Prime valutazioni analitiche sul contenuto di silice cristallina respirabile in sabbie di mare e di fiume

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1 Agenzia Regionale per la Prevenzione e l Ambiente dell Emilia-Romagna Prime valutazioni analitiche sul contenuto di silice cristallina respirabile in sabbie di mare e di fiume Giovanni Pecchini, Rosanna Braglia, Emilio Renna, Luigi Iori Arpa Emilia-Romagna, Sezione Provinciale di Reggio Emilia

2 Introduzione Le sabbie sono materiali di origine naturale provenienti principalmente dall erosione di rocce di dimensioni tra i 2 e gli 0,1 mm.. I meccanismi di generazione sono 3 e individuano poi la natura del materiale: Erosione di Rocce Sedimentazione di acque ipersaline Accumulo di scheletri e gusci come le conchiglie. Lo studio intrapreso si è rivolto soprattutto alle sabbie di mare e di fiume che interessano la nostra regione e precisamente il tratto del fiume Po tra Parma e Reggio Emilia ed alcuni siti della costa romagnola. Le sabbie esaminate sono di origine erosiva e hanno subito una selezione granulometrica derivata dalla precipitazione naturale delle acque fluviali durante il loro cammino verso la foce. La natura di tali materiali è prevalentemente costituita da quarzo ed in minima parte da felspati e rispecchia la natura minerale delle aree montuose che costituiscono il bacino idrografico della pianura Padana.

3 L attività estrattiva ha raggiunto ormai dimensioni industriali mediante l impiego di natanti attrezzati per l escavazione ed impianti di pulizia e selezione del materiale.

4 Scarico, lavorazione delle sabbie e deposito sulle sponde del fiume Po - Boretto (RE)

5 Il materiale non sempre è estratto dall alveo del fiume ma può essere ottenuto da escavazione di aree golenali autorizzate dove negli anni il fiume ha depositato le sabbie poi ricoperte da modesti strati di argilla.ultimamente l escavazione lungo l alveo non è più permessa, salvo casi eccezionali autorizzati. Escavazione, lavorazione e deposito in zona golenale - Gualtieri (RE)

6 Nel 2003, in una indagine da noi effettuata per caratterizzare l influenza dello spray marino sul PM10 campionato presso la stazione del monitoraggio ambientale della qualità dell aria posizionata sul lungomare di Rimini, era già stato verificata la presenza della frazione respirabile della silice libera cristallina. Cloruro di sodio Silice

7 Scopo Con la presente ricerca si è voluto quantificare la frazione respirabile di silice cristallina contenuta sia nelle sabbie di utilizzo industriale provenienti dalle escavazioni del Po che di quelle presenti naturalmente sul litorale marino. Allo scopo è stato messo a punto una metodica di dosaggio della frazione respirabile di un materiale sotto forma di polvere come una sabbia, attraverso la simulazione di un campionamento mediante deposizione della sabbia su filtro e successiva determinazione della frazione cristallina tramite diffrattometria ai raggi X, DRX.

8 Materiali e metodi I materiali esaminati sono stati prelevati direttamente dal litorale di due località della riviera romagnola, Lido di Spina (FE) e dalla spiaggia di Rimini, complessivamente 4 campioni, mentre le sabbie di escavazione (5 campioni) sono state fornite da alcune aziende che operano sul tratto di fiume della provincia di Reggio Emilia. Le sabbie sono state essiccate e sottoposte a diffrattometria a raggi X per verificare la composizione minerale di massima e alla osservazione al SEM per la stima della granulometria.

9 Su tutti i campioni è stato simulato il campionamento mediante selettore GS3 su filtro di argento preventivamente pesato. Il selettore è stato posto all interno del dispositivo previsto dalla UNI in cui sono stati inseriti quantitativi di circa 2 g. (esattamente pesati) di sabbia. Selettore e camera di impolveramento

10 Prima di procedere all analisi dei campioni è stata determinata la ripetibilità della metodica applicata. Un materiale di sabbia a granulometria molto eterogenea è stato sottoposto per tempi variabili alle stesse condizioni di impolveramento impiegate successivamente per i campioni, al fine di ricercare il tempo di campionamento che garantisce il prelievo completo della frazione respirabile. In conclusione si è cautelativamente stabilito che 4 ore erano sufficienti per 2 g. di campione per prelevare tutta la frazione fine. I risultati ottenuti sono riportati nella tab. 1

11 Tab. 1 SABBIA LIDO DI SPINA (FE) Peso campione mg Frazione respirabile mg Silice libera cristallina mg Contenuto % di silice sulla fraz. respirabile ,380 0,046 12, ,369 0,037 10, ,248 0,032 12, ,402 0,062 15, ,497 0,076 15, ,393 0,062 15,8 MEDIA 0,382 0,053 13,9 DEV STD 0,080 0,017 Ripetibilità 0,230 0,049 CV % 20,9 32

12 Il contenuto % di silice sulla frazione respirabile è risultata poco variabile all intorno del valore medio di 13,9% a testimonianza di una buona ripetibilità del metodo di campionamento eseguito, così come soddisfacenti sono risultati i CV % pari a 20,9% sulla frazione respirabile e al 32% per la silice libera cristallina sulla frazione respirabile.

13 Risultati- Le sabbie sono state sottoposte all osservazione al SEM Lido di Spina (FE) Fiume Po - Gualtieri (RE) Litorale Bagno - Rimini Litorale di Porto Corsini (RA)

14 Esame al diffrattometro RX delle sabbie tal quali

15 Esame al diffrattometro RX delle sabbie tal quali Bagno Rimini

16 Esame al diffrattometro RX delle sabbie tal quali

17 Esame al diffrattometro RX delle sabbie tal quali

18 Risultati della frazione respirabile e del suo contenuto in silice cristallina respirabile Tab.2 SABBIA DI FIUME Descrizione campione Peso campione mg Frazione respirabile mg Frazione respirabile % sul campione Silice libera cristallina mg Contenuto % di silice sulla frazione respirabile Boretto n Boretto n Polesine PR Gualtieri n Gualtieri n

19 Risultati della frazione respirabile e del suo contenuto in silice cristallina respirabile Tab.3 SABBIA DI MARE Descrizione campione Peso campione mg Frazione respirabile mg Frazione respirabile % sul campione Silice libera cristallina mg Contenuto % di silice sulla frazione respirabile Lido di Spina Bagno Rimini Rimini nord Rimini centro Porto Corsini

20 Conclusioni E stato confermato che le sabbie di litorale possiedono una frazione granulometrica che pur non essendo costituita solo da silice può contribuire come frazione naturale alla misura del PM10. Si ricorda che nel caso specifico è stata misurata solo la frazione respirabile e pertanto il dato è da considerare in difetto rispetto al potenziale contributo al PM10. Le sabbie di litorale possiedono quantità di frazione respirabile leggermente maggiori con una maggiore variabilità. La percentuale di silice nella frazione respirabile, apparentemente, è presente in quantità decisamente inferiore a quanto sembra emergere dai diffrattogrammi del materiale tal quale, questa ultima considerazione va comunque confermata. La dispersione in aria della frazione respirabile delle sabbie di mare o di fiume dipende nel caso delle prime dalle condizioni meteo che ne provocano la dispersione ambientale e nelle seconde dalle modalità d uso e dai componenti a cui sono mescolate nelle operazioni edili.

21 Lo studio effettuato ha considerato un numero modesto di campioni, pertanto, non è possibile trarre delle conclusioni sicure, ma solo delle indicazioni che necessitano di una conferma derivante da uno studio più vasto tuttora in corso.