兩千年前的“畜牧檔案“:ICP-MS技術(shù)重現(xiàn)東周馬匹飼育智慧圖譜

考古時(shí)發(fā)現(xiàn)的一塊骨骼、一枚牙齒、一粒種子。。。都藏著古代生命的隱秘故事:古人吃什么果腹?從何處遷徙而來(lái)?是否遭受過(guò)疾病或污染?這些答案,正被電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)逐步破譯。
作為考古生物遺骸研究的核心技術(shù),ICP-MS 憑借超痕量檢測(cè)、多元素同步分析的硬核優(yōu)勢(shì),在飲食推斷、遷徙溯源、健康評(píng)估等領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用,為重建古代生命歷程與社會(huì)圖景提供了精準(zhǔn)數(shù)據(jù)支撐。
近期,萊伯泰科ICP-MS用戶(hù)——中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué),聯(lián)合山東大學(xué)和陜西省考古研究院等機(jī)構(gòu),在《Journal of Archaeological Science: Reports》[68 (2025) 105477]發(fā)表最新研究成果《Horse management in the Eastern Zhou Dynasty: Multi-isotope insights from Liujiawa Rui State Cemetery, Shaanxi》,通過(guò)ICP-MS技術(shù),系統(tǒng)揭示東周時(shí)期芮國(guó)貴族墓地祭祀馬匹的精細(xì)化飼養(yǎng)體系,為探索早期國(guó)家禮制與畜牧經(jīng)濟(jì)提供關(guān)鍵實(shí)證。
該研究以陜西澄城劉家洼芮國(guó)墓地出土的9匹東周時(shí)期祭祀馬遺存為核心研究對(duì)象,系統(tǒng)揭示了2700 年前東周時(shí)期精細(xì)化養(yǎng)馬策略的科學(xué)內(nèi)涵。該研究中的稀土元素(La-Lu)和Rb使用了萊伯泰科LabMS系列ICP-MS進(jìn)行檢測(cè),為判斷樣品是否受到成巖作用污染提供了數(shù)據(jù)支持。
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在這項(xiàng)研究中,ICP-MS 承擔(dān)了關(guān)鍵檢測(cè)任務(wù):通過(guò)測(cè)定馬匹骨骼的稀土元素總濃度(∑REELa-Lu),發(fā)現(xiàn)最高僅 0.98 ppm,遠(yuǎn)低于 10 ppm 的污染閾值,證實(shí)樣品保存完好;分析 Sr、Ba 與 Ca 的比值(lg (Sr/Ca)、lg (Ba/Ca)),結(jié)合 87Sr/86Sr同位素?cái)?shù)據(jù),判斷所有馬匹均起源于關(guān)中盆地,部分來(lái)自芮國(guó)境內(nèi)養(yǎng)馬點(diǎn),另一部分則源自渭涇河流域交匯處;而B(niǎo)a、Sr等微量元素的含量變化,進(jìn)一步佐證了馬匹的營(yíng)養(yǎng)狀況與活動(dòng)范圍差異。
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研究最終揭示了東周 “年齡差異化養(yǎng)馬策略”:青年馬(Group B)以人類(lèi)供給的 C4植物(如小米秸稈)為主食,集中圈養(yǎng)適配勞作與軍事需求;成年及老年馬(Group A)則采用“春夏放牧 + 秋冬圈養(yǎng)”模式,混合食用野生C?草本與人工飼料,既保證資源高效利用,又降低飼養(yǎng)成本。
這一突破,離不開(kāi)ICP-MS提供的精準(zhǔn)元素?cái)?shù)據(jù)支撐,也彰顯了該技術(shù)在動(dòng)物考古研究中的強(qiáng)大潛力。
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ICP-MS 在考古生物遺骸研究中的核心應(yīng)用
通過(guò) Sr/Ca、Ba/Ca 比值及 Zn、Fe 等微量元素,區(qū)分食性(植食 / 肉食)、評(píng)估營(yíng)養(yǎng)狀況,還原古人的食物來(lái)源與飲食質(zhì)量。
遷徙與產(chǎn)地溯源:追蹤古代足跡
利用牙齒釉質(zhì)??Sr/??Sr等同位素,結(jié)合多同位素聯(lián)合分析,判斷古人出生地與遷徙路徑。
健康與生活方式評(píng)估:揭秘古代生命質(zhì)量
檢測(cè)骨骼中 Pb、As、Hg 等重金屬暴露痕跡,分析微量元素失衡,反映污染、疾病或特殊生活習(xí)慣。
生命歷程與遺存保存評(píng)估:定格關(guān)鍵生命事件
通過(guò) LA-ICP-MS 微區(qū)掃描,記錄牙齒生長(zhǎng)中的關(guān)鍵事件(如斷奶、疾?。唤柚⊥猎嘏袛噙z骸成巖改造程度。
特殊遺存研究:解鎖資源利用與環(huán)境密碼
分析植物種子、動(dòng)物骨骼元素特征,揭示古代種植 / 狩獵環(huán)境、資源利用及環(huán)境污染情況。
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考古生物遺骸樣品往往年代久遠(yuǎn)、數(shù)量稀少,且目標(biāo)元素多為痕量(ppb 級(jí))甚至超痕量(ppt 級(jí))。ICP-MS 憑借三大核心優(yōu)勢(shì)適配需求:
超痕量檢測(cè)能力,可捕捉低至 0.001 ppb 的元素信號(hào);
微創(chuàng) / 無(wú)損分析,僅需毫克級(jí)樣品即可完成檢測(cè),最大程度保護(hù)珍貴遺存;
多元素 / 同位素同時(shí)測(cè)定,一次分析可獲取數(shù)十種元素?cái)?shù)據(jù),效率與精準(zhǔn)度兼?zhèn)?,成為考古研究?“效率利器”。
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劉家洼東周馬匹研究的成功,背后離不開(kāi)高端質(zhì)譜的硬核支撐。萊伯泰科LabMS系列 ICP-MS憑借自身超高靈敏度等技術(shù)優(yōu)勢(shì),成為考古研究的理想選擇。
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萊伯泰科LabMS 3000 ICP-MS
LabMS 3000系列ICP-MS承載了LabTech公司創(chuàng)始人胡克博士三十多年的質(zhì)譜研發(fā)和研制經(jīng)驗(yàn),完全自主研發(fā)設(shè)計(jì),擁有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)。該產(chǎn)品穩(wěn)定、可靠、簡(jiǎn)便、靈活,具有穩(wěn)定、耐用的離子源,高靈敏度、寬動(dòng)態(tài)范圍的檢測(cè)器以及用于控制質(zhì)譜多原子離子和雙電荷離子干擾的新一代碰撞反應(yīng)池技術(shù)。
LabMS 3000擁有高性能和高穩(wěn)定性的同時(shí),兼具了良好的易用性。提煉多位質(zhì)譜應(yīng)用專(zhuān)家和應(yīng)用團(tuán)隊(duì)使用需求而定制開(kāi)發(fā)的HiMass智能工作站,具有簡(jiǎn)單易用的自動(dòng)調(diào)諧、方法向?qū)Ш蛿?shù)據(jù)分析工具,結(jié)合高性能質(zhì)譜,LabMS 3000將使您的工作比以往更輕松。
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萊伯泰科LabMS 5000 ICP-MS/MS
LabMS 5000 ICP-MS/MS 是萊伯泰科在獲得用戶(hù)廣泛贊譽(yù)的 LabMS 3000 ICP-MS 基礎(chǔ)上推出的全新一代串聯(lián)四極桿質(zhì)譜儀。該產(chǎn)品延續(xù) LabMS 3000 高穩(wěn)定性、高耐受性及良好易用性的同時(shí),使用 MS/MS模式實(shí)現(xiàn)受控且可靠的干擾去除,擴(kuò)大應(yīng)用范圍并提高檢測(cè)效率。
LabMS 5000 ICP-MS/MS 具有單四極桿、串聯(lián)四極桿能力,可根據(jù)不同應(yīng)用需求靈活選擇,使您的分析工作更簡(jiǎn)便,其強(qiáng)大靈活的檢測(cè)能力輕松應(yīng)對(duì)半導(dǎo)體、核工業(yè)、環(huán)境、食品、生命科學(xué)、生物制藥、地質(zhì)、考古學(xué)、金屬分析等領(lǐng)域。
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