为探究CO2通过凝结水劣化碳酸盐岩体的机理,选取凝结水病害较典型的龙门石窟潜溪寺,监测游客数量、CO2质量分数变化、窟内凝结水生成规律和石窟岩体化学成分变化。在室内采用自主研制的模拟劣化试验装置进行CO2对石窟岩样的劣化作用试验,定量推算其宏观劣化速率。借助扫描电镜研究碳酸盐岩微观劣化机理。研究结果表明:碳酸盐岩质量损失在试验过程中呈指数增长,灰岩劣化速率约为白云岩劣化速率的2倍。当洞窟温度维持在25℃,湿度为85%,大气CO2质量分数为1×10-3时,潜溪寺1 a凝结水生成量高达227.87 kg,100 a后窟内岩体最高侵蚀深度约为4.35 cm,对石窟岩体造成严重破坏。劣化作用受晶体习性与解理面结构控制,由于晶格能和解理面结构的差异使得灰岩的侵蚀速率大于白云岩的侵蚀速率;矿物晶间空隙明显扩大,仅晶体边缘有明显磨圆、蚀边现象,说明劣化作用基本发生在岩体表层。