Tossicità, speciazione ed assorbimento dell'arsenico nelle coltivazioni di riso: strategie per il suo abbattimento poste a confronto

Arsenic is a semimetal present in nature in the form of different species depending on the oxidation state. It is mainly found in trivalent or pentavalent oxidation state, depending on the environmental conditions. The element is found in all environments of our planet, but in particular in the lithosphere due to both anthropogenic and natural factors. Arsenic has been classified as a type I carcinogen for humans because it can cause numerous damages to the human body, generating various types of problems, including cancer. Its toxicity depends on the state of oxidation and the form in which it is found, presenting different reactivity, mobility and bioavailability and, therefore, as a consequence, a different toxicity. The paper analyses the fact that arsenic is assimilated in high concentrations in the rice plant due to the different techniques and cultivation conditions that this plant requires. Furthermore, given that rice is the basis of the diet of more than half of the global population and taking into account the development of the global market, exposure to arsenic toxicity through the intake of this food is no longer only a problem for geographical areas where the presence of arsenic in soil and irrigation water is higher but for the whole world population. In this scenario, it is very important to understand the various transport mechanisms within the rice plant and the various techniques used to remove arsenic, both in soil and in rice grains. Therefore, the transport mechanisms of the trivalent and pentavalent species of arsenic within the crop plants, in particular the rice plant, have been examined in more detail. For the trivalent species, the contribution of the inflow membrane transporters, LSi1, and of efflux, LSi2, and the contribution of some other members of the NIP group are explained in detail. For the pentavalent species, membrane transporters of the PTH family are analysed, in particular some members of the PTH1 group. A further mention is made of the transporters of methylated species. In addition, factors that influence the mobility and speciation of various forms of arsenic in soil are introduced. Finally, various techniques for reduction/immobilisation of arsenic are discussed, making a distinction between techniques that take place before the grain of rice is harvested and post-harvest techniques. The first are further differentiated between techniques acting on or within the plant, such as the generation of iron plates, and those acting on the element, such as the addition of various additives to the soil. The former have been further differentiated between techniques that act on or inside the plant, such as the generation of iron plates, and those that act on the element, such as the addition of different additives in the soil.

L'arsenico è un semimetallo presente in natura sotto forma di diverse specie a seconda dello stato di ossidazione. Principalmente si trova con carica trivalente o pentavalente, in base alle condizioni ambientali presenti. L'elemento si trova in tutti gli ambienti del nostro pianeta, ma in particolare nella litosfera a causa sia di fattori antropogenici che naturali. L'arsenico è stato classificato come cancerogeno di tipo I per l'uomo in quanto può causare numerosi danni all'organismo, andando a colpire numerosi parti del corpo generando problemi di vario tipo, tra cui il cancro. La sua tossicità dipende dallo stato di ossidazione e dalla forma in cui si trova, presentando reattività, mobilità e biodisponibilità differente e, quindi, come conseguenza, una diversa tossicità. Nell'elaborato viene analizzato il fatto che l'arsenico viene assimilato in concentrazione elevate nella pianta di riso a causa della differente tecnica e condizioni di coltivazione che questa pianta richiede. Inoltre, dato che il riso è alla base dell'alimentazione di più della metà della popolazione globale e tenendo conto dello sviluppo del mercato globale, l'esposizione alla tossicità dell'arsenico mediante l'assunzione di questo alimento non è solo più un problema per le aree geografiche dove la presenza di arsenico nel suolo e nelle acque di irrigazione è maggiore ma per tutta la popolazione mondiale. In questo scenario riveste un'importanza fondamentale poter comprendere i vari meccanismi di trasporto presenti all'interno della pianta del riso e le varie tecniche usate per rimuovere l'arsenico, sia nei terreni che nei chicchi di riso. Sono stati, quindi, esaminati in maggior dettaglio i meccanismi di trasporto della specie trivalente e pentavalente dell'arsenico all'interno delle piante da raccolto, in particolare della pianta di riso. Per la specie trivalente viene spiegato, nel particolare, il contributo dei trasportatori di membrana di afflusso, LSi1, di efflusso, LSi2, e il contributo di alcuni altri membri del gruppo NIP. Per la specie pentavalente vengono invece analizzati i trasportatori di membrana della famiglia PTH, in particolare alcuni membri del gruppo PTH1. Viene ulteriormente fatto un accenno sui trasportatori delle specie metilate. Inoltre, vengono introdotti i fattori che influenzano la mobilità e la speciazione delle varie forme dell'arsenico nel suolo. Infine, vengono analizzate svariate tecniche di riduzione/immobilizzazione dell'arsenico, facendo una distinzione tra le tecniche che avvengono prima della raccolta del chicco di riso e quelle post-raccolta. Le prime sono state ulteriormente differenziate tra le tecniche che agiscono sulla o all'interno della pianta, come la generazione delle placche di ferro, e quelle che agiscono, invece, sull'elemento, come l'aggiunta nel suolo di diversi additivi.