APAT SISTEMA NAZIONALE CONOSCITIVO E DEI CONTROLLI IN CAMPO AMBIENTALE. Centro Tematico Nazionale Agenti Fisici

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1 APAT SISTEMA NAZIONALE CONOSCITIVO E DEI CONTROLLI IN CAMPO AMBIENTALE Centro Tematico Nazionale Agenti Fisici Linee Guida per verifiche di compatibilità ambientale delle attività lavorative con NORM AGF-T-LGU OBIETTIVO SPECIFICO: OB TASK: TK b TEMI: T21 STATO: (1) Definitivo VERSIONE: 0 REDATTO DA: (2) Chiara Zampieri DATA: 03/10/2005 Flavio Trotti Laura Gaidolfi RIVISTO DA: (3) Chiara Zampieri DATA: 03/10/2005 APPROVATO PER IL RILASCIO DA: (4) Sandro Fabbri Giancarlo Torri DATA DI RILASCIO: 01/12/2005 (1) Bozza, definitivo (2) Autore/autori del documento (3) Responsabile della task (4) Responsabile CTN_AGF e Responsabile di Progetto APAT

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3 INDICE INDICE... III 1. INTRODUZIONE NOVITÀ Produzione di piastrelle Produzione di smalti Acciaierie a ciclo integrale CONFRONTI TRA L ATTIVITÀ DEI RESIDUI E I LIVELLI DI ALLONTANAMENTO...6 CONCLUSIONI...9 RINGRAZIAMENTI...10 BIBLIOGRAFIA...10 III

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5 1. INTRODUZIONE Il progetto portato avanti finora nell ambito del CTN-AGF ha come obiettivo generale quello di valutare l impatto radiologico sull ambiente causato dalle attività produttive che impiegano o producono NORM. Le lavorazioni indagate sono state selezionate fra quelle previste nell Allegato I-bis del Decreto Legislativo n. 241/2000 e a queste sono state aggiunte la produzione di energia elettrica nelle centrali a carbone e la lavorazione del minerale di ferro nelle acciaierie sulla base della rilevanza del rischio radiologico e dell importanza economica per il territorio nazionale. Il progetto è stato strutturato su tre livelli: - il censimento delle aziende e degli impianti coinvolti, attraverso la raccolta di dati anagrafici, di dati tecnici sulle emissioni in atmosfera e sul tipo, la quantità e le caratteristiche delle materie prime, dei prodotti finali e dei residui di lavorazioni; - la stima della rilevanza radiologica attraverso misure di concentrazione di attività dei radionuclidi delle catene dell 238 U e del 232 Th in alcuni materiali selezionati in ingresso e in uscita; - la stima dell impatto radiologico sull ambiente da polveri, residui e prodotti attraverso modelli di calcolo. Finora sono state indagate le seguenti categorie lavorative: produzione di fertilizzanti (50 produttori principali), acciaierie a ciclo integrale (4 impianti), lavorazione delle sabbie zirconifere (9 aziende produttrici di refrattari, 50 principali produttori di piastrelle e 20 importanti aziende di smalti), estrazione di gas e petrolio (circa 7000 pozzi e 100 tra concessioni e permessi esplorativi), miniere di uranio (2 unità chiuse), centrali a carbone (12 stabilimenti) e lavorazione della bauxite (1 impianto di produzione di allumina). I risultati delle indagini e degli studi svolti sulle attività lavorative elencate sopra sono stati presentati nell ultimo documento RTI CTN_AGF 3/2004 Attività lavorative con materiali ad elevato contenuto di radioattività naturale (NORM: Naturally Occurring Radioactive Materials), recentemente pubblicato. In particolare, nel caso delle centrali a carbone, è stata stimata la dose efficace impegnata individuale e collettiva sulla base sia di un modello semplificato sia considerando uno scenario specifico di esposizione (Trotti et al., 2001; Bucci et al., 2001). Inoltre sono stati presentati i risultati delle misure di concentrazione di attività in materie prime e prodotti di aziende produttrici di fertilizzanti, in materie prime, prodotti e residui di una azienda produttrice di refrattari, nelle polveri provenienti da processi termici in acciaierie non-integrali e nelle materie prime e residui di un impianto di produzione di allumina a partire dalla bauxite (Trotti et al., 2005; Trotti et al., 2004; Zampieri et al., 2004). 1

6 Sono state, poi, fatte delle stime di dose efficace collettiva alla popolazione nei dintorni dell impianto di refrattari dovuta alle emissioni in atmosfera di polveri di fusione e di rifinitura e alla popolazione italiana a causa dell uso in agricoltura di fertilizzanti, usando il modello semplificato proposto dall UNSCEAR (Trotti et al., 2004; Zampieri et al., 2004; UNSCEAR, 1982), accompagnandole a valutazioni sulle dosi per caput. In questo documento vengono presentati nuovi dati disponibili provenienti da analisi di concentrazione di attività e dal proseguimento del censimento nazionale (paragrafo 1) e un primo tentativo di confronto tra le concentrazioni di attività misurate nei residui e i livelli di allontanamento previsti dall RP-122 parte II per ogni tipologia di lavorazione finora indagata (paragrafo 2). 2

7 2. NOVITÀ 2.1 Produzione di piastrelle Nel corso del 2005 ARPA Veneto ha svolto un indagine presso alcune aziende produttrici di piastrelle: sono stati prelevati campioni di calce esausta (proveniente dalla depurazione dei fumi in uscita dai forni di cottura delle piastrelle), di polveri abbattute dai filtri del sistema di aspirazione generale e di fanghi di depurazione delle acque di processo. I campioni sono stati analizzati da due laboratori e con due metodiche diverse: ARPA Veneto ha eseguito analisi di spettrometria gamma (con correzione dell effetto somma e dei fenomeni di autoassorbimento attraverso il software GESPECOR), l APAT ha condotto analisi di radiochimica (con determinazione del Po-210 attraverso spettrometria alfa e del Pb-210 attraverso conteggio beta). La Tabella seguente mostra i risultati delle misure fatte. CAMPIONI 238 U 226 Ra 210 Pb 210 Po calce esausta (campione 1) (6) 85 (5) (21) (7) calce esausta (campione 2) (6) 26 (9) (21) (1) calce esausta (campione 3) (7) 64 (5) (21) (5) calce esausta (campione 4) 9 (21) 10 (7) (4) (6) calce esausta (campione 5) 8 (21) 11 (6) (4) (6) polveri di abbattimento dal sistema di aspirazione generale fanghi 58 (33) 107 (25) 235 U 232 Th 1 (21) 1 (12) 40 K 115 (5) 1 (16) 1 (9) 16 (6) 1 (20) 3 (9) 39 (6) < 0,9 3 (9) 369 (5) 2 (26) 1 (11) 53 (6) 63 (6) 60 (5) 91 (7) 4 (21) 38 (6) 114 (6) 125 (4) 154 (6) 7 (16) 34 (6) Tabella n. 2.1: Concentrazione di attività (Bq/kg) in residui provenienti da aziende di produzione di piastrelle (tra parentesi l incertezza percentuale al 68% del livello di confidenza). 526 (5) 317 (5) 3

8 Nei cinque campioni di calce esausta sono state trovate concentrazioni elevate di 210 Po, a causa dell arricchimento dovuto alla volatilizzazione alle alte temperature di cottura, mentre il contenuto degli altri radionuclidi è abbastanza modesto. Nei campioni di fanghi e polveri, invece, le concentrazioni di attività riscontrate sono ordinarie per tutti i radionuclidi. 2.2 Produzione di smalti Nell impasto degli smalti ceramici possono essere usati sabbie zirconifere o silicati di zirconio per il loro effetto opacizzante; in relazione a questo fatto si è deciso di procedere con un indagine di settore. Ceramicolor è la principale Associazione di settore che rappresenta, a livello nazionale, le imprese produttrici di materiali correlati al mondo delle piastrelle: fritte e smalti, coloranti e relativi ausiliari per ceramica e metalli, pigmenti inorganici e ossidi metallici. L Associazione rappresenta 20 aziende, le cui dimensioni produttive totali costituiscono il 90% del mercato nazionale ( Attraverso Ceramicolor è stato mandato alle aziende associate un questionario conoscitivo semplificato, riguardante l uso di sabbie zirconifere o silicati di zirconio nella produzione di fritte, smalti, pigmenti e coloranti. Solo 13 aziende delle 20 intervistate hanno risposto (il campione rappresenta il 65% della produzione) e in Tabella n. 2.2 sono mostrati i risultati. Quantità di sabbie zirconifere/silicato di zirconio usate (t/anno) Stima delle rispettive quantità di fritte/smalti/pigmenti e coloranti prodotte (t/anno) Fritte Smalti Pigmenti inorganici e coloranti Tabella n. 2.2: Quantità di sabbie zirconifere/ silicato di zirconio usate dal 65% delle aziende produttrici di smalti nel Acciaierie a ciclo integrale Nel corso del 2005 sono stati prelevati alcuni campioni di residui provenienti da un acciaieria a ciclo integrale, e in particolare dai tre processi principali che la riguardano: cokeria (1 campione di catrame), altoforno (2 campioni di polveri abbattute) e agglomerazione minerale o sinterizzazione (2 campioni di polveri abbattute attraverso tecnologie diverse). 4

9 Su questi campioni sono state condotte misure di spettrometria gamma e in Tabella 2.3 sono presentati i risultati. 238 U 226 Ra CAMPIONI catrame 3 (24) < 0,3 < 0,7 1 (19) < 3,1 polveri di altoforno (campione 1) 18 (22) 26 (7) < 1,3 11 (7) 83 (6) polveri di altoforno (campione 2) 20 (22) 22 (7) 6 (34) 11 (8) 242 (6) polveri di sinterizzazione (elettrofiltro tradizionale) 27 (22) 32 (6) 2 (27) 5 (11) 180 (6) polveri di sinterizzazione (elettrofiltro meep) < 15,2 24 (7) < 3,6 7 (19) 6219 (5) 235 U 232 Th Tabella n. 2.3: Concentrazioni di attività (Bq/kg) in campioni provenienti da un acciaieria a ciclo integrale (tra parentesi l incertezza percentuale al 68% del livello di confidenza). In generale i campioni analizzati mostrano moderate concentrazioni di attività di tutti i radionuclidi naturali, a parte il caso del rilevante contenuto di 40 K nel campione di polveri di sinterizzazione (elettrofiltro meep). La determinazione di 210 Pb e 210 Po è in fase di realizzazione attraverso analisi di radiochimica allo scopo di verificare il loro possibile arricchimento dovuto alla volatilizzazione alle alte temperature a cui arrivano tutti e tre i processi produttivi dell impianto. 40 K 5

10 3. CONFRONTI TRA L ATTIVITÀ DEI RESIDUI E I LIVELLI DI ALLONTANAMENTO In Radiation Protection 122 Part II (Commissione Europea, 2001) sono stati definiti dei livelli di allontanamento per i radionuclidi naturali presenti nei residui e nei rifiuti provenienti da attività lavorative che impiegano o producono NORM (in riferimento al Titolo VII della Direttiva BSS). In particolare viene specificato che i residui con attività specifica più bassa dei livelli di allontanamento fissati possono essere riusati, riciclati e smaltiti senza ulteriori condizioni, per quanto riguarda gli aspetti radiologici. I livelli di allontanamento sono stati stimati considerando differenti scenari di esposizione (trasporto, stoccaggio, smaltimento, case costruite con materiali di risulta contenti NORM ), di persone coinvolte (lavoratori o popolazione), di vie di esposizione (irraggiamento, inalazione ) e di tipologie di materiali (rifiuti solidi, ceneri ): tra tutte queste condizioni è stata selezionata quella più restrittiva e la relativa concentrazione specifica del radionuclide, che porta a raggiungere il criterio di dose stabilito (pari a 300 μsv/anno come dose efficace individuale), è stata scelta come livello di allontanamento. La tabella 3.1 mostra i livelli di allontanamento approssimati. Quando ci sono più radionuclidi da considerare, ogni singola concentrazione viene normalizzata al rispettivo livello di allontanamento e la somma di tutti i rapporti (SUM INDEX) deve essere inferiore a 1 perché ci sia accordo. MATERIALE 238 Usec (*) Unat (**) 230 Th 226 Ra+ (***) 210 Pb+ (***) 210 Po 232 Thsec (*) 40 K tutti i materiali fanghi provenienti dall estrazione di gas e petrolio (*) tutta la catena di decadimento è in equilibrio secolare (la catena dell 235 U è inclusa secondo il rapporto isotopico naturale con l 238 U); (**) i tre isotopi dell uranio sono in rapporto naturale e in equilibrio secolare con i rispettivi figli di emivita breve; (***) i figli di emivita breve sono in equilibrio secolare. Tabella n. 3.1: Livelli generali di allontanamento approssimati (Bq/kg) definiti Radiation Protection 122 Part II. 6

11 I risultati della analisi fatte finora, nell ambito del progetto NORM del CTN-AGF, su residui e sottoprodotti sono stati utilizzati per il confronto con i livelli di allontanamento. Va sottolineato che le indagini condotte si riferiscono comunque ad attività lavorative che non necessariamente rientrano nell elenco soggetto a regolamentazione in accordo con la normativa italiana di radioprotezione (D.Lgs. n. 241/00). Nell uso dei dati disponibili sono state fatte alcune assunzioni: la catena dell 238 U si considera in equilibrio secolare quando le attività dei singoli nuclidi concordano entro l incertezza di misura; nel caso in cui siano disponibili solo i dati di alcuni nuclidi, la serei biene considerata in equilibrio in assenza di ragioni che facciano supporre la rottura della stessa a causa della tipologia del processo lavorativo. La serie del 232 Th viene generalmente considerata in equilibrio secolare e il valore dell 238 U viene assegnato al 230 Th. Le Tabelle 3.2 e 3.3 mostrano i risultati del confronto. Attività Materiali 238 Usec 232 Thsec 40 K SI lavorativa Produzione di Polveri di abbattimento ,7 refrattari macinazione scarti (azienda 1) (Zampieri, Polveri di abbattimento del sistema ,4 2004; Trotti, di aspirazione generale (azienda 2) 2005) Fanghi (azienda 2) ,4 Produzione di Polveri di abbattimento del sistema ,3 piastrelle di aspirazione generale (Tabella 1) Fanghi ,4 Produzione di Fanghi Rossi ,4 alluminio (Trotti, 2004) Polveri di abbattimento 9 (*) <0,1 (*) vengono presi in considerazione i valori più alti riportati. Tabella n. 3.2: Concentrazione di attività (Bq/kg) in residui provenienti da diverse attività lavorative e il risultante Sum Index (SI) come riportato nell RP 122. La catena dell 238 U è in equilibrio secolare. 7

12 Attività lavorativa Materiali Unat 226 Ra+ 210 Pb+ 210 Po 232 Th 40 K SI Produzione di Fosfogesso (ANPA, n.a. fertlizzanti 2000) 4000 (*) n.a. n.a. n.a. n.a. 2,6 Produzione di Polveri di refrattari abbattimento forno di (Zampieri, fusione (azienda 1) ,6 2004) Fanghi (azienda 1) ,4 Produzione di Calce esausta (**) piastrelle (Tabella 2.1) 452* 46100* Centrali a Ceneri (Bucci, 2001; carbone Trotti, 2001) ,7 Acciaierie non a ciclo integrale Polveri di abbattimento forno (Trotti, 2004) n.a. n.a. 360 (***) 422 (***) n.a. n.a. 0,2 Acciaierie a ciclo integrale (Tabella 2.3) Estrazione di gas e petrolio Catrame 3 0 n.a. n.a ,003 Polveri di altoforno (*) (*) n.a. n.a. 11 Polveri di sinterizzazione (elettrofiltro tradizionale) Polveri di sinterizzazione (elettrofiltro meep) (*) 0, n.a. n.a , n.a. n.a ,3 Fanghi (Trotti, 2005) 0 (****) (*) n.a. 0 (****) 0,3 (*) nel calcolo dell indice SI sono stati scelti i valori più bassi per fosfogesso e calce esausta, quelli più alti per fanghi da estrazione di gas\petrolio e polveri di altoforno; (**) Media tra i 5 campioni di Tabella 2.1 (a parte per pb e po); (***) vengono presi in considerazione i valori più alti riportati; (****) si assume che non ci sia contaminazione Tabella n. 3.3: Concentrazione di attività (Bq/kg) in residui provenienti da diverse attività lavorative e il risultante Sum Index (SI) come riportato nell RP 122. La catena dell 238 U non è in equilibrio secolare. Dal momento che le concentrazioni di attività di alcuni radionuclidi non sono ancora disponibili (n.a.), il confronto con i livelli di allontanamento dei materiali in questione risulta per ora preliminare. Nonostante questo fatto però, è già possibile constatare che per alcuni materiali non c è accordo con i rispettivi livelli di allontanamento (con sfondo grigio sono stati evidenziati i radionuclidi che superano il singolo livello di allontanamento, il SUM INDEX maggiore di 1 e i rispettivi materiali). I materiali conformi ai livelli di allontanamento si trovano nelle condizioni sostanziali che ne consentono un uso al di fuori dell attività lavorativa che li ha prodotti, privo di restrizioni da un punto di vista radiologico; non così per quelli che eccedono i livelli di 8

13 allontanamento che andrebbero riutilizzati all interno del ciclo lavorativo che li ha prodotti o, se allontanati, trattati secondo criteri di attenzione radiologica; va, tuttavia, sottolineato che non risultano sussistere al momento delle disposizioni specifiche sulle modalità di applicazione dei livelli di allontanamento all interno della legislazione nazionale. CONCLUSIONI Il presente documento rappresenta una prima approssimazione verso l elaborazione di Linee Guida per verifiche di compatibilità ambientale delle attività lavorative con NORM compiute ed idonee ad applicazioni pratiche. - Linee di sviluppo dell attività: 1) devono essere completate le valutazioni circa le conformità di residui e rifiuti ai livelli di allontanamento (esempio: acciaierie integrali); 2) devono essere completate/perfezionate le stime di dose al pubblico per uso di prodotti (esempio: fertilizzanti, piastrelle); 3) vanno completate le valutazioni di dose alla popolazione causata dagli effluenti, segnatamente quelli ove si rinvengano concentrazioni rilevanti di alcuni radionuclidi (esempio: emissioni in atmosfera di acciaierie integrali, produzione di refrattari, produzione di piastrelle). - Obiettivo generale: Attraverso le suddette linee di sviluppo si evidenzieranno le situazioni che possono comportare, per le diverse attività lavorative, prossimità o superamento del livello di azione per il pubblico della normativa italiana o del livello di allontanamento delle raccomandazioni tecniche della UE, che quantitativamente coincidono (300 μsv/anno di dose efficace individuale). - Obiettivi specifici: 1) la classificazione delle attività lavorative secondo le vie di contatto con l esterno che possono presentare criticità rispetto alle soglie della regolamentazione normativa e tecnica ha un carattere generale. Nelle applicazioni specifiche per gli operatori di radioprotezione, questo inquadramento dovrebbe fornire dei supporti per orientare in modo appropriato l azione di caratterizzazione e valutazione radiologica onde accertare in modo puntuale le modalità di assoggettazione a restrizioni di natura radiologica. 2) La classificazione generale di cui al precedente punto che risulterà dal completamento delle attività di questo progetto, da un punto di vista degli organismi tecnico/normativi di indirizzo, intende fornire un evidente supporto per la stesura di linee guida per l effettuazione di stime di impatto sull ambiente delle attività lavorative; intende, altresì, dare uno spunto per il decisore tecnico/normativo in ordine all opportunità di ampliare/restringere gli ambiti di applicazione delle disposizioni di controllo radiologico, sempre con espresso riferimento alle problematiche di natura ambientale e non occupazionale. 9

14 RINGRAZIAMENTI I risultati di questo lavoro sono stati possibili grazie alla collaborazione di ARPA PUGLIA Sezione di Taranto e di ARPA EMILIA ROMAGNA Sezione di Modena, distretto territoriale di Sassuolo-Vignola. BIBLIOGRAFIA 1. Trotti F. et al., Preliminary identification of work activities involving NORM in Italy, NORM III Conference (Brussels, 17-21/09/2001). Atti in fase di pubblicazione. 2. Bucci S. et al., The radiological impact of coal-fired power stations in Italy, NORM III Conference (Brussels, 17-21/09/2001). Atti in fase di pubblicazione. 3. Trotti et al., Towards the identification of work activities involving norm in Italy, Proceedings of the Seventh International Symposium Natural Radiation Environment (NRE-VII), Rhodes, Greece, May 2002, Radioctivity in the Environment, vol Trotti et al., The inventory and radiological impact of Naturally Occurring Radionuclides in some Italian non-nuclear industries, NORM IV Conference Szczyrk 2004, May 16 th - 21 th. Atti in fase di pubblicazione. 5. Zampieri et al., A study concerning NORM in refractories industries, NORM IV Conference Szczyrk 2004, May 16 th - 21 th. Atti in fase di pubblicazione. 6. UNSCEAR, 1982, Sources and Effects of Ionising Radiation, United Nations, New York e comunicazioni personali di Ceramicol, European Commission, Radiation Protection 122 Part II, ANPA, Le discariche di fosfogessi nella laguna di Venezia: valutazioni preliminari dell impatto radiologico, Serie Stato dell Ambiente 8/