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Rimuovere i contaminanti da legno e carbone

Contaminazione dei campioni di carbone o legno

I materiali contenenti carbonio, che circondano i campioni di legno o carbone quando sono ancora seppelliti, ed i materiali utilizzati nei processi di raccolta e conservazione, potrebbero già avere alterato il contenuto di carbonio-14. Qualsiasi materiale che incrementi il contenuto di carbonio di un campione è considerato un contaminante.

I contaminanti naturali del legno e del carbone sono quelli introdotti nell’ambiente post-deposizionale, come gli acidi umici e fulvici presenti nel terreno. Questi sono acidi prodotti dalla decomposizione microbica dei tessuti vegetali e animali. Anche le intrusioni delle radichette comportano l’introduzione di carbonio moderno nei campioni di legno e carbone. Il calcare è un altro possibile contaminante, a seconda del sito degli scavi.

I contaminanti artificiali dei campioni di legno e di carbone sono quelli introdotti per negligenza o disinformazione degli addetti alla raccolta ed al trattamento. I contaminanti artificiali includono: cenere di tabacco, capelli e fibre, carta da imballaggio, olio, grasso e colla.

Gli effetti della contaminazione di campioni di legno o carbone sottoposti a datazione al radiocarbonio con AMS dipendono dal tipo di contaminante, dal grado di contaminazione e dall’età relativa dei campioni e del contaminante.

Se il calcare non è stato rimosso prima della datazione al radiocarbonio con AMS, i risultati saranno molto più vecchi dell’età reale del legno o del carbone, perché il calcare, essendo di origine geologica, è molto più vecchio di qualsiasi campione archeologico.

Gli acidi umici e fulvici possono attaccarsi alle superfici del legno e del carbone e scambiare carbonio in un processo chiamato adsorbimento. Questo può influenzare l’età radiocarbonica del campione, facendolo sembrare più giovane o vecchio a seconda dell’età dell’organismo che ha prodotto gli acidi organici. Anche la penetrazione di radici nei campioni di carbone o di legno introduce carbonio moderno.

In genere, i contaminanti di età infinita aggiungono un numero considerevole di anni all’età reale di un campione di carbone o di legno, mentre il carbonio moderno rende qualsiasi campione significativamente più giovane.

Per ottenere risultati accurati, i laboratori AMS effettuano dei pretrattamenti su tutti i campioni di legno e di carbone prima di sottoporli alla datazione al radiocarbonio.

I pretrattamenti fisici prevedono la rimozione dei contaminanti senza l’uso di prodotti chimici. Per il legno o il carbone, i laboratori AMS rimuovono le radichette con delle pinzette, puliscono il campione raschiandone la superficie con un bisturi e ne riducono le dimensioni.

I laboratori AMS usano un martello o uno scalpello per scheggiare il legno, che può anche essere ridotto in segatura con una macina. Un analista del laboratorio AMS frantuma i campioni di carbone in una piastra di Petri o utilizzando mortaio e pestello. La riduzione delle dimensioni serve ad aumentare l’area superficiale del campione per i pretrattamenti seguenti.

Il pretrattamento chimico viene effettuato prima della datazione al carbonio-14 con AMS per garantire che tutti i possibili contaminanti vengano rimossi prima dell’analisi.

Ogni laboratorio AMS può effettuare pretrattamenti chimici leggermente diversi, ma la maggior parte utilizza gli stessi reagenti. Le concentrazioni chimiche, le temperature, i tempi di esposizione ed il numero di ripetizioni sono strettamente legati alle condizioni ed alla natura del campione esaminato.

Gli analisti dei laboratori AMS lavano i campioni di legno e carbone con acido cloridrico (HCl) a caldo per eliminare i carbonati, quindi applicano una base come l’idrossido di sodio (NaOH) per rimuovere gli acidi organici residui. L’ultimo passaggio consiste in un risciacquo acido per neutralizzare la base prima dell’essiccazione del campione.

In alcuni casi invece i campioni vengono sottoposti esclusivamente ad un lavaggio acido. Questo avviene quando la fonte di carbonio è solubile in una soluzione basica. Il risultato della datazione al carbonio, tuttavia, riflette il contenuto organico totale.

Per i campioni di legno che sono troppo vecchi o troppo contaminati, gli analisti dei laboratori AMS effettuano anche un’estrazione della cellulosa dopo il trattamento acido-base-acido. La cellulosa viene estratta immergendo il campione in una soluzione di clorito di sodio (NaClO2) a pH e temperatura controllati.