敦煌莫高窟壁画规模巨大，历史悠久，内容丰富，集美学、历史、艺术价值于一身，是享誉海内外的世界文化遗产。但由于自然因素和人为因素的共同影响，壁画遭受了严重的破坏，多种病害正严重威胁着壁画的安全！虽然目前已经基本杜绝了人为的破坏，但自然因素造成的破坏仍然存在，而且将会长期存在。本文在调查壁画的组成及其所处环境的基础上，制作了模拟壁画，研究其与自然因素的相互作用，通过多种技术手段研究了病害产生机理、病害从微观到宏观的发展速度等，并尝试对病害程度进行评级，为壁画的保护提供了依据。主要试验和结论有：1、制作了不同含盐量（1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%）的地仗模拟试样，烘干后在不同相对湿度（30%、43%、50%、61%、78%）下进行吸湿试验，发现：试样的吸湿速率随着含盐量和湿度的增大而呈现增大的趋势，且当时间足够长时，吸湿速率逐渐稳定。2、制作含水率为13%的不同含盐量（1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%）的地仗模拟试样，在相对湿度低于10%以及相对湿度为23%的密闭干燥器中进行脱水试验。发现：试样的脱水速率随着含盐量和湿度的增大而呈现减小的趋势，且当时间足够长时，脱水速率逐渐稳定。含盐量和环境湿度越大，地仗的吸湿速度越大，脱水速率越小，相同时间内壁画地仗层内会积累更多的水分，过多的水分与盐分更容易对壁画造成破坏。3、制作了四组大小相同的含盐量都为3.5%（氯化钠与硫酸钠比例不同），含水率为20%的模拟地仗层，比较45℃条件下水分和盐分的迁移速率。结果表明：在相同时间时，模拟地仗各深度的含水率并不一样，从表层到深层含水率依次增加；NaCl的保水能力比Na2SO4强；在相同时间时，含盐量呈现最深层和表层高，中间低的分布规律；泛白是由NaCl引起的，与Na2SO4无明显关系；比较只含氯化钠与只含硫酸钠的试样距表面1cm处的离子含量，质量小的Cl-迁移速率快，Cl-的迁移速率约是SO42-的5倍。4、光照和溶有二氧化碳的盐溶液都会引起铅丹变色。比较了铅丹在湿度30%和湿度80%下的光照试验结果，发现铅丹在高湿度下变色速度更快；比较了向浸泡有铅丹的盐溶液中通入二氧化碳和不通入二氧化碳对铅丹变色的影响，发现在25℃下通入二氧化碳后铅丹变色速度比不通入二氧化碳更快，铅丹浸泡在硫酸钠溶液中变色最快。XRD和IR分析发现，光照时铅丹的变色机理为Pb3O4+H2O+CO2→2PbCO3·Pb(OH)2；浸泡时铅丹的变色机理为Pb3O4+CO2+H2O→PbCO3+PbO2。后者有PbO2的产生，更符合实际。初步建立了变色病害的发展模型，并对变色程度进行了分级。5、循环试验在低温高湿（20℃，74%）和高温低湿（40℃，<10%）的条件下交替进行，发现盐害都是从裂纹开始发育和发展的。模拟出了酥碱、裂纹等病害。以裂纹最大宽度为指标，提出了裂纹的发展模型；以甲片或膨胀高度为指标，提出了起甲或膨胀的发展模型，并对酥碱病害进行了初步分级。