목탄과 목재 시료의 오염 제거

목탄이나 목재 시료의 오염

시료들이 땅에 묻혀 있던 동안 탄소를 포함한 물질들 주변에 있었거나 시료의 채집, 보관 중 탄소 물질을 사용하였다면 이미 탄소 14 함유량을 변화시켰을 수 있으며, 이런 시료의 탄소 함유량에 변화를 주는 물질 모두 오염 물질입니다.

이들 시료의 자연적 오염원은 퇴적 환경 후에 생기는 부식 산과 풀빅 산입니다. 이들은 동식물 조직의 부패로 인해 생기는 산입니다. 외부에서 침투하는 식물의 뿌리 역시 최근의 탄소를 공급해 줍니다. 석회석 역시 발굴 장소에 따라서 오염 물질일 수 있습니다.

인공적 오염원은 시료를 수집하고 처리하는 사람들의 부주의와 무지에 의해서 생깁니다. 인공적 오염물질로는 담배, 털, 섬유질의 재. 포장 재료로 쓰이는 종이, 오일, 기름기, 접착제 등입니다.

연대측정을 위해 보내진 목재나 목탄 시료의 오염의 영향은 오염 물질의 종류, 오염 정도, 시료와 오염 물질의 상대적 나이에 따라 다릅니다.

석회질의 경우, 연대측정 전 석회질을 제거하지 않으면, 연대측정 결과는 목탄이나 목재 시료의 실제 나이보다도 상당히 오래되었다고 나옵니다. 이유는 석회질은 지질학적으로 초창기에 생기며, 어떤 고고학적 시료들보다도 훨씬 더 오래된 것이기 때문입니다.

부식 산과 풀빅 산은 목재나 목탄 시료의 표면에 붙어서 흡착 과정을 통해 외부와 탄소를 서로 교환합니다. 이런 현상은 유기산을 생산하는 생명체의 나이에 따라 시료의 방사성탄소 연대를 적게 만들기도 하거나 많게 만들기도 합니다. 목재나 목탄 시료에 외부 식물의 뿌리가 부착되어 있으면, 최근 탄소가 시료에 들어간 것입니다.

일반적으로, 최근 탄소가 들어가면 시료의 연대측정 결과가 상당히 어리게 나오는 반면에 아주 오래된 오염 물질은 시료의 연대측정 결과가 더 많게 나옵니다.

따라서 AMS 연구소들은 정확한 결과를 얻기 위해 연대측정 전 시료의 전처리 과정을 거칩니다.

물리적 전처리 과정이란 일체의 화학 물질을 사용하지 않고 오염 물질을 제거하는 것입니다. 집게를 사용해 식물 뿌리를 없애거나, 수술용 메스로 표면을 긁어내 깨끗이 하거나, 시료의 크기를 작게 하는 것 등입니다.

AMS 연구소는 나무를 쪼개기 위해 망치나 끌을 쓰거나, 분쇄기로 톱밥처럼 가루를 만들기도 합니다. 또한 목탄 시료를 절구통이나 페트리 접시에서 잘게 부스기도 합니다. 크기를 작게 만든다는 것은 이어서 할 전처리 과정에서 시료의 표면적을 넓게 만드는 것입니다.

연대측정 전 화학적 전처리 과정 (pretreatment)을 통해 가능하면 모든 오염 물질을 없앱니다.

AMS 연구소마다 목탄과 목재에 관한 화학적 전처리 과정 절차가 조금씩 다를 수 있습니다만, 대부분 같은 화학 물질을 사용합니다만 시료의 종류와 상태에 따라 화학 물질의 농도, 온도, 노출 빈도, 반복 횟수가 모두 다 다릅니다.

탄산염 제거를 위해 뜨거운 염산 (HCI)으로 시료들을 세척한 후, 유기산 잔여물 제거를 위해 수산화 나트륨 (NaOH)과 같은 알카리로 세척합니다. 시료 건조 전 마지막 단계는 산으로 헹궈 알카리를 중화시킵니다.

시료를 산으로만 세척하는 경우도 있는데, 이는 탄소 발생 물질이 알카리에 녹는 경우에 한합니다. 하지만 탄소 연대측정 결과는 전체 유기 내용물을 반영합니다.

너무 오래되었거나 오염된 목재 시료는 산-알칼리-산 처리 후에 섬유소 추출 작업을 추가 실시합니다. 섬유소 추출은 시료를 pH 농도와 온도를 잘 조절한 상태에서 아염소산 나트륨(NaCIO2) 용액에 담그는 것입니다.