《Heritage》：Anthropogenic Stress on Submerged Roman Ruins in the Phlegraean Fields Caldera: Implications for the Preservation of the Villa dei Pisoni (Baiae, Italy)
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为表征可能影响遗址长期保存的物理与地球化学条件，研究人员对位于巴亚水下考古公园（意大利南部波佐利湾）内的Villa dei Pisoni淹没罗马遗迹开展了跨学科环境基线评估。研究人员将高分辨率形态-水深测量数据与在淹没别墅周边7个环境站位开展的沉积学和地球化学
为表征可能影响遗址长期保存的物理与地球化学条件，研究人员对位于巴亚水下考古公园（意大利南部波佐利湾）内的Villa dei Pisoni淹没罗马遗迹开展了跨学科环境基线评估。研究人员将高分辨率形态-水深测量数据与在淹没别墅周边7个环境站位开展的沉积学和地球化学分析相结合。沉积物主要由分选性差的砾质砂组成，指示受波浪影响的浅水沉积环境。有机地球化学分析揭示多环芳烃（PAHs）存在显著空间异质性，ENV_3站位的最高浓度达3904 μg/kg，且以高分子量化合物为主。诊断性PAH比值指示以热解成因（pyrogenic）为主的信号，表明存在局部人为影响，可能与该遗址系泊区邻近及海事活动有关，但无法证实直接的燃料泄漏贡献。无机地球化学分析识别出As的区域性富集，这与活跃的坎皮弗莱格瑞热液系统的地球化学影响一致；同时在ENV_5站位发现明显的Cr–Ni–Rb异常，该异常更符合局部岩性和/或矿物学控制。结果表明，影响该遗址的环境压力具有固有的空间异质性，并凸显了整合沉积学、地球化学和高分辨率空间数据的整体框架对于建立综合环境基线和有效管理长期保护策略的价值。
研究人员以意大利南部波佐利湾巴亚水下考古公园内的Villa dei Pisoni淹没罗马遗迹为对象，围绕其长期保存所面临的物理与地球化学条件开展跨学科环境基线评估，旨在弥补水下文化遗产（UCH）保护中缺乏系统性环境基线、难以量化自然与人为压力叠加效应的不足。研究背景方面，UCH包括古代沉船、淹没港口、沉没城市与海洋文化景观，具有突出的科学文化价值，但在联合国教科文组织世界遗产名录等全球保护机制中长期被边缘化；同时，淹没遗址持续遭受物理、化学与生物等自然营力的退化作用，并被人为压力显著放大，包括海岸扩张、疏浚、不受管控的旅游、盗捞、底拖捕捞、蓝色经济扩张及局地海洋污染等。在此背景下，研究人员将高分辨率空间测绘与物理、化学和生物调查相结合，对Villa dei Pisoni开展综合环境表征，以建立稳健的环境基线，为评估未来保护趋势及指导基于证据的管理、监测与保护策略提供科学基础。
在研究结论与意义方面，研究人员识别出两类性质不同的局地异常：ENV_3站位以多环芳烃（PAHs）为主的有机污染异常，ΣPAHs达3904 μg/kg，以高分子量组分占优，诊断比值总体指示热解成因，并与旅游系泊浮标系统邻近性可能存在关联；ENV_5站位则表现为Cr–Ni–Rb的无机地球化学异常，更符合局部岩性/矿物学控制，且与有机污染在空间和地球化学上解耦。此外，区域沉积物基线以热液来源的砷（As）富集为特征。上述结果表明，影响遗址的环境压力具有固有空间异质性，整合海洋环境考古学（MEA）与地球化学监测可为主动、适应性管理策略的制定提供必要框架，支撑巴亚淹没文化遗产的长期保存、记录与可持续管理。
在关键技术方法方面，研究人员采用高分辨率多波束测深系统（MBES，约700 kHz，1024波束/ ping，条带约90°，航速约2.5–3.0节，测线间距约3–5 m）并配合GNSS/INS定位定姿与声速剖面（SVP）校正，生成空间分辨率0.10 m的数字地形模型（DTM）；以潜水方式在浅于10 m水深布设7个环境站位（Env_1–Env_7），以差分GNSS（WGS84，UTM Zone 33N）实现亚分米级地理定位；采集表层沉积物与海水样品，开展粒度分析（湿筛与干筛结合，细粒组分经分散后分析）；有机污染物采用加压流体萃取（EPA 3545）与超声萃取（EPA 3550C）前处理，结合气相色谱-质谱联用（GC/MS，SIM模式）及气相色谱-离子阱串联质谱（GC/MS-MS）测定PAHs、PCBs与OCPs，挥发性有机物（VOCs）与BTEX采用顶空气相色谱（EPA 5021A）测定；无机元素组成采用便携式X射线荧光光谱仪（FP-XRF，EPA 6200）测定。
研究结果方面，4.1 表层沉积物的沉积学与物理特征：通过粒度分析与Folk and Ward图解参数计算，得出全部站位沉积物均属砾质砂，砂组分占53.95%（Env_6）至79.37%（Env_5），砾组分占20.53%（Env_5）至46.00%（Env_6），粉砂与黏土近乎缺失；平均粒径为?0.09至?0.87 phi（极粗砂），分选为0.96至1.60 phi（中等至差），偏度多为正偏，峰态变化大（2.62至6.18），指示受波浪影响的浅水下滨面沉积环境。4.2 有机地球化学：通过沉积物有机污染物分析，得出PAHs总量在空间上跨越近三个数量级（8.08 μg/kg至3904 μg/kg），ENV_3最高并由高分子量化合物主导（荧蒽1204.0 μg/kg、芘693.6 μg/kg、苯并(b+k)荧蒽558.3 μg/kg），PCBs在ENV_3（1.51 μg/kg）与ENV_1（1.26 μg/kg）出现峰值。4.3 无机分析（FP-XRF）：通过便携式X射线荧光筛查，得出所有站位As高度富集（115–196 mg/kg），远超典型海岸带海洋沉积物基线，反映活跃热液系统输入；K、Fe、Ti、Mn代表坎皮弗莱格瑞火山碎屑沉积的自然矿物背景；ENV_5站位出现Cr（422 mg/kg，其余站位21–30 mg/kg）、Ni（74 mg/kg，基线18–26 mg/kg）与Rb（1540 mg/kg，基线157–764 mg/kg）的多元素异常；Ca与Sr在全体站位呈强相关，最高Ca浓度（Env_1为284 g/kg、Env_7为243 g/kg）对应最高Sr水平（分别为1501 mg/kg与1420 mg/kg），反映富钙罗马混凝土结构的化学扩散。
讨论部分总结：5.1 人为影响的有机化合物：研究人员基于诊断性分子比值（Ant/(Ant+Phe)=0.134、Flu/(Flu+Pyr)=0.634、BaA/(BaA+Chr)=0.796、IcdP/(IcdP+BghiP)=0.531）及四至六环PAHs占优、轻烃组分低于检出限等证据，论证ENV_3污染以热解成因为主而非新鲜石油泄漏；结合ENV_3邻近旅游系泊浮标系统、沉积物为粗砾质砂且遗迹附近存在地形低洼处，认为船舶日常运行释放的微量燃料、润滑剂或尾气残留经数十年在隐蔽凹坑中累积，且ENV_1与ENV_3细粒（粉砂）含量较高有利于有机物吸附，故污染更重；同时强调诊断比值应谨慎解释，混合来源与沉积后降解、搬运可改变原始信号。5.2 ENV_5站位的金属异常：研究人员认为Cr–Ni–Rb共生异常并非痕量金属的普遍富集，而指向特定地球化学组分，现有数据尚不能确定其精确矿物学来源；ENV_5缺乏PAHs相应富集，表明该无机异常与ENV_3的强有机污染在空间和地球化学上解耦；并指出淹没考古沉积物中微量元素分布还应考虑考古材料本身的贡献，如马赛克、彩绘表面、玻璃镶嵌块、砂浆等含颜料碎片可局地带入特定元素（罗马颜料常见含Fe赭石、含Cu孔雀石与蓝铜矿、埃及蓝以及含Pb、Hg的铅丹与辰砂）。5.3 未来监测策略要点：依据2001年联合国教科文组织《保护水下文化遗产公约》附件规则1，原位保存为首选管理方式；巴亚水下考古公园的固定系泊浮标系统在便利公众访问的同时降低了锚泊造成的机械损伤风险；ENV_3附近的局地有机污染应谨慎解释，需进一步研究以确定访客活动、船舶交通与污染物分布的相对贡献并评估现行管理措施的有效性；未来监测可引入稀土元素（REEs）等附加地球化学示踪指标并探讨其与PAHs的关系，以多指标方法厘清小型船舶交通的潜在贡献；建议在关键监测站位（尤其ENV_3、ENV_1与ENV_5）开展每年两次的表层沉积物采样及相应水体参数测定的常规预防性监测计划。
研究结论部分翻译：对巴亚水下考古公园内Villa dei Pisoni的跨学科调查，为解读活跃火山海岸环境中地质、海洋学与人为过程之间的复杂相互作用建立了综合环境基线。高分辨率地理配准水深测量、沉积学分析以及有机与无机地球化学的整合，为评估环境因素对淹没罗马遗迹长期保存的控制作用提供了整体框架，并支持制定有依据的保护与管理策略。沉积学结果表明，遗址海床由异常均匀的砾质砂基质组成，代表高度动态的浅水环境。地球化学上，表层沉积物赋存严重且高度局地化的污染物异常。Env_3站位多环芳烃与轻烃的极端浓度直接指向石油来源信号，该有机压力可能与旅游系泊浮标系统的邻近性相关，经授权的参观船只在此释放微量燃料与润滑剂；尽管这些数量微小且呈痕量性质，但其在遗迹邻近低洼沉积物凹坑中的累积构成必须监测的局地化学压力。相反，ENV_5显示出独特的无机地球化学信号，以明显的Cr–Ni–Rb富集为特征；该模式与ENV_3以PAHs为主的异常不同，更符合局部岩性和/或矿物学控制，可能与零星碎片中颜料的存在有关，而非普遍的人为污染来源。此外，区域沉积物基线以地热成因的砷富集为特征，这是由活跃流体喷口将富含矿物的热液直接排入波佐利湾海底所形成的自然火山印记。该基线研究表明，海洋环境考古学与地球化学监测的整合为制定主动且适应性管理策略提供了必要框架，支撑巴亚淹没文化遗产的长期保存、记录与可持续管理。
