Exploring trace elemental analysis of human remains from San Pablo Medieval site using ICP-MS

Abstract

A abordagem analítica do uso de Trace Elements (TEs) pode ser usada não só para entender o ambiente vivo e a dieta, mas até a diagênese pós mortem de qualquer resíduo humano usando a variabilidade nas composições elementares de dentes e ossos. Oito indivíduos foram amostrados do convento de San Pablo em Burgos usando seus dois tipos de tecido ósseo (ossos cortical e trabecular) do fêmur e esmalte dentário para cada caso. Três dessas amostras pertenciam à nave da igreja (século 16th -19th) enquanto o resto era encontrado no pátio do claustro pertencente ao século XIV-XVI. Essas amostras foram processadas na Espectrometria de Massa Plasmática Acoplada Induzamente (ICP-MS) para analisar as concentrações de Ca e P, bem como os TEs não essenciais e bio-essenciais, a fim de poder estabelecer a integridade das amostras e para descobrir quais TEs podem ser úteis para fazer inferências sobre a dieta antiga e a absorção diagenética e em que medida. Os dados de TE foram tratados usando diferentes ferramentas estatísticas e testes para encontrar possíveis diferenças de gênero ou mesmo diferenças intra-locais na dieta e também foram corroborados com informações coletadas a partir da análise de microwear. Verificou-se que a dieta dos indivíduos era de tipo misto com componentes vegetais e de carne, enquanto a presença de alimentos marinhos não pôde ser confirmada. Isto foi de acordo com os resultados de microwear para algumas das amostras. Usando as razões de Ba e Sr por Ca, verificou-se que os ossos corticais deram os resultados mais confiáveis para inferências sobre dieta, excluindo o uso de níveis de Mn e Fe que foram altamente afetados pela absorção diagenetica nos tecidos ósseos. Além disso, as amostras enterradas na nave da igreja podem estar consumindo mais proteínas de carne do que as enterradas no claustro, o que pode indicar uma diferença em seu status social ou uma mudança na dieta ao longo do tempo. Como esperado, para a maioria dos elementos, como Pb, Mn, Fe, Cu, os tecidos trabeculares foram os mais afetados pela absorção diagenetica, ademais, na em sua maioria superfície interna do eixo do fêmur; Abstract: The analytical approach of using Trace Elements (TEs) can be used not only to understand the living environement and diet but even post-mortem diagenesis of any human remains using the variability in the elemental compositions of both teeth and bones. Eight individuals were sampled from the convent of San Pablo in Burgos using their two types of bone tissues (cortical and trabecular bones) from the femur and tooth enamel for each case. Three of these samples belonged to the church nave (16th -19th C) while the rest were found from the cloister courtyard belonging to 14th -16th Century. These samples were processed in solution mode Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS) to analyse concentrations of Ca and P as well as both non-essential and bio-essential TEs in order to be able to establish the integrity of the samples and to find out which TEs can be helpful in making inferences on ancient diet and diagenetic uptake and to which extent. The TE data was treated using different statistical tools and tests to find possible gender differences or even intra-site differences in the diet and was also corroborated with information gathered from microwear analysis. It was found that the diet of the individuals was of a mixed type with both vegetal and meat components while presence of marine food could not be confirmed. This was in accordance with the microwear results for some of the samples. Using the Ba and Sr ratios to Ca, it was found that cortical bones gave the most reliable results for inferences on diet excluding the use of Mn and Fe levels which were both highly affected by diagenetic uptake in the bone tissues. Additionally, the samples buried in church nave might be consuming more meat proteins than those buried in the cloister which might indicate a difference in their social status or a change in the diet through time. As expected, for most of the elements such as Pb, Mn, Fe, Cu, trabecular tissues were the most affected by diagenetic uptake moreover mosly at the inner surface of the femur shaft.