J 2023

Imaging the distribution of nutrient elements and the uptake of toxic metals in industrial hemp and white mustard with laser-induced breakdown spectroscopy

BRENNECKE, Theresia, Ludmila CECHOVA, Karolina HORAKOVA, Lucie ŠIMONÍKOVÁ, Jakub BUDAY et. al.

Základní údaje

Originální název

Imaging the distribution of nutrient elements and the uptake of toxic metals in industrial hemp and white mustard with laser-induced breakdown spectroscopy

Autoři

BRENNECKE, Theresia, Ludmila CECHOVA, Karolina HORAKOVA, Lucie ŠIMONÍKOVÁ (203 Česká republika, domácí), Jakub BUDAY, David PROCHAZKA, Pavlina MODLITBOVA, Karel NOVOTNÝ (203 Česká republika, garant, domácí), Andrzej W MIZIOLEK, Pavel PORIZKA a Jozef KAISER

Vydání

Spectrochimica Acta - Part B Atomic Spectroscopy, England, PERGAMON-ELSEVIER SCIENCE LTD, 2023, 0584-8547

Další údaje

Jazyk

angličtina

Typ výsledku

Článek v odborném periodiku

Obor

10406 Analytical chemistry

Stát vydavatele

Velká Británie a Severní Irsko

Utajení

není předmětem státního či obchodního tajemství

Odkazy

Impakt faktor

Impact factor: 3.300 v roce 2022

Kód RIV

RIV/00216224:14310/23:00132622

Organizační jednotka

Přírodovědecká fakulta

UT WoS

001055399600001

Klíčová slova anglicky

Laser-induced breakdown spectroscopy; Bioimaging; Toxicology; Industrial hemp; Heavy metals; Inductively coupled plasma optical emission; spectroscopy

Štítky

Příznaky

Mezinárodní význam, Recenzováno
Změněno: 30. 1. 2024 20:53, Mgr. Pavla Foltynová, Ph.D.

Anotace

V originále

Considering the quickly growing cannabis farming industry worldwide, it is important to do research on the ability of hemp to grow in heavy metal-contaminated soil. Hemp is a hyperaccumulator of heavy metals such as Cadmium (Cd) and Lead (Pb) and it can grow in soils with high concentrations of heavy metals. To gain more insight into the uptake and translocation of Cd and Pb in Cannabis sativa L., we exposed three-day old seedlings to solutions of varying concentrations of Cd and Pb for three days. Subsequently, we performed toxicology studies and analysed the localization and total uptake of heavy metals as well as essential and trace elements using LaserInduced Breakdown Spectroscopy (LIBS) and Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectroscopy (ICPOES). We subsequently conducted a toxicity test and LIBS bioimaging on the reference plant Sinapis alba L. A low concentration of 20 & mu;M of CdCl2 and PbCl2 was toxic for S. alba, while for C. sativa a concentration of 500 & mu;M of CdCl2 and 50 & mu;M of PbCl2 decreased the growth of the plants. According to the 2D bioimaging LIBS maps, heavy metals in all concentrations accumulated mostly in roots, translocation to stem and leaves was not observed. These results were confirmed by ICP-OES. Additionally, we were able to do bioimaging of important elements (e. g., Ca, Cu, Mg and Sr) in the plants. Based on the data from LIBS and ICP-OES, we were able to create a calibration curve for Pb. There, the Pb intensities distributed over a number of pixels in LIBS maps were correlated to concentration values from the ICP-OES.

Návaznosti

MUNI/A/1298/2022, interní kód MU
Název: Základní a aplikovaný výzkum a vývoj metod chemické a fyzikálně chemické analýzy pro studium přírody a pokročilé technologie
Investor: Masarykova univerzita, Základní a aplikovaný výzkum a vývoj metod chemické a fyzikálně chemické analýzy pro studium přírody a pokročilé technologie