Sledování distribuce prvků v rostlinách pomocí metod laserové spektrometrie

Bc. Lucie Krajcarová, Ph.D.

Master's thesis

Monitoring of elemental distribution in plants by laser spectroscopy methods

Abstract:

Půdy jsou mnohdy značně kontaminované těžkými kovy a prostřednictvím rostlin se mohou dostat do vyšších vrstev potravního řetězce a tedy i k člověku. K odstranění těžkých kovů z půd se využívá např. fytoremediace, tedy remediace využívající rostliny. Monitoring prvků v rostlinných orgánech a pletivech tak má význam jak z hlediska ochrany lidského zdraví, tak i sledování procesů fytoremediace. Práce je zaměřena na vývoj analytických technik založených na laserové ablaci, především LIBS, pro aplikaci ve studiu rostlinných vzorků. Ve vzorcích dřevin (listy, jehlice, větvičky a příčné řezy větvičkami) byla metodou LIBS sledována distribuce mědi. Jelikož množství přijatých těžkých kovů může ovlivňovat příjem nutričních prvků, byl sledován také vápník. Vzorky dřevin pocházely jednak z laboratorně kultivovaného materiálu, jednak z dřevin z bývalé těžební oblasti mědi ve Smolníku. Z naměřených dat byly vytvořeny grafy znázorňující prostorové rozložení těchto prvků. U příčných řezů byly sestaveny 2D mapy, na kterých lze pozorovat distribuci v jednotlivých pletivech. K některým mapám byly přirovnávány obrázky pořízené metodou fluorescenční mikroskopie. Byla rovněž provedena roztoková analýza ICP-MS částí větviček odebraných v blízkosti provedení příčných řezů. Výsledky podávají informaci o kvantitativním zastoupení sledovaných prvků v okolí místa řezu a poskytují data pro normalizaci LIBS spekter.

Abstract:

Heavy metal contaminated soils are in great interest due to heavy metal accumulation in plants because they can get to higher parts of food chain even to human. There are some possibilities to remediate these soils, one of them is phytoremediation which uses plants to accumulate heavy metals from soils. The monitoring of these metals in plant organs and tissues is important both for protecting the human health and for checking the phytoremediation processes. This work is focused on the development of analytical techniques which use laser ablation (especially LIBS) for application in the study of plant samples. In samples of trees (leaves, needles, twigs and twig slices) the copper distribution was observed by LIBS. The amount of heavy metals received by plant may influence intake of some nutrients, therefore calcium was chosen for observation also. The samples were both cultivated in laboratory and collected from trees growing in recultivated sludge bad in locality Smolník. From the LIBS data graphs showing the distribution of those elements in samples were created. 2D maps showing the distribution in different plant tissues in the case of twig slices were made. Some maps were compared with fluorescence microscopy pictures. After mineralization of twig parts originated in the vicinity of the implementation of cross section ICP-MS analysis was also used. The results give quantitative information about elements of interest and therefore provide data for the normalization of LIBS spectra.

Keywords

LIBS, těžké kovy, měď, vápník, fytoremediace, rostliny LIBS, heavy metals, copper, calcium, phytoremediation, plants

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 27. 5. 2010

Thesis defence

• Date of defence: 28. 6. 2010
• Supervisor: doc. Mgr. Karel Novotný, Ph.D.
• Reader: doc. Josef Kaiser, CSc.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Chemistry / Upper Secondary School Teacher Training in Chemistry