Открытие органических остатков, сохранившихся в результате коррозии сосудов из клада Пьюси.

Том 12 научных отчетов, номер статьи: 21284 (2022) Цитировать эту статью

2238 Доступов

12 Альтметрика

Подробности о метриках

Характеристика археологической коррозии металлов традиционно ограничивалась идентификацией неорганических соединений, обычно с помощью дифракции рентгеновских лучей (XRD), которая, как считается, возникает в результате взаимодействия между металлическим предметом и средой осаждения. Обнаружение клада позднеримских сосудов из медного сплава в Уилтшире, Великобритания, предоставило уникальную возможность применить мультианалитический подход для характеристики коррозии, сочетающий рентгеноструктурный анализ с инфракрасным преобразованием Фурье (FTIR) и газовую хроматографию с квадрупольным времяпролетным методом. масс-спектрометрия с использованием зонда для термического разделения (GC-QTOF-MS с TSP). Этот подход выявил органические соединения, потенциально исторически сохранившиеся внутри кристаллических неорганических матриц. Уже давно известно, что керамика может содержать органические остатки, что является важным доказательством использования этих сосудов в прошлом. Наши результаты подтверждают, что подобные остатки, по-видимому, выживают при коррозии металлов, что расширяет возможности идентификации биоматериалов, использовавшихся в прошлом.

Идентификация веществ, использовавшихся в прошлом, расширяет наше понимание культурных практик и повседневной жизни в прошлом1. Хотя самые ранние анализы видимых археологических остатков были предприняты в начале двадцатого века2, именно сочетание хроматографии с масс-спектрометрией 50 лет спустя позволило составить химический профиль сложных органических остатков3,4.

Изучение археологических органических остатков осложняется химическими изменениями, вызванными обработкой веществ (например, смешиванием, приготовлением пищи) в прошлом, их разложением при осаждении и загрязнением5. Несмотря на эти сложности, в литературе сообщается о растущем числе маркеров конкретных веществ (например, 4,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18). В настоящее время органические остатки в основном извлекаются из пористых керамических осколков4. Считается, что их пористость обеспечивает некоторую защиту от деградации и загрязнения, но этот способ еще предстоит полностью понять.

Реставраторы регулярно находят макроорганические останки, такие как волокна, насекомые, пыльца и фрагменты растений, «минерализованные» археологическими продуктами коррозии меди, особенно из металлических предметов, извлеченных из могил19. В предметах из медных сплавов сохранение органических остатков может включать инкапсуляцию неорганическими солями20, чему способствуют биоцидные свойства меди21,22,23,24 и образование металлоорганических комплексов25.

В ходе пилотного исследования коррозии бронзы Мерриман и др.26 обнаружили сосновую смолу и масляные маркеры в результате коррозии патеры, предмета, похожего на кастрюлю, найденного в ритуальных контекстах по всей Римской империи. Новаторством этого исследования было определение коррозии для анализа органических остатков, а не визуально различимых остатков (например, 21,27,28,29,30). Исследователи предположили, что извлеченные органические соединения были инкапсулированы неорганическими соединениями (хотя они не были идентифицированы в ходе исследования), а не задерживались в образце в виде металлоорганических или металлоорганических комплексов, которые было бы труднее обнаружить.

Действительно, коррозионные эксперименты показали, что ионы меди легко реагируют с органическими и неорганическими лигандами в одной и той же среде31, образуя медь-органические комплексы и характерные неорганические фазы. Более того, низкая растворимость медь-органических комплексов в органических растворителях32 и/или присутствие ионов меди отрицательно влияют на восстановление органических остатков с помощью обычной газовой хроматографии с протоколами масс-спектрометрии33. Таким образом, открытие клада Пьюси предоставило уникальную возможность исследовать археологическую коррозию различных сосудов с одинаковым контекстом отложений, используя методы, нацеленные как на неорганические, так и на органические соединения.