王道賢 謝 治 張興香 金正耀 范安川 陳 彪

1（中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)科技考古實驗室 合肥 230026）

2（中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)同步輻射實驗室 合肥 230029）

同步輻射X射線熒光技術(shù)應(yīng)用于先商動物牙齒的微量元素分析

王道賢1謝 治2張興香1金正耀1范安川1陳 彪1

1（中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)科技考古實驗室 合肥 230026）

2（中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)同步輻射實驗室 合肥 230029）

安陽鄣鄧遺址是一處以出土器物石器為主的、年代相當(dāng)于二里頭文化晚期的先商遺址，該遺址距離同時期的二里頭遺址約200 km。目前，國內(nèi)對古代動物牙齒樣品的微量元素分析仍然鮮少出現(xiàn)。本文嘗試?yán)靡环N新的方法研究鄣鄧動物個體的飲食狀況、重金屬暴露情況及其所指示的古環(huán)境信息。對4個出土動物個體的8個樣品(牙釉質(zhì)和牙本質(zhì))進行了同步輻射X射線熒光(SR-XRF)分析。結(jié)果顯示：ZY9507的樣品受到了成巖污染，不宜用作識別古環(huán)境的“指紋”；ZY9505和ZY9506的食性相似，他們主要食用以嫩葉等Sr含量較低的食物，并且，其較低的重金屬積累表明鄣鄧古環(huán)境中的重金屬含量較低；ZY9508可能為以草類等Sr含量較高食物為主的雜食性動物，其食物中含有較高的動物蛋白，并且其體內(nèi)Cu和As的積累水平表明其可能是“外來”動物，來源地為臨近的當(dāng)時青銅鑄造中心的二里頭遺址；鄣鄧遺址族群與二里頭統(tǒng)治者已存在經(jīng)濟往來，但前者的周邊環(huán)境整體上受二里頭遺址青銅生產(chǎn)活動的影響較小。

先商鄣鄧遺址，動物牙齒，SR-XRF分析，食性，重金屬暴露，古環(huán)境

牙齒主要由牙釉質(zhì)和牙本質(zhì)組成，其中牙本質(zhì)的化學(xué)組成與骨骼相似，而牙釉質(zhì)則是一種更堅硬的硬組織，更不易遭受埋藏環(huán)境的影響[1]。人體或動物體通過新陳代謝作用從環(huán)境和飲食中吸收的微量元素通過礦化作用最終會一部分保存在骨骼和牙齒等硬組織中[2]，因此，骨骼和牙齒在研究古代人類或動物的飲食特征[3]、重金屬暴露和環(huán)境污染[4]及重建古環(huán)境[5]等方面扮演著重要的角色。

目前，許多不同的物理、化學(xué)分析方法，例如火焰原子吸收光譜測定法(FAAS)、原子吸收光譜法(AAS)[6]和電感耦合等離子質(zhì)譜法(ICP-MS)[6,7]、陽極溶出伏安法(DPASV)和氫化物發(fā)生原子吸收法(HG-FAAS)[8]已經(jīng)廣泛應(yīng)用于考古人類和動物牙齒和骨骼微量元素的研究中，然而這些方法各具優(yōu)劣：ICP-MS的檢測限在ng/g范圍內(nèi)，但需要熟練的優(yōu)化與操作技術(shù)，且易受到穩(wěn)定性和元素分餾問題的影響；ICP-MS、AAS、FAAS和DPASV等技術(shù)需要先對樣品進行溶解，對樣品有損害，且不適于固體樣品的分析，從而使其應(yīng)用受到限制[9]。

近年來，SR-XRF技術(shù)的發(fā)展使其具有空間分辨率高、多元素同時探測、元素檢測限低、分析時間短、二維分析和無損測試等優(yōu)勢，為古代人類和動物牙齒和骨骼的元素分析開拓了新的道路和方向。例如，Swanston等[10]利用SR-XRF技術(shù)對安提瓜島英國海軍墓地人骨骨單位中的Ca、Pb、Sr元素進行了分析，得出該墓地人骨中的高Pb含量主要是由于個體的生前攝入，而Sr元素在不同骨單位間的差異表明其生活地域環(huán)境的變遷；Xie等[11]利用原子熒光光譜(AFS)和SR-XRF技術(shù)對南極賊鷗和企鵝骨骼中的Hg含量進行了初步分析，探討了Hg含量在兩種動物骨骼中的含量和分布以及與其他元素的關(guān)系，從而推斷極地動物骨骼中重金屬的存在與生態(tài)環(huán)境的關(guān)聯(lián)。然而，關(guān)于考古發(fā)掘的動物骨骼微量元素的研究，除了劉壯等[12]的初步工作外，國內(nèi)目前尚未有其他報道出現(xiàn)。

鑒于動物牙齒和骨骼中的微量元素對理解古代動物飲食、重金屬暴露及人類工業(yè)活動有著重要意義，本研究嘗試?yán)肧R-XRF技術(shù)對安陽鄣鄧遺址出土的動物牙齒進行微量元素分析，進而探討該遺址動物的“食譜”、重金屬暴露及其生存環(huán)境等信息。

1 遺址和樣品

鄣鄧遺址[13]位于今安陽市曲溝鎮(zhèn)鄣鄧村南部(如圖1所示)，其遺存以漳河型先商文化為主。漳河型[14]是目前確認(rèn)的先商文化的最早類型，年代相當(dāng)于二里頭文化晚期[15]。該遺址發(fā)掘的生產(chǎn)工具以石器為主，另有骨器、蚌器、陶器等。對生產(chǎn)工具的原料、形制等分析可知，該遺址的發(fā)展與同時期其他遺址存在明顯的差距。另外，該遺址出土了大量家養(yǎng)動物骨骼，比如豬、狗、牛和羊等；也發(fā)現(xiàn)了部分野生動物骨骼，比如鹿、魚、蚌等。

圖1 安陽鄣鄧的地理位置Fig.1 Location of Anyang Zhangdeng site.

本實驗選取了鄣鄧遺址4個出土動物個體，如表1所示。根據(jù)動物形態(tài)學(xué)分析，ZY9505可能為羊，ZY9508為牛(或豬)，另外兩個未知。本實驗分別選取每個個體的牙釉質(zhì)和牙本質(zhì)樣品進行分析，共計8個樣品。

2 實驗方法及數(shù)據(jù)

2.1 樣品處理

用鑷子和鉆頭將牙齒從下頜骨上取下來，用去離子水超聲波處理10 min，連續(xù)處理幾次，直到水質(zhì)清晰。在室溫下晾干、拍照。然后沿著以得到最大橫截面的方向用鉆頭截取牙齒，并打磨牙齒截面，使其光滑平整。樣品整個處理過程中未使用任何化學(xué)試劑。

2.2 SR-XRF實驗設(shè)備及其參數(shù)

樣品采用上海第三代同步輻射光源BL15U1(硬X微聚焦及應(yīng)用光束線)實驗站的SR-XRF進行分析。實驗時，樣品放置在7軸樣品臺上，7軸樣品臺的X、Y、Z掃描時的精度可達(dá)0.1 μm。儀器工作條件為：入射光能量16.4 keV，與樣品成45°角，光斑大小100 μm×100 μm，能量分辨率小于2×10?4，Si(Li)探測器采集熒光。

表1 安陽鄣鄧遺址出土動物的取樣信息Table1 Sampled information of unearthed animals from Zhangdeng.

實驗首先分別對牙齒的釉質(zhì)和本質(zhì)進行熒光譜(XRF)分析，每個樣品點數(shù)據(jù)采集時間為30 s；接著在顯微鏡下對樣品的選定區(qū)域進行線掃描(Line scanning)分析，牙齒樣品掃描模式為釉質(zhì)表面-本質(zhì)-釉質(zhì)表面。掃描步長為0.1 mm，采集時間為3 s，所有樣品掃描模式均相同。圖2為牙齒的線掃描模式；圖3為利用PyMCA軟件處理得到的牙齒樣品的SR-XRF典型元素擬合圖譜，入射X射線的能量為16.4 keV。測試結(jié)果利用PyMCA和Origin軟件進行數(shù)據(jù)分析擬合，使用數(shù)學(xué)方法進行元素含量分析。

圖2 牙齒的SR-XRF線掃描示意圖Fig.2 SR-XRF line scanned sketch map of the teeth.

圖3 牙齒樣品的SR-XRF典型元素擬合圖譜Fig.3 Typical SR-XRF element fitting spectrum of the teeth.

2.3實驗數(shù)據(jù)

實驗分別對牙齒的牙釉質(zhì)和牙本質(zhì)部位進行XRF元素分析，每個部位選取三個點進行測試，然后取平均值，其平均值的數(shù)據(jù)結(jié)果見表2，分別以Mn/Ca、Fe/Ca、Zn/Ca、Sr/Ca、Cu/Ca、As/Ca和Br/Ca表示。因為Ca作為牙齒的基本組成成分，在牙齒中分布均勻，且生活在不同環(huán)境和地區(qū)的個體牙齒中的Ca含量無較大差異[16]。

表2 鄣鄧遺址動物牙齒元素的相對含量比值(×105)Table2 Relative elements content ratio (×105) of animal teeth from Zhangdeng site.

3 討論

3.1鄣鄧遺址出土動物牙齒的保存情況

沉積過程中出土動物骨骼表面留下的痕跡[17]主要由風(fēng)化作用、動物作用和人工作用等所致，其中影響骨骼中微量元素的分布主要是風(fēng)化作用。對于本遺址動物骨骼，風(fēng)化作用造成的破壞很輕，只有個別骨骼較為疏松。因此，本實驗所選用的樣品從牙齒的外形可知保存較為完好。

埋藏環(huán)境對牙齒的化學(xué)組成影響較大的主要為Mn和Fe元素。由表2可知，ZY9505和ZY9506的Mn/Ca值和Fe/Ca值較低，表明埋藏環(huán)境的影響較??；而ZY9507牙釉質(zhì)的Mn/Ca值和Fe/Ca值過高，因為所檢測部分為釉質(zhì)中的黑色物質(zhì)，且接近髓腔，從而可肯定此位置已受到環(huán)境的污染。同時，相對于其他樣品，其本質(zhì)的Mn/Ca值和Fe/Ca值也是較高的，因此推斷該樣品的化學(xué)組成很可能在埋藏期間已受到了污染，不宜作為研究對象。

ZY9508牙釉質(zhì)的Mn/Ca值和Fe/Ca值相對較高，但遠(yuǎn)低于ZY9507牙釉質(zhì)樣品。圖4為ZY9508個體牙齒的線掃描元素信號比圖，牙齒線掃描長度為11.7 mm，數(shù)據(jù)點分別為117，掃描方向與區(qū)域如圖2所示。由不同位置某一元素的信號比可以推斷該元素的分布情況，從而判斷該樣品是否受到埋藏環(huán)境的影響[18]。由圖4可知，ZY9508牙釉質(zhì)表面的Fe/Ca值和Br/Ca值較高，其他部分則相對平穩(wěn)；中間位置的Zn/Ca、As/Ca信號比較大，但Sr/Ca、Cu/Ca信號比較平坦。信號比在本質(zhì)區(qū)域呈現(xiàn)上升的趨勢，這可能與牙釉質(zhì)和牙本質(zhì)中Ca含量的差異有關(guān)[19]。對于樣品邊緣(釉質(zhì)表面)出現(xiàn)的高信號比，并不排除該點受到污染的可能，但XRF元素分析取點時避免了這些位置。

由上述分析可推斷，只有ZY9507個體可能遭受了埋藏環(huán)境的影響，導(dǎo)致其牙齒中的化學(xué)組成發(fā)生了變化。而ZY9505、ZY9506和ZY9508牙齒樣品的元素含量可作為研究動物“食譜”以及識別古環(huán)境信息的“指紋”。

另外，用于食譜和古環(huán)境識別的XRF元素分析數(shù)據(jù)分別為每個樣品各部位三個測試點的平均值，連同線掃描在各部位區(qū)域信號比強弱的一致性，那么，各樣品某元素的測試平均值可基本代表每個動物個體生前攝入該元素的水平。

圖4 ZY9508牙齒(牙釉質(zhì)和牙本質(zhì))的線掃描元素信號比圖Fig.4 Line scanned map of element signal ratios of ZY9508 teeth(enamel and dentin).

3.2鄣鄧遺址出土動物的“食譜”

骨骼和牙齒中的Sr和Zn元素可以判斷動物的“食譜”特征[20,21]。其中，Sr含量越高(或越低)，表明其植物性食物的比例越高(或越低)；而Zn含量越高(或越低)，其消耗動物蛋白的比例越高(或越低)。因此，測量鄣鄧遺址動物牙齒的Sr/Ca和Zn/Ca可推斷該遺址動物的食性，也可以間接理解與之相關(guān)的人類飲食信息的相關(guān)情況。

圖5為ZY9505、ZY9506和ZY9508個體牙齒的Sr/Ca值以及與植食性動物和肉食性動物牙釉質(zhì)Sr/Ca參考值[21]比較的柱形圖。白色柱表示其平均值，“▌”表示Sr/Ca值的浮動范圍。由圖5可知，ZY9505和ZY9506牙釉質(zhì)的Sr/Ca值(85.5×10?5和78.1×10?5)在植食性動物Browsers(吃嫩葉的動物)范圍(75–150)×10?5內(nèi)；而ZY9508牙釉質(zhì)的Sr/Ca值(209×10?5)則落在植食性動物Grazers(吃草類的動物)的范圍(190–300)×10?5內(nèi)。

圖6為ZY9505、ZY9506和ZY9508牙齒的Zn/Ca值柱形圖。由圖6可知，ZY9505和ZY9506個體牙釉質(zhì)的Zn/Ca值(8.6×10?5和7.2×10?5)都較低，而ZY9508個體牙釉質(zhì)的Zn/Ca值(85.8×10?5)則相對較高；同樣，ZY9508個體牙本質(zhì)的Zn/Ca值也高于ZY9505和ZY9506個體。由此可知，ZY9508個體的食物中含有較多的動物蛋白，而ZY9505和ZY9506個體的飲食中動物蛋白相對比較低。

圖5 測試樣品Sr/Ca值與植食性和肉食性動物Sr/Ca參考值(Sponheimer, 2005)的對照柱形圖Fig.5 Comparative column chart between Sr/Ca values of tested samples and reference values of phytophagous animals and carnivorous animals (Sponheimer, 2005).

圖6 測試樣品的Zn/Ca值柱形圖Fig.6 Zn/Ca values column chart of tested samples.

結(jié)合所測樣品的Sr/Ca值和Zn/Ca值可知，ZY9505和ZY9506的Sr/Ca值和Zn/Ca值較低且相近，這表明他們的食性有很大的相似性，他們可能食用Sr含量較低的嫩葉之類的食物，從而造成其牙齒的Sr/Ca值較低。關(guān)于以草為食物和以嫩葉為食物的植食性動物牙齒中Sr/Ca值的差異，Sillen等[22,23]指出在非洲哺乳動物中，像疣豬之類的食草動物牙釉質(zhì)中的Sr/Ca值高于像條紋羚和石羚之類的以嫩葉為食物的動物；而這種Sr/Ca值的差異很可能是由于嫩葉中的Sr/Ca值比其他植物較低的緣故。同時，較低的Zn/Ca值表明其食物中的動物蛋白含量也較低。相反，ZY9508與前兩者有明顯不同，該樣品的Sr/Ca值和Zn/Ca值都較高，表明該個體的食性為雜食性，其中高Sr/Ca值表明其可能使用了含高Sr的草類食物，而高Zn/Ca值則表明其食物含量中含有較高的動物蛋白，像直接以肉類、蛋類、奶制品和甲殼類動物為食物都會造成動物牙齒中Zn/Ca值的增加[24]。

3.3鄣鄧遺址出土動物生存的古環(huán)境

動物牙齒中重金屬元素(Cu, Pb, As等元素)的分析可以重建古代環(huán)境污染的狀況，因為動物牙齒中的重金屬元素往往與古代人類相關(guān)的冶金活動或環(huán)境污染有關(guān)[7,25]。

本實驗分析的4個個體樣品都未檢測到Pb元素，說明Pb對當(dāng)時的環(huán)境影響很小，或者該地區(qū)先民的生活中尚未涉及到Pb的使用。很可能受到埋藏環(huán)境影響的ZY9507中未檢測到Cu元素，這表明當(dāng)時環(huán)境中Cu元素的含量很低，從而排除了其他樣品中的Cu是由埋藏環(huán)境所致的可能性。因此，ZY9508牙釉質(zhì)中檢測到的Cu元素基本上是該生物個體生前接觸Cu環(huán)境的結(jié)果。同時除ZY9507外，只在ZY9508的全部樣品中檢測到As元素，且As/Ca值都較高，這與安陽殷墟垣北花園動物骨骼的As/Ca值((15.3–56.0)×10?5，平均值為33.6×10?5)相近[12]，并且高于Sagalassos遺址羅馬和拜占庭時期牛骨骼的As/Ca值(6.18×10?5左右)[7]。由此可推斷ZY9508生前(或一段時間)可能生活在含Cu和As元素的環(huán)境中，以致其牙齒中積累了這兩種重金屬元素的信號。由于時代相當(dāng)于二里頭文化晚期的鄣鄧遺址屬于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)性遺址，不存在鑄銅等冶煉遺跡，從而可推斷ZY9508個體可能不是本地動物，而是來自一處有金屬冶煉活動的遺址；而距離鄣鄧遺址約200 km處的二里頭是當(dāng)時華北平原青銅鑄造生產(chǎn)的中心，因此可推斷ZY9508所屬動物個體的來源地很可能是鄰近的二里頭遺址。這表明屬于次級聚落遺址的鄣鄧遺址與統(tǒng)治中心的二里頭遺址之間當(dāng)時已存在經(jīng)濟往來，但前者的周邊環(huán)境整體上受二里頭青銅生產(chǎn)活動的影響較小。

3.4研究動物的種屬鑒定

動物形態(tài)學(xué)的鑒定，ZY9505可能是羊，ZY9506未知，而ZY9508可能為牛或豬。根據(jù)實驗所測ZY9505和ZY9506牙釉質(zhì)的Sr/Ca值和Zn/Ca值，這兩個個體的食物可能為嫩葉之類的低Sr植物，而羊的食物主要為高Sr含量的草類，所以這兩個個體很可能不是羊，而是同種或不同種以嫩葉為食物的植食性動物，比如羚羊、水鹿和山羌等都是以嫩葉為食的動物；而ZY9508牙釉質(zhì)的Sr/Ca值和Zn/Ca值顯示該個體為雜食性動物，它的食物中既含有像草類等高Sr含量的植物，也含有高Zn含量的動物蛋白，因此可推斷該個體很可能是豬，因為豬的食物往往與人的食物有很大關(guān)聯(lián)，而ZY9508的高Zn含量說明其食用了喂養(yǎng)者的食物殘渣，從而導(dǎo)致其體內(nèi)積累了較高的Zn信號。

4 結(jié)語

本文通過對安陽鄣鄧遺址4個出土動物個體的8個樣品進行SR-XRF元素分析，其中ZY9507很可能在埋藏期間受到了成巖污染，以致樣品的化學(xué)組成發(fā)生了改變，不宜作為利用元素分析手段識別古環(huán)境“指紋”的樣品；而另外3個個體樣品的微量元素分析可得出以下信息：

(1) ZY9505和ZY9506的食性相似，且他們主要食用以嫩葉等Sr含量較低的食物為主，所以這兩個個體不可能是以草為食物的羊等動物；并且其較低的重金屬元素積累表明鄣鄧遺址古環(huán)境中的重金屬含量較低。

(2) ZY9508可能為雜食性動物，主要食用以草類等Sr含量較高的食物為主，同時該個體的食物中含有相對較高的動物蛋白，從而可推斷該個體很可能是豬；另外，其體內(nèi)Cu和As的存在水平表明其可能屬于“外來”動物，來源地很可能是臨近的當(dāng)時青銅鑄造中心的二里頭遺址，該遺址古環(huán)境中的重金屬含量較高。

(3) 鄣鄧遺址族群與鄰近二里頭的統(tǒng)治者之間存在經(jīng)濟往來，但前者的周邊環(huán)境整體上受二里頭遺址青銅生產(chǎn)活動的影響較小。

致謝用于實驗的動物牙齒樣品的獲取得到河南省文物考古研究所侯彥峰老師的幫助，在此表示感謝。

1 Jones F H. Teeth and bones: application of surface to dental materials and related biomaterials[J]. Surface Science Reports, 2001, 42: 75–205

2 Catriona J B, Simon R N, Barry S, et al. Environmental influences on the trace element content of teeth—implications for disease and nutritional status[J]. Archives of Oral Biology, 2004, 49: 705–717

3 Carvalho M L, Casaca C, Marques, et al. Human teeth elemental profiles measured by synchrotron X-ray fluorescence: dietary habits and environmental influence[J]. X-Ray Spectrom, 2001, 30: 190–193

4 Akio K, Miki A, Koyo S, et al. Reconstruction of human exposure to heavy metals using synchrotron radiation microbeams in prehistoric and modern humans[J]. Environmental Health and Preventive Medicine, 2009, 14: 52–59

5 Tamiji N, Koji M, Masami M, et al. Severe lead contamination among children of samurai families in Edo Period Japan[J]. Journal of Archaeological Science, 2011, 38: 23–28

6 Eva R, Dula A, Marta K, et al. Determination of some trace elements in human tooth enamel[J]. Fresenius' Journal of Analytical Chemistry, 2000, 367: 748–754

7 Patrick D, Philippe M, Bea D C, et al. Statistical treatment of trace element data from modern and ancient animal bone: evaluation of roman and byzantine environmental pollution[J]. Analytical Letters, 2004, 37: 2819–2834

8 Dirilgen N, Dogan F, Ozbal H. Anodic stripping voltammetry: arsenic determination in ancient bone samples[J]. Analytical Letters, 2006, 39: 127–143

9 Tapash R R, Saubhagyalaxmi D, Alekh C R. In situ analysis of human teeth by external PIXE[J]. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 2010, 268: 2371–2374

10 Swanston T, Varney T, Coulthard I, et al. Element localization in archaeological bone using synchrotron radiation X-ray fluorescence: identification of biogenic uptake[J]. Journal of Archaeological Science, 2012, 1–5

11 Xie Z Q, Cheng B B, Sun L G, et al. Preliminary investigation of mercury in bone tissues of skua and penguin in antarctica using AFS and synchrotron radiation X-ray fluorescence(SR-XRF)[J]. Chinese Journal of Polar Science, 2005, 16: 33–40

12 劉壯, 張志紅, 胡鵬程, 等. 安陽殷墟出土動物和人體骨骼中微量元素分析[J]. 分析化學(xué), 2001, 7: 860–860

LIU Zhuang, ZHANG Zhihong, HU Pengcheng, et al. Trace element analysis in animal and human bones of the Yin Ruins in Anyang unearthed[J]. Analytical Chemistry, 2001, 7: 860–860

13 河南省文物考古研究所. 安陽鄣鄧[M]. 鄭州: 大象出版社, 2012: 288–290

Institute of Cultural Relics in Henan Province. Anyang Zhangdeng[M]. Zhengzhou: Daxiang Press, 2012: 288–290

14 李素婷. 豫北地區(qū)漳河型先商文化的特征、來源及相關(guān)問題[J]. 鄭州大學(xué)學(xué)報(哲學(xué)社會科學(xué)版), 2009, 2: 136–141

LI Suting. The feature, source and the concerned questions of the Zhangdeng River type culture before the period of Shang Dynasty[J]. Journal of Zhengzhou University (Philosophy and Social Science Edition), 2009, 2: 136–141

15 楊寶成，程平山. 試論漳河型文化[J]. 武漢大學(xué)學(xué)報(哲學(xué)社會科學(xué)版), 1998, 1: 92–97

YANG Baocheng, CHENG Pingshan. Discussion on the Zhangdeng River type culture[J]. Wuhan University Journal (Philosophy and Social Science Edition), 1998, 1: 92–97

16 Danuta W, Andrzej J, Krzysztof L. An assessment of natural concentrations of selected metals in the bone tissues of the femur head[J]. Science of the Total Environment, 2008, 406: 161–167

17 侯彥峰, 李素婷, 馬蕭林, 等. 安陽鄣鄧遺址動物資源的獲取與利用[J]. 中原文物, 2009, 38–47

HOU Yanfeng, LI Suting, MA Xiaolin, et al. Acquisition and utilization of animal resources in Anyang Zhang Deng site[J]. Cultural Relics of Central China, 2009, 38–47

18 Carvalho M L, Marques J P, Marques A F, et al. Synchrotron microprobe determination of the elemental distribution in human teeth of the neolithic period[J]. X-Ray Spectrom, 2004, 33: 55–60

19 Carolina, Raquel, Graciele, et al. X-ray fluorescence with synchrotron radiation to elemental analysis of lead and calcium content of primary teeth[J]. Applied Radiation and Isotopes, 2010, 68: 71–75

20 Szostek, Lab, Lorkiewicz, et al. The diet and social paleostratigraphy of neolithic agricultural population of the lengyel culture from os?onki (poland)[J]. Przegl?d Antropologiczny Anthropological Review, 2005, 68: 29–41

21 Sponheimer, Ruiter, Julia, et al. Sr/Ca and early hominin diets revisited: new data from modern and fossil tooth enamel[J]. Journal of Human Evolution, 2005, 48: 147–156

22 Sillen A. Elemental and isotopic analysis of mammalian fauna from southern africa and their implications for paleodietary research[J]. American Journal of Physical Anthropology, 1988, 76: 49–60

23 Sillen A. Strontium-calcium ratios (Sr/Ca) of australopithecus robustus and associated fauna from swartkrans[J]. Journal of Human Evolution, 1992, 23: 495–516

24 Krzysztof S. Chemical signals and reconstruction of life strategies from ancient human bones and teeth—problems and perspectives[J]. Anthropological Review, 2009, 72: 3–30

25 Robin B. Identification of metal residues associated with bit-use on prehistoric horse teeth by scanning electron microscopy with energy dispersive X-ray microanalysis[J]. Journal of Archaeological Science, 2011, 38: 2989–2994

CLCTL99

Trace element analysis of animal tooth during Pre-Shang using SR-XRF technique

WANG Daoxian1XIE Zhi2ZHANG Xingxiang1JIN Zhengyao1FAN Anchuan1CHEN Biao1

1(USTC Archaeometry Laboratory,University of Science and Technology of China,Hefei 230026,China)
2(National Synchrotron Radiation Laboratory,University of Science and Technology of China,Hefei 230029,China)

Background：Anyang Zhangdeng site is a Pre-Shang site by the unearthed stone artifact mainly and the age is equivalent to the late Erlitou culture, and it is about 200 km away from the Erlitou. Currently the trace element analysis of ancient animal skeletons’ samples has rarely been seen. Purpose: This paper attempts to study the Zhangdeng animal’s diet and the heavy metal exposure. The paleoenvironmental information is indicated by the former using a new method. Methods: Eight samples (enamel and dentin samples from 4 animals individuals) are tested using the synchrotron radiation X-ray fluorescence (SR-XRF) technique. Results: Fe and Mn contents of ZY9507 were very high and Sr and Zn contents of ZY9505 and ZY9506 were similar, Sr and Zn contents of ZY9508 were higher than the formers and the contents of Cu and As were also obviously higher. Conclusions: Based on the above results: the samples of ZY9507 had undergone diagenetic pollution and wasn’t suitable for the paleoenvironmental “fingerprint”. ZY9505 and ZY9506 had the similar feeding habits and mainly ate the foods with lower Sr contents such as leaves class. Meanwhile, its lower accumulation of heavy metals shows the lower metal contents in Zhangdeng’s paleoenvironment. ZY9508 may be an omnivorous animal and mainly ate the foods with higher Sr such as the grass, while its foods contained relatively high animal protein. Moreover, its levels of Cu and As suggested that it may belong to the “exotic” animal and likely came from the Erlitou site which was the center of bronze casting. Overall, ethnic groups living Zhangdeng had the economic exchanges with the dominators of Erlitou, but the surrounding environment of the former was less affected by Erlitou bronze production activities on the whole.

Pre-Shang Zhangdeng site, Animal tooth, SR-XRF analysis, Eating habits, Exposure to heavy metals, Paleoenvironment

TL99

10.11889/j.0253-3219.2013.hjs.36.060101

國家自然科學(xué)基金(41073004)資助

王道賢，男，1987年出生，2013年于中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲碩士學(xué)位，研究方向：古代動物和人類骨骼的微量元素和古環(huán)境分析

金正耀，E-mail: zyjin@ustc.edu.cn

2013-04-18，

2013-05-09