云冈石窟是我国重要的文化遗产,坐落于山西省大同市城西武周山南麓,自北魏开凿建窟以来距今已有约1500年的历史。它是我国佛教艺术的巅峰之作,为我国佛教艺术发展的研究提供了重要实物资料。云冈石窟的保护工作长期以来备受关注。山西省是煤炭大省,现已查明该省煤炭储量占到了全国总储量的四分之一。云冈石窟毗邻云冈煤田,上世纪八九十年代煤矿产业发展迅速,导致当时距离石窟仅350米的109国道云冈段的交通运输量与日俱增。这些运煤车辆增加了大气中粉尘、二氧化硫、氮氧化物等大气污染物的含量,大气环境受到严重破坏。而居民在冬季烧煤取暖的习惯促使这一大气污染现象在冬季愈加严重。大量粉尘携带着硫化物、氮化物、氰化物等沉降在云冈石窟窟体及雕像表面,对云冈石窟造成了严重的侵蚀破坏。石质文物的风化问题,前人针对水的作用包括酸雨都做了很多研究,但是针对在水分没有直接参与的条件下酸性大气污染物对云冈砂岩劣化的影响方面研究较少。因此,为了探讨大气污染物如何在没有液态水的直接参与下(如雨水淋洗、冲刷等)对云冈砂岩样品的风化造成影响,我们设计了一个模拟风化实验,利用二氧化硫、氮氧化物对样品进行腐蚀,实验一共进行两轮,每轮历时三个月。模拟风化实验后,通过对云冈砂岩物相变化、孔隙结构变化以及气体吸附与毛细凝聚现象的讨论来解释该砂岩的风化劣化过程以及气体污染物的破坏机理。所用分析仪器包括偏光显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、波长色散型X射线荧光光谱仪(XRF)、样品水平型大功率X射线粉末衍射仪(XRD)以及全自动比表面积和孔隙分析仪。实验结果显示毛细凝聚现象是污染气体对云冈砂岩的风化过程产生影响的重要环节。实验后云冈砂岩样品上的病害类型与自然风化的云冈石窟窟体上的病害类型吻合,其中主要病害有：次生盐类矿物结晶、表面变色、表面酥粉、块状剥落以及裂隙发育。砂岩粒径大小及其天然含水率对砂岩风化有一定的影响。在二氧化硫氛围中进行模拟风化实验的云冈砂岩样品其风化程度大于在氮氧化物氛围中进行风化的云冈砂岩样品。云冈砂岩样品的微观变化主要表现为长石矿物表面泥化增强、粒间孔、溶蚀孔、微裂隙孔及杂基内长石泥化形成的微孔发育。新生盐类结晶主要是充填在胶结物微孔隙中的石膏(CaS4·H2O)和泻利盐(MgSO4或MgSO4·7H2O)。云冈砂岩样品内部孔隙以介孔(孔直径在2纳米到50纳米之间的孔隙)为主,且有大孔(孔直径大于50纳米)的存在。