敦煌研究院院长樊锦诗:我们跟美国一个基金会,盖蒂基金会的研究所开始做这个防治风沙的治理,这个就比较复杂的,一个是要用挡、压、固的综合措施,那么挡怎么挡呢,风刮过来我就挡住了,用尼龙网,你怎么知道用架子挡西南、西北风呢,它就是靠气象监测,看它的风向是怎么来的,长期的做这个检测,风向风速都做长期检测发现,原来莫高窟是多风向地区,主要的风的来源就是西南西北,如果这是崖体,前面是崖体,在它的崖体下面都是洞窟,开满了洞,在它的上面崖顶上,来一个A字形这样的,就挡住西北风、西南风,这崖体是坐西朝东的。
由于莫高窟的绝大多数壁画和彩塑,都集中在长约一千多米的南窟区,因此这个A字型防沙网的夹角、边长与高度,都经过精密计算、设计,恰好将南窟区保护在自己的怀抱里。“A”字型尼龙网栅栏既在主风向,也就是偏西风风向上阻挡流沙,又可以在偏南风和偏东风风向上发挥输导流沙的作用。当裹挟着沙尘的大风,遇到防沙网阻挡时,沙粒便纷纷坠落,终止了它们的危险旅程。据测算,A字型防沙网每年阻挡流沙达75%左右。
与此同时,敦煌研究院还实施了生物固沙方案。他们尝试着在沙丘上小面积地种植野花椒等耐旱植物,用以固定流沙。实验表明,在戈壁滩上,一棵红柳一年能够拦截15立方米流沙。由于莫高窟处于极度干旱地区,降水稀少,敦煌研究院在鸣沙山脚下,防沙网的西侧,依靠从美国引进的滴灌技术,设立了由5种植物组成的防风固沙灌木林带。植树造林形成的这个地带,使风速降低了50%,流沙经过的数量也减少到了二十分之一。
2002年,敦煌研究院借鉴宁夏铁路两侧用草方格治沙的成功经验,又在莫高窟顶部,也就是防护林带西侧更接近鸣沙山的地方,用麦草秸或者棉花秸,设置了317亩的草方格,进一步降低风速,减少风的输沙量。
敦煌研究院院长樊锦诗:沙山跟尼龙网之间有林带,那么林带跟沙山之间我们有沙的坡上,用棉花秸,最好的效果是用麦草做方格,可能你们都见过,就是草方格,就把沙坡,沙的源头叫它不要刮起来,那么如果里头掉了草籽,随着风刮过来的草的籽刮进去,有一点水就长出来一点草,草出来就等于固住了,这是一个办法,也是一个固的办法,那么这个林带跟草方格之间我们用石头压,用好多办法,就是挡的,固的,压的。
与上世纪80年代相比,风沙对莫高窟的危害已逐渐降低,窟区积沙比原来减少了90%,每年从窟区清扫的积沙,也由上世纪的3000甚至4000立方米,降低到了现在的300立方米左右。
但大自然的考验不会因为人类的努力而停止。当含沙量几乎饱和的风沙卸下沙尘变成清风越过崖区后,风速会突然变大。然而,莫高窟岩体结构十分松散,崖顶在强风中变得越来越薄。如不加强治理,上层洞窟最终会变成露天。敦煌研究院的科研人员曾经做过这样一个试验,鹅蛋大的岩石样块在每秒20米的风速下,3分钟就被吹掉一大半。于是,如何加固风蚀崖顶,就成了敦煌研究院面临的另一个重要问题。
如果用水泥把崖顶牢牢封住,雨水会无法渗透,由四面汇集后会流入窟区,同样破坏洞窟。同时,崖体内的水分也不能蒸发,洞中壁画受潮后会产生病害。因此,科研人员开发出一种无机胶结剂,经过它处理过的岩块,完全保持了原有渗透性和吸水率,抗压强度也大大增加。在每秒20米的风洞实验中,吹蚀模数几乎为零。目前,这种材料已经大规模的用于敦煌的洞窟保护工程中。至此,物理手段,生物手段,化学手段,在敦煌研究院已形成综合的治沙体系。
从远处看去,莫高窟750多个大小洞窟,分布在1700米长的山崖上,俨然一座庞大而壮观的整体建筑。然而,这种开凿随意性很强,一千多年间,每一位后来者都是根据自已的意愿,在山崖的空白处随意开凿。加上几百年的荒废失修,诸多洞窟出现了严重开裂和大面积坍塌。敦煌守护者们的另一个使命,就是加固和整修这些摇摇欲坠的洞窟,用各种浆料对大小裂隙进行灌注,用数十米的锚索将崩裂的岩石重新钉在崖体上,同时要保持天然的地形地貌。这是世上绝无仅有的高精度、高工艺的"补地"工程。
真正最见功夫的细活,莫过于对窟内壁画病害的防治和修复了。如果把敦煌492个洞窟45000平方米的壁画按2米高度首尾连接,将会绵延22.5公里之长,这是世界上最灿烂辉煌的艺术长廊。人们精心保护的洞窟和崖体,都不过是壁画的支撑和依托,如果壁画本身失去了光彩,敦煌石窟中的一切都将失去灵魂。
莫高窟丰富多彩的壁画在上世纪初被欧洲人发现之后,便屡次遭受了外国探险者的劫掠和肆意破坏。1914年,一个俄国人鄂登堡来到敦煌,剥去一批壁画,盗走一些彩塑。1924年美国人华尔纳用预先制好的化学胶布,粘走了26方最精美的壁画,还盗走了几尊彩塑。
1920年,一批在十月革命中流亡出来的白俄士兵窜入中国境内,被中国地方政府扣留,敦煌的官员把残破的莫高窟作为监狱,竟把550名沙俄官兵全部关了进去,于是这里留下了斯拉夫语的下流话和他们部队的番号,还有烟熏火燎的痕迹。
莫高窟壁画不仅屡遭人为破坏,还面临着自然的侵蚀。根据调查,莫高窟有病害的壁画达到4000多平方米,而有病害的洞窟有250多个,占有壁画彩塑洞窟的一半以上 。从公元386年到今天,莫高窟一直遭受着风蚀、风化、沙尘、地震和雨水冲刷,应该说,壁画病害的首要病根是时间。而莫高窟的大部分洞窟建造在松散的砂砾岩山体上,也给壁画病害埋下了隐患。
要想研究壁画病害,首先应该深入了解壁画的绘制过程。唐代以前的壁画一般是直接把颜色刷到崖壁上,而唐代以后的壁画,多数是在开凿出来的粗糙岩石上,先涂抹上用碎麦秸、细麻刀和好的泥,然后才在墙壁上创作壁画。这层草泥和麻刀,就是研究人员通常所说的地仗层。壁画的所有病害中,空鼓是最大的疾患,它进一步发展就会在墙壁上产生裂隙,最终导致壁画大面积脱落。而起甲则是壁画的另一大杀手,起甲后的壁画就像牛皮癣,颜料翻翘成无数鱼鳞片,只要用手指轻轻一按,酥软的起甲颜料层就会脱落下来。
近年来,敦煌研究院通过洞窟环境监测、壁画颜色监测发现,壁画病害的主要病因在于水和盐。尽管莫高窟的降水极少,但是在沙漠岩层中却存在着一个复杂而微小的水系。水顺着极窄的缝隙,无孔不入地渗透,把岩层中可溶性成分溶解后,四处搬运。当岩层和墙壁之间、甚至墙壁内进入了水,便反复发生着盐的溶解、结晶、聚集现象,长此以往就会破坏壁画的结构,导致壁画出现起甲、空鼓等诸多病害。
敦煌研究院文物保护研究所所长苏伯民:如何讲这个盐分使它能够脱离这个壁画的地仗层或者是颜料层,我们也可以说,探索出了一种脱盐的这个技术,就把短时期内,很长时间内聚集的地仗层和颜料层里面的盐分脱出来,那么脱出来使这样修复以后呢,使它能够达到一种比较长期的保存的这样一个愿望吧,那么实际上从目前得到的一些信息来讲,还不能根本去杜绝这个岩体中的盐分像这个地张层或者颜料层的一个迁移。
当越来越多的游客进入洞窟,带来的潜在危害,也不容忽视。游客们呼出的大量二氧化碳,无形中加剧了壁画的病害。莫高窟正式对外开放始于1979年,先后有近400万游客来这里参观过。预计未来5到10年内,到莫高窟旅游的人数,每年将增加到60万人次甚至更多。专家们曾经将开放的和未开放的洞窟作过对比试验,如果40个人同时进入洞窟参观半小时,窟内空气中的二氧化碳就会急剧升高5倍,空气相对湿度也会上升10%左右,空气温度则升高4摄氏度。