Intervento di messa in sicurezza di un sito contaminato da NORM nel territorio di Crotone - SNPA - Sistema nazionale protezione ambiente

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Intervento di messa in sicurezza di un sito contaminato da NORM nel territorio di Crotone: complesso Ciapi. Il modello di valutazione e

gestione del rischio

S. Procopio*,R. Alosio*,C. Migliorino*, P. Barbuto*, B. Cundari**,V. De Matteis**, A. Codispoti**

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** Regione Calabria, Dipartimento Ambiente e Territorio, Germaneto Catanzaro

RIASSUNTO

Il complesso denominato Ciapi è un’intera area edificata di proprietà della Regione Calabria che ha ospitato nel tempo diversi servizi pubblici: Istituto Professionale Provinciale, Università degli Studi, i Servizi Veterinari dell’Azienda Sanitaria Provinciale. Le indagini radiometriche campali e le risultanze analitiche, hanno confermato che in tutta l’area di parcheggio a servizio degli edifici,durante la costruzione sono stati impiegati residui di lavorazioni contenenti un’elevata concentrazione di attività di Uranio (²³⁸U) e Torio (²³²Th). Il sito è stato classificato come un’area da sottoporre a caratterizzazione, messa in sicurezza e contenimento del rischio radiologico. Come è noto, ogni attività lavorativa che prevede l’impiego di residui contenenti NORM (Naturally Occurring Radioactive Material), può provocare un aumento del rischio radiologico ed è disciplinata dalla normativa italiana sulle radiazioni ionizzanti (Decreto Legislativo n. 241/00, Allegato I – bis). In questo lavoro viene presentato il modello usato per la stima e la gestione del rischio radiologico durante le fasi di caratterizzazione e messa in sicurezza dell’intera area.

INTRODUZIONE

Il lavoro analizza le varie fasi che hanno interessato la messa in sicurezza d‟emergenza in atto presso un‟area edificata denominata “ex Ciapi” (Figura 1), in località Papaniciaro nella città di Crotone, di proprietà e utilizzo esclusivamente pubblico. L‟intero complesso è stato sottoposto a sequestro preventivo da parte dell'Autorità Giudiziaria a seguito di osservazioni sperimentali e misure radiometriche di tipo campale effettuate dall‟Agenzia dell‟Ambiente che, lo hanno classificato come sito contaminato da NORM (Naturally Occurring Radioactive Material).

Figura 1- area contaminata – Crotone località Papaniciaro

Gli agenti atmosferici e l‟uso della pavimentazione stradale hanno rinvenuto antiche intuizioni costruttive che, in questa parte di territorio sono contese tra lo smaltimento di residui industriali e il riutilizzo di materie prime seconde considerate, evidentemente come inerti. Quasi tutta la pavimentazione stradale a servizio del complesso edificato circa 5·10³ m² è ben delimitata da una recinzione di tipo classico, si presenta con un conglomerato bituminoso ricco di screpolature, fessure e distacchi che hanno riproposto l‟impiego dei residui di fosforite come materiale da riempimento. Nel territorio Crotonese, polo dell‟industria chimica italiana fino all‟inizio degli anni

„90, sono stati dispersi residui di lavorazione e materiali contenenti NORM, in particolare fosforiti e palte fosfatiche in grandi quantità. Per via delle buone proprietà meccaniche i resti di lavorazione sono stati usati come riempimento di strade, piazzali e cortili scolastici. Nei casi in cui la barriera protettiva, bitume o calcestruzzo, impiegato per ricoprire i residui si degrada, così come avvenuto

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all‟area dell‟ex Ciapi, le fosforite affiorano e sono esposti direttamente dall‟azione erosiva della natura e dell‟uomo. La probabilità di aumentare la dose efficace per la popolazione e per i lavoratori che insistono in quella area esiste ed è reale. A tale proposito, a seguito delle risultanze sperimentali, il Servizio di Protezione e Sicurezza nei Luoghi di Lavoro della stessa ASL locale ha provveduto con un proprio dispositivo amministrativo a destinare ad altra sede i lavoratori dell‟ ex Ciapi. Il principale pericolo per la salute è rappresentato dall‟aumento di esposizione da inalazione e da irraggiamento esterno. In diversi punti del piazzale, i livelli di radioattività erano sei, sette volte il fondo ambientale che per la città di Crotone ricade in un intervallo tra 96±10 e 105±11 nGyh^-1. Si è reso quindi necessario intervenire per un ripristino immediato dei livelli di radioattività ambientale e una caratterizzazione dell‟area per stabilire l‟estensione della contaminazione. Le informazioni riportate in tabella 1 descrivono il livello radiometrico dell‟area dopo le osservazioni campali e le risultanze analitiche.

Tabella 1- osservazioni area contaminata – Crotone località Papaniciaro

Complesso ex Ciapi [nGy/h]

sH

[nGy/h]

Asb

[cps]

sA

[cps]

tc H

[s]

tc A

[s]

Fondo ambientale

682024 432756 105 11 10 3 600 200

Area parcheggio sud

682024 432837 194 14 35 4 600 200

Area parcheggio sud

682091 432910 274 19 26 5 600 200

Area parcheggio nord

682120 432915 494 35 102 12 600 200 Area parcheggio nord

682098 432925 672 81 110 15 600 200

Campioni N.6 silicati fosforosi prelevati

ex Ciapi - Crotone

ICP- Massa [Bq/kg]

Spettrometria Gamma

[Bq/kg]

Concentrazione di attività

238U 1280±179 950±47 Concentrazione di attività

232Th

31±4 12±3

Il sito è dunque contaminato da NORM. All‟interno dell‟edificio i livelli di radioattività si possono confondere con il fondo ambientale. Le attività lavorative che prevedono l‟impiego, il deposito e la produzione di materiali e/o di residui contenenti NORM possono determinare un aumento dell‟esposizione radiologica dei lavoratori e/o della popolazione. Queste, sono già da tempo oramai disciplinate dalla normativa italiana sulle radiazioni ionizzanti (D. lgs. n. 230/95 s.m. e i.), che prevede controlli e valutazioni dell‟esposizione alle radiazioni ionizzanti per i lavoratori e la popolazione con particolare riguardo alle attività lavorative elencate nell‟Allegato I - bis.

MATERIALI E METODI

La contaminazione dell‟area è stata definita utilizzando un contaminametro LB 124 Scint della Berthold e uno scintillatore plastico da 3”x 3” in grado di rivelare radionuclidi con energie ricadenti in un range tra 20 keV e 7 MeV e, in grado di registrare un‟ intensità del rateo equivalente di dose fino a 99,9 µSvh^-1. Le analisi sui campioni sono state analizzate con due tecniche diverse di misura, la spettrometria gamma e quella di massa, quest‟ultima usata per determinare direttamente i radionuclidi capostipiti delle catene naturali. L‟intervento di contenimento della contaminazione si è articolato in due fasi temporali diverse: un intervento di messa in sicurezza in emergenza (MISE) con la rimozione dei rifiuti speciali contenenti NORM dal piazzale e con la costruzione di un capping a strato variabile di cemento e bitume per il contenimento della radioattività naturale, con una conseguente riduzione della dose da inalazione e da irradiazione esterna. Su un periodo più articolato, così come prevede la legge è necessario realizzare una caratterizzazione del sito per il dimensionamento superficiale e spaziale della contaminazione, con 10 punti di carotaggio (ogni 500 m²) e due piezometri a monte e valle posti a 20 m di profondità per il monitoraggio della falda acquifera. Una quota di superficie destinata al parcheggio e alla strada di ingresso al palazzo, circa il 70% del totale è priva di bitume e a vista, affiorano i residui di fosforite; la parte rimanente con bitume integro nasconde residui e i livelli di radioattività ad un

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metro e a contatto non sono confrontabili con il fondo ambientale (tabella 1), anche se più contenuti. La prima parte dell‟intervento infatti interessa la rimozione del materiale affiorante, con l‟utilizzo di una pulitrice meccanica o con pale manuali. Nelle operazioni di rimozione dei materiali e di posa della barriera è prevista l‟istituzione della sorveglianza fisica per i lavoratori e il contenimento delle polveri con l‟impiego di nebulizzatori. Il materiale rimosso è un rifiuto speciale non pericoloso con codice CER 17 05 04, tipico delle terre e rocce da scavo. Nell‟area crotonese sono stati rinvenuti anche rifiuti della stessa tipologia ma con codice CER 17 05 03, speciale di tipo pericoloso per la presenza di amianto o di elementi chimici in eccesso.

La seconda fase dell‟intervento, contestuale o successiva, interesserà la caratterizzazione dell‟area con 10 punti di carotaggio a profondità opportune per dimensionare la contaminazione;

l‟allestimento di due piezometri per il controllo della falda completerà questa ulteriore fase. A partire dalle misure di intensità di rateo di dose riportate in tabella 1 e ipotizzando di ripristinare i livelli di fondo ambientale ad un metro dal piano di calpestio si è proceduto con il calcolo dello spessore di calcestruzzo ordinario per contenere le emissioni di radiazioni. Nella procedura di calcolo si è fatto appello anche a precedenti lavori di messa in sicurezza già realizzati sul territorio di Crotone in cui sono stati conseguiti ottimi risultati. Come è noto, si tratterebbe di una sorgente estesa naturale con presenza di particelle cariche di tipo alfa e beta da schermare e uno spettro continuo di radiazione elettromagnetiche non monoenergetico dal ²²⁶Ra 186 keV al ⁴⁰K passando per il ²¹⁴Pb. La progettazione della schermatura, a patto che la scelta del materiale da impiegare è praticamente obbligata, calcestruzzo ordinario, visto l‟uso del luogo e la superficie, resta da definire lo spessore differenziato della barriera da realizzare. Se si applicano i dettami della radioprotezione, i valori di dose da ottenere sopra lo schermo, dosi a livelli così bassi quanto ragionevolmente ottenibili – as low as reasonably achievable -, fattore di occupazione dello spazio, fattore di sicurezza per superare le approssimazioni che si effettuano in questo tipo di calcoli, la buona geometria e infine il fattore d‟uso. L‟aspetto più problematico è rappresentato dal coefficiente di attenuazione lineare del materiale usato che in presenza di uno spettro non monoenergetico, quale il caso in questione si comporta diversamente passando dalle basse alle alte energie. In genere, indipendente dal numero atomico del materiale schermante, si ha un assorbimento massimo delle energie minori fino ad un livello energetico minimo per poi diminuire esponenzialmente con l‟aumento dell‟energia. Le particelle cariche non rappresentano alcun tipo di problema poiché perdono energia per collisione in modo continuo e spessori risibili di acqua o aria sono sufficienti a schermare. La barriera potrà essere realizzata in calcestruzzo con un peso specifico γ di almeno 23 kNm^-3 e una densità nominale di 2350 kgm^-3, se si trascurano le considerazioni iniziali e ci si affida a modelli semiempirici compresa l‟esperienza maturata sul campo per situazioni analoghe, è possibile realizzare una barriera con spessore differenziato tra le aree dove è presente il residuo affiorante e le parti in cui vi è bitume integro o apparentemente integro, consapevoli che il problema dal punto di vista radioprotezionistico è rappresentato principalmente dalla irradiazione esterna dei fotoni.

Infatti, le radiazioni alfa e beta si schermano con pochi centimetri di calcestruzzo in grado di inibire completamente il rischio indotto dalle particelle ad alto LET, protoni e elettroni. Per schermare i fotoni e prima di determinare lo spessore della barriera si può calcolare dalla relazione [1] un fattore di trasmissione (F) della barriera stessa:

Se si assume che le variabili della [1]: U, fattore d‟uso, T fattore di occupazione, d distanza dalla sorgente siano pari a 1, progettazione conservativa, e H sia l‟intensità del rateo equivalente di dose, si può calcolare il fattore di trasmissione differenziato come riportato in tabella 2 e con particolare riguardo alle energie medie 186 - 250 keV. Da uno dei grafici tabellato ICRP71

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(Pellicioni) e richiamato in figura 2, tipico del materiale scelto, è possibile ricavare gli spessori differenziati riportati in tab.2.

Figura 2- diagramma, spessore – fattore di trasmissione

Complesso ex Ciapi [nGy/h]

sH

[nGy/h]

E [keV]

Fattore di trasmissione

spessore [cm]

Area parcheggio sud

682091 432910 274 19 200 0,35 3

Area parcheggio nord

682098 432925 672 81 186 0,14 15

Tabella 2 – Spessori della barriera Lo strato di bitume previsto è funzionale all‟uso dell‟area e non al contenimento delle radiazioni.

Figura 3- particolari della barriera

RISULTATI

Al fine di ripristinare il fondo ambientale e contenere gli aumenti di dose da inalazione e da irradiazione esterna nell‟area, su circa il 70% della superficie complessiva 5·10³ m² verrà realizzato una barriera in calcestruzzo con uno spessore di 15 cm e nella restante quota lo spessore sarà di 3 cm. L‟operazione di messa in sicurezza in emergenza ha un costo stimato che si aggira intorno alle quattrocentomila euro.

É stato programmato un monitoraggio dell‟aria con un campionatore ad alto volume, posizionato sotto vento prevalente, a circa 3,5 m di altezza dal piano di campagna e ad una distanza di circa 20 m dall‟area interessata, finalizzato alla valutazione qualitativa e quantitativa dei radionuclidi presenti in aria e anche per una misura superficiale di contaminazione in aria di tipo beta totale. I dati preliminari sull‟area confermano le informazioni già acquisite su altri siti sottoposti a bonifica e pertanto se confermati si potranno considerati ancora validi e valorizzare l‟esperienza già acquisita. Pertanto la determinazione della dose efficace annua per un lavoratore stimando un tempo massimo di permanenza complessivo nell‟area non superiore alle 12 settimane è inferiore a 0,3 mSv.

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Durante la rimozione dei materiali presenti nell‟area si dovrà osservare un protocollo operativo:

 la ditta esecutrice dovrà necessariamente istituire la sorveglianza fisica dei lavoratori tramite un suo esperto qualificato;

 i lavoratori dovranno usare i dispositivi di sicurezza di tipo individuare, in particolare maschera FFP3 e guanti con spessore significativo;

 si dovrà contenere la formazione di polveri attraverso l‟uso di nebulizzatori durante la fase di pulizia;

 evitare il contatto diretto con la pelle dei residui fosforosi e maneggiare i materiali con guanti adeguati;

 l‟ente di controllo durante le fasi di lavoro, intensificherà il monitoraggio soprattutto dell‟aria per stimare la dose alla popolazione.

CONCLUSIONI

L‟impatto ambientale delle “attività NORM” è stato in passato lungamente sottovalutato, con conseguente contaminazione chimica e radiologica di vaste aree del territorio nazionale. La città di Crotone è stata largamente interessata dall‟impiego di residui fosfatici provenienti dall‟area industriale che per vie delle buone proprietà meccaniche sono state usate in sostituzione del materiale inerte. L‟intervento di messa in sicurezza in emergenza e la caratterizzazione in una delle aree più centrali della città, considerata la proprietà del sito, rappresenta un‟altra tappa importante verso la decontaminazione del territorio crotonese. Alla fine dei lavori, anche nell‟area dell‟ex Ciapi, cosi come Via Fermi, il molo Giunti nella zona del porto, solo per citare gli hot spot più ampi già sanati, il livello di radioattività ambientale tornerà ad essere nella norma. Dal punto di vista strettamente tecnico – amministrativo l‟azione che attualmente gli enti di controllo sul territorio stanno portando avanti nelle aree censite e dove si può intervenire è rappresentata dalla messa in sicurezza in emergenza, una fase questa che è necessariamente propedeutica ad una soluzione definitiva. Rimane comunque un quesito che è stato più volte proposto anche ad enti più autorevoli e qualificati. Il capping, può essere una soluzione definitiva soprattutto quando si parla di vaste aree di territorio dove la presenza di residui di fosforite è imponente?

BIBLIOGRAFIA

Doc. XXIII n. 7 Commissione parlamentare d’inchiesta sulle attività illecite connesse al ciclo dei rifiuti

Decreto Legislativo n°230 del 17 marzo 1995. Gazzetta Ufficiale della Repubblica Italiana, Supplemento ordinario n°136 del 13 giugno 1995

Extent of Environmental contamination by Naturally Occurring Radioactive Material (NORM) and technological options for mitigation. Technical Reports series n. 419. International Atomic Energy Agency, Vienna, 2003

IAEA, Manual on Laboratory Testing for Uranium ore processing, Technical Reports series n. 313, Vienna 1990

Maurizio Pellicioni, Fondamenti Fisici della Radioprotezione, Pitagora Editrice Bologna

UNSCEAR 2000.Sources and Effects of Ionizing Radiation: Vol I. United Nations Scientific Committee onthe Effects of Atomic Radiation. UNSCEAR 2000 Report to the General Assembly, with Scientific Annexes United Nations, New York, 2000 (www.unscear.org/unscear/en/publications/2000 1.html)