云岡石窟的污染物病害調(diào)查研究

劉仁植，張秉堅(jiān)，魏國(guó)鋒，張　暉，石美鳳

(1. 浙江大學(xué)化學(xué)系，浙江杭州　310027； 2. 信陽(yáng)學(xué)院理工系，河南信陽(yáng)　464000； 3. 安徽大學(xué)歷史系，安徽合肥　230000；4. 浙江大學(xué)文博系，浙江杭州　310027； 5. 云岡石窟研究院，山西大同　037000)

?

云岡石窟的污染物病害調(diào)查研究

劉仁植1，2，張秉堅(jiān)1,3，魏國(guó)鋒4，張暉3，石美鳳5

(1. 浙江大學(xué)化學(xué)系，浙江杭州310027； 2. 信陽(yáng)學(xué)院理工系，河南信陽(yáng)464000； 3. 安徽大學(xué)歷史系，安徽合肥230000；4. 浙江大學(xué)文博系，浙江杭州310027； 5. 云岡石窟研究院，山西大同037000)

摘要：云岡地區(qū)周邊經(jīng)濟(jì)發(fā)展、工業(yè)開發(fā)等因素使當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境發(fā)生了很大變化；石窟本身成為旅游熱點(diǎn)，也使石窟內(nèi)的病害類型、特征、面積、危害程度等都發(fā)生了變化，尤其是各種污染物病害對(duì)石窟的破壞作用明顯加重。為了更加有效地保護(hù)石窟文化遺產(chǎn)，從2010年1月起，浙江大學(xué)文物保護(hù)實(shí)驗(yàn)室會(huì)同云岡石窟研究院和西安文物保護(hù)修復(fù)中心，共同對(duì)云岡石窟45個(gè)有石雕藝術(shù)品的洞窟內(nèi)的污染物病害進(jìn)行了系統(tǒng)調(diào)查，對(duì)污染物種類(包括內(nèi)源性和外源性)和污染程度進(jìn)行了分類統(tǒng)計(jì)。該工作屬于國(guó)家科技支撐計(jì)劃 “石窟文物表面有害污物清除技術(shù)研究”課題的一部分，同時(shí)也是石質(zhì)文物化學(xué)清洗研究的需要。本次調(diào)查對(duì)于污染物病害分類及命名依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)WW/T0002-2007：石質(zhì)文物病害與分類圖示。調(diào)查結(jié)果表明，窟內(nèi)至少存在表面污染與變色、表面層風(fēng)化、表面生物病害、修補(bǔ)殘留及水斑等5大類污染物病害，具體包括粉塵污染、煙熏結(jié)殼、黃斑、涂鴉刻畫、觸摸油脂等12小類，總污染面積達(dá)7059.66m2。同時(shí)，分析研究了主要污染物病害的成因和危害性，研究結(jié)果為進(jìn)一步開展清洗和保護(hù)研究提供了基礎(chǔ)科學(xué)數(shù)據(jù)。如何判別各種污染物對(duì)石窟造像的危害？是否需要去除？如何在“最小干預(yù)”的原則下最大限度地保護(hù)好云岡石窟？這些仍然是有待研究的重要課題。

關(guān)鍵詞：云岡石窟；污染物病害；砂巖；風(fēng)化；危害性

0　引　言

云岡石窟位于山西省大同市西郊武周山南麓，是國(guó)務(wù)院1961年公布的第一批全國(guó)重點(diǎn)文物保護(hù)單位，并于2001年列入世界文化遺產(chǎn)名錄?，F(xiàn)存藝術(shù)品洞窟主要有45個(gè)，大小窟龕共252個(gè)，石雕造像51000余尊，是我國(guó)規(guī)模最大的石窟群之一，也是世界聞名的石雕藝術(shù)寶庫(kù)。云岡石窟始鑿于北魏興安二年(公元460年)，距今已有1500多年的歷史，長(zhǎng)期以來(lái)，在各種自然作用和人為因素的影響下，石窟內(nèi)污染和風(fēng)化十分嚴(yán)重，石刻藝術(shù)品遭受巨大威脅，關(guān)注和保護(hù)這些石窟藝術(shù)品是目前亟待解決的問(wèn)題。

關(guān)于云岡石窟內(nèi)污染物病害種類和分布的比較系統(tǒng)的調(diào)查研究，文獻(xiàn)記載的有20世紀(jì)40年代初日本學(xué)者長(zhǎng)廣敏雄(Toshio Nagahiro)等所著的《云岡石窟》專著[1]，以及20世紀(jì)60年代趙不憶等所進(jìn)行的關(guān)于云岡石窟的病害調(diào)查報(bào)告等[2]。但時(shí)間已經(jīng)過(guò)去了半個(gè)多世紀(jì)，云岡地區(qū)周邊經(jīng)濟(jì)發(fā)展、工業(yè)開發(fā)等因素使當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境發(fā)生了很大變化；石窟本身成為旅游熱點(diǎn)，也使石窟內(nèi)的病害類型、特征、面積、危害程度等都發(fā)生了變化，尤其是各種污染物病害對(duì)石窟的破壞作用明顯加重。為了更加有效地保護(hù)石窟文化遺產(chǎn)，同時(shí)也是國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題“石窟文物表面有害污物清除技術(shù)研究”工作的一部分，從2010年1月起，在云岡石窟研究院和西安文物保護(hù)修復(fù)中心的協(xié)助下，浙江大學(xué)文物保護(hù)實(shí)驗(yàn)室對(duì)云岡石窟有藝術(shù)品的45個(gè)主要洞窟內(nèi)所存在的污染物病害進(jìn)行了系統(tǒng)調(diào)查、統(tǒng)計(jì)和研究。

1　調(diào)查概況

本次調(diào)查的對(duì)象為石質(zhì)文物表面的污染物病害，即由各種外源或內(nèi)源污染物造成的病變現(xiàn)象，這些病變的治理需要通過(guò)清洗技術(shù)來(lái)完成[3，4]。本次調(diào)查的范圍包括云岡石窟副窟在內(nèi)的有藝術(shù)品的全部45個(gè)洞窟，統(tǒng)計(jì)面積包括洞窟前后室四壁、窟頂、門拱等在內(nèi)的全部文物展示面。調(diào)查手段主要依靠測(cè)量、簡(jiǎn)圖、文字和照像進(jìn)行記錄。調(diào)查對(duì)于污染物病害分類及命名依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《WW/T0002-2007：石質(zhì)文物病害與分類圖示》。例如，圖1所示為第16窟北壁的污染物病害分布簡(jiǎn)圖及其對(duì)應(yīng)照片，該窟污染物病害類型及特征統(tǒng)計(jì)見表1。

調(diào)查結(jié)果顯示，云岡石窟窟內(nèi)文物保存現(xiàn)狀稍好的洞窟有第6、11、5、12、9、10窟以及第39窟前室，這些窟內(nèi)約有60%以上面積的藝術(shù)品保存較為完好；其次，第7、13、15、1、20、2、33窟等，窟內(nèi)約20%～60%左右的區(qū)域尚存有石窟造像；其余洞窟已被自然風(fēng)化、鹽堿結(jié)晶、或人為等因素破壞得比較嚴(yán)重；有的因洞壁塌陷，壁面已被水泥支護(hù)面所替代，這部分洞窟內(nèi)藝術(shù)品殘留量大都不足20%，有的甚至小于5%，如第29、38窟等。

圖1　云岡石窟第16窟北壁污染物病害分布Fig.1　Diseases of sculptures in the 16th cave表1　云岡石窟第16窟北壁污染物病害統(tǒng)計(jì)Table 1　Diseases of sculptures in the 16th cave

部位污染物面積/m2程度病害描述圖例各凸出部位粉塵污染70重度灰色絮狀物厚度0.2～0.3cm北壁,主佛表面層風(fēng)化50重度白色帶狀分布北壁黃斑27重度呈黃褐色主佛臉部、手部煙熏結(jié)殼11輕度略顯灰色斑塊左側(cè),主佛左前胸水斑4輕度雨水濕痕跡

調(diào)查結(jié)果表明，洞窟內(nèi)存在的污染物病害種類主要包括表面污染與變色、表面層風(fēng)化、表面生物病害、修補(bǔ)殘留及水斑等5大類污染物病害，具體包括粉塵污染、煙熏結(jié)殼、黃斑、涂鴉刻畫、油漆色斑、觸摸油脂、石膏斑點(diǎn)、樹脂斑、水泥修補(bǔ)、水斑、表面生物病害、表面層風(fēng)化等12小類，總污染面積高達(dá)7059.66m2(表2)，其中污染物病害種類所占比例最大的有粉塵污染、表面層風(fēng)化和煙熏結(jié)殼，這三類病害的面積之和占云岡石窟污染物病害總面積的90%以上，且絕大多數(shù)是中、重度污染。另外，20世紀(jì)五六十年代所為的不當(dāng)?shù)乃嘈扪a(bǔ)痕跡、殘留的裂隙灌漿樹脂、游人的涂鴉刻畫等，以及其他各種有意或無(wú)意的人為污染等，也占據(jù)了一定比例。云岡石窟各種污染物病害比例見圖2。

表2　云岡石窟12種污染物病害的污染面積和污染程度統(tǒng)計(jì)表

(續(xù)表2)

注：(1)本污染物病害分類及命名依據(jù)WW/T0002-2007標(biāo)準(zhǔn)；(2)表面生物病害包括綠色植物、動(dòng)物殘留物、微生物；表面層風(fēng)化包括表面粉化剝落、片狀剝落、起翹與空鼓、泛鹽、溶蝕等；黃斑包括水銹黃斑和有機(jī)黃斑；(3)總比例是指該類病害占所有種類污染物病害的比例，重度指重度污染的病害占該種類病害的比例，以此類推。

圖2　云岡石窟各種污染物病害比例圖Fig.2　The pie chart of several diseases at Yungang Grottoes

2　污染物現(xiàn)狀及成因

下面按照主要污染物病害類型分別進(jìn)行敘述。

2.1粉塵污染

大同市地處黃土高原東北邊緣，屬于溫帶大陸性氣候，干燥、多風(fēng)是其主要?dú)夂蛱卣?。大同又是一個(gè)以煤礦為主的工業(yè)城市，建國(guó)以來(lái)山西煤礦數(shù)量迅速增加，并遭受不合理的開采、儲(chǔ)運(yùn)和使用。云岡地區(qū)的風(fēng)沙， 運(yùn)煤車輛引發(fā)的降塵、二次揚(yáng)塵， 以及周圍工礦企業(yè)、民用燃煤等，使得云岡石窟周邊自然環(huán)境惡化，特別是大氣中顆粒物含量居高不下，窟內(nèi)佛龕石雕不可避免地被粉塵污染。調(diào)查結(jié)果顯示，在云岡石窟所有污染物病害種類中，粉塵污染的比例高居首位，占總污染物病害總面積的52%，達(dá)3671m2有余，而其中重度污染占38.92%，中度污染占42.79%，輕度污染占18.28%。粉塵的分布十分廣泛，在被調(diào)查的全部洞窟內(nèi)，粉塵污染存在于幾乎所有能留存灰塵的部位，如石雕造像的胸部、肩部和腿上，以及腿部以下比較平緩的部位(圖3)。按污染面積所占比例看，粉塵污染比較嚴(yán)重的洞窟有第3窟右(后)室、19、17、14、13、15、2、1窟等，在某些洞窟中粉塵的厚度竟達(dá)3mm以上。

圖3　第39窟佛像腿部粉塵Fig.3　Dust deposits of sculptures in the 39th cave

大量的粉塵長(zhǎng)期附著在石雕造像的表面，呈現(xiàn)深灰色或灰黑色，輕輕掃去表層粉塵，裸露的巖石表面呈現(xiàn)一層灰黑色的結(jié)殼層，用毛刷或清水等方法無(wú)法去除。許多灰黑色的結(jié)垢已滲入砂巖表層，不僅遮蓋和模糊了造像原有的藝術(shù)色彩，而且改變了粉塵下砂巖原有的礦物組成，使文物本體結(jié)構(gòu)疏松、風(fēng)化速度加快。

云岡石窟內(nèi)粉塵的成分，Olmez和Christoforou等曾用中子活化分析法[5]和ICP-MS法[6]做過(guò)樣品成分分析，分析結(jié)果表明，云岡石窟粉塵中含有Cu、Pb、Zn、Ti、K、Al、Ca、Fe、Mn等22種金屬元素；Weiss[7]還采用離子色譜法分析了云岡石窟粉塵樣品的水溶液，證實(shí)溶液中有硫酸鹽、硝酸鹽和氯化物等可溶鹽。在此次調(diào)研中，浙江大學(xué)文物保護(hù)實(shí)驗(yàn)室專門從云岡石窟采集了一批樣品，其中取自第33窟的兩種砂巖樣品，分別是掃去表面粉塵后裸露出的灰色殼層砂巖(粉塵砂巖樣品)和表層下約3cm處的內(nèi)部砂巖(新鮮砂巖樣品)，采用FT-IR和EDAX等儀器分析(圖4)，結(jié)果表明粉塵砂巖樣品中確實(shí)有石膏化合物(CaSO4·2H2O)的聚集，平均含量約為1%～3%，而洞窟周圍的粉塵經(jīng)測(cè)定CaSO4的含量達(dá)10%～15%，而石窟巖體內(nèi)部未風(fēng)化的新鮮砂巖樣品中卻并未發(fā)現(xiàn)CaSO4的峰值信號(hào)。從各窟取樣的分析結(jié)果看情況都十分類似，這說(shuō)明粉塵的存在改變了石窟表層砂巖基質(zhì)的礦物結(jié)構(gòu)和成分[8]。

圖4　取自云岡石窟33窟內(nèi)的樣品FT-IR圖Fig.4　FT-IR images of samples from the 33rd cave

關(guān)于云岡石窟砂巖中CaSO4的來(lái)源和形成機(jī)理已有一些文獻(xiàn)進(jìn)行了探討[8-10]，主要包括兩方面：一是內(nèi)源性，CaSO4物質(zhì)是由環(huán)境中較高濃度的SO2氣體與砂巖表層基質(zhì)中的膠結(jié)物等發(fā)生反應(yīng)而生成；二是外源性，CaSO4物質(zhì)直接由沉降或吸附到砂巖表面的大量粉塵攜帶而來(lái)。本次對(duì)砂巖內(nèi)層基質(zhì)分析沒(méi)有發(fā)現(xiàn)CaSO4的峰值信號(hào)再次驗(yàn)證了上述結(jié)論，且從各種病害調(diào)研的比例來(lái)看，CaSO4的形成還有加速的趨勢(shì)，這也極大地威脅著石窟造像的保存。由于砂巖表層形成硫酸鈣使表層結(jié)構(gòu)酥松化，又反過(guò)來(lái)增加了表面對(duì)粉塵的吸附量。關(guān)于粉塵對(duì)砂巖的加速破壞作用，已有很多文獻(xiàn)論證，此處不再贅述。

總之，大范圍的粉塵沉積已經(jīng)成為云岡石窟最嚴(yán)重的污染物病害之一，嚴(yán)重?fù)p害和威脅著石窟文物的藝術(shù)價(jià)值和長(zhǎng)期保存。目前緩解粉塵沉積污染的方法主要還是改善環(huán)境的狀況，即降低空氣中的酸性氣體和懸浮顆粒物的含量，從源頭上保護(hù)石窟文物免遭侵蝕。

2.2表面層風(fēng)化(鹽堿結(jié)晶)

表面層風(fēng)化指石質(zhì)文物由于外界自然因素的破壞作用而導(dǎo)致的表面病害，主要包括表面粉化剝落、表面泛鹽、表面片狀剝落、鱗片狀起翹與剝落、表面溶蝕與表面孔洞狀風(fēng)化等，主要由可溶鹽結(jié)晶所引起?？扇茺}是導(dǎo)致巖石風(fēng)化的重要因素，很多古跡都飽受其侵蝕。在云岡石窟石雕造像表面呈現(xiàn)表面鹽堿風(fēng)化的面積約占污染物病害總面積的31.67%，有2236m2，僅次于粉塵污染，其中重度污染占71.20%，中度污染占21.78%，輕度污染占7.02%。第41～45五個(gè)洞窟，由于可溶鹽侵蝕等原因，加之這一帶又地處風(fēng)口，窟內(nèi)造像殘存無(wú)幾。此外第2窟的北壁、3窟后室、第4、14、36、39、40等窟遭受鹽堿侵蝕也極為嚴(yán)重，少數(shù)窟內(nèi)石雕殘存已不足5%。調(diào)查顯示在這些洞窟內(nèi)鹽堿結(jié)晶主要集中于洞窟的后室北壁，并與沉積的粉塵、煙垢等結(jié)成殼狀、塊狀， 更有嚴(yán)重處，一些造像表面已成酥粉，原有的彩繪已起翹、空鼓，模糊不清，甚至大面積脫落(圖5)，藝術(shù)價(jià)值幾乎損失殆盡。另外，本次調(diào)研還發(fā)現(xiàn)，鹽堿結(jié)晶現(xiàn)象雖然廣泛分布于各洞窟內(nèi)部及外部的石雕表面，但一般來(lái)說(shuō)洞窟前室造像的保存現(xiàn)狀明顯要好于后室，東西壁的造像要好于北壁。

圖5　遭受鹽堿侵蝕的第3窟北壁造像Fig.5　The sculptures suffering salt crystallization in the 3rd cave

調(diào)查小組從非彩繪洞窟內(nèi)無(wú)石雕的洞壁表面采集到鹽堿聚集的砂巖樣品，并進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)室分析，圖6為取自第26窟砂巖表層下約1cm處樣品的視頻顯微鏡(型號(hào)KEYENCE VHX-1000)的放大300倍的照片，從圖中可以看出該處有大量鹽堿晶體聚集，正是這些鹽堿結(jié)晶造成了砂巖表層的起翹和剝落。本實(shí)驗(yàn)室還對(duì)樣品進(jìn)行了X射線衍射(XRD)和X射線能譜(EDAX)分析，從分析結(jié)果看，風(fēng)化砂巖樣品的礦物成分中除了砂巖基質(zhì)本身含有的長(zhǎng)石、石英、高嶺石、方解石、白云石等，還有一些次生鹽類礦物?？紤]到砂巖基質(zhì)中的碳酸鹽膠結(jié)物與次生鹽類礦物化學(xué)成分的相關(guān)性，結(jié)合樣品元素分析結(jié)果，推斷次生鹽類礦物主要是鎂和鈣的硫酸鹽。這些次生鹽類主要是由砂巖基質(zhì)中碳酸鹽膠結(jié)物中的CaCO3、MgCO3等組分與溶解于水中的O2、SO2、CO2等經(jīng)過(guò)一系列化學(xué)反應(yīng)生成的，其中最直接的表現(xiàn)形式為造像表面的石膏層和石膏斑，由于石膏(硫酸鈣)吸附灰塵所形成的殼層表面與粉塵沉積外觀一樣，已歸入粉塵污染的統(tǒng)計(jì)中，而表面呈白色的石膏斑所占比例很小，總面積不到1m2。

圖6　第26窟鹽堿結(jié)晶樣品的視頻顯微鏡照片F(xiàn)ig.6　Video microscopes of Salt crystallization samples from the 26th cave

可溶性鹽是造成石材病變的主要因素之一，土壤中的可溶鹽通過(guò)多種形式的水進(jìn)入石材內(nèi)部聚集起來(lái)，并隨著多種形式的水在巖石內(nèi)發(fā)生遷移，這些水分不僅與巖石本體的粘土礦物反應(yīng)，同時(shí)造成巖石吸濕后體積膨脹，從而改變巖石的礦物成分及結(jié)構(gòu)。當(dāng)環(huán)境干燥時(shí)可溶鹽隨水分的蒸發(fā)在石材表面和內(nèi)部結(jié)晶析出，環(huán)境溫濕度更迭交替，可溶鹽在石材孔隙內(nèi)部溶解-結(jié)晶-溶解反復(fù)循環(huán)，不斷增大石材微孔的膨脹壓力，增大孔隙度，降低粘土礦物之間的內(nèi)聚力和巖石強(qiáng)度，最終導(dǎo)致酥粉、剝落，甚至崩塌。根據(jù)靳治良等[11]的鹽漲試塊強(qiáng)度測(cè)試研究表明，鹽結(jié)晶對(duì)石質(zhì)文物砂巖基底的強(qiáng)度損害非常大，特別是Na2SO4可溶鹽，這種鹽的過(guò)飽和溶解度大，易富集、易濃縮、易風(fēng)化、易返潮，具有超強(qiáng)的穿透、遷移能力及結(jié)晶破壞能力，結(jié)晶區(qū)域較大，相應(yīng)破壞面也較大，且病變有一定的反復(fù)性。它所引起的破壞常見于文物表面粉狀酥堿、空鼓、粒狀剝離等。由于石質(zhì)文物的歷史性和自身不可移動(dòng)性，如何脫鹽和控制可溶鹽的析出目前仍是石窟保護(hù)的重要任務(wù)。

2.3煙熏結(jié)殼

煙熏結(jié)殼是云岡石窟內(nèi)污染面積位列第三的污染物病害，占總污染物病害總面積的8.57%，有605.5m2，而其中重度污染占45.75%，中度污染占41.12%，輕度污染占13.13%。根據(jù)洞窟內(nèi)煙熏結(jié)殼的污染面積和污染程度，比較嚴(yán)重的有第38、16、13、15、14、27、24、23、19、18、21窟等，主要分布在洞窟的前室東西壁下半部分和天花板頂壁角落處。煙熏區(qū)域表面一般呈深黑色、暗黑色或灰褐色，也有少部分呈黃棕色，表層巖石結(jié)構(gòu)或致密或疏松，一些巖石表面還與鹽堿、灰塵等共生粘結(jié)成殼狀。究其成因主要是清末至20世紀(jì)50年代前廢棄期間由于歷史原因，許多洞窟都曾經(jīng)被居住或常年舉行祭祀活動(dòng)，這些做飯取暖生火或香燭燈火等活動(dòng)，在佛龕、洞壁表面留下了大大小小濃淡不均的黑色煙熏結(jié)殼，明顯影響了石雕造像的外觀，對(duì)造像的藝術(shù)效果和美學(xué)價(jià)值有一定破壞。

將取自云岡石窟第38窟的煙熏砂巖樣品在視頻顯微鏡下放大500倍觀察，如圖7所示，砂巖表層布滿了濃淡不一的煙塵。從第32窟內(nèi)煙熏黑垢處取樣，分別進(jìn)行了EDAX能譜分析和SEM掃描電鏡觀察[8]，從EDAX結(jié)果來(lái)看，與新鮮砂巖相比煙熏砂巖樣品的C、Fe元素含量顯著增加，無(wú)疑，C的增加是煙塵附著的結(jié)果。電鏡下的微觀結(jié)構(gòu)也表明，新鮮砂巖表面晶粒棱角分明，孔隙也較大；而煙熏砂巖表面棱角圓潤(rùn)，形狀也不規(guī)則，特別是表面布滿了比較均勻的納米級(jí)煙塵顆粒物(圖8)。從文物的藝術(shù)價(jià)值來(lái)看，砂巖表層上附著的煙熏黑垢肯定會(huì)影響其美觀，但從文物保護(hù)的角度來(lái)看，這些附著的煙熏黑垢是否對(duì)巖石本體有害？是否需要清除？對(duì)此浙江大學(xué)文物保護(hù)實(shí)驗(yàn)室專門針對(duì)新鮮砂巖和煙熏砂巖設(shè)計(jì)了SO2腐蝕-干濕循環(huán)實(shí)驗(yàn)和石材底部可溶鹽滲-干濕循環(huán)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)煙熏砂巖樣品比新鮮砂巖樣品有更好的耐SO2腐蝕和耐可溶鹽破壞的性能[12]。

圖7　第38窟煙熏砂巖表面的視頻顯微鏡照片F(xiàn)ig.7　Video microscopes of smoked samples from the 38th cave

圖8　第32窟砂巖表面煙熏黑垢的SEM照片F(xiàn)ig.8　SEM images of smoked samples from 32nd cave

2.4黃斑

云岡洞窟表面有黃斑的區(qū)域大約占總污染物病害總面積的1.90%，有134m2，其中重度污染占36.57%，中度污染占57.46%，輕度污染占5.97%。這些黃斑在第3窟前室、4、8、18、19等窟內(nèi)分布較為廣泛。造像表面有黃斑滲出的區(qū)域，一般呈黃褐色、土黃色等，斑斑點(diǎn)點(diǎn)，結(jié)構(gòu)或致密或疏松。

取自云岡石窟第8窟的黃斑樣品在視頻顯微鏡下觀察，可見黃斑主要沿著水分遷移的方向在巖石表面呈帶狀分布，且周圍明顯有鹽結(jié)晶的聚集(圖9)。砂巖表面的黃斑主要有銹黃斑和有機(jī)黃斑兩類。取樣進(jìn)行EDAX分析的結(jié)果表明，洞窟表面的Fe元素含量約為10%～28%，且由內(nèi)到外明顯增加，這表明云岡石窟內(nèi)巖石表面的黃斑主要是銹黃斑，且?guī)r石風(fēng)化程度越高含鐵量也越高。銹黃斑的成因是砂巖本身所含的赤鐵礦或硫鐵礦等含鐵礦物，在水和空氣氧化作用下，經(jīng)過(guò)毛細(xì)水的運(yùn)移在砂巖表層富集成鐵的氧化物。另一類有機(jī)黃斑，在云岡石窟也偶有見到，主要是各種有機(jī)物，如動(dòng)物昆蟲等的排泄物、微生物繁殖分泌物、生物腐爛殘留物等，會(huì)在砂巖表層留下的滲入性黃色印跡。一般來(lái)說(shuō)，有機(jī)質(zhì)的降解過(guò)程對(duì)巖石具有腐蝕作用，但是，在某些特殊情況下，微生物的繁殖也有可能抑制巖石的風(fēng)化，例如，浙江大學(xué)文物保護(hù)實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)的石質(zhì)文物表面的草酸鈣膜等[13]。盡管黃斑的相對(duì)污染面積不大，但是在毛細(xì)水遷移的作用下黃斑的污染面積有不斷擴(kuò)大的趨勢(shì)。

2.5樹脂斑

歷史上云岡石窟曾進(jìn)行過(guò)大大小小的許多次局部加固， 包括脫落巖石的粘接、 裂隙的灌漿、 起殼部分的回貼等。不同時(shí)期所用粘接劑不同，據(jù)文獻(xiàn)記載， 在云岡石窟洞窟內(nèi)直接使用過(guò)的高分子聚合物粘接劑主要包括有機(jī)高分子材料如環(huán)氧樹脂/改性環(huán)氧樹脂[14-17]、(聚)甲基丙烯酸酯[18-20]、甲基硅酸鈉[14]、無(wú)機(jī)材料如硅酸酯類[21-23]等。隨著時(shí)間的推移，許多表面加固/修復(fù)層脫落，老化的樹脂直接裸露出來(lái)，其中包括因操作不當(dāng)或不慎遺留在造像表面的樹脂，也包括因表面遮蔽層風(fēng)化剝落而裸露的樹脂。調(diào)查表明有殘留樹脂的區(qū)域大約占總污染物病害總面積的1.90%，有131.5m2，其中重度污染占49.43%，中度污染占45.63%，輕度污染占4.94%。殘留的樹脂主要分布在第2、5、12、14、16、37、38等窟內(nèi)。這些殘留樹脂多分布在佛龕頂部、兩面墻的交界處及頂壁，呈褐色、黑色或深灰色(圖10)。

圖9　第8窟滲出性銹斑砂巖的視頻顯微鏡照片F(xiàn)ig.9　Video microscopes of yellow stains samples from the 8th cave

圖10　第12窟佛龕頭部的粘結(jié)樹脂F(xiàn)ig.10　The residual resin of sculptures in the 12nd cave

老化的樹脂殘留在文物表面，除了影響文物的藝術(shù)效果外，對(duì)文物本身也會(huì)產(chǎn)生不可逆的破壞作用：隨時(shí)間的推移，聚合物不斷分解，其降解物擴(kuò)大了污染面積；固化在裂隙內(nèi)部和表面的樹脂堵塞水蒸氣的通道，不利于水和可溶鹽的遷移，進(jìn)而可能增大巖石孔隙的結(jié)晶壓力；樹脂降解產(chǎn)物促使一些微生物在文物表面滋生；老化的樹脂不便清除并可能會(huì)造成二次污染等。面對(duì)這些文物上已經(jīng)存在的樹脂痕跡如何去除？何時(shí)去除？用什么來(lái)替代等，都是有待研究的課題。

2.6表面生物病害

文物表面生物病害指石質(zhì)文物因生物、微生物在其表面生長(zhǎng)繁衍而導(dǎo)致的各類病害，常見的生物病害包括植物病害、動(dòng)物病害及微生物病害三種。本次調(diào)查工作在氣候寒冷干燥的冬季進(jìn)行，云岡石窟所有洞窟均鮮見生物生長(zhǎng)的蹤跡，只在第7窟崖壁外發(fā)現(xiàn)有若干苔蘚尸體，當(dāng)時(shí)統(tǒng)計(jì)結(jié)果是生物污染物病害面積的相對(duì)比例幾乎為零。但是，在春秋季節(jié)發(fā)現(xiàn)洞窟外壁等處還是有一些綠色植物生長(zhǎng)，甚至動(dòng)物穴居的痕跡。如第3窟副窟外、第14、20窟外崖壁等都能發(fā)現(xiàn)綠色植物，少數(shù)洞窟內(nèi)有鳥雀穴居。但總體講，由于云岡石窟地理環(huán)境和氣候條件相對(duì)惡劣，大部分洞窟內(nèi)鹽堿結(jié)晶嚴(yán)重，窟內(nèi)少見陽(yáng)光，且環(huán)境污染較嚴(yán)重，綠色植物的生長(zhǎng)并不旺盛，僅在較為溫暖的季節(jié)見于窟外和外崖壁上，在洞窟內(nèi)部很少見。

盡管生物病害所占比例很小，但它對(duì)石質(zhì)文物的破壞作用不可小視[24]。在生物繁殖過(guò)的區(qū)域生物分泌物對(duì)巖石有一定的滲透和腐蝕作用。圖11為取自云岡石窟第3窟外的有苔蘚繁殖的砂巖樣品的縱切面的視頻顯微鏡照片，該照片明顯呈現(xiàn)有機(jī)黃色素向砂巖內(nèi)部滲透的痕跡。目前控制生物生長(zhǎng)可以通過(guò)人工方法并加強(qiáng)管理來(lái)實(shí)現(xiàn)。

圖11　苔蘚繁殖留下的滲入性有機(jī)黃斑的 視頻顯微鏡照片F(xiàn)ig.11　Video microscopes of yellow stains samples from the 3rd cave

2.7水泥修補(bǔ)

水泥修補(bǔ)指對(duì)石質(zhì)文物采用水泥類材料進(jìn)行粘結(jié)、加固、修補(bǔ)等改變文物原貌的現(xiàn)狀，主要發(fā)生在20世紀(jì)七八十年代及之前。當(dāng)時(shí)，用水泥對(duì)文物進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的保護(hù)在國(guó)內(nèi)還十分普遍，云岡如此，敦煌、大足、龍門都如此。七八十年代以后，文物保護(hù)工作者已經(jīng)認(rèn)識(shí)到水泥對(duì)文物的危害并盡可能不用或者選用一些無(wú)堿水泥。當(dāng)時(shí)為了加固或支撐坍塌的洞窟，或修補(bǔ)部分缺失或完全缺失的石雕造像，云岡石窟曾使用水泥對(duì)云岡西部垮塌嚴(yán)重的小型窟龕進(jìn)行修繕。本次調(diào)查發(fā)現(xiàn)此部分洞窟的四周壁面和天花板壁面已部分或完全被澆鑄的水泥所替代，一些造像也被水泥斑所污染，主要見于第20窟以西的洞窟，按污染比例及危害程度大小排序依次為第40、32、33、22、23、29窟等。調(diào)查結(jié)果顯示云岡石窟所有洞窟中經(jīng)水泥修補(bǔ)的面積共達(dá)107m2，約占污染物病害總面積的1.52%。

英國(guó)建筑與歷史地段保護(hù)協(xié)會(huì)(ICOMOS)主席費(fèi)爾頓(B.M.Feilden)在為聯(lián)合國(guó)教科文組織向各國(guó)推薦所寫的文物建筑保護(hù)教科書中呼吁“修繕文物建筑不要用水泥”[25]。其主張水泥的使用是不可逆的，其抗壓、抗拉強(qiáng)度太大，附著力也很大，與文物建筑的某些材料不能匹配。另外水泥孔隙率低，不可滲透，會(huì)阻礙水汽的蒸發(fā)，增加內(nèi)部的凝結(jié)水反而加速凍害。且水泥傳熱性高，用其灌注墻縫時(shí)會(huì)形成冷橋。不僅如此，水泥在凝固過(guò)程中會(huì)析出可溶性鹽，這些可溶鹽在孔隙內(nèi)部受毛細(xì)作用隨水分遷移并在石質(zhì)文物表面或孔隙中析出，環(huán)境的溫濕波動(dòng)造成可溶鹽周期性的溶解-結(jié)晶。因而在石質(zhì)文物表面使用水泥材料修補(bǔ)一定得慎重，否則不僅起不到保護(hù)的作用，反而會(huì)加快文物的破壞[26-28]。如高句麗貴族墓葬周邊曾用水泥修繕，現(xiàn)在不僅析出大量可溶鹽，而且產(chǎn)生了更大塊的裂隙和片狀剝落[29]。

2.8其他

除了上面所述幾大類污染物病害之外，本次調(diào)查發(fā)現(xiàn)云岡洞窟內(nèi)還有許多的油漆色斑、觸摸油脂斑、墨水和粉筆等字跡、水斑等幾種污染物病害類型，這些污染物病害共占據(jù)污染總面積的2.47%左右。從表觀情況來(lái)看，油漆色斑主要有兩類：一類是20世紀(jì)五六十年代人為對(duì)洞窟或缺失佛像的編號(hào)字跡，主要見于沒(méi)有洞窟標(biāo)識(shí)牌的第20到32窟以及洞窟內(nèi)有雕像缺失的第1、2、5、6、35、36、39窟等，另一類是原有彩繪的掉色、暈染等造成大小不一的色斑，此類色斑主要呈深黑色、灰綠色等；而字跡刻畫大多是石窟在受到正式保護(hù)前游人的肆意所為，主要分布在第5、9、10、12窟等洞窟墻壁的中下部位或造像手臂、腿部等部位；油脂斑多出現(xiàn)在洞窟門拱兩側(cè)壁面和造像突出的部位，很明顯是經(jīng)過(guò)游客長(zhǎng)期觸摸造成的。其表面油光滑亮，顏色深沉，表層結(jié)構(gòu)致密，觸摸較多的石面大都沒(méi)有風(fēng)化的現(xiàn)象。這幾種人為污染大多是在政府管理之前造成的，在今天嚴(yán)格的保安制度管理下應(yīng)該不會(huì)繼續(xù)擴(kuò)展。這些污跡對(duì)洞窟造像的藝術(shù)效果肯定不利，但是否會(huì)危害巖石的長(zhǎng)期保存？是否需要去除？仍然是有爭(zhēng)議的問(wèn)題。對(duì)此，浙江大學(xué)文物保護(hù)實(shí)驗(yàn)室證實(shí)巖石上的油脂或墨水對(duì)文物基底的風(fēng)化具有緩解作用[12，30]。另外，滲水形成的水斑，肯定對(duì)石質(zhì)文物的保護(hù)不利，需要進(jìn)行治理。

3　結(jié)　論

經(jīng)過(guò)對(duì)云岡石窟45個(gè)洞窟5萬(wàn)1千多的雕像的實(shí)地調(diào)查，結(jié)果表明：

1) 在云岡石窟存在以粉塵沉積、鹽堿結(jié)晶、煙熏黑垢等為主的12種污染物病害類型，總污染面積達(dá)7059.66m2，其中大部分屬于中、重度污染;

2) 粉塵沉積是云岡石窟最常見的污染物病害類型，占總污染物病害面積的52%；其次是鹽堿結(jié)晶，約占31.67%，硫酸鹽是云岡石窟鹽堿的主要形式；煙熏黑垢位列第三，占總污染面積的8.57%;

3) 從本實(shí)驗(yàn)室的研究結(jié)果看，粉塵沉積、鹽堿結(jié)晶、水泥修補(bǔ)、殘留樹脂和水斑等污染物對(duì)巖石有一定的破壞作用，會(huì)威脅到石窟造像的保存；而煙熏黑垢有一定的抵御酸性氣體腐蝕的作用，能緩解砂巖的風(fēng)化；其他如油漆色斑、觸摸油脂斑、墨水和粉筆字跡等污染物是否有加劇或緩解巖石的風(fēng)化作用？目前還在繼續(xù)研究之中。

如何判別各種污染物對(duì)石窟造像的危害？是否需要去除？如何在“最小干預(yù)”的原則下最大限度地保護(hù)好云岡石窟？這些仍然是有待研究的重要課題。

參考文獻(xiàn)：

[1] 水野清一，長(zhǎng)廣敏雄.云岡石窟[M].京都：東方文化學(xué)院京都研究所，1946.

Mizuno Seiichi， Toshio Nagahiro.Yungang Grottoes [M]. Kyoto: Institute of Oriental Culture Research， 1946.

[2] 林茂炳，趙不憶.大同云岡石窟巖石風(fēng)化調(diào)查報(bào)告[R].1964.

LIN Mao-bing，ZHAO Bu-yi. Survey of weathering on Yungang Grottoes[R].1964.

[3] 石美風(fēng)，陳剛，張秉堅(jiān).石質(zhì)文物保護(hù)中的化學(xué)清洗技術(shù)[J].文物保護(hù)與考古科學(xué)， 2011，23(1):89-96.

SHI Mei-feng， CHEN Gang， ZHANG Bing-jian. Review on chemical cleaning techniques for the conservation of historic stone relics[J]. Sci Conserv Archaeol， 2011， 23(1):89-96.

[4] 劉仁植，張秉堅(jiān)，張潤(rùn)平.不可移動(dòng)石質(zhì)文物化學(xué)清洗的操作工藝[J].文物保護(hù)與考古科學(xué)，2012，24(4):86-94.

LIU Ren-zhi， ZHANG Bing-jian， ZHANG Run-ping. Research on standard processes of chemical cleaning of stone relics [J]. Sci Conserv Archaeol， 2012， 24(4):86-94.

[5] Olmez I. Instrumental neutron activation analysis of atmospheric particulate matter [M]// J.P. Lodge Jr. Methods of air sampling and analysis. 3rd ed. Lewis Publishers, Inc., Michigan：1989.

[6] Christoforou C S, Salmon L G， Cass G R. Deposition of atmospheric particles within the Buddhist cave temples at Yungang China [J]. Atmos Environ， 1994， (28): 2081-2091.

[7] Weiss J. Handbook of ion chromatography[M]. California: John Wiley & Sons Inc, 2004.

[8] 張秉堅(jiān)，劉仁植，沈忠悅，等.云岡石窟污染物與砂巖結(jié)合狀態(tài)的分析檢測(cè)研究[J].石窟寺研究(第三輯)， 2012，332-355.

ZHANG Bin-jiian， LIU Ren-zhi， SHEN Zhong-yue，etal. Detection and analysis for the binding state of pollutants on sandstones in Yungang Grottoes [J]. Stud Cave Temples(NO.3)， 2012: 332-355.

[9] 黃繼忠，張俊芳. 粉塵對(duì)云岡石窟石雕影響的研究[J].文物保護(hù)與考古科學(xué), 2004，16(1):1-8.

HUANG Ji-zhong， ZHANG Jun-fang. Influence of air borne particles on the stone sculptures of YunGang Grottoes [J]. Sci Conserv Archaeol， 2004， 16(1):1-8.

[10] 任建光，張焯，黃繼忠.云岡石窟大氣中二氧化硫濃度的變化特征分析[J].中國(guó)文物科學(xué)研究, 2015，(01):85-90.

REN Jian-guang，ZHANG Zhuo， HUANG Ji-zhong. An analysis of density variation at Yungang Grottoes [J]. China Cultural Heritage Scientific Research， 2015， (01):85-90.

[11] 靳治良，陳港泉，夏寅，等.硫酸鹽與氯化物對(duì)壁畫的破壞性對(duì)比研究——硫酸鈉超強(qiáng)的穿透、遷移及結(jié)晶破壞力證據(jù)[J].文物保護(hù)與考古科學(xué), 2015，21(7):29-38.

JIN Zhi-liang， CHEN Gang-quan， XIA Yin，etal. Comparative study of salt damage caused by sulfates and chlorides to mural paintings-evidence of superpenetration，migration and crystallization destruction resulting from sodium sulfate[J]. Sci Conserv Archaeol， 2015， 21(7):29-38.

[12] Hui Zhang， Meifeng Shi， Bingjian Zhang，etal.， Damage or protection？ The role of smoked crust on sandstones from Yungang Grottoes [J]. J Archaeol Sci， 2013， (40):935-942.

[13] 張秉堅(jiān)，沈忠悅.一種生物無(wú)機(jī)材料—石質(zhì)古跡上天然草酸鈣保護(hù)膜的研究，無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào),2001，16(4):752-756.

ZHANG Bing-jian，SHEN Zhong-yue. Bioinorganic material——the crude Ca-oxalate conservation film on historic stone [J]. Journal of Inorganic Materials， 2001， 16(4):752-756.

[14] 黃繼忠，云岡石窟的科學(xué)保護(hù)與管理[J].文物世界， 2003， (3): 53-56.

HUANG Ji-zhong. Protection and scientific management of Yungang grottoes [J]. World of Antiquity， 2003， (3): 53-56.

[15] 解廷藩. 云岡石窟加固工程中呋喃改性環(huán)氧樹脂的應(yīng)用研究[C]// 亞洲地區(qū)文物保護(hù)技術(shù)討論會(huì)論文集. 北京：文物出版社，1989.

XIE Ting-fan. Epoxy resin modified with furan application research in the reinforcement engineering of yungang grottoes [C]// The protection of cultural relics in Asia technical conference. Beijing: 1989.

[16] 解廷藩. 云岡石窟加固工程中環(huán)氧樹脂應(yīng)用的改進(jìn)[C]// 文物保護(hù)技術(shù)(1981～1991). 2010年.

XIE Ting-fan. Modified with epoxy resin application research in the reinforcement engineering of Yungang grottoes [C]// Technology for the protection of cultural relics(1981～1991)， 2010.

[17] Charies M S. The use of epoxy resins in field projects for stone stabitilization [J]. Mat Res Soc Symp Proc， 1992， 267:925.

[18] 王麗琴，黨高潮，梁國(guó)正. 露天石質(zhì)文物的風(fēng)化和加固保護(hù)探討[J].文物保護(hù)與考古科學(xué)， 2004，16(4):58-63.

WANG Li-qin， DANG Gao-chao， LIANG Guo-zheng. Studies on efflorescence and consolidation of historic stones [J]. Sci Conserv Archaeol, 2004， 16(4):58-63.

[19] 馬淑芝，方云，賈洪彪，等. 云岡石窟第9、10窟列柱地質(zhì)病害特征與加固設(shè)計(jì)[J].地質(zhì)科技情報(bào)，2011，30(1):123-126.

MA Shu-zi， FANG Yun， JIA Hongbiao，etal. Geologic characteristics and strengthening design of the 9th，10th Cave of Yungang Grottoes[J] Geological Science and Technology Information， 2011，30(1):123-126.

[20] 苑靜虎，石美鳳，溫曉龍.云岡石窟的保護(hù)[J].中國(guó)文化遺產(chǎn), 2007，(05):100-108.

YUAN Jing-hu， SHI Mei-feng， WEN Xiao-long. Preservation of Yungang Grottoes [J]. China Cultural Heritage. 2007， (05):100-108.

[21] 黃克忠.中國(guó)石窟保護(hù)方法述評(píng)[J].文物保護(hù)與考古科學(xué)，1997，9(1):48-54.

HUANG Ke-zhong. Review of protection of China grottoes [J]. Sci Conserv Archaeol. 1997， 9(1):48-54.

[22] 李治國(guó).云岡石窟科技保護(hù)研究五十年[J].文物世界，2004，(5):3-7

LI Zhi-guo. Protection and research for 50 Years of Yungang grottoes [J]. World of Antiquity， 2004，(5):3-7.

[23] 王麗琴，黨高潮，趙西晨.加固材料在石質(zhì)文物保護(hù)中應(yīng)用的研究進(jìn)展[J].材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2004，(5):778-782.

WANG Li-qin， DANG Gao-chao，ZHAO Xi-chen. Research progress in reinforcing materials of historic Stones [J]. J Mate Sci Eng， 2004， (5):778-782.

[24] 顏菲，葛琴雅，李強(qiáng).云岡石窟石質(zhì)文物表面及周邊巖石樣品中微生物群落分析[J].微生物學(xué)報(bào), 2012，52(5): 629-636.

YAN Fei， GE Qin-ya， LI Qiang. Analysis of microbial community on the surface of the historic stone and nearby rock samples in Yungang Grottoes [J].Acta Microbiologica Sinica, 2012， 52(5): 629-636.

[25] 陳志華. 修繕文物建筑不要用水泥[J].古建筑園林技術(shù),1988，(2):14.

CHEN Zhi-hua. Refuse cement in restoration of cultural relics architecture traditional Chinese architecture and gardens， 1988，(2):14.

[26] Tabasso M L著．楊軍昌，黃繼忠譯.石質(zhì)品的保護(hù)處理[J].文物保護(hù)與考古科學(xué), 1996，8(1):55-63.

Tabasso M L． Sciences of conservation and archaeology[J]. Sci Conserv Archaeol， 1996， 8(1):55-63.

[27] 張秉堅(jiān)，魏國(guó)鋒，楊富巍.不可移動(dòng)文物保護(hù)材料研究中的問(wèn)題和發(fā)展趨勢(shì)[J].文物保護(hù)與考古科學(xué)，2010，22(4):102-109.

ZHANG Bing-jian， WEI Guo-feng， YANG Fu-wei. Challenges and future trends in conservation material research for immovable objects of cultural heritage [J].Sci Conserv Archaeol， 2010， 22(4):102-109.

[28] 張暉，王晶鑫，張秉堅(jiān)，等. 水泥歷史建筑的加固材料研究初探[J]. 文物保護(hù)與考古科學(xué), 2013，25(4):89-95.

ZHANG Hui， WANG Jing-xin， ZHANG Bing-jian，etal.Preliminary study on consolidation materials for historical cement buildings[J]. Sci Conserv Archaeol, 2013， 25(4):89-95.

[29] 馮楠，王惠貞，宋迪生.環(huán)境因素對(duì)露天石質(zhì)文物的危害——以集安市高句麗王城、王陵和貴族墓葬為例[J].邊疆考古研究(第九輯), 2010，(00): 316-324

FENG Nan，WANG Hui-zhen，SONG Di-sheng. The deterioration of environmental factors on open-air stone artefacts——a case study of Gaogouli King City， Kings Tombs and Noble Graves[J]. Research of China’s Frontier Archaeol, 2010，(00): 316-324.

[30] 馬易敏，張秉堅(jiān)，石美鳳. 石質(zhì)文物表面墨跡的保護(hù)作用[J]. 文物保護(hù)與考古科學(xué), 2015，27(2):79-86.

MA Yi-min， ZHANG Bing-jian， SHI Mei-feng. The protective effect of Chinese ink on stone carvings [J]. Sci Conserv Archaeol, 2015， 27(2):79-86.

(責(zé)任編輯潘小倫)

收稿日期：2013-02-28；修回日期：2015-11-05

基金項(xiàng)目：國(guó)家科技支撐計(jì)劃資助(2009BAK53B05),河南省高等學(xué)校重點(diǎn)科研項(xiàng)目資助(16B150014)

作者簡(jiǎn)介：劉仁植(1986—)，女，2012年碩士畢業(yè)于浙江大學(xué)化學(xué)系，研究方向?yàn)槭|(zhì)文物化學(xué)清洗技術(shù),E-mail: tizhizhu@126.com

文章編號(hào)：1005-1538(2016)02-0101-10

中圖分類號(hào)：K879.22

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Research and study of diseases at the Yungang Grottoes

LIU Ren-zhi1,2, ZHANG Bing-jian1, WEI Guo-feng3, ZHANG Hui4, SHI Mei-feng5

(1. Department of Chemistry, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China;2.DepartmentofScienceandTechnology,Xinyangcollege,Xinyang464000,China;3.DepartmentofHistory,AnhuiUniversity,Hefei230000,China;4.DepartmentofCulturalHeritageandMuseology,ZhejiangUniversity,Hangzhou310027,China;5.YungangGrottoesResearchInstitute,Datong037000,China)

Abstract:Yungang Grottoes, a world cultural heritage site,have been subjected to severe degradation due to natural and human factors over the years. Since January 2010, a site investigation on damage at the Yungang Grottoes has been carried out by the laboratory of Cultural Relics Conservation Materials of Zhejiang University, together with the Cultural Relics Protection Center in Xi’an and the Cultural Research Institute of Yungang Grottoes. The classification of and statistics on the damage,based on the categories and levels of damage,are presented.This report is part of the research done under the state science and technology support program and describes the need for damage prevention and restoration work of stone relics. The paper describes five main categories of damage: surface pollution and discoloration, surface weathering, surface biodegradation, preservation remains and water spots. Furthermore, the damage causes could be classified into 12 categories: dust pollution, smoked crusts, yellow spots, graffiti, grease, etc. The total polluted area is 7059.66m2. the causes of the damage and the degree of the damage were analyzed. This research provides scientific data to guide future cleaning and conservation of the Yungang Grottoes. Further research topics, such as how to evaluate the level of damage, whether pollutants should be removed and how best to preserve the site with “minimal effort”.

Key words:Yungang Grottoes; Diseases; Sandstone; Degradation; Harmfulness