L’erosione delle coperture in cemento amianto: un’importante sorgente di inquinamento ambientale

MANUALE AMIANTO intero

LA EROSIONE DELLE COPERTURE IN CEMENTO AMIANTO:

UNA IMPORTANTE SORGENTE DI INQUINAMENTO AMBIENTALE

di G. CHIAPPINO, I. VENERANDI*

La medicina del lavoro                                                                                               

Med Lav 1991; 82, 2: 99-121

Clinica del Lavoro “L Devoto” Via San Barnaba 8, Milano, Italy

Centro di Studio e Ricerca sugli Effetti Biologici delle Polveri Inalate – Istituto di Medicina del La­voro – Università di Milano

* Dipartimento di Scienze della Terra – Sezione Mineralogia – Università di Milano

La esposizione nell’ambiente di vita alle basse concentrazioni di fibre di amianto non porta alle gravi alterazioni fibrotiche della asbestosi ma, soprattutto quando siano presenti gli amianti anfibolici, (amianto blu o crocidolite, amianto bruno o amosite) può ancora costituire rischio di mesotelioma pleurico (5). Per il carcinoma polmonare non si può affermare se esiste o meno una esposizione soglia perché non si conosce il meccanismo della canceroge­nesi diretta da amianto e perché il pro­blema, è reso particolarmente complesso dalla capacità del minerale di adsorbire e concentrare altri cancerogeni (14) e di moltiplicarne l’effetto, attraverso questa o altre vie (13).

Pur nella consapevolezza della impossi­bilità di ottenere una concentrazione at­mosferica zero, nell’ambiente di vita come in quello di lavoro debbono essere per­tanto individuate e inattivate le principali fonti di dispersione atmosferica di fibre al fine di evitare ogni indebito aumento della esposizione cumulativa, ossia della quantità totale di fibre inalate nel corso della vita.

Il contenimento delle dispersioni di amianto comporta infatti non soltanto la parallela riduzione della quota di rischio di cancerogenesi diretta da amianto, ma soprattutto la sottrazione dall’ambiente di un moltiplicatore dell’effetto di altri cance­rogeni e quindi una importante riduzione del potere cancerogeno totale dell’inquina­mento atmosferico.

Va ricordato che la dispersione di amiamo da certe sorgenti può essere un fenomeno discontinuo nel tempo e prevalentemente rappresentato dalla liberazione di fibre relativamente grossolane che sedimentano  rapidamente al suolo (inquinamento primario): a questa prima fase consegue  inevitabilmente una successiva (inquinamento secondario) per l’azione maci­nante e risollevante di agenti  atmosferici e di traffico che incrementa la  concentrazione di fibre fini, respirabili, poco sèdimentabili e perciò trasportabili anche a distanza notevole dalla fonte di emissione (6).

Il presente lavoro dimostra che le coperture  in cemento amianto si deterio­rano ad opera degli agenti atmosferici in modo tale da costituire una importante fonte di dispersione di fibre di amianto ed offre alcuni orientamenti sulle  possibilità di arrestare sia il dèterioramento che il conseguente rilascio di fibre nella atmosfera. ­

LE COPERTURE IN CEMENTO AMIANTO

In uso da decenni in forma di lastre piane o più spesso ondulate le coperture in cemento amianto si ritrovano prevalen­temente nella edilizia industriale, ma an­che in quella civile ed in quella agricola. I materiali per coperture sono costituiti da un impasto di cemento contenente dal 6 al 12% di fibre di amianto che, operando quale legante interno, permettono di otte­nere lastre sottili e leggere ma ad alta resi­stenza meccanica. Fino a pochi anni or sono tutti i tipi di amianto erano utilizzati in miscele varie costituite da amianto bianco (crisotilo) e da amianto blu e bruno (anfiboli): questi ultimi più cancero­geni (11) sono oggi aboliti nella produ­zione delle lastre.

L’orientamento attuale, determinato an­che dalla legislazione comunitaria è quello di produrre lastre, coperture, tubazioni e vasche sostituendo completamente le fibre di amianto con altre a struttura polimerica reticolata certamente non nocive perché non disperdenti fibre respirabili nell’aria.

Esiste ed esisterà per molti anni, tutta­via, il problema rappresentato dal mate­riale attualmente in opera, esposto da anni e spesso da decenni alla azione degli agenti atmosferici. Si tratta di superfici di notevole estensione, valutabili nell’ordine del milione di m² in una grande città: tali superfici sono più concentrate nelle zone industriali, ma si ritrovano frequentemente anche nelle aree residenziali e nelle costruzioni agricole. Man­cano dati per l’Italia, ma per la Germania Federale è stato stimato che la superficie complessiva delle coperture in cemento amianto è dell’ordine di 10⁹ m² e che, per tutta l’Europa si raggiunge una superficie dell’ordine di 10¹⁰ m² (14).

IL DEGRADO’ DELLE SUPERFICI DI CEMENTO

Il cemento è costituito principalmen­te da silicato  tricalcico e bicalcico (3CaO.SiO₂) (2CaO.SiO₂), alluminato e ferro alluminato di calcio (3CaO.Al₂O₃-6CaO.xAl₂O₃.yFe₂O₃), anidri.

Le reazioni che avvengono nella idrata­zione e nell’indurimento del cemento sono complesse: in sintesi esse danno luogo a silicati tri e bicalcico, alluminato e ferroal­luminato di calcio idrati, prevalentemente colloidali, e liberano idrossido di calcio. Tutti i composti sono intimamente mesco­lati e la massa contiene microcavità che costituiscono la «porosità intrinseca» della pasta di cemento. Nei pori della pasta ri­mane l’acqua eccedente lo stechiometrico necessario per la reazione che può evapo­rare oppure essere riassorbita. L’idrossido di calcio è il componente più solubile in acqua del cemento idratato e ne costitui­sce il punto più debole.

L’acqua pura è in grado di sciogliere l’idrossido di calcio fino a 1,6 gr./l. a 20°C. L’asportazione della calce provoca un aumento della porosità e, di conse­guenza, l’aumento della velocità delle suc­cessive dissoluzioni; le escursioni termiche e il rinnovarsi dell’agente solubilizzante (piogge successive) accelerano e intensifi­cano l’attacco. In presenza di CO₂ si forma carbonato di calcio, assai meno so­lubile del corrispondente idrossido; nel calcestruzzo massivo il carbonato di calcio si deposita nei pori e può occluderli, pro­teggendo il manufatto da successivi attac­chi dell’acqua, ma gli effetti superficiali sono ineliminabili. In eccesso di CO₂ tut­tavia il carbonato di calcio si scioglie come bicarbonato, perdendo così ogni ef­fetto protettivo. La pioggia «normale» è acqua distillata lievemente acidulata con CO₂. Se la pioggia contiene altri radicali acidi, come quello solforico e nitrico, la dissoluzione della calce diventa assai più rapida ma soprattutto vengono disciolti anche gli illuminati e il gel idrosilicato.

È ben noto che il calcestruzzo, anche il meglio progettato e confezionato, non viene mai utilizzato per serbatoi o tuba­zioni che devono contenere liquidi acidi con pH inferiore a 5,5. Soluzioni a 1 % di acido solforico o nitrico deteriorano in profondità ogni manufatto in calcestruzzo in pochi mesi; soluzioni più diluite hanno. azione meno rapida, ma inarrestabile (3,9).

Il fenomeno delle piogge acide è noto da molti anni come ne è noto l’effetto dannoso sul mondo vegetale e sul patri­monio artistico. Studi effettuati a Milano­ nel decennio 1980-1990 hanno dimo­strato che la acidità delle acque meteori­che è generalmente elevata con valori minimi di pH che possono’ scendere fino a 3  (4) ed un massimo assoluto di frequenza per il valore pH 4 (1). La acidità è provo­cata soprattutto dai radicali acidi solforico e nitrico prodotti in massima parte delle combustioni. La reazione degli acidi forti solforico e nitrico con la struttura chimica del cemento, per spostamento del più de­bole acido silicico determina la trasforma­zione del silicato di calcio, insolubile in acqua, in solfato di calcio (gesso) o nitrato di calcio, solubili. Ne consegue una corro­sione superficiale con asportazione erosiva di strati successivi del cemento solubiliz­zato. Se il cemento ingloba fibre di amianto queste vengono a liberarsi.

Il degrado del cemento è favorito anche dagli sbalzi termici, poiché la trasforma­zione in ghiaccio dell’acqua contenuta nelle cavità presenti nella struttura del ce­mento, provoca microfratture che rendono la superficie più permeabile all’acqua, con ulteriore ampliamento dell’effetto erosivo; il fenomeno è in sinergismo con la azione delle piogge acide. Anche le alte tempe­rature favorendo la solubilizzazione dell’idrossido di calcio accelerano la cor­rosione superficiale. Ai fattori alteranti fin qui descritti vanno aggiunte le azioni meccaniche come l’effetto abrasivo della pioggia battente’ e la erosione eolica, che divengono tanto più importanti quanto più la superficie ha su­bito le alterazioni chimico-fisiche prodotte dalle piogge acide e dal gelo modificanti la durezza dello strato esterno. Gli organismi vegetali, infine, come muffe e licheni possono contribuire alla corrosione superficiale, in quanto tratten­gono a lungo le acque acide a contatto con il cemento.

LA SCELTA DEL METODO DI STUDIO

Uno studio rivolto a valutare la even­tuale liberazione di fibre di amianto dalle superfici delle coperture deve essere dise­gnato tenendo conto della particolare in­costanza nel tempo dei fenomeni di de­grado del cemento. In altri termini dopo una pioggia acida e/o dopo una gelata, tutta la a1iquota di materiale reso friabile tenderà a liberarsi con modalità e durata che, pur portando fibre di amianto nell’ambiente quale risultato finale, non sono prevedibili né misurabili. Di volta in volta variano, infatti, la profondità della corrosione superficiale, le quantità di fibre asportate direttamente dal dilavamento idrico, di quelle distaccate dalla erosione eolica e di quelle rimaste libere sulla su­perficie.

Le misure della concentrazione atmo­sferica delle fibre in prossimità delle co­perture, più volte tentate, non sono ade­guate allo studio del fenomeno, in quanto limitate nel tempo e nello spazio. I risultati delle ricerche svolte  con questi metodi hanno comunque mostrato nelle vicinanze di edifici con coperture in cemento amianto concentrazioni atmosferiche più elevate in confronto con misure effettuate a distanza (10, 15, 2) ed è stato segnalato il fenomeno della deposizione di amianto attorno agli edifici con tali coperture nei punti di drenaggio a terra dell’acqua (7). Le indagini citate hanno dunque richia­mato l’attenzione sul fenomeno, ma non hanno fornito dimostrazioni convincenti sulla sua entità.

Più recentemente (14) una quantifica­zione di maggiore precisione è stata otte­nuta in Germania utilizzando una partico­lare camera di prelievo applicata diretta­mente sulla superficie: il fenomeno della dispersione di fibre è risultato di notevole entità. Altre misure effettuate a Berlino hanno portato a calcolare che la quantità media di amianto rilasciato corrisponde a 3gr/m²/anno (12).

Considerata la inapplicabilità delle mi­sure di concentrazione atmosferica per la notevole variabilità nel tempo del rilascio di fibre e la indaginosità dei metodi utiliz­zati in Germania abbiamo ritenuto che lo studio morfologico dello stato delle super­fici rappresenti il metodo più semplice, meno costoso e meglio applicabile nella pratica. Lo studio morfologico permette infatti di evidenziare in modo convincente la corrosione del. cemento e la conse­guente liberazione di fibre e fornisce orientamenti qualitativi e quantitativi, per­mettendo la valutazione della entità del fe­nomeno nelle varie specifiche situazioni ed anche un controllo dei trattamenti di bonifica.

METODI

Campioni di lastre ondulate in cemento amianto sono stati prelevati a. Milano da coperture poste in opera da 2 mesi, 1,2, 5, l0, 15 anni e da oltre 15 anni. Cam­pioni di controllo sono stati prelevati da lastre nuove, conservate al riparo degli agenti atmosferici e da lastre utilizzate all’interno di edifici. Almeno due cam­pioni per ciascuna delle categorie indicate sono stati studiati: di ciascun campione è stata analizzata l,a superficie superiore e quella inferiore, riparata dalle piogge.

Le superfici delle lastre sono state ana­lizzate con microscopio stereoscopico illu­minato a luce incidente con doppia sor­gente a fibre ottiche e ingrandimento ade­guato per evidenziare lo stato della super­ficie e dei fasci di fibre di amianto (da 65x a 160x). Le immagini più significative sono state fotografate, su pellicola Kodak Ektachrome 50 per luce artificiale. Sono state inoltre studiate lastre sotto­poste a intervento protettivo mediante ap­plicazione di incapsulanti polimerici ela­stici e resistenti agli agenti atmosferici, nelle diverse fasi del trattamento.

RISULTATI

Lo studio morfologico ha dimostrato che la superficie del cemento-amianto nuovo è costituita da uno strato di ce­mento, senza fibre visibili, ma non uni­fotme: sono evidenti infatti microcavità poco profonde, irregolarmente distribuite su tutta la superficie e costituenti la «poro­sità intrinseca» sopracitata.La permanenza all’ interno di edifici an­che per lungo tempo (oltre l0 anni) non produce significative alterazioni, fatta ec­cezione per un certo grado di assottiglia­mento della superficie in cemento che la­scia trasparire le fibre sottostanti sempre saldamente inglobate. Dopo due mesi di esposizione agli agenti atmosferici – gennaio e febbraio 1991, caratterizzati da 11 giorni di piog­gia con precipitazioni per un totale di 75,8 mm e da 24 giorni con gradiente ter­mico attraverso lo 0°C (dati Osservatorio Brera) – le microcavità superficiali appa­iono già ampliate e lo strato superficiale di cemento risulta parzialmente eroso tanto da rendere visibili alcuni fasci di fibre, pe­raltro ancora ben trattenuti nella massa ce­mentizia.

Dopo un anno di permanenza al­l’esterno le alterazioni corrosive superfi­ciali appaiono più marcate ed è presente un affioramento generalizzato delle fibre, ­con iniziali fenomeni di liberazione. ­A due anni la liberazione di fibre di­venta evidente. Permane  tuttavia ancora abbastanza omogeneo lo strato sottostante di cemento.A cinque anni i fenomeni di corrosione sono molto avanzati con presenza di cra­teri profondi e confluenti, fasci di fibre ta­lora compatti, talora sfrangiati a ciuffo ad opera del vento che generano ammassi di fibre anche relativamente fini. Sono pre­senti impurità scure, verosimilmente car­boniose, depositate e intrappolate  nei crateri e nelle fessure ed anche aderenti ai fasci di fibre superficiali.

A dieci, quindici anni e oltre il quadro della corrosione è imponente: le altera­zioni sono sostanzialmente analoghe in tutti i campioni esaminati. La superficie di cemento è in certi punti invisibile perché ricoperta da un feltro di fibre di vario tipo e dimensione, spesso aperte a fiocco, emergenti per tutta o per gran parte della loro lunghezza; le perdite di sostanza, sia cemento che fibre, sono ampie e a limiti indistinti; nei punti ove le fibre sono scomparse il fondo corrispondente al cemento presenta formazioni non aderenti tondeggianti o microcristalline, verosimile espressione della trasformazione del sili­cato in solfato di calcio (gesso) che appa­iono appoggiate sulla superficie come ciot­toli irregolari. Il disfacimento è profondo ed esteso a tutta la superficie e si fa molto evidente la presenza di particelle estranee, carboniose o di altro tipo e quella di organismi vege­tali.  In questi vecchi materiali colpisce la elevata percen­tuale di fibre di anfibolo (amianto blu so­prattutto ). La superficie inferiore delle lastre, esposta ai vapori, alle nebbie ed agli sbalzi termici ma non alla pioggia mantiene in­vece integre le caratteristiche morfologi­che per molti anni: si nota la tipica serie di impronte lineari a trama impresse dal fel­tro di supporto in fase di produzione senza significativi affioramenti né imma­gini di liberazione di fibre. Soltanto in uno dei campioni in opera da oltre 15 anni sono stati notati marcati fenomeni di corrosione sulla superficie inferiore con altrettanto evidente liberazione di fibre. Nei campioni esposti per oltre 15 anni sottoposti a trattamento protettivo con in­capsulante si rileva che il pretrattamento con idropulitrice ad alta pressione, neces­sario per mettere a nudo una superficie solida di ancoraggio, asporta per uno­ spessore di circa 0,25 mm la componente corrosa, friabile, molto ricca di fibre li­bere. La superficie risultate è costituita da cemento compatto che conserva parziali tracce dell’attacco acido, in forma di in­clusi pseudocristallini (gesso 1) sparsi e che ingloba fibre ben trattenute. La applica­zione del primo strato di ancorante lascia intravedere in trasparenza le strutture sottostanti é, infine, il polimero ricopre la su­perficie con un primo film continuo ade­rente all’ancorante, sul quale lo strato di finitura si dispone poi in modo omogeneo.

DISCUSSIONE

La tecnica microscopica utilizzata nella presente ricerca è semplice, agevolmente impiegabile in pratica per i controlli di routine ed è. adeguata a dimostrare l’esi­stenza e la entità del fenomeno della ero­sione superficiale delle lastre di cemento amianto esposte agli agenti atmosferici e della conseguente liberazione di fibre nella atmosfera. Lo studio indica che il fenomeno corro­sivo-erosivo, già documentabile dopo po­chi mesi dalla installazione, si fa evidente nell’arco di pochi anni e diviene impo­nente entro il decennio. È teoricamente possibile che la rapidità di evoluzione delle alterazioni e la loro entità siano variabili da zona a zona in rapporto alla qualità dei manufatti ed alle situazioni climatiche locali: poiché il fenomeno delle piogge acide è ubiquitario, nalla pratica sembra tuttavia poco proba­bile l’esistenza di zone ove le coperture ri­mangano a lungo indenni.La relativamente buona conservazione delle superfici inferiori delle lastre con­ferma che l’attacco delle piogge acide più che quello di inquinanti gassosi costituisce la causa principale del deterioramento e della liberazione di fibre.

La entità dell’inquinamento da amianto dell’ambiente di vita conseguente alle alte­razioni delle coperture non è quantifica­bile perché, a differenza di quanto accade negli ambienti confinati, la estrema varia­bilità dei fattori meteorologici si ripercuote sia nella sua produzione che nella sua modificazione. Le immagini da noi os­servate portano a sospettare che il feno­meno possa raggiungere punte anche molto elevate: se si considerano le stime recenti compiute in Germania che riferi­scono dispersioni medie di alcuni grammi di amianto/m²/anno, in una grande città industriale la dispersione annua è valuta­bile nell’ordine delle tonnellate.

La quasi costante presenza di estese co­perture in cemento amianto anche nelle costruzioni agricole lombarde potrebbe spiegare i non rari casi di posività degli in­dicatori di esposizione ad amianto da noi individuati negli agricoltori mediante la­vaggio broncoalveolare. E’ importante ricordare poi che la recente indagine di Spurny (14) ha dimostrato che l’amianto libero alla superficie delle coperture, a causa del suo noto potere assorbente, si carica di altri prodotti cancerogeni captati dalla atmosfera ed in particolare di idrocarburi aromatici policiclici.Nella valutazione della entità del pro­blema di salute pubblica costituito dalla dispersione di amianto dalle coperture va tenuta presente quindi non soltanto la en­tità dell’inquinamento da fibre prodotto, ma anche il potere sinergizzante, moltiplicativo, che la quota di esposizione inde­bita al mine-rale esercita sulla azione degli altri inquinanti atmosferici cancerogeni o irritanti.

È assai opportuno, quindi, che le co­perture più deteriorate, in quanto fonti di maggiore dispersione siano individuate ed inattivate.La asportazione e sostituzione delle co­perture, attuabile in situazioni particolari, è improponibile come intervento estensivo di bonifica per le enormi implicazioni di fat­tibilità, di costo, di eliminazione di mi­gliaia di tonnellate di materiale deteriorato in superficie, ma ancora pienamente va­lido nella sua funzione edilizia.

Nella pratica occorre tempestivamente individuare, con il controllo microscopico, le situazioni che sono fonte di maggior ri­schio potenziale (i materiali più deteriorati e/o particolarmente ricchi di crocidolite) e su quelle intervenire con adeguato tratta­mento della superficie, definendo un or­dine di priorità. La tecnica dell’intervento incapsulante deve essere ben controllata perché la prima fase (rimozione dello strato cor­roso) comporta la possibilità di disper­sione di grandi quantità di fibre anche se eseguita ad umido: abbattimento delle nebbie prodotte dalla idropulitrice e cor­retta filtrazione delle acque sono aspetti richiedenti particolari attrezzature e ade­guata vigilanza.

Le proposte indicate concordano con gli orientamenti più recenti della Environ­mental Protection Agency (EP A) (8) che in tema di interventi rivolti a contrastare le indebite dispersioni di amianto tendono a ridurre il più possibile le operazioni di rimozione privilegiando il «trattamento dell’amianto sul posto».

RIASSUNTO

Lo studio microscopico di campioni di coperture in cemento amianto esposti agli agenti atmosferici per tempi variabili da 2 mesi a oltre 15 anni ha dimostrato che fe­nomeni corrosivi con liberazione di fibre iniziano dopo pochi mesi, sono abba­stanza evidenti dopo pochi anni e diven­gono imponenti tra 5 e 10 anni. Le piogge acide costituiscono il principale fattore di deterioramento delle superfici. In base ai risultati della ricerca le coperture in ce­mento amianto debbono essere conside­rate importanti fonti di inquinamento da amianto dell’ambiente di vita anche in considerazione della loro grande esten­sione negli ambienti industriali, residen­ziali ed agricoli. Nel valutare la opportu­nità di un trattamento delle superfici con composti incapsulanti, resistenti agli agenti atmosferici, deve essere data priorità alle coperture che alla indagine microscopica risultano maggiormente alterate e più ric­che di crocidolite. La crocidolite o amianto blu è ben identificabile in micro­scopia ottica in quanto i fasci di fibre in­corporati nel cemento sono per la massima parte di dimensioni tali da essere fa­cilmente visibili.

 BIBLIOGRAFIA

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Gli AA. ringraziano la Sig.ra Omelia Picchi per la  costante collaborazio