碳同位素分析
碳13指标
碳13指标1. 碳13指标的定义碳13指标是指碳同位素碳13（13C）在某个化学物质中的相对丰度。
同位素是指原子核中质子数相同但中子数不同的同一元素，其相对丰度可以用来研究物质的来源、代谢途径以及环境变化等。
2. 碳13指标的应用领域2.1 碳同位素分析碳同位素分析是利用碳13指标来研究化学物质的来源和转化过程的一种方法。
通过测量样品中13C的相对丰度，可以推断出该物质的来源、代谢途径以及环境变化等信息。
碳同位素分析在地质学、生物学、生态学等领域有广泛的应用。
2.2 碳13指标在生态学中的应用碳13指标在生态学研究中有着重要的应用。
通过测量不同生物体中13C的相对丰度，可以推断食物链的结构和物质流动的路径。
例如，通过测量食物链中不同级别的生物体中13C的相对丰度，可以确定能量流动的路径和效率。
2.3 碳13指标在食物来源追踪中的应用碳13指标还可以用于追踪食物的来源。
不同地区的植物和动物体内13C的相对丰度可能存在差异，通过测量食物样品中13C的相对丰度，可以确定其来源地区。
这对于食品安全和食品溯源具有重要意义。
3. 碳13指标的测量方法3.1 碳同位素质谱法碳同位素质谱法是一种常用的测量碳13指标的方法。
该方法利用质谱仪测量样品中碳同位素的相对丰度。
首先将样品中的碳化合物转化为气态化合物，然后通过质谱仪测量气态化合物中13C的相对丰度。
3.2 碳同位素比值质谱法碳同位素比值质谱法是一种更精确的测量碳13指标的方法。
该方法利用质谱仪测量样品中13C和12C的比值。
通过测量不同样品中13C和12C的比值，可以计算出13C的相对丰度。
4. 碳13指标的意义和挑战4.1 意义碳13指标的研究可以揭示生物体的来源、代谢途径以及环境变化等重要信息，对于生态学、地质学和食品安全等领域具有重要意义。
通过测量不同样品中13C的相对丰度，可以推断食物链的结构、物质流动的路径以及食物的来源地区，为生态系统的保护和管理提供科学依据。
同位素示踪技术在环境科学中的碳循环解析
同位素示踪技术在环境科学中的碳循环解析随着全球环境问题的日益突出，环境科学的发展成为当今最重要的研究领域之一。
其中，碳循环作为全球气候变化研究的核心，对了解地球系统的动态变化具有重要意义。
同位素示踪技术作为一种精确而灵敏的分析工具，日益被应用于环境科学中的碳循环解析，为我们深入了解碳循环机制和评估人类活动对环境影响提供了重要的手段。
首先，我们需要了解碳循环在环境科学中的重要性。
碳循环是指地球上碳元素在不同环境介质（如大气、水体、土壤等）之间的相互转化与平衡过程。
这种平衡是复杂而脆弱的，任何外界因素的干扰都会对地球系统产生重大影响。
例如，二氧化碳是温室气体的主要成分之一，其排放和吸收的不平衡将导致全球气候变化。
因此，准确地了解碳循环的机制和过程，对于评估和预测气候变化以及环境管理具有重要意义。
同位素示踪技术作为一种用来标记物质的方法，已经被广泛应用于环境科学领域。
其中，碳同位素示踪技术是研究碳循环的重要手段之一。
碳元素有两种主要的同位素：碳-12和碳-13。
这两种同位素在自然界中的丰度比例是稳定的，但由于环境变化和生物过程的影响，不同介质中同位素丰度的比例会发生变化。
通过测量碳同位素的丰度变化，我们可以推断出碳元素的来源和转化过程。
具体来说，同位素示踪技术将标记同位素（如放射性同位素碳-14）引入环境介质中，然后测量标记同位素与自然同位素的丰度比例变化。
通过对比不同介质中同位素丰度的差异，我们可以推断出碳的运动路径和转化过程。
例如，通过测量大气中二氧化碳中碳-14的丰度，可以估算出大气中二氧化碳的存活时间和源头，从而了解大气中二氧化碳的增长机制。
类似地，同位素示踪技术还可以揭示碳元素在土壤中的储存和释放过程，以及海洋中的碳沉积和迁移等。
同位素示踪技术在环境科学中的应用具有广泛的研究领域。
首先，它可以帮助我们了解全球碳循环过程。
通过对不同环境介质中同位素丰度的测量，可以追踪碳元素在大气、水体和陆地之间的相互转化和平衡过程。
有机碳同位素测定
有机碳同位素测定有机碳同位素测定是一种重要的地球化学技术，它可以帮助科学家们更好地了解生物地球化学循环、全球气候变化以及化石资源形成的机制。
本文将详细介绍有机碳同位素测定的原理、方法和应用，以便读者更好地理解和掌握这一技术。
一、有机碳同位素的基本知识有机碳同位素包括14C、13C和12C三种同位素，其中12C是稳定同位素，其在地球上的丰度约为98.9%；13C也是稳定同位素，其在地球上的丰度约为1.1%；而14C则是放射性同位素，其自然存在于大气中的含量约为1.3×10-12。
有机物中的碳同位素组成可以用δ13C和δ14C两个参数来表示，其计算公式如下：δ13C=（Rsample/Rstandard-1）×1000‰其中Rsample和Rstandard分别为有机物样品和标准样品中13C/12C的比值，14Csample和14Cstandard分别为有机物样品和标准样品中14C/12C的比值。
注：‰表示相对差异的千分之一。
有机碳同位素测定的方法主要包括放射性测定法、稳定同位素测定法、质谱成像技术等，下面分别介绍。
（一）放射性测定法放射性测定法是利用放射性同位素14C的衰变来测定样品中14C的含量。
14C的衰变曲线呈指数衰减，可以用来计算样品中14C的含量。
具体方法包括放射性计数法、加速器质谱法等。
放射性计数法是将样品放入放射性计数器中，通过计数器的测量来获得样品中14C的含量。
当样品中14C的含量很低时，计数器要运行很长时间才能获得足够的数据，因此用这种方法测量样品的时间比较长。
加速器质谱法是将样品中的14C分离出来，然后通过质谱仪进行分析。
这种方法比较准确，可以测量非常小的样品。
但是，它的设备比较昂贵，不便于大规模使用。
（二）稳定同位素测定法稳定同位素测定法是利用稳定同位素13C和12C的比值，根据碳同位素效应来测定样品中13C的含量，从而计算出14C的含量。
这种方法不需要使用放射性同位素，所以比较方便和安全。
32《地质样品同位素分析方法 第32部分：水中溶解有机碳 碳同位素组成测定 燃烧法》(报批稿)
DZ/T 0184.32—202X地质样品同位素分析方法第32部分：水中溶解有机碳碳同位素组成测定燃烧法警示——使用本标准的人员应有正规实验室工作的实践经验。
本文件并未指出所有可能的安全问题。
使用者有责任采取适当的安全和健康措施，并保证符合国家有关法规规定的条件。
1 范围本文件规定了水中溶解有机碳碳同位素组成测定方法。
本文件适用于地表水（海洋水、湖泊水、水库水、河流水）溶解有机碳碳同位素组成测定。
水中溶解有机碳碳同位素测定的最低碳含量≥15μg。
2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。
其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 6379.2 测量方法与结果的准确度(正确度与精密度) 第2部分：确定标准测量方法重复性与再现性的基本方法GB/T 6379.4 测量方法与结果的准确度（正确度与精密度）第4部分：确定标准测量方法正确度的基本方法GB/T6682 分析实验室用水规格和试验方法GB 8170 数值修约规则与极限数值的表示和判定DZ/T 0130.8 地质矿产实验室测试质量管理规范第8部分：地质样品同位素分析3 术语和定义DZT 0184.1对涉及到的术语进行了定义。
下列术语和定义适用于本文件。
3.1溶解无机碳 dissolved inorganic carbon水中溶解无机碳经盐酸酸化能够转化为CO2的碳，主要存在形态，包括碳酸氢根、碳酸根及碳酸。
3.2溶解有机碳 dissolved organic carbon样品中能够被水或盐酸溶液浸提出的有机碳素。
一般是指通过孔径为0.45 μm滤膜、并在分析过程中未蒸发失去的有机碳。
4 方法原理水样中溶解的有机碳用冷冻干燥的方法转化为固体样品，固体样品中的有机碳(C)与CuO在高温高真空的条件下发生氧化还原反应生成CO2，经纯化后的CO2通过双路进样系统进入气体稳定同位素比值质谱仪进行稳定碳(C)同位素组成分析。
新疆青铜早期多种生物遗存的C、N稳定同位素分析
新疆青铜早期多种生物遗存的C、N稳定同位素分析目录1. 内容概要 (2)1.1 研究的背景和意义 (2)1.2 研究区域和材料 (3)1.3 同位素分析的基本原理 (4)1.4 文献综述 (5)2. 研究方法 (6)2.1 样品采集与处理 (7)2.2 C、N稳定同位素的测试方法 (9)2.3 数据处理与分析方法 (9)3. 新疆青铜早期遗存概述 (10)3.1 新疆地区的历史背景 (12)3.2 青铜时代文化的特点 (12)3.3 青铜时代的生物遗存分布情况 (14)4. 生物遗存的C、N稳定同位素分析 (14)4.1 植物遗存的同位素分析 (16)4.1.1 植硅体的同位素分析 (16)4.1.2 植物叶片的同位素分析 (17)4.2 动物遗存的同位素分析 (18)4.2.1 骨肉同位素分析 (19)4.2.2 骨冠同位素分析 (20)4.3 环境物质的C、N稳定同位素分析 (21)4.3.1 土壤的同位素分析 (22)4.3.2 水质的同位素分析 (24)5. 数据分析与讨论 (24)5.1 遗存的C、N稳定同位素数据 (25)5.2 饮食习惯与生存环境分析 (26)5.3 社会经济活动与文化发展 (28)1. 内容概要本报告内容概要主要围绕新疆青铜早期多种生物遗存进行展开，通过对其进行C（碳）、N（氮）稳定同位素分析，以揭示该时期生物遗存所反映的生态环境变迁、食物资源利用状况以及人类生活方式等重要信息。
分析对象涵盖了植物、动物及人类遗骸等多种生物遗存，力图从多个角度全面阐述新疆青铜早期的生态环境和人类活动特征。
报告首先介绍了研究背景、目的和意义，接着概述了研究区域概况及材料来源，然后详细阐述了分析方法及流程，并对分析结果进行了全面系统的介绍。
对研究结果进行了总结和讨论，并结合相关文献和背景进行了深入的分析和解释。
1.1 研究的背景和意义位于中国西北部，是一个具有丰富自然资源和多元文化背景的地区。
煤体中碳同位素分布_概述说明以及解释
煤体中碳同位素分布概述说明以及解释1. 引言1.1 概述煤体中碳同位素分布是煤炭地质学和煤矿工程领域的重要研究内容之一。
通过对煤体中碳同位素组成的分析和研究，可以揭示出许多与煤的形成过程、演化历史以及地质环境有关的信息。
碳同位素分布不仅在地球科学领域具有重要意义，而且对于能源勘探开发、环境保护以及气候变化等方面也有着深远影响。
1.2 文章结构本文共分为5个部分进行探讨。
首先，在引言部分将对本文的背景和目标进行概述；其次，在第2部分将详细介绍煤体中碳同位素分布的概述，包括碳同位素的定义和基本概念、煤体中碳同位素的来源以及影响因素；接着，在第3部分将对煤体中碳同位素分布进行详细说明，包括不同类型煤体中碳同位素的差异性、在煤矿区域内碳同位素分布的空间变化规律以及温度、压力对煤体中碳同位素分布的影响；然后，在第4部分将介绍煤体中碳同位素分布的解释方法和机制，包括生物地球化学过程、深部流体作用以及其他可能影响因素的探讨；最后，在第5部分将总结本文的研究结果，探讨煤体中碳同位素分布研究的意义，并提出展望未来发展方向和研究建议。
1.3 目的本文旨在深入探讨煤体中碳同位素分布的概述、说明及解释。
通过对煤体中碳同位素的来源与影响因素进行全面解析，进一步理解不同类型煤体中碳同位素差异性、空间变化规律以及温度、压力对其分布的影响。
同时，本文还将介绍生物地球化学过程和深部流体作用等解释方法，并探讨其他可能的影响因素和解释方法。
最终，本文将总结研究结果，并论述煤体中碳同位素分布研究的意义，并提出未来发展方向和研究建议，为相关领域的科学家和工程师提供参考和指导。
2. 煤体中碳同位素分布的概述2.1 碳同位素的定义和基本概念煤体中碳同位素是指煤中的碳元素存在不同质谱数（即质子数）的同位素。
碳元素主要存在三种同位素，分别为^12C、^13C和^14C。
其中，^12C是最常见的稳定同位素，占据了绝大部分的自然界碳元素；^13C也是一种稳定同位素，与^12C略有不同质谱数，其含量相对较低；而^14C则属于放射性同位素，在自然界中含量非常稀少。
碳同位素组成特征及其在地质中的应用
同位素地球化学目录一、碳的同位素组成及其特征 (1)1.碳同位素组成 (1)Ⅰ、碳的同位素丰度 (1)Ⅱ、碳的同位素比值（R） (1)Ⅲ、δ值 (2)2.碳同位素组成的特征 (2)Ⅰ.交换平衡分馏 (2)Ⅱ.动力分馏 (3)Ⅲ.地质体中碳同位素组成特征 (4)二、碳同位素在地质科学研究中的应用 (8)1. 碳同位素地温计 (8)2．有机矿产的分类对比及其性质的确定 (9)Ⅰ.煤 (9)Ⅱ.石油 (9)Ⅲ. 天然气 (11)碳同位素组成特征及其在地质科研中的应用一、碳的同位素组成及其特征1.碳同位素组成碳在地球上是作为一种微量元素出现的，但分布广泛，在地质历史中有着重要作用。
碳的原子序数为6 ，原子量为12.011，属元素周期表第二周期ⅣA族。
碳在地壳中的丰度为2000×10-6，是一个比较次要的微量元素。
在地球表面的大气圈、生物圈和水圈中，碳是最常见的元素之一，是地球上各种生命物质的基本成分馏。
碳既可以呈固态形式存在，又能以液态和气态形式出现。
它既广泛分馏布于地球表面的各层圈中，也能在地壳甚至地幔中存在。
总之，碳可呈多种形式存在于自然界中。
在有机物质和煤、石油中，以还原碳的形式存在，在二氧化碳气体和水溶液中，以氧化碳形式出现。
碳还可呈自然元素形式出现在某些岩石中（如金刚石和石墨）。
一般用同位素丰度、同位素比值和δ值来表示同位素的组成。
Ⅰ、碳的同位素丰度同位素丰度指同位素原子在元素总原子数中所占的百分比，自然界中的碳有2个稳定同位素：12C和13C。
习惯采用的平均丰度值分别为98.90%和1.10%。
由此可见，在自然界中碳原子主要主要是以12C的形式存在。
另外碳还有一个放射性同位素14C，半衰期为5730a。
放射性14C的研究，目前已发展成为一种独立的同位素地质年代学测定方法，主要应用于考古学和近代沉积物的年龄测定。
适合用于作碳稳定同位素分馏析的样品包括：石墨、金刚石等自然碳矿物，方解石、文石、白云石、菱铁矿、菱锰矿等碳酸盐矿物；石灰岩、白云岩、大理岩等全岩样品；各种矿物包裹体中的C O2和CH4气体以及石油、天然气及有机物质中的含碳组分馏等。
碳的同位素原子
碳的同位素原子
碳是一种常见的元素，它有多个同位素原子，每个同位素原子的质量数不同。
碳的同位素原子主要有碳-12、碳-13和碳-14。
首先是碳-12，它是最常见的碳同位素原子。
它的质量数为12，其中包含了6个质子和6个中子。
由于质子数决定了元素的化学性质，所以碳-12和其他碳同位素原子的化学性质是相同的。
碳-12在自然界中丰度很高，约占碳元素的98.9%。
其次是碳-13，它的质量数为13。
碳-13是稳定同位素，它含有6个质子和7个中子。
由于多了一个中子，碳-13的质量比碳-12稍微重一些。
碳-13在自然界中丰度较低，约占碳元素的1.1%。
由于质量的差异，碳-13与碳-12在一些物理性质上有微小的区别，例如在质谱仪中可以利用这一差异进行分离和检测。
最后是碳-14，它的质量数为14。
碳-14是一种放射性同位素，它含有6个质子和8个中子。
由于多了两个中子，碳-14的质量比碳-12更重。
碳-14的半衰期约为5730年，意味着经过5730年后，一半的碳-14会衰变成氮-14。
碳-14广泛应用于地质学、考古学和生物学等领域，通过测量样品中碳-14的含量，可以对样品的年代进行确定。
总结起来，碳的同位素原子在质量数上有所不同，分别是碳-12、碳-13和碳-14。
碳-12和碳-13是稳定同位素，而碳-14是放射性同位
素。
它们在自然界中的丰度不同，但在化学性质上基本相同。
碳的同位素原子的研究对于了解地球历史、生物演化以及研究化学反应等方面具有重要意义。
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二里头遗址出土陶容器内残余物的碳同位素分析赵春燕赵海涛陈国梁许宏（北京，王府井大街27号，中国社会科学院考古研究所，100710）摘要：考古出土陶容器内残余物的分析与鉴别对于探讨古代人类饮食结构、生存状况及周围环境等问题具有特别重要的意义.依据残余物的碳同位素分析可以区分食物的种类，因而碳同位素分析是最重要的方法之一. 对二里头遗址出土的11份陶容器内残余物进行的碳同位素分析结果表明，二里头遗址居民食物中兼具C3类和C4类植物，而且，C4类植物也就是粟的比例可能更高一些。
关键词：二里头遗址，残余物，碳同位素考古出土陶容器内残物的分析与鉴别对于探讨古代人类饮食结构、生存状况及周围环境等问题具有特别重要的意义。
人类在学会制作陶器以后,生活方式发生了质的改变。
蒸煮等烹调方式的使用改善了古人类的生活,使得人类对动植物的利用更加充分,吸收更多的营养,身体更加健康。
因而,了解古代人类烹饪方式的发生、发展的历史也就是了解人类自身文明发展的历史。
一般而言,了解古代人类饮食结构及生存状况所涉及的研究对象主要可以分为两个方面：一是被研究的主体-人类本身，包括对人类骨骼和牙齿遗存的研究；二是人类食用的对象，包括考古遗址中发现的动植物的遗存研究等等。
但出土器物中发现的残余物的分析研究，可以帮助考古学家获得更多的不可见的动植物利用信息。
残余物的分析方法比较多, 根据残余物的状态不同相应有不同的方法.其中,碳、氮同位素分析是最重要的方法之一。
依据残余物的碳同位素分析可以区分食物的种类。
其原理并不复杂: 植物是通过光合作用将空气中的二氧化碳转化为植物组织。
到目前为止所发现的光合作用的途径主要三种。
一是卡尔文途径。
因为它的最初产物是3-磷酸酰甘油酸（3-PGA），这是一种含三个碳原子的化合物，所以又称为C3途径,遵循 C3光合作用途径的一类植物称为C3植物。
温和湿润环境下生长的大部分植物都属于C3植物,例如各种乔木、灌木和大部分禾本科的植物。
二是哈-斯途径。
这种途径的最初产物是含四个碳原子的化合物-草酰乙酸,所以遵循哈-斯光合作用途径的一类植物称为C4植物。
C4植物包括玉米、粟、甘蔗等旱暖开放环境中生长的某些草类。
三是少数多汁植物如菠箩、甜菜等所遵循的称为CAM的光合作用途径[1、2]。
自然界的植物因光合作用的途径不同，而导致了最初产物的不同。
而不同的最初产物的植物间碳同位素组成是有差别的,可以用δ13C值定量表示。
通过对自然界数百种不同科、属、种的植物的研究发现，C3类植物如稻米、小麦、豆类等，其δ13C值范围为 -23‰～-30‰，平均值为-26‰。
C4类植物，如玉米、小米、高粱、甘蔗等，δ13C值范围为–8～-14‰，平均值为-11‰。
CAM类植物如菠萝、甜菜等，δ13C值范围为–12‰～-23‰，平均值为-17‰。
豆科植物可以直接从空气固氮，其δ15N值约为0~1‰；非豆科植物利用土壤中的氮，δ15N 值平均为3~4‰。
这些研究结果给后来的研究提供了直接的对比标准。
对于出土残余物而言，因炭化过的植物残骸不会再受土壤微生物的影响而改变，一般认为碳氮同位素不会发生分馏，故不干扰测定。
因此可以基于动植物的碳氮同位素分布模式来判别炭化物的食物来源。
国际上文献报道的应用残余物的碳、氮同位素分析区分食物的种类,进而探讨古人类食物构成的实例已屡见不鲜.例如研究者对墨西哥考古遗址的残余物研究表明，公元前200-公元1000年，居民的主要食品是非豆科C3类植物，公元1000-1200年期间又同时食用玉米，公元1200-1400年停止食用玉米。
这种变化反映了农作物种植量的变化。
（3）还有研究者对北美安大略湖南岸和北岸公元600年前后不同遗址中的陶器内炭化物进行了碳氮同位素分析，结果表明炭化物主要来自于C3类植物、食草动物的肉和淡水鱼类；在公元600年玉米种植引入该地区后，炭化物来源中开始含有少量的C4类植物（玉米）。
此外，炭化残留物中那些富集13C的碳元素，其中大部分可能来自于以玉米为食的动物（如狗或熊），而不是煮玉米的结果（4）。
Craig等人则对公元前6000年-公元前4000年期间的数个欧洲沿海及岛屿遗址出土的陶容器内残余物进行了碳、氮同位素分析。
测试结果表明，有一些容器可能是用于海产品的加工（5）。
目前国内关于出土残余物碳、氮同位素分析的研究尚未见报道，因此，我们利用碳同位素分析技术首次对二里头遗址出土的陶容器内残余物进行分析以区分食物的种类并继而探讨古人类食物构成。
二里头遗址位于河南省偃师市二里头村，总面积约300万平方米。
考古发掘和研究情况表明，此遗址的主体文化遗存属于二里头文化,是二里头文化时期的一处超大型聚落遗址,绝对年代约为公元前1800-公元前1500年。
该遗址拥有目前所知中国最早的城市道路系统、最早的宫城、最早的宫殿建筑群、最早的青铜礼器群及青铜冶铸作坊，是迄今为止可确认的我国最早的王国都城遗址（6）。
出土遗物中有青铜器和大量陶器、玉石器等。
通过浮选方法获得的农作物遗存主要有粟、黍、稻谷、大豆等品种。
其中，出土的炭化粟粒不仅在绝对数量上明显高于其他农作物，而且在出土概率上也是最突出的；其次是稻谷，约占出土农作物总数的三分之一，这表明二里头遗址先民的饮食结构中主食是多品种的。
尽管如此，在二里头文化不同时期该遗址的居民主食结构中稻粟的比重究竟孰轻孰重，其是否存在一定程度的变化仍是未解之迷。
有鉴于此，我们采集了二里头遗址二里头文化不同时期出土的陶器残片上的残余物进行了碳十三同位素分析，以期能够为探讨二里头遗址先民的饮食结构及其变化提供信息。
1、材料和方法1.1 样品采集残余物样品采自11件陶容器残片，分别属于二里头文化二至四期。
这些残片的内壁附着有厚薄不一的炭化物颗粒，为我们研究当时人类的食物结构以及对可食用植物的利用、加工提供了很好的材料，其时代背景、出土地点列于表1中。
1.2 样品测试残余物样品的碳十三同位素分析是在中科院生态和环境稳定同位素实验室进行的，主机型号为DELTA plus XP外加元素分析仪 Falsh EA1112，精度：13C<0.1‰ 15N<0.2‰。
检测结果列于表1中。
表1 二里头遗址出土残余物背景信息及测试结果2、 结果与讨论 2.1 残余物分析所反映的二里头遗址居民的食物结构根据检测结果，11份残余物样品中，有5个样品的δ13C 值大约在 -12‰～-14‰，在C 4类植物的δ13C 值范围内，推断其原来可能是盛装粟类植物的。
还有5个样品的δ13C 值大约在 -16‰～-18‰，介于C 3类植物与C 4类植物之间，原来盛装的既可能是稻米、小麦、豆类及小米的混合物，也可能是CAM 类植物如甜菜等；另有2个样品的δ13C 值大约在 -24‰～-26‰，在C 3类植物的δ13C 值范围内，判断其原来可能是盛装稻米、小麦、豆类等类植物的。
所有样品的δ13C 值如图1 所示。
图1中纵坐标表示δ13C 值的大小，横坐标表示二里头文化不同期别。
从图1可以明显看出，二里头遗址的居民食物中兼具C 3类和C 4类植物，而且，C 4类植物也就是粟的比例可能更高一些。
此外，不同时期出土残余物的δ13C 值是不同的，这反映了二里头文化不同时期二里头遗址的居民食物结构发生了变化。
δ13图1 二里头遗址不同时期出土残余物的δ13C 值粟是中国最古老的作物之一。
它具有生育期短、耐旱、耐瘠，籽粒耐贮藏等特点，适宜在北方干旱地区中生长。
而稻属喜湿作物，适宜生长在湿润多雨的南方。
南稻北粟是中国传统的农业布局，这既反映了稻和粟在古人食物结构中的重要地位，也反映了这两种农作物生长环境的差异。
那么，为什么两种生长环境截然不同的农作物同时出现在二里头居民的食谱中呢？因为二里头遗址具有独特的生态环境。
二里头遗址所处的伊洛河流域属黄淮平原的西北缘，而黄淮地区作为我国南北气候的过渡地带，其农耕活动历来被气候的变化所制约。
自进入历史时期以来，气候的整体趋势是向干凉方向发展，以粟作为代表的旱作农业成为这一地区的主体经济。
然而古环境复原研究结果表明在二里头时期中原地区的气候条件比现今要温暖湿润，土壤肥沃，光照充足，适宜多种作物生长。
考古学研究表明，在新石器时代晚期，中原地区就同时存在稻粟两种农作物[7]，处于稻粟混作地带。
二里头遗址的植物遗存研究结果也证实，该遗址出土的农作物遗存中包含粟、黍、稻谷、大豆等品种，而且出土的炭化粟粒不仅在绝对数量上明显高于其他农作物，而且在出土概率上也是最突出的；其次是稻谷，约占出土农作物总数的三分之一，还有黍和大豆等也占一定比例[8]。
与我们的测定结果十分吻合。
在我们分析的11份残余物样品中，有5份样品可能是来自粟类等C4植物；只有2个样品可能是稻米等C3类植物的。
可见，居民主要依赖粟类粮食。
另外，根据二里头遗址出土人骨的碳同位素分析结果，22例人骨样品中除了2个以外，其余20例样品的测定结果表明其生前的食物结构中C4类植物所占比例平均达88%，余下为C3类植物[9]。
众所周知，稻米为一种典型的C3类植物，而小米则为一种典型的C4类植物。
由此推断，当时二里头遗址的居民以小米等粟类植物为主食的可能性较大。
综上所述，二里头遗址出土陶容器内残余物的碳同位素分析表明，二里头遗址的居民食物中兼具C3类和C4类植物，主食是多品种的。
而且，C4类植物也就是粟的比例可能更高一些。
这一结果与植物遗存的考古学研究结论是一致的，与出土人骨的食物结构研究结果也是一致的。
2.2残余物分析所反映的不同时期食物结构的变化在我们所分析的11份残余物样品中，属于二里头文化二期的样品有2例，δ13C值范围为–12～-14‰，有可能来自C4类植物，如玉米、小米、高粱、甘蔗等。
属于二里头文化三期的样品只有1例，δ13C值为-16‰，介于C3类植物与C4类植物之间，既可能是稻米、小麦、豆类及小米的混合物，也可能是CAM类植物如甜菜等。
属于二里头文化四期的样品有8例，其中有3例δ13C值范围为–12～-14‰，可能来自C4类植物，如小米、高粱，甘蔗等；还有3例样品δ13C值范围大致为-16‰～-18‰，介于C3类植物与C4类植物之间，既可能是稻米、小麦，豆类及小米的混合物，也可能是CAM类植物如甜菜等；另有2例样品δ13C 值范围大致为-24‰～-25‰，可能来自C3类植物如稻米、小麦、豆类等，表明此时二里头居民食物内容的丰富。
由于来自二里头文化二、三期的残余物样品数量不多，目前我们还无法推断二、三期的居民饮食结构的具体情况怎样，但由于我们所分析的样品来自田野考古中的随机取样，就目前的数据结果而言，大致可以看出，与二、三期相比，二里头文化四期的居民食物中C3类植物的比例增加了。
前已述及，C3类植物有稻米、小麦、豆类等农作物，二里头遗址出土的农作物遗存中C3类植物主要有稻谷、大豆。