400年前“凈水系統”初探
——永嘉古代凈水設施現場調查

何壽平

前言：
　　 自從浙江永嘉縣溪口鄉溪二村考古發現了400多年前古代“凈水系統”的信息在《中國水網》網站發布后，引起水處理專業眾多人士的濃厚興趣。為此我們決定前往現場進行實地考察。
2005年11月6日與溫州市政園林局、溫州市水務集團、永嘉縣自來水廠的有關同志專程前往永嘉縣溪口鄉現場進行考察。

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

圖1 三退屋門庭

圖2 “三退屋”外景（“凈水系統”位于圍墻缺口的里面）

圖3 “凈水系統”現場

　　這套系統由進出水管和5個大小不一、排列有序的水池組成（按照設想的“流程”，稱其為1～5號池）。2004年4月，經浙江省、市考古專家鑒定后，被認定為明代晚期該住戶曾使用過的凈水池。
據村民反映，該住戶的用水引自距村約七、八百米遠的山麓。輸水管道采用陶制水管鋪設。
　　我們到現場考察時，這套水池由于已經經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的面貌有了不同。好多珍貴的實物，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，據說實物已不復存在，十分可惜。我們原來準備對這些“凈水材料”進行鑒別、測定，看來計劃已無法實現。我們只好在原有木炭的2號池底部的磚墩里取了一些污泥帶回進行化驗，以期獲得是否曾經采用過明礬的確切信息。
　　在現場我們對整個設施進行了觀察和測量。

圖4 現場考察

　　整個設施系磚石混合結構。據文物考古專家初步認定，磚石之間由一種石灰、黃泥和糯米漿混合成的物質連接。

圖5 凈水設施平面（尺寸以毫米計）

　　該設施的總平面占地尺寸為：5000×5550mm。
　　我們根據當地考古專家所設定排列的1～5號池進行了初步測量，具體尺寸介紹如下：
　　1號池平面尺寸：1950×700mm，面積為：1.365㎡，深0.70m，呈狹長鍋底；

圖6 1號池構造

　　2號池平面尺寸：2210×550mm，面積為：1.2155㎡，深0.70m，呈平底。其構造最為復雜。北端有一小間格，似乎是“進水”間，但又不太像。池內有兩個一高一低的空心“磚墩”和一處平放磚；

圖7 2號池構造

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

圖8 3號池構造

　　4號池平面尺寸：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號池構造

圖10 5號池構造

　　5號池平面尺寸：1460×1360～1460mm，面積為：2.3265㎡，深0.70m，呈鍋底。池底設有排水孔，可以排放污水。
　　該設施的進出水及排水均使用了內徑約100毫米的陶制水管，還配有制作良好的管件（大小頭）。輸水距離達七、八百米，對十分偏僻的山村來講，可謂工程“浩大”。

圖11 陶管

分析：
　　 根據當地考古專家分析：1號池用于沉淀水中的泥砂；2號池有加明礬等混凝劑的可能，與凈化處理水質有關；3號池池底平坦，面積最大，儲水最多，可能用于水的再沉淀，同時提供生活用水；4號池底鋪設講究，在此沉淀的水應用于飲用；5號池用于洗滌物品。
　　 我們對整個設施進行了考察和分析。感到該“系統”仍然存在許多“謎”，需要認真求索。
　　 1、首先，這套水池是 “儲水”之用，還是用于“凈化”水的設施？
　　 從進水管出口的導向磚的位置，可以認為從山腳來的水由此引入1號池。一般情況下，山澗水應該比較“清凈”。如發生“山洪”，則有可能需要“凈化”處理。
　　 如何確認這些水池就是“凈水”系統？
　　 我們通過取2號池中磚墩里沉積的“污泥”、該大宅院圍墻外農田里的“土”樣，以及距宅院七、八百米的山腳引水處的“黃土”，分別進行了含“鋁”量和其他重金屬含量的分析。
測定結果：

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、池中污泥簡稱為“池泥”；大院外田里“土樣”，簡稱為“田泥”；山腳“黃土” 簡稱為“山泥”。

　　池內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，相當于超出大院外農田“土樣”約1.91%；相當于超出引水山腳處“黃土”約4.68%。由此證明2號池底的污泥不是當地的泥土，也不純粹是遠處山澗水中帶來的“山土”，從鋁含量高出這么多，可以推斷：該池確實使用過“鋁鹽”。而我國400多年前已經有了關于“明礬”用于凈水的記載，因此，這個“鋁鹽”必是天然的“明礬”無疑。可見，該套水池是一個用于“凈水”的設施。
　　 2、在這偏僻的山村，為什么會出現如此使我們著迷的“凈水系統”？利用這么“復雜”的設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質“生活用水”？還是，另有什么用途？
　　 我們在當地了解到該大宅院“三退屋”主人是明朝晚期一位李姓御醫。據說《永嘉志》有過記載。我們從宅院的名稱分析，該宅主人應為見過大世面的人士，似乎曾多次進退官場。
　　 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”，應是有相當醫學造詣的高級知識分子，肯定對“水”的認識不同于一般“平民百姓”。該主人又多次“隱退”在家居住，對“水”的要求甚高也就不作為怪了。
　　 另外，據說“三退屋”主人在家鄉還采藥、制藥。取“好水”用于制藥，似乎也有一定的道理。
　　 3、據記載“三退屋”建于400年前，以此推斷這套水池也出現在這個年代。但這套凈水設是否同時建在這個年代，僅從“三退屋”建造的時間推算，似乎還有一點勉強。于是，我們在原有“陶管”及4號池底陶板上取樣，送北京大學文博學院利用熱釋光測定法進行了測定。測定結果：送檢的樣品均為300～400年前。由此證明這套設施確是與“三退屋”同時代的產物。
　　 4、當地考古專家在現場挖掘時，1號池內原存有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？至今還是個謎。我們到現場時，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、級配都不得而知，還需前往現場深入挖掘和考察。
　　 5、據當地考古專家對系統的考證分析，認為整個“流程”，都是采用溢流方式運行。對此，我們從水處理專業的角度來看，存有疑問。
　　 我們在現場發現2號池與3號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縫，那齊縫的部位有什么作用？是否就是2號池的出水部位呢？但從2號池內觀察這堵隔墻，卻又全是“錯縫”，不得其解。
　　 從3號池的“出水側”照片可以看到3個“門洞”，據說現在看到里面填塞了許多石頭、磚塊，據說這是后來填進去的。這3個“門洞”里面的結構如何，通向何處？從4號池、5號池池壁觀察，尚無法看清有關的情況。
　　 這套“系統”5個池是否是按當地考古專家設想的1～5號 的順序排列，還是1號——2號——5號——3號——4號排列呢？按這第二個假設，1號池應該是預沉池；2號池應該是絮凝池（池內污泥中有明礬痕跡）；5號為沉淀池（底部設有排泥孔）；3號池為儲存池；4號池為洗滌之用，或用來存放飲用水。這些均還需繼續小心求證。
　　 為弄清這套水池的“流程”，應專門進行“灌水”試驗，仔細觀察，設法摸清各個池子之間的相互關系及進出水的狀況，以取得符合科學實際的“系統流程”。

圖12 3號池進水側

圖13 3號池出水側

　　6、當地挖掘考古時2號池內局部有3塊20毫米厚的木炭層，木炭粒徑約10毫米，應該不會是隨意放進去的，因為在考古挖掘時，其他的池子里就沒有發現木炭的存在。
　　 在這構造較為“復雜”的2號池內放置木炭有何用處？“炭”在中醫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），達到“去性”的目的（即去掉水中的有機物）？以期凈化過的水更適合于飲用，或用來保持藥物的性能。
　　 這個池子里面曾經放有多少“木炭”？現在已很難追尋查找了。清理出來的木炭去向何處？據說，被當地文物部門帶走了。可溫州市文物保護考古所蔡所長說：沒有保存下來。
　　 據介紹，在當地考古時，已將池內一些砂、石子、黃泥等物料填在了3號池池底。這些木炭是否也一并埋進去了？
　　7、2號池內兩個“空心”的磚墩是做什么用的？有分析是放置“明礬”慢慢擴散投加混凝劑用的，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“謎”，有待進一步破解。

圖14 2號池內“空心”磚墩布置狀況

　　這里面的迷團很多，需要我們“大膽設想，小心求證”。我們專門走訪了溫州市文物保護考古所的蔡所長，他是當年現場考古的專家。可惜，當地文物部門的考古資料還在整理之中，不能提供給我們。
　　 為了能進一步對這套“凈水系統”深入的了解，我們認為在現有的條件下還可以進行有計劃地考察和研究：
　　 1、對現場泥樣的分析，可以初步確認這套“系統”是用來凈化水的設施。我們還應繼續進行污泥與周圍泥樣的詳細分析，取得更多的數據，以確認這套設施的真實“功用”。
　　 2、通過對陶管及池內陶片的測定，確認了樣品的年代為300～400年前。為了獲取更精確的年代，還應用更科學的測定方法（如碳14）對這些樣品進行進一步的測定。
　　 3、查閱《永嘉志》，確定“三退屋”主人的身份及活動經歷（包括后人）。
　　 4、調查周圍居民過去用水的方式，村子里排水狀況。探索遠距離取水的必要性。
　　 5、查閱明朝中醫經典著作和請教中醫學專家，找出有關“水”、“炭”在中醫學理論和實踐中的地位和應用，以推論這套設施是否用來“強化”水質，與提供“優質”水用于飲用和“制藥”有關。
　　 6、對設施進行全面的測繪，并對池底進行相對標高的測量。清理3號池出水側的“門洞”，弄清里面的結構狀況。進行灌水試驗，以確定凈水“工藝流程”的真實狀況和實用性。
　　 7、向文物部門申請，繼續對這套設施進行詳細的挖掘和考察。尋找已填埋的砂、石、木炭等物料，進行觀察鑒別。如能取到池中“木炭”的實物樣品，則可送有關部門測定它的年份，并對其進行必要的物理和化學分析，推定木炭在“凈水系統”中的作用。

　　現在我們只是在考察中，看到我國古代在凈水技術方面閃光的苗頭，但仍然存在好多“謎”。下一步的工作更為艱難、細致。我們相信，通過我們腳踏實地的工作和方方面面的支持，一定會能夠求得一個較為接近歷史實際的結論。

參加考察的有：
　　 溫州市市政園林局處長公用事業處處長 陳宏強
　　 溫州市水務集團辦公室主任 林明慧
　　 溫州市水務集團水質管理處處長 王曉冬
　　 永嘉縣自來水廠廠長 潘佰倉
　　 中國水網總編 給水技術博物館顧問 何壽平