Kontamination von Holz und Holzkohle entfernen

Probenverunreinigung von Holzkohle- oder Holzproben

Die eine Holz- oder Holzkohleprobe umgebenden kohlenstoffhaltigen Materialien können den C-14 Gehalt schon verändert haben, als die Probe noch vergraben war oder entnommen und konserviert wurde. Jedes Material, das den Kohlenstoffgehalt einer Probe anreichert, bezeichnet man als Verunreinigung.

Natürliche Verunreinigungen bei Holz und Holzkohle bezeichnen im Ablagerungsmilieu aktive Komponenten, z.B. Humin- und Fulvinsäuren aus dem Boden. Diese Säuren entstehen während des mikrobiologischen Zerfalls von Pflanzenfasern und Tiergewebe. Darüber hinaus können in Holz- oder Holzkohleproben eingedrungene Wurzeln zur Anreicherung mit modernem Kohlenstoff führen. Abhängig vom Ausgrabungsort kann auch Kalkstein eine mögliche Verunreinigung darstellen.

Künstliche Verunreinigungen bei Holz- oder Holzkohleproben treten aufgrund von Unachtsamkeit während der Probenentnahme und Verarbeitung auf. Künstliche Verunreinigungen sind z.B. Tabakasche, Haare und Fasern, Papier des Verpackungsmaterials, Öl, Fett und sogar Kleber.

Die Auswirkungen einer Kontamination auf Holz- oder Holzkohleproben, die einer AMS Radiokohlenstoff Datierung unterzogen wurden, hängen von folgenden Faktoren ab: Art der Verunreinigung, Grad der Verunreinigung und dem relativen Alter der Probe sowie der Verunreinigungssubstanz.

Wenn Kalkstein vor einer AMS Kohlenstoff Datierung nicht entfernt wurde, wird das Ergebnis wesentlich älter erscheinen als das tatsächliche Alter des Holzes oder der Holzkohle, da Kalkstein geologischen Ursprungs und folglich sehr viel älter als jede archäologische Probe ist.

Humin- und Fulvinsäuren können sich an die Oberfläche von Holz und Holzkohle anlagern und in einem Prozess, der Adsorption genannt wird, Kohlenstoff austauschen. Dieser Vorgang kann das Radiokohlenstoffalter einer Probe zu jung oder zu alt machen. Abhängig ist dies vom Alter des Organismus, der die organischen Säuren produzierte. Das Eindringen von Wurzeln in die Holzkohle- oder Holzproben fügt diesen ebenfalls modernen Kohlenstoff hinzu.

Im Allgemeinen fügen Verunreinigungssubstanzen unendlichen Alters dem eigentlichen Alter der Holzkohle- oder Holzprobe eine erhebliche Anzahl von Jahren hinzu, während moderner Kohlenstoff Proben erheblich jünger erscheinen lässt.

Um genaue Ergebnisse zu erhalten, führen AMS Labors an allen Holz- oder Holzkohleproben Vorbehandlungen durch, bevor sie der AMS-Radiokohlenstoff Datierung unterzogen werden.

Die Entfernung von Verunreinigungen, ohne Chemikalien zu verwenden nennt man physikalische Vorbehandlung. In AMS Labors wird eine physikalische Vorbehandlung von Holz oder Holzkohle vorgenommen, diese beinhaltet die Entfernung von Pflanzenwürzelchen mittels Pinzetten, die Reinigung durch Abkratzen der Probenoberfläche mit einem Skalpell sowie die Zerkleinerung der Probe.

AMS Labors verwenden einen Hammer oder Meißel, um Holz zu zersplittern, es kann auch mittels Mühlen zu Sägemehl pulverisiert werden. Ein AMS-Labormitarbeiter zerstößt Holzkohleproben in einer Petrischale oder mithilfe von Stößel und Mörser. Die Zerkleinerung erfolgt, um die Oberfläche der Probe für die nachfolgenden Vorbehandlungsmethoden zu vergrößern.

Damit sichergestellt ist, dass alle möglichen Verunreinigungen vor der AMS C-14 Datierung entfernt wurden, wird im Labor eine chemische Vorbehandlung durchgeführt.

Die unterschiedlichen AMS Labors haben leicht abgewandelte Verfahren zur chemischen Vorbehandlung von Holz oder Holzkohle, jedoch verwenden sie bei der Behandlung in der Regel die gleichen Chemikalien. Die chemischen Konzentrationen, Temperaturen, Anwendungsdauer und die Anzahl der Wiederholungen hängen größtenteils von dem Zustand und der Art der vorgelegten Probe ab.

Die Analysten eines AMS Labors waschen Holz- und Holzkohleproben in einer heißen Salzsäurelösung, um die Karbonate zu entfernen. Danach folgt eine Alkaliwaschung mit z.B. Natriumlauge (NaOH), um die verbliebenen organischen Säuren zu entfernen. Der letzte Schritt vor der Trocknung der Probe ist eine letzte Säurespülung, um das Alkali zu neutralisieren.

Es gibt auch Fälle, in denen Holz- oder Holzkohleproben nur in Säure gewaschen werden. Dies erfolgt, wenn die Kohlenstoffquelle sich in Alkali auflösen würde. Das Kohlenstoff Datierungsergebnis stellt allerdings den gesamten organischen Inhalt dar.

An Holzproben, die entweder zu alt oder zu verunreinigt sind, wird nach der Säure-Alkali-Säure Waschung eine Zelluloseextraktion vorgenommen. Die Zelluloseextraktion erfolgt, indem die Probe unter Kontrolle des pH-Wertes und der Temperatur in eine Natriumchlorit (NaClO2) Lösung getaucht wird.