La Spettroscopia Raman applicata allo studio del particolato
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La Spettroscopia Raman applicata allo studio del particolato
Novara, 25 maggio 2010 Dipartimento di Scienze dell’Ambiente e della Vita Università degli Studi del Piemonte Orientale “Amedeo Avogadro” di Alessandria Fasi mineralogiche definite dalla normativa “amianto”: identificazione e inertizzazione Caterina Rinaudo Argomenti trattati: 1. cos’è l’amianto 2. altri minerali fibrosi non classificati amianto 3. metodi di identificazione 4. inertizzazione dell’amianto Definizione di “amianto” L’art. 247 del Decreto Legislativo 81 del 2008, in materia di tutela della salute e della sicurezza nei luoghi di lavoro, riporta: “ Ai fini del presente capo il termine amianto designa i seguenti silicati fibrosi : actinolite d’amianto (n. CAS 77536-66-4); grunerite d’amianto (amosite) (n. CAS 12172-73-5); l’antofillite d’amianto (n. CAS 77536-67-5); crisotilo (n. CAS 12001-29-5); crocidolite (n. CAS 12001-28-4); la tremolite d’amianto (n. CAS 77536-68-6) ” Il numero CAS è un identificativo numerico che individua in maniera univoca una sostanza chimica. Il Chemical Abstract Service, una divisione della American Chemical Society, assegna questi identificativi ad ogni sostanza chimica descritta in letteratura. Attualmente oltre 40 milioni di composti hanno ricevuto un numero CAS e circa 7000 vengono aggiunti ogni giorno L'amianto, chiamato anche asbesto, è una fase mineralogica naturale, fibrosa, appartenente alla classe chimica dei silicati e alla serie mineralogica del serpentino o degli anfiboli. Anfiboli fibrosi Antofillite: (Mg,Fe2+)7[Si8O22(OH)2] Tetraedri SiO4 gruppi OHCa2+, Na+ Fe2+, Mg2+ (coord. 8) (coord. 6) Fe2+, Mg2+, Fe3+, Al3+, Ti4+ Amosite: (Fe2+,Mg)7[Si8O22(OH)2] Actinolite: Ca2(Mg,Fe2+)5[Si8O22(OH)2] Crocidolite: Na2Fe2+3Fe3+2[Si8O22(OH)2] Tremolite: Ca2Mg5[Si8O22(OH)2] Antofillite: Actinolite Tremolite: Amosite: Crocidolite Serpentini La struttura cristallina è formata da •strati tetraedrici, •strati ottaedrici •un interstrato vuoto. Al centro di ogni tetraedro c’è il Si, al centro di ogni ottaedro, prevalentemente, Mg. Tetrahedra SiO4 OH- groups Mg2+ Per compensare le differenze di dimensioni dello strato ottaedrico rispetto a quello tetraedrico, nei minerali del serpentino sono adottate tre strategie: • vicarianza di Al-Si nello strato tetraedrico e modeste rotazioni dei tetraedri: lizardite; • arrotolamento degli strati: crisotilo; • rotazione dello strato tetraedrico ogni 8 tetraedri: antigorite. Lizardite Crisotilo Antigorite Crisotilo metodi di identificazione Il D.M. 6/09/94 indica come metodiche strumentali per l’analisi dell’amianto: - microscopia ottica (contrasto di fase: MOCF e dispersione cromatica: MO-DC), - microscopia elettronica a scansione (SEM), - diffrattometria a raggi X (DRX), - spettroscopia infrarossa in trasformata di Fourier (FTIR). Antophyllite Amosite Actinolite Amosite Anthophyllite Actinolite Tremolite Crocidolite Chrysotile νs 659 674 669 676 664 692 νas 1020 1044 1062 1062, 1031 1082 1105 Tremolite Chrysotile Crocidolite C.Rinaudo, E.Belluso and D.Gastaldi: “Assessment of the use of Raman spectroscopy for the determination of amphibole asbestos” Miner. Mag., 2004, 68(3), 455-465. 690 388 Raman Intensity 233 510 1096 350 630 1200 1000 800 600 400 200 -1 Wavenumber/cm 389 Raman Intensity 692 231 1105 1200 375 230 345 620 1000 800 600 Wavenumber/cm 400 200 -1 Raman Intensity 683 1044 635 520 1200 1000 800 600 Wavenumber/cm 400 200 -1 C.Rinaudo, D.Gastaldi and E.Belluso: "Characterization of chrysotile, antigorite and lizardite by FT-Raman Spectroscopy Canadian Miner, 2003, 41, 883-890 Altri minerali fibrosi non classificati“amianto” ERIONITE FLUORO-EDENITE Insieme agli asbesti, l’erionite è stata inserita in classe 1 (sostanza di cui è stata dimostrata la cancerogenicità) dall’International Agency for Research on Cancer (IARC) CARLOSTURANITE Serpentiniti di Sampeyre (Val Varaita) E.Belluso, E.Fornero, S. Cairo, G.Albertazzi and C. Rinaudo: “ The application of micro-Raman spectroscopy to distinguish carlosturanite from serpentine-group minerals”, Can. Miner., 2007, 45, 1495-1500 Applicazione sui cementi-amianti C.Rinaudo, D.Gastaldi, E.Belluso and S.Capella: “ Application of Raman Spectroscopy on asbestos fibre identification” N.J.Miner.Abh, 2005, 182/1, 31-36. CC: Calcite Ch: crisotilo Cr: Crocidolite 389 Raman Intensity 692 231 1105 345 620 1200 1000 800 600 Wavenumber/cm -1 400 200 Trattamento termico con www.inertam.it modificazione totale della struttura cristallochimica: processo che annulla la presenza di amianto www.inertam.it 1500°C L’impianto lavora a 1500°C ottenuti tramite torce al plasma, che possono raggiungere temperature di oltre 5000 °C 800°C Mg3(OH)4Si2O5 → Mg2SiO4 + MgSiO3 + H2O Crisotilo → Forsterite + Enstatite 1100°C Ca2Mg5Si8O22 (OH)2 → 2CaMgSi2O6 + 3MgSiO3 + 3SiO2 + H2O Tremolite → Diopside + Enstatite + Cristobalite a partire da 1100°C Na2MgFe2+2Fe3+2 Si8O22(OH)2 → 2NaFe3+Si2O6 + MgSiO3 + Fe2O3 + 3SiO2 + H2O Crocidolite Cristobalite → Pirosseno + Enstatite + Ematite + alcalino crisotilo Campione MCA prima calcite Spettri µ-Raman Campione MCA dopo calcite Campione MCA prima Campione MCA dopo calcite crocidolite forsterite Spettri µ-Raman calcite C. Giacobbe, A.F. Gualtieri, S. Quartieri, C.Rinaudo, M. Allegrina, G.B. Andreozzi: A spectroscopy study of the product of thermal transformation of asbestos containing materials, World Asbestos Conference, 2009 (in press) Immagine SEM dopo termotrasformazione C. Giacobbe, A.F. Gualtieri, S. Quartieri, C.Rinaudo, M. Allegrina, G.B. Andreozzi: Spectroscopy study of the product of thermal transformation of asbestos containing materials, European Journal of Mineralogy , in press. Inertizzazione dell’asbesto grazie per la vostra attenzione Gruppo di Ricerca di Mineralogia Ambientale Prof.ssa Caterina RINAUDO; dott. Mario ALLEGRINA; dott.ssa Musa MAYA; dott. Alessandro CROCE http://people.unipmn.it/rinaudo/ http://www.mfn.unipmn.it/Informazioni/ricerca/Gruppi di ricerca/Environmental_Mineralogy/default.aspx