《清明上河图》:一画千载 两世繁华

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敦煌壁画的保护修复已走过60多年的历程。新中国成立之后,敦煌文物研究所就把修复病害壁画作为保护的首要工作,这是我国最早从事石窟及其壁画等文物保护的专门机构。1980年,敦煌文物研究所将原来设置的各业务组改为研究室,保护组改为保护研究室。1984年,经省政府批准,敦煌文物研究所由原来的处级单位升格为地厅级单位,并改名为敦煌研究院,保护研究室随之扩大为敦煌研究院石窟保护研究所。当时专门从事壁画保护、修复工作的也只有5个人。

随着改革开放后国民经济的快速发展,国家、甘肃省政府加大了对敦煌文物保护的支持力度。1987年12月11日,敦煌莫高窟被联合国教科文组织世界遗产委员会列入世界文化遗产保护名录,国际上对敦煌石窟文物及其保护的关注也大大提高。敦煌研究院抢抓机遇,立足于敦煌石窟文物的保护研究与修复,大力引进所需要的科技人才,通过立项、申请课题,多方争取科研经费,广泛寻求国内外科技合作与交流。加快实施对莫高窟的法律保护、设施保护,特别是积极开展了和美、日、英等国的科学保护合作项目,通过长期合作,不仅更新了观念,培养了人才,壮大了队伍,更使敦煌石窟特别是壁画的保护技术取得了举世瞩目的辉煌成就。经过近40年的不懈努力和国内外的合作与交流,敦煌研究院的壁画保护技术跨入世界先进行列。

第 85 窟壁画修复现场

壁画保护、修复技术:由敦煌走向全国

1951年,中央人民政府政务院文化部派专家对莫高窟进行了全面考察,并拟定了长远保护规划。在敦煌文物研究所制订的《1956—1966年敦煌文物研究所全面工作规划草案》中,就将壁画塑像的修整工作列为重点,规划中指出具体工作主要是:“固着壁画与崖面的脱离现象或表面彩色层与壁画脱离现象;剥离重层壁画,清洗烟熏壁画等实验工作,及危险塑像修整工作等”。规划中还对开展起甲等多种病害壁画的修复试验提出了具体要求。在常书鸿所长的指导下,窦占彪等保护人员,首先采用边沿加固、泥浆粘贴、铆钉加固的方法对莫高窟第159、196、194、262、445、444、366、130等几十个高层洞窟的壁画大面积脱落进行了修复加固,有效地保护了大量濒临脱落的壁画。经过60多年时间的检验,证明这种方法对保护壁画是行之有效的。为了抢修大量产生病害的壁画、彩塑,1957年,文化部邀请捷克斯洛伐克从事了30多年壁画修复的文物保护专家约瑟夫·格拉尔(Josepn Gerald)先生到我国考察讲学。常书鸿所长邀请他来莫高窟参观、考察、介绍修复壁画的经验,约瑟夫·格拉尔于8月8日—8月14日作了六次壁画修复工作的专题报告,介绍了国外从事壁画修复工作的方法和材料,并用他带来的黏合剂在莫高窟第474窟做了修复壁画的现场试验,他用的方法就是用医用注射针管把黏合剂水溶液注入到起甲壁画裂隙,然后用纱布棉球压平。在他的启发下,敦煌文物保护工作者逐步试验改装了更加适用的修复针管和修复工艺。

第 85 窟起甲修复后

第 85 窟起甲修复前

1962年秋,文化部徐平羽副部长率领由各方面专家组成的“敦煌莫高窟考察工作组”来敦煌工作,与敦煌文物研究所制订了《莫高窟整修规划草案》,在其中的《莫高窟残损壁画整修意见》(简称《意见》)中记述了各种壁画病害的现状,总结了以前壁画修复试验,提出了整修的初步计划。文化部下发的《意见》中提出的第三条就是壁画修复的具体建议。文物博物馆研究所刚从波兰哥白尼大学获得文物保护硕士学位的胡继高先生作为文化部工作组的成员,主要任务就是研究攻克壁画修复难题。他首先采用现代高分子材料并经多次试验,配制了适合修复壁画的浓度配方,并逐步完善了修复技术,此后,这一方法就成为我国壁画保护的重要技术。20世纪70年代以来,这种方法已推广到全国各地。经过20年的修复实践检验,原文化部文物保护科学技术研究所、敦煌研究院完成的“敦煌莫高窟起甲壁画修复技术”获文化部1985—1986年度文化科技成果一等奖。

近40年来,对以往所用的修复材料、工艺进行了总结,在加强传统修复工艺的研究与传承的基础上,也开始了壁画修复材料选用及性能测试、修复材料对壁画颜料的影响,以及敦煌壁画中胶结材料老化研究等专题研究。同时,高度重视保护材料的评估和应用效果的检测。通过以上项目的研究,使敦煌壁画保护修复材料在现代化、科学化的进程中,向前迈进了一大步。根据各种不同情况,研究开发出多种修复壁画的成套保护工艺。

2004年“古代壁画保护国家文物局重点科研基地(敦煌研究院)”成立以来,敦煌壁画保护工作者的身份和职责发生了重大变化,过去只保护敦煌石窟的壁画,如今承担的壁画保护研究和修复任务已从敦煌石窟走向院外、省外,面对的是全国的壁画保护,这在敦煌保护史上是前所未有的。2009年7月30日,科学技术部、国家文物局领导在莫高窟为我国文化遗产保护领域组建的第一个国家工程技术研究中心——“国家古代壁画保护工程技术研究中心(敦煌研究院)”挂牌。2004年以来的10多年间,先后承担完成或正在进行的甘肃、新疆、青海、河南、宁夏、西藏、内蒙古、浙江、山西、山东、重庆、河北、北京等10余省、市、自治区的壁画、彩塑保护、修复等50多项重大保护项目。编制壁画、彩塑保护、修复方案近百项。其科研成果技术转化应用得到了很好的发挥。

国际技术合作:由敦煌走向世界

1987年以来,敦煌研究院先后同日本东京艺术大学、日本东京国立文化财研究所、美国盖蒂保护研究所(The Getty Conservation Institute(GCI))、美国梅隆基金会及美国西北大学、日本大阪大学、英国伦敦大学考陶尔德艺术学院(Courtauld Institute of Art)等国外科研机构合作,开展国际合作项目和学术交流,将世界上的一些先进技术、保护理念、方法应用到敦煌壁画的保护中。通过合作,促进了与国外的友好关系与学术交流。在壁画制作材料分析、壁画病害研究、修复材料筛选和工艺研究、壁画数字化研究、莫高窟周边水文地质环境、培养人才等多方面开展合作,合作研究不仅取得了丰硕的成果,而且与这些世界著名的文物保护研究机构建立了良好的合作交流关系。

壁画研究生班洞窟讨论(伦敦大学)

1987年,中日两国签署文化交流政府间协议,中日合作保护敦煌壁画列入文化交流项目之中。1990年12月26日,敦煌研究院与东京国立文化财研究所在东京正式签订了《中日合作保护敦煌莫高窟第194窟、53窟协议书、合作计划、实施细则》。随后,又分别于1996、1999、2002年签订了第2—4期合作协议。近20年间,主要完成了两个产生酥碱病害、疱疹状病害洞窟的小环境监测、病害调查、病害形成机理研究、修复材料的筛选及第53窟酥碱病害壁画的脱盐修复。应用近景立体摄影测量技术对第53窟进行拍摄,完成了敦煌莫高窟壁画修复档案管理系统的研制开发和数据库制作,首次将国外先进的多光谱光学调查方法用于莫高窟壁画技法和颜料进行无损分析研究,编撰出版了《中日壁画修复用语集》等。

2006年,中日双方又签订了《第五期中日合作研究保护敦煌莫高窟协议书、实施细则》。主要内容包括:莫高窟西魏第285窟、北周第428窟、盛唐第148窟、北凉第268窟及其附龛、第272窟及其附龛、第275窟等的保护研究,包括壁画色彩技法及修复技术,14C测年等科学调查研究、评价、研修、成果的发表,以及与之相关的事业。此项合作研究于2016年结束。

根据国家文物局与美国GCI签订的协议,敦煌研究院与美方自1989年开始合作保护莫高窟项目。在此后的长期合作中,美国GCI的中国项目负责人一直是内维尔·阿格纽(Neville Agnew)博士(合作期间历任该所特别项目负责人、项目部副主任、科技部主任、副所长、首席项目专家等)。前期保护主要包括洞窟环境监测、窟顶流沙治理研究、壁画颜色监测、薄顶洞窟的加固方法及其材料的研究、石窟崖壁裂隙位移的观测研究、防尘网实验等。1993年10月在莫高窟联合召开了“丝绸之路古遗址保护国际学术会议”。项目结束后,由国内外6位专家进行了评估,对以上项目给予高度评价,认为是美国GCI所进行的国际合作项目中最成功的一个范例。通过合作,为敦煌研究院培养了一支水平较高的文物保护技术队伍,促进了敦煌文物保护事业的蓬勃发展。同时美国GCI表示了继续合作的愿望。

1997年5月,国家文物局与美国GCI双方在首次举行的《中国文物古迹保护准则》(简称《准则》)洽谈中达成共识,确定由中国古迹遗址保护协会、美国GCI、澳大利亚国家遗产委员会三国合作,完成《准则》。同时明确提出将敦煌莫高窟、承德避暑山庄作为验证《准则》科学性的两个不同遗址的典型范例。还确定将同年由国家文物局批准实施的中美国际合作项目“莫高窟壁画保护研究”(第85窟壁画保护研究)作为验证《准则》壁画保护方面的典型范例。美国GCI为本项目提供了国际古迹遗址理事会(ICOMOS)已经采用的《文物古迹保护工作程序表》(简称《程序表》),因此,该项目完全按照国际上通用的《程序表》中所列六个步骤进行。该《程序表》后来被列入《准则》中。中美双方组成第85窟项目组,项目组分为文献档案、环境监测、病害调查与分析测试、修复4个课题组。至2003年,从资料收集、调查,价值评估和现状调查入手,采取化学、物理、地学、环境、计算机等多学科技术的综合应用,通过壁画制作材料和壁画病害原因的分析,洞窟小环境和岩体水汽监测等大量实验,从而准确地找到了壁画病害产生的原因和形成的机理,为进一步治理该窟壁画病害奠定了科学依据。在壁画修复方面,通过大量的实验室和现场试验,研究、筛选出了有针对性的治理酥碱、空鼓病害的修复材料,并研发出了灌浆、脱盐的修复工艺。

2004年6月28日—7月3日,由国家文物局支持,敦煌研究院、美国GCI联合主办的“丝绸之路古遗址保护——第二届石窟遗址保护国际学术讨论会”在莫高窟举行。其中,第五场会议主题为“敦煌研究院与美国GCI保护85窟合作项目”,中美专家学者发表的11篇论文涉及该项目研究的各个方面。在会议期间,第85窟作为“敦煌莫高窟壁画保护研究”的示范,在洞窟中布置了保护程序的中英文展板,统一组织代表参观。实践证明,中美合作第85窟保护这种国际化的保护理念的形成对此后的中国文物保护工作形成积极而又深远的影响,而该项目取得的保护研究成果,对敦煌石窟乃至中国壁画保护都具有重要意义。“敦煌莫高窟第85窟保护修复研究”获“2004年度国家文物局文物保护科学和技术创新奖”二等奖。十多年来,第85窟研发出来的壁画保护材料、技术,特别是空鼓病害灌浆回贴加固技术、壁画酥碱病害脱盐加固技术等,不仅应用在敦煌石窟,而且应用在所承担的全国各地相同病害壁画的保护修复中。

第 85 窟空鼓壁画灌浆后加压

2014年,敦煌研究院进行了建院70周年系列纪念活动,其中举办的3个国际学术会议中,就有2个文物保护会议。在“敦煌论坛:2014丝绸之路古遗址保护国际学术研讨会”上,内维尔·阿格纽作了“盖蒂保护研究所和敦煌研究院的多方位合作”首场报告,全面总结了合作26年所取得的众多成果。2016年,在首届丝绸之路(敦煌)国际文化博览会期间,敦煌研究院和美国GCI再次签署合作协议,其合作研究范围也逐步实现从局部微观的保护到全局宏观的保护。

酥碱治理:壁画保护攻坚战

酥碱壁画是敦煌石窟壁画中最严重、对壁画危害最大,且最难治理的病害之一。由于地仗(绘制壁画的泥层)酥碱,壁画粉层或颜料层与地仗失去粘连作用,使颜料层或颜料同粉层一起起甲剥离,严重者整个泥层都变成酥松的泥土全部脱落。因此酥碱是壁画病害中的一种顽症,有人称之为壁画的“癌症”,研究治理是一项挑战性的科研课题。过去,对莫高窟部分洞窟中严重酥碱、起甲的壁画进行过一些抢救修复,但因对酥碱的隐患没有根治,已修复过的壁画,过不了几年,又开始酥碱、起甲。对于酥碱壁画的保护修复,必须首先搞清其病害的原因,即病害的机理,只有治理产生酥碱病害的根源,酥碱、起甲壁画才能得到有效的修复、保护。由于壁画酥碱是由壁画地仗中的可溶盐随着洞窟中温湿度频繁变化,反复溶解膨胀—结晶收缩造成的。如果不从根本上控制洞窟的环境,即控制可溶盐的活动,壁画酥碱病害是无法治愈的。近几十年,通过对莫高窟一些洞窟典型酥碱病害的研究,对其酥碱机理有了较深的认识。

1991年5月,在与美国GCI的合作中,进行了观众对洞窟环境影响的初次监测试验。选择莫高窟下层中型开放洞窟第323窟,该窟主室的空间为143m3。由40名学生在窟内滞留37分钟,观众滞留时洞窟门敞开,观众离开洞窟后关闭窟门,以模拟平时参观时观众对洞窟环境的影响。采用最现代的微环境监测技术,从观众进入洞窟后就开始监测窟内的温度、相对湿度(RH)、墙面温度、二氧化碳的浓度。监测实验得出的结论为:(1)每人每小时呼出水汽67%,约21克水,呼出二氧化碳52.3%,约4.7升,在观众离开洞窟时将留在窟内。(2)窟内空气温度、相对湿度和二氧化碳浓度的半衰期分别是0.25小时、1小时和3小时,它们的比例为1∶4∶12。由于二氧化碳浓度的衰减几乎完全依靠空气交换,其半衰期长的结果表明,窟内外空气交换条件差,特别是旅游旺季,洞窟将处于长时间不得恢复的“疲劳”状态。

通过对莫高窟洞窟病害的长期调查研究,特别是近30年来的洞窟环境监测,洞窟地层、壁画地仗等物质的分析得知,位于崖体下、中层洞窟的壁画产生酥碱病害,主要是由于历史上特定时间内洞窟受水的影响造成潮湿环境,或处在通风不良等条件下所引起的。而这个特定时间如果是偶然突发事件(如洞窟前面的大泉河发洪水进入下层洞窟等)可能就是历史上的某一天。

2000年3月30日,“敦煌莫高窟85窟壁画病害机理学术研讨会”在莫高窟召开。参与项目的中国、美国、日本及国内几个科研机构的专家、学者30多人参加了会议。根据中外近几年的环境监测,崖体及壁画地仗等制作材料物化性能的分析及周围环境的综合研究结果,进行了充分讨论,在一些问题上取得了统一的认识和结论:酥碱壁画的产生原因主要是在水的作用下,由潮湿环境造成崖体及壁画地仗中大量的氯化钠聚积,受相对湿度、温度的影响,不断地溶解,结晶,进行恶性循环,从而产生了严重的返碱、酥碱病害。研究结果证明:当相对湿度达到76%时,氯化钠就潮解,降低时即重新结晶聚积。水源来自窟前灌溉,下雨时的潮湿空气,雨雪水分沿崖体裂隙渗透,地下水的毛细上升等多方面。简而言之,引起酥碱的化学机理是因为壁画在潮湿环境下产生盐害所致。而盐害就是在水分参与下洞窟围岩中的盐分产生表聚作用引起的酥碱。

第 85 窟壁画修复现场

2000年1月,敦煌研究院和日本大阪大学正式进行第一期合作项目,为期5年。2005年,双方签订了第二期合作项目合同。9年中,日本大阪大学和日本有关科研机构先后参加的科研人员有20多位,分为多个专业课题组。双方主要侧重于对莫高窟的地质环境尤其是水环境展开调查研究:对莫高窟30多个洞窟温湿度和气象进行检测记录,通过红外热映像扫描技术了解壁画表层性质,应用物理勘探中的电阻率法勘测莫高窟所在地层岩体以及壁画内部地仗和岩层的水汽运移规律及含水性等特征,通过试验了解莫高窟不同层位砂砾岩的渗透性以及利用各种手段对莫高窟和周边区域地质环境进行调查,调查和分析洞窟崖体中盐类及其含量、来源,以便解决莫高窟壁画重要病害酥碱问题。利用3D激光扫描对石窟进行三维精确测量,开展了岩体裂隙调查与稳定性研究。

2005年开始,中美双方又开始进行新一期的合作项目,在继续进行原来课题的基础上,新增加的四项课题中就有“莫高窟第98窟水汽运移与壁画病害的关系研究”。

2006年敦煌研究院科研团队和有关科研机构合作,承担了“十一五”国家科技支撑计划“大遗址保护关键技术研究与开发”重点项目中“出土文物现场保护移动实验室研发”“古代壁画脱盐关键技术研究”两项子课题。通过几年的科技攻关,取得了众多创新成果。这两项课题分别获得2009年度国家文物局文物保护科学和技术创新奖一等奖和二等奖。这些创新成果不仅应用在敦煌石窟的壁画修复中,也应用在所承担的全国各地相类似的壁画修复中。

第 85 窟壁画修复现场脱盐实验

2011年来,在甘肃省科技厅的大力支持下,敦煌研究院科研团队分别承担甘肃省重大专项项目“多场耦合下敦煌石窟围岩风化与壁画盐害机理试验装置研发”,于2011年启动了多场耦合实验室的建设项目,该实验室可人工模拟各种环境的单一因素或耦合作用,有针对性地开展不同环境条件下保护材料与工艺的筛选试验研究,为有效评价保护材料的理化性能、耐久性和工艺的可行性提供先进的试验平台。同时开展了甘肃省科技厅“敦煌莫高窟壁画病害水盐来源及防治对策研究”“多场耦合下敦煌莫高窟壁画盐害机理研究”课题,同年,还承担了国家文物局“莫高窟壁画疱疹病害分布规律及其机理研究”课题。通过不断的科学研究,并采取适宜的工程措施,根治洞窟环境中的水源,创新修复技术,以期望能从根本上解决治理酥碱病害这一长期困扰壁画保护的难题。

通过对一些洞窟的环境监测数据可知,从相对湿度的变化看,窟内湿度在夏季相对高些,特别在遇到降水时,其相对湿度高达80%以上。降水最直接的影响是提高了洞窟中的湿度。窟中每次相对湿度大幅的起伏都与降水有关。例如,1995—1997三年中,第85窟的年平均相对湿度中,年最大值分别是77.6%、83.3%、78.89%。也就是说,夏季只要降雨,洞窟中的相对湿度就有可能达到引起氯化钠潮解的临界点76%。因此,如何防止洞窟因雨天造成空气中湿度的升高,进而减缓存在于地仗中的盐分潮解和减少盐分从岩层向壁画表面的迁移就成为了制定日常维护措施最有力的试验根据。近年来敦煌研究院已经采取了雨天关闭洞窟的日常维护措施。