钙基基质中锶浓度测定方法学策略的比较研究及其在生物考古学中的应用

本研究针对钙(Ca)富集基质中锶(Sr)浓度测定的技术难题，通过对比HR-ICP-MS（高分辨电感耦合等离子体质谱）、ICP-QQQ-MS（三重四极杆电感耦合等离子体质谱）和MC-ICP-MS（多接收电感耦合等离子体质谱）三种技术，系统评估了骨样本预处理、Ca标准化校正等关键步骤。研究发现MC-ICP-MS在保证数据准确性的同时显著提升效率，为生物考古学中骨骼、贝壳等Ca-heavy样本的痕量元素分析提供了标准化方案。

　　

在生物考古学和地球化学研究中，准确测定骨骼等钙(Ca)富集基质中的痕量元素锶(Sr)浓度，对重建古代人类迁徙、饮食结构及环境变迁具有重要意义。然而，这类样本的高Ca含量会导致质谱分析中的严重干扰，传统方法需复杂预处理去除基质，既耗时又易造成样本损失。更棘手的是，不同实验室采用的ICP-MS（电感耦合等离子体质谱）技术方案差异较大，缺乏统一标准，使得数据可比性成为难题。

针对这一瓶颈，由Tom Boonants领衔的国际团队在《Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy》发表研究，系统比较了HR-ICP-MS（高分辨电感耦合等离子体质谱）、ICP-QQQ-MS（三重四极杆电感耦合等离子体质谱）和MC-ICP-MS（多接收电感耦合等离子体质谱）三种主流技术对98例斯洛文尼亚考古遗址出土的煅烧骨样本的适用性。研究创新性地提出Ca标准化校正策略，证明MC-ICP-MS在保持数据质量的同时可大幅提升检测效率，为同类研究树立了方法学标杆。

关键技术方法包括：1）使用斯洛文尼亚Novo mesto和Veliki Vinji vrh遗址的98例青铜时代至铁器时代煅烧骨样本；2）通过HR-ICP-MS（Element XR）、ICP-QQQ-MS（Agilent 8900）和MC-ICP-MS（Nu Plasma III）平行检测；3）建立Ca/Sr比值校正模型消除基质效应；4）采用NIST SRM 1400骨灰标准物质进行质量控制。

【主要观察结果】

1. 三种仪器获得的Sr浓度数据经Ca校正后高度一致（R²>0.95），证实MC-ICP-MS的可靠性；
2. 未校正数据显示HR-ICP-MS与ICP-QQQ-MS的偏差<5%，而MC-ICP-MS因灵敏度差异需特定校正；
3. 煅烧骨样本的Ca/Sr比值稳定在400-600范围，可作为基质效应校正的天然内标。

【结论】
该研究首次系统验证了MC-ICP-MS在Ca-heavy基质中Sr定量分析的适用性，突破性地将检测效率提升50%以上。提出的Ca标准化策略不仅适用于骨骼样本，还可推广至钟乳石、贝壳等地质样本，为跨学科研究提供方法学基础。FWO-ARRS CRIME项目的资助凸显其在文化遗产保护中的实践价值，而ERC LUMIERE计划的支持则推动该技术向更广泛的痕量元素分析领域拓展。

研究团队特别指出，该方法成功的关键在于严格统一样本预处理流程（如煅烧温度控制）和同步使用基质匹配标准物质。这些发现为建立国际通用的生物考古样本检测标准提供了实证依据，同时为开发新型环境与考古材料的快速筛查技术指明方向。