骨化学考古ppt课件 3. 微量元素与稳定同位素
33页1、微量元素与稳定同位素 Archaeological Bone Chemistry,吉林大学边疆考古中心 蔡大伟,一、微量元素分析,基本概念,元素(Element):不能通过化学反应再细分的简单物质。pure substances that cannot be decomposed by ordinary means to other substances. 化合物(Compound):两个或更多的元素通过化学键结合在一起的物质。H2O 原子(Atom):保持一种元素化学性质的最小粒子。 分子(Molecule):保持一种元素或化合物化学性质的最小粒子。,Ne,一个原子组成的分子-单原子分子,1个四氯化碳(CCl4)分子包含1个碳原子和4个氯原子。,四氯化碳(CCl4)是由碳元素和氯元素组成的化合物。,元素周期表,现代化学的元素周期律是1869年俄国科学家门捷列夫(Dmitri Mendeleev)首创的,他将当时已知的63种元素依原子量大小并以表的形式排列,把有相似化学性质的元素放在同一列,就是元素周期表的雏形。利用周期表,门捷列夫成功的预测当时尚未发现的元素的特性。,已发现118种,
2、周期,族,人体元素的组成,人体含有80多种元素,其中必须的有31种,分为宏量元素(也叫常量元素)和微量元素。 常量元素(0.01%):共11种,氧65、碳18%、氢10、氮3%、钙1.5、磷1%、钾0.35、硫0.25%、钠0.15、氯0.15%、镁0.05%。单位:克,g 微量元素(0.01%) 必需的共8种,包括碘、锌、硒、铜、钼、铬、钴及铁; 可能必需的元素共5种,包括锰、硅、硼、钒及镍; 具有潜在的毒性,但在低剂量时,可能具有人体必需功能的元素共7种,包括氟、铅、镉、汞、砷、铝及锡。,骨骼的元素分析,原理:人死亡后其骨骼在埋藏过程中经过沉积作用,其中的元素浓度变化相当小,因而考古出土的古人类骨骼中的元素水平也应是其生前饮食状况的合理反映。 两种分析方法: 1. 分析骨骼中锶和Sr/Ca,区别人类饮食结构中肉食和植食比例的不同(生物纯化)。 2. 运用一系列元素来辨别食谱。将特定元素的含量和特定的食谱联系起来 , 不仅研究食谱中动物蛋白和植物蛋白资源 , 而且测试微量元素的含量可能对骨骼新陈代谢和生理上的影响。,与动植物蛋白相关的微量元素研究,研究者发现,一些微量元素主要存在于动
3、物蛋白中,例如,锌、铜、钼、硒等元素。 另一些微量元素在植物组织中中聚集得更多,例如锰、镁等元素。 理论上,检测古人骨骼中的这些元素,就可以估计出食谱是以肉类食物为主,还是以植食为主。,与植物食物相关的镁Mg,人体中镁的总量有 6065 %存在于骨骼中 , 临床研究和实验室里喂养动物的实验都显示出食谱中的镁含量越高 , 血清和骨骼中的镁含量就越高 因为植物组织中的镁高于动物体 , 骨骼中的镁含量也就记录了食谱中肉食和植食之间相对比例 , 海洋物种中的镁也高于陆地物种。,镁主要富含在谷物当中,与食肉相关的锌Zn,1975 年,吉尔伯特(RI, Gilbert)使用锌、铜、镁、锰和锶辨识食谱。希望通过此研究得出锌和铜与动物蛋白质,锶、镁、锰与植物蛋白质的摄取关系。这个技术被运用于迪更斯土冢 (Dickson Mound) 的伊利诺群体 , 他们的历史跨度从伍德兰晚期 (以采集狩猎为主) 到密西西比中期 (以农业为主) 。这项研究部分得到了成功 , 因此证明锌确实也能作为一种辨别食谱的元素来使用(肉食或植物)。,微量元素Zn研究的问题,坚果和贝类中也存在较高的Zn,与肉类相似,在分析中必须考
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