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加速器质谱仪碳定年

• 放射性碳定年样品的污染物可以是自然或人为污染物。
• 如果不去除污染物，得到的结果会不准确。
• 物理预处理方法不使用化学品即可去除污染物。
• 化学预处理通常包括酸漂洗和碱漂洗，以溶解污染物和保护样品所需的成分。

碳14定年的基本假设之一是，被分析的样品只产生放射性衰变，而且不和生物圈相互作用，因此多年来一直未发生任何外界改变。

然而，这种假设很少属实。通常发现，送往实验室的放射性碳定年考古文物和地质标本含有或夹杂可能影响其放射性碳含量的其他材料。因此，对任何给定样品的碳14含量产生影响的所有含碳物质都是污染物。

污染来源

污染的产生可以是自然的或人为的。自然污染是样品周围的物质把污染物带入样品。例如，发现骨头的土壤中存在的石灰石或有机酸（如黄腐酸或腐植酸）会污染骨质样品。自然污染的另外一个例子是植物根对木材、木炭或土壤的渗透。

人为污染是指人类在收集、现场保护或包装样品时产生的污染物。含动物胶的骨质样品标签就是一种人为污染的例子。在样品采集和包装过程中产生的其他污染物有杀虫剂、聚醋酸乙烯酯和聚乙二醇等保护化学品、烟灰，以及纸做的标签和包装等。

污染物如何影响放射性碳定年结果？

样品被污染后，通常都会得到不准确的结果。污染物对放射性碳定年结果的具体影响取决于污染物的种类、污染程度以及样品和污染物的相对年龄。

石灰石是地质成因物质，年龄可能比任何考古样品都老，因此，如果碳14定年的过程中混杂石灰石将使样品比其真实年龄更老。

腐植酸和黄腐酸天然存在于土壤中，在那儿植物和动物进行微生物降解。这些有机酸对样品产生的影响取决于有机酸的原始有机物的年龄（无论是否会使样品的年龄变大或变小）。

植物的根部渗入木材、木炭、土壤或骨头时把近现代碳带给了它们。这种情况可以使样品看上去比它们的真实年龄更小。

污染的程度可以影响碳14定年结果的误差幅度。远古的污染物可导致样品年龄变老，而近现代污染物将导致样品结果比实际年龄小的多。

无论采用何种碳定年方法，无论是放射性测定年或加速器质谱（AMS）方法，在进行分析之前都必须去除所有可能存在的污染物。这个过程被称为预处理。

放射性碳定年样品及其预处理

放射性碳定年实验室可以接收各种材料进行分析，但并不是样品的所有成分都可以进行分析。必须指出的是，曾经是生物体的一部分的材料才适用放射性碳定年。骨、贝壳、木材、木炭、泥炭、亚麻、羊毛和羊皮都是提交用于放射性碳定年的常用材料。金属和石头不能直接进行碳定年，除非它们含有有机材料。

预处理并没有标准的方法，可以适用于所有样品的放射性碳定年。采用的预处理方法取决于样品类型和可能存在的污染物。因此，在碳14分析前必须告知放射性碳定年实验室样品的环境条件和保存技术。

通常有两种预处理类型应用于样品的碳定年：物理预处理和化学预处理。

碳定年样品的物理预处理

放射性碳定年样品的物理预处理一般是先不使用化学品去 除污染物，随后减少样品量。

物理预处理通常要使用镊子或钳子去除侵入样品的小根。发送至碳定年实验室的大部分样品都采取这一简单直接的方法，除了已进行干燥处理的泥炭样品，因为根不容易和样品的其他部分区分出来。

对碳定年样品进行的另外一种物理预处理是通过使用相关设备刮去外部层，从而去除污染物。手术刀用来刮除木炭的污染物而牙钻用来去除大骨头的污染物。牙钻或金刚砂纸用于贝壳外层的预处理。

去除可见污染物后，接着通过适用的方法减少碳定年样品量，以增加表面的面积，然后再进一步进行预处理。用臼和杵粉碎贝壳类、石头类和骨质样品。木炭通常是在皮氏培养皿中被压碎。木材样品被锤击、凿碎，或碾碎成木屑。放射性碳测人员通过湿筛泥浆处理土样。只对细颗粒进行放射性碳定年。

放射性碳定年样品的化学预处理

碳14定年样品需进行化学预处理，以进一步去除杂质。放射性碳定年实验室不一定遵循和预处理过程中相同的程序或化学浓度，因为实验室会考虑到样品提交时的条件。但是，大多数实验室都使用和预处理过程中相同的化学物质。

常见的化学预处理方法

木炭、木材、泥炭、沉积物和纺织品在放射性碳定年之前通常会采用酸-碱-酸（AAA）方法。在有一些文献中，这种方法也被称为ABA。AAA预处理用热盐酸（HCI）清洗样品，接着用氯化钠（氢氧化钠）清洗样品。在对样品进行干燥前进行最后一次盐酸清洗。对于旧木或污染严重的木材样品，放射性碳定年实验室也会先使用AAA方法，然后进行纤维素提取。

碳定年实验室也有不采用AAA方法，只采用酸洗的时候。这适用于含丰富的放射性碳成分，且可溶于碱性液的样品。

用冷盐酸对骨头进行预处理，以提取胶原蛋白。胶原蛋白是放射性碳定年所需的成分。随后进行碱洗，以确保去除二元有机酸。如果由于样品没有得到很好的保存，进一步清洗会去除所有的有机物质，则可以跳过碱洗。

对于像贝壳和其他石灰质材料的样品，需酸洗后进行放射性碳定年。