Amianto: classificazione, pericolosità,, tecniche di analisi e bonifica

Transcript

1 Amianto: classificazione, pericolosità,, tecniche di analisi e bonifica

2 Cosa è l amianto? Legge n. 257 del 1992 MINERALE Crisotilo (amianto bianco, fam. serpentini) CAS n FORMULA CHIMICA Mg 3 Si 2 O 5 (OH) 4 SISTEMA CRISTALLINO monoclino Tremolite (fam. anfiboli) CAS n Actinolite (fam. anfiboli) CAS n Antofillite (fam. anfiboli) CAS n Amosite (amianto bruno, fam. anfiboli) CAS n Crocidolite (amianto blu, fam. anfiboli) CAS n Ca 2 Mg 5 Si 8 O 22 (OH) 2 Ca 2 (Mg,Fe) 5 Si 8 O 22 (OH) 2 (Mg,Fe) 7 Si 8 O 22 (OH) 2 (Fe,Mg) 7 Si 8 O 22 (OH) 2 Na 2 (Mg, Fe, Fe ) 5 Si 8 O 22 (OH) 2 oppure Na 2 Fe 2 (Mg, Fe ) 3 Si 8 O 22 (OH) 2 monoclino monoclino ortorombico monoclino monoclino

3 Cosa è l amianto? x cm

4 Struttura e abito cristallino ANFIBOLI: minerali monodimensionali, allineamento catene lungo asse c SERPENTINI: fillosilicati (es. talco e argille) con strati di tetraedri bidimensionali Anfibolo Serpentino (crisotilo) Fibre date da aggregati di fibrille di Ø nm ma molto lunghi (anche mm)

5 La struttura del crisotilo Mg 3 (OH) 4 Si 2 O 5 Nello strato TO polare, esiste uno strain dovuto al misfit dimensionale tra lo strato ottaedrico brucitico (a id =5.4 Ă e b id =9.4 Ă e quello tetraedrico (a id =5.0 Ă e b id =8.7 Ă) Da Perbost et al. 2003: Ni 3 (OH) 4 (Si,Ge) 2 O 5 Mg 3+x (OH) 4+2x Si 2 O 5 Ge > 30% Ge = 0%

6 La struttura del crisotilo Mg 3 (OH) 4 Si 2 O 5 una struttura lamellare se si arrotola diventa fibrosa lizardite = gli strati sono planari, ma c è una vicarianza: Al e Fe vanno a sostituire Si ed allargano la cavità Mg 3+x (OH) 4+2x Si 2 O 5 antigorite = i tetraedri si ribaltano crisotilo = gli ottaedri si piegano, il reticolo è cilindrico in senso stretto, sono tanti strati concentrici arrotolati che danno una struttura a spirale conica, deformata

7 Clinocrisotilo 1M c1 La struttura cilindrica del crisotilo Il crisotilo ha un reticolo CILINDRICO (Whittaker, 1955): Se β 90 (clinocrisotilo 1M c1 o 2M c1 ) o paracrisotilo se b // asse fibrilla) Se β=90 (ortocrisotilo 2Or c1 ) disordinato Dc Chrysotiloid o Povlen type ora serpentino poligonale Cavità centrale Da Yada (1967)

8 Esistono altri minerali fibrosi o fibroso-asbestiformi pericolosi? Nemalite? Sepiolite?

9 Dall antichità fino all epoca moderna, l amianto è stato usato per scopi magici e rituali I Persiani e i Romani disponevano di manufatti in amianto per avvolgere i cadaveri da cremare, allo scopo di ottenere ceneri più pure e chiare Una credenza popolare diceva che l amianto fosse la lana della salamandra, l animale che per questo poteva sfidare il fuoco senza danno Diffusione dell amianto egli riferiva che in quel fango vi era un minerale che aveva una specie di fili come lana. Tali fili vengono seccati al sole e poi pestati in un mortaio di bronzo e successivamente lavati con acqua, così da essere separati dalla terra; la terra poi si getta via e i fili di lana vengono filati e con essi si fanno in seguito delle stoffe (da Il Milione Marco Polo XIII sec)

10 Il nostro Paese fino alla fine degli anni 90 aveva la miniera di amianto più grande d Europa (Balangiero Piemonte) Diffusione dell amianto

11

12

13 Proprietà dell amianto Resistenza al fuoco ed incombustibilità Refrattarietà Resistenza all attacco alcalino Fonoassorbenza (isolamento acustico) Resistenza all abrasione Bassa densità Basso coefficiente di trasmissione termica Lavorabilità (filabilità) Alto modulo elastico e resistenza alla trazione Grande superficie specifica A queste va aggiunto il fatto che era una materia prima naturale di basso costo!

14 Usi dell amianto Esistono due tipologie di materiali contenenti asbesto: Friabili: materiali che possono facilmente essere sbriciolati o ridotti in polvere mediante la semplice pressione manuale. Questi materiali comprendono amianto spruzzato o in fiocchi (fioccato), cartoni di amianto, corde e nastri. Compatti: materiali duri che possono essere sbriciolati o ridotti in polvere solo con l impiego di attrezzi meccanici (dischi abrasivi, frese, trapani ): questi materiali comprendono cemento amianto (o eternit) e sinadio, amiantite, materiale d attrito per freni e frizioni, altri manufatti.

15 Interazione biologica Le eccezionali proprietà legate alla struttura, alla microstruttura ed al chimismo (in particolar modo le dimensioni delle fibrille, l abito asbestiforme e l attività superficiale) sono la causa principale della (cito-, geno-) tossicità a seguito di inalazione. Il riconoscimento delle malattie dovute all esposizione professionale all amianto è stato possibile solo dopo molti anni, nonostante già nel 1907 siano state inequivocabilmente scoperte malattie causate dall inalazione di fibre di amianto Tra il 1920 ed il 1950, vengono descritti casi di fibrosi polmonari e di mesotelioma maligno in lavoratori, dovute certamente all inalazione di fibre di amianto (Lemen et al., 1980) Nel 1955, il rischio di carcinoma nei lavoratori di amianto viene definitivamente riconosciuto (Doll, 1955)

16 L universale accettazione dell associazione tra l esposizione ad amianto e patologie professionali amianto-correlate arriva solo più tardi con studi epidemiologici su lavoratori di amianto (Checkoway et al., 1989) In Italia l estrazione, l importazione, l esportazione, la commercializzazione e la produzione di amianto, prodotti di amianto o contenenti amianto è vietata dalla Legge n. 257 del 1992 Patologie amianto-correlate (tempi di latenza lunghissimi: anni) asbestosi (lenta crescita di tessuto fibroso nei polmoni e nella membrana che circonda i polmoni che rende difficoltosa la respirazione dato che non si espande e non si contrae come il normale tessuto polmonare) carcinoma polmonare mesotelioma (tumore della membrana che riveste i polmoni e gli altri organi interni)

17 L interazione biologica viene valutata attraverso: Analisi in vitro ed in vivo I tests in vitro (come i tests in coltura cellulare) permettono di valutare in maniera quali-quantitativa la citotossicità e la genotossicità I tests in vivo (su ratti, cavie, eccetera) permettono di valutare la cancerogenicità

18 La regione polmonare contiene ca. 300 milioni di alveoli che ospitano cellule libere (macrofagi alveolari). Teoricamente ogni alveolo contiene almeno 1 macrofago.

19 Secondo Stanton et al. 1981, le fibre con φ < 0.25 μm e L > 4 μm sono quelle più pericolose perché hanno maggiore probabilità di essere inalate (Hp di Stanton). Oggi si ritengono più pericolose (normate) le fibre con L > 5 μm e rapporto L /φ > 3 10 μm Fibra corta e di piccolo diametro = fagocitosi completa Fibra corta e di grande diametro = fagocitosi completa Fibra lunga e di grande diametro (ex MMVF) = no fagocitosi Fibra lunga e di piccolo diametro = fagocitosi parziale = infiammazione e morte del macrofago

20 A ph 4 il crisotilo tende a scioglersi in poche ore, ma la bioresistenza nell organismo è notevolmente maggiore per amosite e tremolite

21 Perché l amianto è cancerogeno? --- 1μm Autopsia di polmone umano: fibre di asbesto coperte da concrezioni ferruginose di ferritina ed emosiderina

22 In molti paesi del mondo (Brasile, Canada, Croazia, lndia, Romania, Russia ) si estrae, si lavora e si commercializza amianto Asbestos Quebec (Canada) E. Kovalevskiy (Inst. of Occupational Health Russian Academy of Medical Sciences, Moscow, Russia): Asbestos production is recommended because our asbestos is clean (Roma ) Ipotesi correnti sulla pericolosità dell amianto Hp1: ipotesi anfibolo l amianto bianco di crisotilo non è pericoloso

23 Applicazioni innovative? L amianto favorisce l idratazione dei cementi (rex presa) Da Feric et al (Croazia) L idratazione di un cemento: ex. C 3 S + H 2 O 2CH + C-S-H C 3 S H 2 O CH The hydration reaction of the cement is intensified in the presence of asbestos : dato che l idratazione è un processo esotermico, una maggiore quantità di calore rilasciato viene misurata nei sistemi cemento e amianto

24 Applicazioni innovative dell amianto: QUANTUM WIRES Preparazione di sistemi monodimensionali (nanotubi) QWRs semiconductor nanostructures per sistemi ottici non lineari, riempiendo le cavità del crisotilo (templante dielettrico trasparente) con semiconduttori quali Ga 1-x Al x As o InAs 1-x Sb x Riempimento delle cavità di crisotilo naturale con semiconduttore fuso (??) in pressione di 10kbar o con CVD Proprietà ottiche uniche dovute alle transizioni elettroniche all interfaccia semiconduttore-dielettrico InP in crisotilo (1); crisotilo matrice (2); InP in crisotilo con fascio polarizzato parallelo (3) e perpendicolare (4)

25 I livelli di rischio in Italia Nonostante in Italia l estrazione, l importazione, l esportazione, la commercializzazione e la produzione di amianto, prodotti di amianto o contenenti amianto siano vietate dalla Legge n. 257 del 1992, tra i lavoratori esposti in passato alle polveri di amianto dobbiamo attenderci un numero di mesoteliomi molto alto (circa 1000 nuovi casi/anno in Italia, con 70 nuovi casi/anno in Emilia-Romagna). In Provincia di Bologna i casi di mesotelioma registrati a partire dal 1/01/96 sono 71. Riboldi (2006)

26 Quale è il livello di rischio per la popolazione? Il diffuso allarmismo che si è creato attorno all amianto nasce dal fatto che in teoria non esiste un valore di soglia cumulativo per il rischio neoplastico Dobbiamo giungere al rischio zero perché l unica fibra d amianto d innocua è quella che noi non respiriamo (Prof. Luciano Mutti,, Primario AUSL 11 Vercelli)

27 Possibili sorgenti di emissione: coperture cemento-amianto

28

29

30 Dato che però la politica attuale è tesa ad ottenere rischio zero, è lecito parlare di PROBLEMA AMIANTO. I materiali contenenti amianto (MCA) sono ancora presenti in Italia in enormi quantità: Sono stimati circa 2.0 miliardi di m 2 di coperture in cementoamianto, senza considerare l amianto in matrice friabile I quantitativi di materiali contenenti amianto ancora presenti sul territorio italiano si aggirano intorno ai 32 milioni di ton, per un totale di circa 8 milioni di m 3

31 Da D.M. 7 luglio 1997

32 TEM

33

34 SEM

35 Galleria immagini SEM - 2

36 Analisi quantitativa con il SEM Metodologia illustrata nel DM 6/9/1994 che contiene le direttive ministeriali relative alle metodologie tecniche per la valutazione del rischio, il controllo, la manutenzione e la bonifica di materiali contenenti amianto presenti nelle strutture edilizie. omissis Le norme relative omissis alle normative e metodologie tecniche per gli interventi di bonifica, ivi compresi quelli per rendere innocuo l amianto, previste all art. 6, comma 3, della legge medesima sono riportate nell allegato al presente decreto omissis dove: A = area effettiva del filtro (mm 2 ); a = area del campo di lettura (mm 2 ); n = numero campi di lettura; P = peso totale del campione depositato sul filtro (mg); da = densità degli anfiboli (gr/cm 3 = mg/mm 3 ); dc = densità del crisotilo (gr/cm 3 = mg/mm 3 ); vi = volume dell -iesima fibra di crisotilo (mm 3 ); vj = volume dell -jesima fibra di anfibolo (mm 3 ).

37 Microscopia Ottica in Contrasto di Fase (MOCF)

38 FTIR Banda vibrazionale OH dell ottaedro dello strato brucitico

39 Tecniche analitiche: FTIR L analisi quantitativa di crisotilo in campioni massivi quali cementoamianto è possibile con IR. Si crea una curva di calibrazione E (Estinzione = log(i 0 /I 1 ) vs. concentrazione (μg) di crisotilo. La sensibilità è attorno a 0.1 wt%.

40 XRPD qualitativa Clino-crisotilo Riebeckite (crocidolite) Grunerite (amosite) Tremolite Lizardite Antigorite

41 XRPD quantitativa

42 Leggi e Norme in Italia 1) Protezione dei lavoratori 2) Restrizioni/divieti di impiego 3) Decreti applicativi del decreto Legislativo 257/92 4) Prevenzione/Riduzione dell inquinamento ambientale Legge 27 marzo 1992 n 257 Norme relative alla cessazione dell'impiego dell'amianto D.m. (sanità) 6 settembre 1994 Normative e metodologie tecniche D.L. 25 luglio 2006, n. 257 "Attuazione della direttiva 2003/18/CE relativa alla protezione dei lavoratori dai rischi derivanti dall'esposizione all'amianto durante il lavoro"

43 ?

44 La bonifica dal DM 6/09/1994

45 Metodi di bonifica: rimozione (ex sito) Rimozione (ex sito) Confinamento (in sito) Incapsulamento (in sito) x1000 dopo il trattamento

46 L emergenza rifiuti in Italia e le discariche per CA Da Franceschelli 2010 In Italia, nonostante il bando dell amianto del 1992, a tutt oggi si stima siano presenti, sul territorio nazionale più di due miliardi di m 2 di coperture in cemento amianto oltre a svariate centinaia di migliaia di m 3 di amianto friabile. Purtroppo in Italia, se da una parte le discariche che possono recepire questo tipo di rifiuti sono poche e al limite della saturazione, dall altra, sono scarse le prospettive di poterne aprire di nuove.