。溪二村民風(fēng)古撲，大部建筑保留了時(shí)代的風(fēng)塵。我們前去考察的這套古代“凈水系統(tǒng)”位于明朝晚期一位李姓“御醫(yī)”的宅院“三退屋”東南角的一個(gè)天井院子內(nèi)。

圖1 三退屋門庭

圖2 “三退屋”外景（“凈水系統(tǒng)”位于圍墻缺口的里面）

圖3 “凈水系統(tǒng)”現(xiàn)場(chǎng)

　　這套系統(tǒng)由進(jìn)出水管和5個(gè)大小不一、排列有序的水池組成（按照設(shè)想的“流程”，稱其為1～5號(hào)池）。2004年4月，經(jīng)浙江省、市考古專家鑒定后，被認(rèn)定為明代晚期該住戶曾使用過的凈水池。
據(jù)村民反映，該住戶的用水引自距村約七、八百米遠(yuǎn)的山麓。輸水管道采用陶制水管鋪設(shè)。
　　我們到現(xiàn)場(chǎng)考察時(shí)，這套水池由于已經(jīng)經(jīng)過人工的挖掘和清理，如今看到的情況已與一年半前考古挖掘時(shí)的面貌有了不同。好多珍貴的實(shí)物，如水池里的砂、石、瓦礫、木炭都被“清理”掉了，沒有得到有效的保存和保護(hù)，據(jù)說實(shí)物已不復(fù)存在，十分可惜。我們?cè)瓉頊?zhǔn)備對(duì)這些“凈水材料”進(jìn)行鑒別、測(cè)定，看來計(jì)劃已無法實(shí)現(xiàn)。我們只好在原有木炭的2號(hào)池底部的磚墩里取了一些污泥帶回進(jìn)行化驗(yàn)，以期獲得是否曾經(jīng)采用過明礬的確切信息。
　　在現(xiàn)場(chǎng)我們對(duì)整個(gè)設(shè)施進(jìn)行了觀察和測(cè)量。

圖4 現(xiàn)場(chǎng)考察

　　整個(gè)設(shè)施系磚石混合結(jié)構(gòu)。據(jù)文物考古專家初步認(rèn)定，磚石之間由一種石灰、黃泥和糯米漿混合成的物質(zhì)連接。

圖5 凈水設(shè)施平面（尺寸以毫米計(jì)）

　　該設(shè)施的總平面占地尺寸為：5000×5550mm。
　　我們根據(jù)當(dāng)?shù)乜脊艑＜宜O(shè)定排列的1～5號(hào)池進(jìn)行了初步測(cè)量，具體尺寸介紹如下：
　　1號(hào)池平面尺寸：1950×700mm，面積為：1.365㎡，深0.70m，呈狹長(zhǎng)鍋底；

圖6 1號(hào)池構(gòu)造

　　2號(hào)池平面尺寸：2210×550mm，面積為：1.2155㎡，深0.70m，呈平底。其構(gòu)造最為復(fù)雜。北端有一小間格，似乎是“進(jìn)水”間，但又不太像。池內(nèi)有兩個(gè)一高一低的空心“磚墩”和一處平放磚；

圖7 2號(hào)池構(gòu)造

　　3號(hào)池平面尺寸：2100×3050mm，面積為：6.405㎡，深0.90m。底部平整，容積最大；

圖8 3號(hào)池構(gòu)造

　　4號(hào)池平面尺寸：1280×2250mm，面積為：2.112㎡，深0.70m，池呈“凹”形。水池周邊用磚鑲嵌，底部下用圓形的石塊鋪就，頗為精致；

圖9 4號(hào)池構(gòu)造

圖10 5號(hào)池構(gòu)造

　　5號(hào)池平面尺寸：1460×1360～1460mm，面積為：2.3265㎡，深0.70m，呈鍋底。池底設(shè)有排水孔，可以排放污水。
　　該設(shè)施的進(jìn)出水及排水均使用了內(nèi)徑約100毫米的陶制水管，還配有制作良好的管件（大小頭）。輸水距離達(dá)七、八百米，對(duì)十分偏僻的山村來講，可謂工程“浩大”。

圖11 陶管

分析：
　　 根據(jù)當(dāng)?shù)乜脊艑＜曳治觯?號(hào)池用于沉淀水中的泥砂；2號(hào)池有加明礬等混凝劑的可能，與凈化處理水質(zhì)有關(guān)；3號(hào)池池底平坦，面積最大，儲(chǔ)水最多，可能用于水的再沉淀，同時(shí)提供生活用水；4號(hào)池底鋪設(shè)講究，在此沉淀的水應(yīng)用于飲用；5號(hào)池用于洗滌物品。
　　 我們對(duì)整個(gè)設(shè)施進(jìn)行了考察和分析。感到該“系統(tǒng)”仍然存在許多“謎”，需要認(rèn)真求索。
　　 1、首先，這套水池是 “儲(chǔ)水”之用，還是用于“凈化”水的設(shè)施？
　　 從進(jìn)水管出口的導(dǎo)向磚的位置，可以認(rèn)為從山腳來的水由此引入1號(hào)池。一般情況下，山澗水應(yīng)該比較“清凈”。如發(fā)生“山洪”，則有可能需要“凈化”處理。
　　 如何確認(rèn)這些水池就是“凈水”系統(tǒng)？
　　 我們通過取2號(hào)池中磚墩里沉積的“污泥”、該大宅院圍墻外農(nóng)田里的“土”樣，以及距宅院七、八百米的山腳引水處的“黃土”，分別進(jìn)行了含“鋁”量和其他重金屬含量的分析。
測(cè)定結(jié)果：

鋁

銅

鋅

鉛

鎘

銀

池泥

1.42

0.0025

0.012

0.0065

6×10^-5

6×10^-5

田泥

1.22

<0.0025

0.0065

0.00195

2.45×10^-5

<1×10^-5

山泥

0.93

<0.0025

1.95×10^-5

2.15×10^-3

<2.5×10^-6

<1×10^-5

注：1、泥樣中金屬含量單位為：m/m%
　　2、池中污泥簡(jiǎn)稱為“池泥”；大院外田里“土樣”，簡(jiǎn)稱為“田泥”；山腳“黃土” 簡(jiǎn)稱為“山泥”。

　　池內(nèi)污泥的鋁含量超過池外的“土”樣。分別超出了“0.20%”和“0.49%”。
　　將超出部分的鋁含量折算成明礬，相當(dāng)于超出大院外農(nóng)田“土樣”約1.91%；相當(dāng)于超出引水山腳處“黃土”約4.68%。由此證明2號(hào)池底的污泥不是當(dāng)?shù)氐哪嗤粒膊患兇馐沁h(yuǎn)處山澗水中帶來的“山土”，從鋁含量高出這么多，可以推斷：該池確實(shí)使用過“鋁鹽”。而我國(guó)400多年前已經(jīng)有了關(guān)于“明礬”用于凈水的記載，因此，這個(gè)“鋁鹽”必是天然的“明礬”無疑。可見，該套水池是一個(gè)用于“凈水”的設(shè)施。
　　 2、在這偏僻的山村，為什么會(huì)出現(xiàn)如此使我們著迷的“凈水系統(tǒng)”？利用這么“復(fù)雜”的設(shè)施處理從山腳下引過來的天然山澗水，起什么作用？這僅僅是為了獲得優(yōu)質(zhì)“生活用水”？還是，另有什么用途？
　　 我們?cè)诋?dāng)?shù)亓私獾皆摯笳骸叭宋荨敝魅耸敲鞒砥谝晃焕钚沼t(yī)。據(jù)說《永嘉志》有過記載。我們從宅院的名稱分析，該宅主人應(yīng)為見過大世面的人士，似乎曾多次進(jìn)退官場(chǎng)。
　　 明代京城北京紫金城宮中的飲用水取之于北京西郊玉泉山。宮內(nèi)的井水僅作生活之用。“三退屋”主人曾在皇宮任職，加上身為“御醫(yī)”，應(yīng)是有相當(dāng)醫(yī)學(xué)造詣的高級(jí)知識(shí)分子，肯定對(duì)“水”的認(rèn)識(shí)不同于一般“平民百姓”。該主人又多次“隱退”在家居住，對(duì)“水”的要求甚高也就不作為怪了。
　　 另外，據(jù)說“三退屋”主人在家鄉(xiāng)還采藥、制藥。取“好水”用于制藥，似乎也有一定的道理。
　　 3、據(jù)記載“三退屋”建于400年前，以此推斷這套水池也出現(xiàn)在這個(gè)年代。但這套凈水設(shè)是否同時(shí)建在這個(gè)年代，僅從“三退屋”建造的時(shí)間推算，似乎還有一點(diǎn)勉強(qiáng)。于是，我們?cè)谠小疤展堋奔?號(hào)池底陶板上取樣，送北京大學(xué)文博學(xué)院利用熱釋光測(cè)定法進(jìn)行了測(cè)定。測(cè)定結(jié)果：送檢的樣品均為300～400年前。由此證明這套設(shè)施確是與“三退屋”同時(shí)代的產(chǎn)物。
　　 4、當(dāng)?shù)乜脊艑＜以诂F(xiàn)場(chǎng)挖掘時(shí)，1號(hào)池內(nèi)原存有1/3～2/5的石塊、瓦礫、砂子和黃泥。粗砂在底層，其上為黃泥、砂和小瓦礫，再上面為黃泥、砂和石塊，最上面為黃泥。這些泥砂是后人填進(jìn)去的？還是原有的？幾百年下來原貌遭到破壞的程度有多大？至今還是個(gè)謎。我們到現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，這些原物已被清除，不知去向，所以砂、石、瓦礫以及黃泥的形態(tài)、級(jí)配都不得而知，還需前往現(xiàn)場(chǎng)深入挖掘和考察。
　　 5、據(jù)當(dāng)?shù)乜脊艑＜覍?duì)系統(tǒng)的考證分析，認(rèn)為整個(gè)“流程”，都是采用溢流方式運(yùn)行。對(duì)此，我們從水處理專業(yè)的角度來看，存有疑問。
　　 我們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)2號(hào)池與3號(hào)池之間的隔墻下部的磚有一段采用齊縫砌筑，而它的下層和再上面的磚則為錯(cuò)縫，那齊縫的部位有什么作用？是否就是2號(hào)池的出水部位呢？但從2號(hào)池內(nèi)觀察這堵隔墻，卻又全是“錯(cuò)縫”，不得其解。
　　 從3號(hào)池的“出水側(cè)”照片可以看到3個(gè)“門洞”，據(jù)說現(xiàn)在看到里面填塞了許多石頭、磚塊，據(jù)說這是后來填進(jìn)去的。這3個(gè)“門洞”里面的結(jié)構(gòu)如何，通向何處？從4號(hào)池、5號(hào)池池壁觀察，尚無法看清有關(guān)的情況。
　　 這套“系統(tǒng)”5個(gè)池是否是按當(dāng)?shù)乜脊艑＜以O(shè)想的1～5號(hào) 的順序排列，還是1號(hào)——2號(hào)——5號(hào)——3號(hào)——4號(hào)排列呢？按這第二個(gè)假設(shè)，1號(hào)池應(yīng)該是預(yù)沉池；2號(hào)池應(yīng)該是絮凝池（池內(nèi)污泥中有明礬痕跡）；5號(hào)為沉淀池（底部設(shè)有排泥孔）；3號(hào)池為儲(chǔ)存池；4號(hào)池為洗滌之用，或用來存放飲用水。這些均還需繼續(xù)小心求證。
　　 為弄清這套水池的“流程”，應(yīng)專門進(jìn)行“灌水”試驗(yàn)，仔細(xì)觀察，設(shè)法摸清各個(gè)池子之間的相互關(guān)系及進(jìn)出水的狀況，以取得符合科學(xué)實(shí)際的“系統(tǒng)流程”。

圖12 3號(hào)池進(jìn)水側(cè)

圖13 3號(hào)池出水側(cè)

　　6、當(dāng)?shù)赝诰蚩脊艜r(shí)2號(hào)池內(nèi)局部有3塊20毫米厚的木炭層，木炭粒徑約10毫米，應(yīng)該不會(huì)是隨意放進(jìn)去的，因?yàn)樵诳脊磐诰驎r(shí)，其他的池子里就沒有發(fā)現(xiàn)木炭的存在。
　　 在這構(gòu)造較為“復(fù)雜”的2號(hào)池內(nèi)放置木炭有何用處？“炭”在中醫(yī)藥中具有收斂的作用，可以止血、止瀉。在凈水過程中，放入“木炭”是否想通過“炭”的收斂（吸附），達(dá)到“去性”的目的（即去掉水中的有機(jī)物）？以期凈化過的水更適合于飲用，或用來保持藥物的性能。
　　 這個(gè)池子里面曾經(jīng)放有多少“木炭”？現(xiàn)在已很難追尋查找了。清理出來的木炭去向何處？據(jù)說，被當(dāng)?shù)匚奈锊块T帶走了。可溫州市文物保護(hù)考古所蔡所長(zhǎng)說：沒有保存下來。
　　 據(jù)介紹，在當(dāng)?shù)乜脊艜r(shí)，已將池內(nèi)一些砂、石子、黃泥等物料填在了3號(hào)池池底。這些木炭是否也一并埋進(jìn)去了？
　　7、2號(hào)池內(nèi)兩個(gè)“空心”的磚墩是做什么用的？有分析是放置“明礬”慢慢擴(kuò)散投加混凝劑用的，這種解釋不容易說得通。目前，還沒有更清楚的解釋，依然是個(gè)“謎”，有待進(jìn)一步破解。

圖14 2號(hào)池內(nèi)“空心”磚墩布置狀況

　　這里面的迷團(tuán)很多，需要我們“大膽設(shè)想，小心求證”。我們專門走訪了溫州市文物保護(hù)考古所的蔡所長(zhǎng)，他是當(dāng)年現(xiàn)場(chǎng)考古的專家。可惜，當(dāng)?shù)匚奈锊块T的考古資料還在整理之中，不能提供給我們。
　　 為了能進(jìn)一步對(duì)這套“凈水系統(tǒng)”深入的了解，我們認(rèn)為在現(xiàn)有的條件下還可以進(jìn)行有計(jì)劃地考察和研究：
　　 1、對(duì)現(xiàn)場(chǎng)泥樣的分析，可以初步確認(rèn)這套“系統(tǒng)”是用來凈化水的設(shè)施。我們還應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行污泥與周圍泥樣的詳細(xì)分析，取得更多的數(shù)據(jù)，以確認(rèn)這套設(shè)施的真實(shí)“功用”。
　　 2、通過對(duì)陶管及池內(nèi)陶片的測(cè)定，確認(rèn)了樣品的年代為300～400年前。為了獲取更精確的年代，還應(yīng)用更科學(xué)的測(cè)定方法（如碳14）對(duì)這些樣品進(jìn)行進(jìn)一步的測(cè)定。
　　 3、查閱《永嘉志》，確定“三退屋”主人的身份及活動(dòng)經(jīng)歷（包括后人）。
　　 4、調(diào)查周圍居民過去用水的方式，村子里排水狀況。探索遠(yuǎn)距離取水的必要性。
　　 5、查閱明朝中醫(yī)經(jīng)典著作和請(qǐng)教中醫(yī)學(xué)專家，找出有關(guān)“水”、“炭”在中醫(yī)學(xué)理論和實(shí)踐中的地位和應(yīng)用，以推論這套設(shè)施是否用來“強(qiáng)化”水質(zhì)，與提供“優(yōu)質(zhì)”水用于飲用和“制藥”有關(guān)。
　　 6、對(duì)設(shè)施進(jìn)行全面的測(cè)繪，并對(duì)池底進(jìn)行相對(duì)標(biāo)高的測(cè)量。清理3號(hào)池出水側(cè)的“門洞”，弄清里面的結(jié)構(gòu)狀況。進(jìn)行灌水試驗(yàn)，以確定凈水“工藝流程”的真實(shí)狀況和實(shí)用性。
　　 7、向文物部門申請(qǐng)，繼續(xù)對(duì)這套設(shè)施進(jìn)行詳細(xì)的挖掘和考察。尋找已填埋的砂、石、木炭等物料，進(jìn)行觀察鑒別。如能取到池中“木炭”的實(shí)物樣品，則可送有關(guān)部門測(cè)定它的年份，并對(duì)其進(jìn)行必要的物理和化學(xué)分析，推定木炭在“凈水系統(tǒng)”中的作用。

　　現(xiàn)在我們只是在考察中，看到我國(guó)古代在凈水技術(shù)方面閃光的苗頭，但仍然存在好多“謎”。下一步的工作更為艱難、細(xì)致。我們相信，通過我們腳踏實(shí)地的工作和方方面面的支持，一定會(huì)能夠求得一個(gè)較為接近歷史實(shí)際的結(jié)論。

參加考察的有：
　　 溫州市市政園林局處長(zhǎng)公用事業(yè)處處長(zhǎng) 陳宏強(qiáng)
　　 溫州市水務(wù)集團(tuán)辦公室主任 林明慧
　　 溫州市水務(wù)集團(tuán)水質(zhì)管理處處長(zhǎng) 王曉冬
　　 永嘉縣自來水廠廠長(zhǎng) 潘佰倉(cāng)
　　 中國(guó)水網(wǎng)總編 給水技術(shù)博物館顧問 何壽平