工业化合物导致岩漆元素释放的实验表明石刻面临更高风险

刻于石上的古老故事

在西澳大利亚西北偏远的海岸，Murujuga 的岩石上保存着超过一百万处岩刻——可能横跨五万多年的人类历史。这些动物、人物和符号的图像不仅是考古珍宝，还是 Ngurra-ra Ngarli 原住民文化与精神生活的活记录。本研究提出了一个具有全球意义的紧迫问题：随着重工业在 Murujuga 周边扩张，其排放是否正在悄然侵蚀保护这些刻画的岩石外衣？

严酷景观与脆弱的外衣

Murujuga 的岩石是坚硬的火成岩——辉长岩和斑岩——形成于数十亿年前。经过数万年风化，它们形成了浅色的“风化层”，并覆盖有一种极薄但非常坚硬的深色涂层，称为岩漆。岩漆富含铁和锰，部分由能将金属浓缩并与粘土矿物结合成紧密晶格的专性细菌形成。岩刻是通过敲除这层深色表面露出下面的浅色层来制作的，因此这些艺术作品在字面上依赖于这层“皮肤”的保存。如果岩漆溶解或剥落，视觉对比就会消失，雕刻将丧失。

工业入驻

尽管具有重要的文化价值，Murujuga 现在却被工业设施环绕：天然气处理与液化厂、化肥与炸药工厂、装卸码头以及新的尿素装置。这些设施每年向空气中排放大量硫氧化物和氮氧化物、氨和硝酸铵。在大气中，这些气体形成强酸和硝酸盐并沉降到岩石表面。测量显示，Murujuga 岩石表面的 pH 值已从近中性（约 6.8）的前工业水平下降到靠近工业区的许多地点的 4.4 至 5.2 之间，部分读数甚至更低。这种酸化也促进了细菌、真菌和地衣的生长，它们产生有机酸，进一步降低 pH 并侵蚀岩石表面。

测试“皮肤”释放速度

由于岩石的自然风化极为缓慢，作者无法仅靠等待来观察变化。因此他们从已受扰动的岩石上移除外层（岩漆加风化层），将其研磨成细粉，并将小样浸入模拟工业污染物和微生物产生的有机酸的溶液中。在室温下的 24 小时内，他们将粉末暴露于一系列酸度条件，然后测量包括锰（Mn）、铁（Fe）、铝（Al）、硅（Si）、钴（Co）和镍（Ni）在内的十五种元素溶出的量。通过统计学上的“拐点”分析，他们确定了这些关键元素释放率开始急剧上升的 pH 值。

酸度越界时

结果显示，维系岩漆的最关键元素在远高于当前 Murujuga 岩石表面记录的 pH 值时就开始溶解。对于硫酸和硝酸等无机污染物，锰在约 pH 6.1–6.5 时开始从粉末岩石中被剥离，硅和铝则在 pH 低于约 6.5 和 4.3–4.7 时相继被释放，具体取决于岩石类型。在模拟定殖微生物产生的有机酸溶液中，锰、铝、硅和镍在 pH 仅略低于中性时（约 6.7–6.9）即开始释放。在 pH≈4（受影响较严重地点的典型值）时，实验室暴露 24 小时内，斑岩样品中高达约 20% 的锰和超过一半的钴可能被移除。尽管实验条件比完整岩体的接触程度有所夸大，但它明确表明当今的酸性已经足以破坏岩漆的内部晶格结构。

对岩石艺术及更广泛影响的意义

这些发现支持了田野观察：某些 Murujuga 岩石的深色岩漆正在变薄、变得更具孔隙性并且颜色发生变化，原因是富锰矿物流失与铁相变化。一旦这些化合物从岩漆中溶出，它们在人类的时间尺度上无法重建。研究得出结论：当前的岩石表面酸度——由工业排放及其刺激的产酸微生物共同推动——对 Murujuga 的岩刻长期存续构成严重、持续的风险。为保护这一具有全球独特性且不可替代的人类文化记录，作者主张工业应采用现有技术将形成酸的气体和颗粒态氮排放降至几乎为零。他们指出，只要空气污染与酸沉降遇到脆弱的石面，同样的过程就在全球范围内威胁石质纪念物和岩石艺术。

引用: Black, J.L., Diffey, S.M., Oldmeadow, D.W. et al. Experimental release of elements from rock varnish by industrial compounds indicate increased risk to petroglyphs. npj Herit. Sci. 14, 90 (2026). https://doi.org/10.1038/s40494-026-02358-1

关键词: 岩石艺术保护, 工业污染, 岩漆, 酸沉降, 文化遗产