龙门石窟是我国三大石窟之一，它位于河南省洛阳市城南13km处。龙门石窟最初开凿于北魏(公元494年)，其后历经东魏、北齐、北周、隋、唐和北宋，前后历时400多年。龙门石窟现存大小窟龛2345个，佛塔40余个，碑刻题记3600余块，造像10万余尊。1961年，龙门石窟被国务院列为第一批全国重点文物保护单位。2000年11月，龙门石窟被列入世界文化遗产名录。　　 龙门石窟在其开凿以后的漫长历史中遭受到了各种自然和人为破坏。在影响石窟岩体稳定和雕刻岩壁保存的多种病害中，水一直是一个十分重要的因素。由水引起的石质文物的破坏和病害主要是渗水和凝结水。　　 凝结水是由空气中的水汽在洞窟岩壁上凝结形成的液态水体。凝结水不仅引起洞窟内部石刻表面的孳生微生物病害，还通过与空气中的酸性气体共同作用对石窟岩体造成破坏。由于龙门石窟赋存的岩体为寒武纪碳酸盐岩的白云岩与灰岩，该类岩石对酸性液体的侵蚀非常敏感。龙门石窟的大气环境中存在一定的CO2、SO2及NOx等酸性气体，这些酸性气体可以通过凝结水对石窟岩体形成一定的侵蚀破坏，从而造成岩体表层的强度劣化、起壳剥落和淀积物污染等，加剧岩体风化。但是另一点尚未引起人们应有关注的是石窟景区内部的微环境的恶化，由于每天大量游客的涌入，使得龙门石窟景区的微环境发生巨大改变，尤其是由游客呼出的水蒸气和CO2极大的改变了石窟岩体的局部大气环境，使得洞窟内的CO2浓度和湿度大大增加，从而加剧了凝结水对洞窟岩体的破坏作用。　　 本文依托国家自然科学基金资助项目《凝结水对碳酸盐石窟表面劣化作用试验研究》，对龙门石窟由游客引起的石窟岩体赋存的局部气候环境的变化及该变化通过凝结水对石窟岩体的劣化作用进行了定量研究和评价。　　 首先在现场对2010年夏季龙门石窟的凝结水病害进行了观测记录和定量测量，试验洞窟选在凝结水较为典型的潜溪寺。在潜溪寺建立了洞窟气候环境的自动监测和记录系统，分析了游客对洞窟微气候环境的影响。对每天到达和逗留于潜溪寺的游客数量和时间进行了统计，建立和分析了游客数量和洞窟内CO2浓度的对应关系。采集了洞窟渗水和凝结水，并对其pH值和电导率进行了现场测定，分析了不同时段凝结水的电导率和pH值的规律和特点。采集和制备了室内模拟试验的岩石样品。　　 在现场监测和记录的基础上，重点进行了室内的凝结水生成和在不同CO2浓度下凝结水对试验岩块劣化作用的模拟试验研究。为此，首先研制和组建了一个室内试验装置系统。利用该试验装置，可以在室内条件下模拟现场的凝结水生成，研究凝结水对石窟岩体的劣化作用。对室内试验前后的岩块进行了一系列宏观和微观试验，通过对比分析其质量、孔隙率、矿物成分的变化和微观矿物和结构的改变和破坏，对CO2通过凝结水对碳酸盐岩石块的表面劣化作用进行定量评价。　　 根据现场调查和室内模拟试验研究，得到结论如下：　　 1、潜溪寺的凝结水病害较为典型和严重。2010年龙门石窟潜溪寺凝结水的发生频率达83.33％，高于以往年份。潜溪寺内下部岩壁单位面积平均凝结量为：229.601g/m2，根据统计的潜溪寺凝结水分布面积，求得该年潜溪寺710h的凝结水生成总量为200.678kg。　　 2、对2009和2010年龙门石窟的游客进行了统计分析，发现游客数量众多，日均游客数量为4700人。游客数量的分布有一定的规律性，在一周内的周末人多，而在一天中的上午人多。　　 3、对2010年7～8月潜溪寺洞窟内的CO2浓度变化进行了检测和研究。发现洞窟内空气中CO2的浓度与游客数量存在很好的正相关关系，由于受到参观游客的影响，洞窟内大气中的CO2浓度明显升高，增幅可达98.8％。　　 4、在现场对凝结水的电导率和pH值进行了测定和分析，发现在凝结水的不同阶段，其电导率和pH值是动态变化的，随着凝结水持续时间的延长其电导率逐渐增大。并且，凝结水和渗水均呈弱酸性，这将有利于凝结水和渗水与碳酸盐岩壁的溶蚀反应，同时水样中所含的Cl1-和SO42-根离子也有利于溶蚀作用的进行。　　 5、进行了室内模拟试验，组建了一套试验仪器，在人为可控可调的环境条件下实现了凝结水的发生和持续，对凝结水生成总量和生成速率进行了测定，在凝结水生成之后通入CO2气体对岩样进行了劣化试验。　　 6、通过凝结水生成试验，对凝结水生成过程中的形态和分布规律进行了观察和总结，发现凝结水首先在岩样的边缘生成，而后向中央扩展，其形态是从微小的水珠逐渐扩大联合，最后形成斑状水域，布满岩样。在一定的环境湿度下，发现凝结水的生成速率同岩样温度和露点温度之差有一定的正相关关系。　　 7、在凝结水生成试验的基础上对岩样进行了通入CO2气体的劣化试验，各次试验的平均反应时间为14.3h，总反应时间为328.8h。通入的CO2气体浓度为1000～12000ppm。试验后对参与劣化作用的凝结水的电导率进行检测，发现其均值比未通CO2试验的要高148ps/cm，这表明CO2加剧了凝结水对岩样的劣化作用。　　 8、对劣化试验后的岩样进行了质量和孔隙率的测定及扫描电镜的微观观察，并对凝结水进行了水质分析。发现CO2通过凝结水对碳酸盐岩样的劣化作用主要表现为对岩样表面的溶蚀。劣化试验后的岩样质量损失达0.019％～0.041％，孔隙率增大15～117％，其值相当可观。试验中发现表面粗糙的岩样相对于光滑表面岩样受到的劣化作用更剧烈。而劣化作用后的凝结水为HCO3-(Ca+Mg)水。　　 本文创新点：对龙门石窟的游客数量及大气中CO2浓度进行了检测和分析；现场开展了对凝结水电导率和pH值的动态检测；通过研制仪器实现了室内凝结水生成及岩石劣化的模拟试验；对CO2对灰岩岩样的劣化试验的结果进行了定量分析。