科技考古

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作者:中国社会科学院考古研究所考古科技中心 编

开 本:16开

书号ISBN:703020722

定价:68.0

出版时间:2007-12-01

出版社:科学出版社


时,如果长期食用某类植物,其体内就会富集相应数值的£c。即食某类植物,相应人
体有其对应的813C值。但人体组织与所食植物的{313C值有差别,这是由于在消化、吸
收过程中,人体组织对于植物的分馏效应所至。实验表明,人体组织中各个部分的分馏
效应不同,所以各自的£c值也不相同。人体肉质部分对于所食植物的分馏效应约为
+1%o,骨胶原约为+5%o,而皮肤可能会富集得更多些。
    人体中吸收的氮,主要由两个来源。一是通过固定大气中的氮吸收,另一种是直
接吸收已转化了的氮的化合物。固氮吸收是通过食用豆科类植物。这类植物由其本身
根瘤菌的固氮作用将大气中的氮截留下来,并将其转化为氨和氮的其他化合物进行吸
收。直接吸收已转化了的氮的化合物是通过非豆科类植物、陆相动物、海洋生物等食
物的食用。这类植物或动物能够吸收周围环境中已转化了的氮的化合物,使其体内富
含氮。
    关于氮同位素(表征为£N)与食物种类的关系,经过科学研究人员多年的探索,
也获得了一些可参照的结果。
    根据氮的来源不同,植物可分为豆科类和非豆科类。豆科类植物均为C3类植物,
由于这类植物是通过固氮作用吸收大气中的氮,而大气中的£N值较低,所以豆科类
植物的£N值相应也较低,为0%o一1%o。非豆科类植物是通过吸收土壤中的硝酸根、
铵来获得氮,而这类含氮物质的£N值稍高一些,所以非豆科类植物的£N值比之豆
科类的也高一些,其值为+3‰左右。
    同样,海洋植物也可分成两类,海洋豆类,海洋非豆类。海洋豆类其实不能算作植
物,它是一种蓝绿藻,由于同样是吸收大气中的氮,所以其£N为0%o一1%o左右。海
洋非豆类,吸收的是海洋中溶解的硝酸根和铵,其£N为7%o左右。
    海洋动物的£N值约为15%o左右,陆相食草动物的£N值为6%o左右。人体骨胶
原对于所食食物分馏效应的£N值差别约为3%o。陆相食肉动物与食草动物之间的差值
约为3%o。每一营养级之间£N的差别约为3%o。
    由此我们可以看出,一般食肉动物体内的氮十五比值高于食草动物的,鱼类的高于
陆生动物的。因而,以鱼类为生的人体内氮十五值较高;其次是常食用陆相动物的。仅
以植物类为生的人,其氮十五比值是*低的。
  上述关于£c、£N的研究结果为古人类食物结构分析提供了依据。
  具体做法:
  应用同位素碳十三分析方法研究人类食物组成实际可以取人体的不同组织进行分
析,但对于考古遗存来说能保存下来的较为常见的是骨骼,所以这里具体介绍骨样品分
析的基本方法。
    取数厘米长的骨样一酸浸泡去除无机物一制备成骨胶原一水解成为明胶一燃烧制备
气体一收集气体一作质谱分析。现在燃烧和气体收集一般是通过元素分析以来做。质谱
分析可以去专门的实验室,这种实验室比较多,价格也不高,具有可行性。
    *后将质谱测得的结果代入这样一个公式可进行C3和C4类植物百分比的计算。
    B=6一[26(1一x)+13x]
式中B为测得的£C值(千分值),x为C4类所占的比例,1一x为C3类所占的比例。
数值6为骨胶原发生富集£c的变化值(千分值),26为C3类植物£C的平均值(千
分值),13为C4类植物£C的平均值(千分值)。
  上式简化后有
    ×(20+B)/13
    另外要做一个说明,由于计算中所取c3、C4类植物的£C值分别是两者的平均值,
而实际C3或C4类£c值本身分别是一分布范围,所以在应用公式计算百分比时,所得
到的数值有可能出现超过100%的情况,为了避免误解,此类情况均写作100%。另外
这样得到的计算结果,并非严格意义上的百分比,再加之考虑到所取样品的代表性,因
此所描述的只能是大致的情况。



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