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樣品污染物及預處理

  • 如果不去除污染物,獲得的碳定年結果有可能是不準確的。
  • 物理預處理方法不使用化學品去除污染物。
  • 化學預處理通常透過酸漂洗和鹼漂洗,來溶解污染物和保護樣品需要的成分。

碳14定年的基本假設之一是,被分析的樣品只產生放射性衰變,而且不和生物圈相互作用,因此多年來一直未發生任何外部改變。

然而,這種假設很少屬實。通常發現,送往實驗室進行放射性碳定年的史前文物和地質標本含有或夾雜可能影響其放射性碳含量的其他材料。因此,對樣品的碳14含量產生影響的含碳物質都是污染物。

關於預處理的重要事項 – 了解樣品的預處理方式是非常重要的,因為預處理將會直接影響到最終測試結果。我們誠摯地歡迎您聯絡我們共同討論預處理方案,或者要求我們在預處理完之後、定年之前與您聯絡。

如木炭、木頭、泥炭和纺織品的材料,在放射性碳定年之前通常採用酸-鹼-酸(AAA)方法。

如沉積物、土壤的材料,在放射性碳定年之前通常會採用酸洗(不鹼洗)。

如貝殼和無機碳(碳酸鹽)等材料,在預處理之前通常會經過酸餾處理

為什麼品質保證對放射性碳定年如此重要?
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污染物的來源

污染的來源可以是自然的或人為的。自然污染是樣品周圍的物質把污染物帶入樣品。例如,在發現骨頭的土壤中存在的石灰石或有機酸(如腐植酸或黄腐酸)會污染骨質樣品。自然污染還包括植物根系滲入木頭、木炭或土壤。

人為污染是指人類在收集、現場維護或包裝時產生的污染。使用動物膠给骨質樣品貼標籤就是一種人為污染的例子。在樣品採集和包裝過程中可能產生的其他污染物如殺蟲劑、聚醋酸乙烯酯和聚乙二醇等保護化學品、烟灰,以及紙做的標籤和包裝等。

污染物如何影響放射性碳定年結果?

樣品被污染後,自然而然會得到不準確的結果。污染物對放射性碳定年結果的具體影響取決於污染物的種類、污染程度以及樣品和污染物的相對年齡。

石灰石是地質成因的物質,年齡會比任何考古樣品老很多;因此,如果碳14定年的過程中混入石灰石 ,將使樣品比其實際年齡更老。

腐植酸和黄腐酸是自然存在於土壤中的兩種物質,源自於植物和動物的生物分解。這些有機酸對樣品產生的影響(使樣品的年齡變老或變年輕)取決於有機酸的原始有機體年齡。

植物的根部渗入木頭、木炭、土壤或骨頭時,會把近代碳帶入。這種情況可以使樣品看上去比它們的實際年齡更小。

污染程度影響著碳14定年結果的誤差幅度。通常,遠古的污染物可導致樣品年齡變老,而近代污染物將導致樣品結果比實際年齡小很多。

不論採用哪種碳定年方法,也許是輻射測試法定年,或是 加速器質譜儀(AMS)方法, 在進行分析之前都必須去除所有可能存在的污染物。這個過程被稱為預處理。

污染物如何影響放射性碳定年結果

放射性碳定年樣品及其預處理

放射性碳定年實驗室接收各種材料進行分析,但並不是樣品的所有成分都可以進行分析。請注意,放射性碳定年僅適用於曾經是生物體一部分的材料。骨頭、貝殼、木材、木炭、泥炭、亞麻、羊毛和羊皮都是提交用於放射性碳定年的常用材料。金屬和石頭不能直接進行碳定年,除非樣品中嵌入了一些有機物質。

沒有適用於所有放射性碳定年樣品的標準預處理方法。採用的預處理方法取決於樣品類型和可能存在的污染物。因此,在進行碳14分析前,必須告知放射性碳定年實驗室採樣的環境條件和保存技術。

進行碳定年的樣品通常採用兩種預處理方法:物理預處理和化學預處理。

放射性碳定年樣品的物理預處理

放射性碳定年樣品的物理預處理一般是在不使用化學試劑的情況下去除污染物。

物理預處理通常是使用鑷子或鉗子去除侵入樣品的根系。寄送至碳定年實驗室的大部分樣品都採用這一簡單直接的方法,除了已乾燥處理的泥炭樣品,因為不容易區分根系和樣品的其他部分。

另一種碳定年樣品的物理預處理是使用適當的設備刮去外部層,從而去除污染物。手術刀用來刮除木炭的污染物,而牙鑽用來去除大塊骨頭的污染物。貝殼外層的預處理則使用牙鑽或金剛砂紙。

當去除掉可見的污染物之後,接著透過適當的方法粉碎碳定年樣品,以增加表面的面積,然後再進一步進行預處理。用臼和杵粉碎貝殼類、石頭類和骨質樣品。木炭通常是在皮氏培養皿中被壓碎。木頭樣品被錘擊、鑿碎,或碾碎成木屑。放射性碳定年工作人員透過濕篩泥漿處理土壤樣品;只對细顆粒或化石進行放射性碳定年。

放射性碳定年樣品的化學預處理

碳14定年樣品需進行化學預處理,以進一步去除雜質。放射性碳定年實驗室在預處理過程中採取的流程或化學濃度不一定相同,因為實驗室會考慮到樣品送交時的狀況。然而,大多數實驗室都使用相同的化學品。

常見的化學預處理方法

木炭、木頭、大部分泥炭和纺織品,在放射性碳定年之前通常會採用酸-鹼-酸(AAA)方法。在一些文獻中,這種方法也被稱為ABA。AAA預處理用熱鹽酸(HCI)清洗樣品,接著用氫氧化鈉(NaOH)清洗樣品。在對樣品進行乾燥前進行最後一次鹽酸清洗。對於舊木或污染嚴重的木頭樣品,放射性碳定年實驗室也會先使用AAA方法,然後再進行纖维素提取。

碳定年實驗室也有不採用AAA方法,只採用酸洗的時候。這適用於含有豐富的放射性碳成分,且可溶於鹼性溶液的樣品。

對於骨頭樣品的預處理,使用冷鹽酸萃取骨膠原是進行放射性碳定年的必要步驟。隨後進行鹼洗,確保去除二級有機酸。如果樣品没有保存的很好,則可以跳過鹼洗步驟,以免去除掉所有的有機物質。

對於像貝殼和其他含碳酸鈣材料的樣品,放射性碳定年之前需要進行酸洗。