發(fā)布時間：2020-05-25 10:58

【摘要】：云岡石窟作為典型的不可移動文物,其保存環(huán)境對其文物保護至關(guān)重要。本研究對云岡石窟景區(qū)的大氣污染物特征及其在砂巖風化過程中的作用進行了探究,開展了以下工作:(1)使用改進的MAY七級沖擊式采樣器分別于春季(2014年4月14日-18日)、夏季(2014年7月2日-7日)、秋季(2014年11月30日-12月3日)和冬季(2014年12月16日-20日)在云岡石窟景區(qū)內(nèi)第20窟前進行大氣細顆粒物樣品采集,并通過定量電子探針微區(qū)分析技術(shù)對stage 4-6的樣品進行了單顆粒測量與分析,總結(jié)云岡地區(qū)大氣污染物特征;(2)在云岡石窟第10窟和第3窟洞窟外分別采集了新鮮砂巖和風化砂巖樣品,通過使用X射線衍射(XRD)和掃描電鏡-能譜儀(SEM-EDX),對新鮮砂巖和風化砂巖礦物成分進行鑒定;在此基礎上,設計了氣態(tài)污染物SO_2熏氣和酸溶液侵蝕實驗,通過熏氣過程中巖石表面微觀結(jié)構(gòu)變化和酸浸過程中抗壓強度、有效孔隙度、彈性波速變化的測定,提出了酸性污染物對造像砂巖的風化作用機制。實驗結(jié)果顯示:(1)云岡地區(qū)四季大氣細顆粒物皆以未反應礦物塵為主,其中含有較多的鋁硅酸鹽、SiO_2和含Ca、Mg的堿性礦物;反應礦物塵中以硫酸鹽含量較多,夏季硝酸鹽含量略有上升;碳質(zhì)顆粒中以EC中的碳片和煙炱為主,OC含量較少;景區(qū)內(nèi)富鐵顆粒、富鉀顆粒、二次顆粒、含鈉顆粒和飛灰顆粒含量較低。(2)酸溶液侵蝕使得砂巖的縱波波速、抗壓強度顯著降低,有效孔隙率隨酸度增加而增加;而浸泡在水中的砂巖樣品,其縱波速度先降低后恢復至初始值,說明硫酸和硝酸能與砂巖的長石和碳酸鈣發(fā)生反應,砂巖的內(nèi)部結(jié)構(gòu)遭到破壞。(3)SO_2侵蝕實驗中,不同狀態(tài)巖石表明均可觀察到硫酸鈣晶體;干濕循環(huán)或干濕循環(huán)+SO_2過程中砂巖質(zhì)量降低,而干燥狀態(tài)下砂巖質(zhì)量增加,表明SO_2與巖石中堿性礦物成分發(fā)生反應,生成硫酸鹽溶于水,破壞了巖石的表面結(jié)構(gòu)。以上實驗結(jié)果表明:云岡石窟景區(qū)大氣細顆粒物主要成分為礦物塵顆粒和碳質(zhì)顆粒,受燃煤和風沙揚塵影響較大,砂巖存在被酸性氣體及其形成的酸溶液侵蝕的威脅。建議根據(jù)大氣污染物特征控制周邊區(qū)域大氣污染物的排放,降低云岡景區(qū)造像砂巖風化風險。
【圖文】：

云岡石窟全貌Fig.1.1PanoramaofYungangGrottoes

圖 1.2 部分云岡石窟雕像Fig. 1.2 Part of the Yungang Grottoes Buddha云岡石窟地區(qū)所處地層主要為中生代侏羅系地層，，該時期大同盆地地區(qū)形成了多層煤層，云岡石窟所處地區(qū)地下儲藏了豐富煤炭資源，這一地區(qū)又被稱作云岡煤田[2]。云岡地區(qū)砂巖的主體是長石石英砂巖，膠結(jié)物以鈣質(zhì)和鐵質(zhì)為主，此類砂巖在風
【學位授予單位】：山西大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：X51;P512.1

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本文編號：2680050