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