Presentazione di PowerPointTitolo Presentazione Pagina 3 Dal 1978 l’esposizione umana a fibre di...

Studio della reattività di superficie

di fibre di erionite

di interesse ambientale e sanitario

A. Pacella1, P. Ballirano1, C. Cremisini2, E. Nardi2, M.R. Montereali2,

A. Rossi3, M. Fantauzzi3, D. Atzei3

1 Dip.to Scienze della Terra, Sapienza Università di Roma2 ENEA, Laboratorio di Biogeochimica

3 Dip. to Scienze Chimiche e Geologiche, Università di Cagliari

Roma, mercoledi 11 Maggio 2016

GIORNATE ITINERANTI

DELLA SOCIETA’ GEOCHIMICA ITALIANA

in collaborazione con Enea

Inquinamento di suoli e

altre matrici ambientali

in ambito urbano:

problemi, prospettive e mitigazione

Titolo Presentazione Pagina 2

L’erionite è minerale con prevalente morfologia fibrosa

appartenente al gruppo delle zeoliti (alluminosilicati idrati),

presente come prodotto di alterazione di rocce vulcaniche

Fibre di erionite (foto SEM) Struttura dell’erionite

A. Pacella, P. Ballirano, C. Cremisini, E. Nardi, M.R. Montereali, A. Rossi, M. Fantauzzi, D. Atzei

Studio della reattività di superficie di fibre di erionite di interesse ambientale e sanitario


Dal 1978 l’esposizione umana a fibre di erionite

è stata collegata a casi di mesotelioma pleurico

in alcuni villaggi della Cappadocia (Turchia)

Rilevanza ambientale e sanitaria dell’erionite:

Esperimenti in vivo hanno dimostrato che l’erionite

è più cancerogena (200x) della crocidolite

L’erionite è stata inserita nel "Gruppo 1", gruppo

dei carcinogeni umani certi (IARC, 1987)




Casi di mesotelioma in Nord America


2005-presente:

campagna di monitoraggio

ambientale e sanitario

condotta dall’Agenzia

di Protezione Ambientale

Americana (EPA)

Depositi di erionite in USA (Sheppard, 1996)




zeoliti fibrose nelle rocce vulcaniche in Italia

Monti Lessini,

Veronese

Distretto vulcanico

di Vico,

Viterbese





Fibre minerali riconosciute pericolose per la salute:

gli amianti (D. L. n. 257 1992)

crocidolite: “amianto blu”, riebeckite, Na2(Fe2+3Fe3+

2)Si8O22(OH)2

tremolite: no nome commerciale, Ca2Mg5Si8O22(OH)2

actinolite: no nome commerciale, Ca2Fe2+5Si8O22(OH)2

amosite: “amianto bruno”, grunerite, Fe2+2Fe2+

5Si8O22(OH)2

antofillite: no nome commerciale, Mg2Mg5Si8O22(OH)2

crisotilo: “amianto bianco”, serpentino, Mg3(Si2O5)(OH)4



L’ERIONITE:

UN CASO DI FIBRE MINERALI

NON NORMATE


Malattie legate all’esposizione di fibre minerali

Asbestosi

Carcinoma polmonare

Mesotelioma pleurico

Reazione di Fenton:

Fe2+ + O2 Fe3++ •O2–

•O2– + 2H+ + e– H2O2

Fe2+ + H2O2 Fe3+ + OH– + •OH

Fe3+ + •O2− Fe2+ + O2



Fibre di erionite (foto SEM) Struttura dell’erionite

17/05/2016Titolo Presentazione Pagina 8

Erionite di Rome (Oregon, USA)

K2.23Na4.36Mg0.53Al7.40Si28.60O72.11·29.69H2O

K2.98Na1.44Ca0.61Mg0.63Al7.43Si28.57O71.73·29.54H2O

Nessuna presenza di Fe

CRISTALLOCHIMICA DELL’ERIONITE




"fiocchi" di argilla:

nontronite

Na0.3Fe3+2(Si,Al)4O10(OH)2·n(H2O)

Caratterizzazione delle superfici: il TEM

nanoparticelle di argilla sulle fibre di erionite




DROGAGGIO DELLE FIBRE DI ERIONITE

CON Fe(II) E Fe(III)



Fase Sperimentale:

Incubazione di 25mg di erionite per 1h

in 25mL di FeCl2 (in condizioni anaerobiche, pH ca. 5)

e FeCl3 (2.7 ≤ pH ≤ 3.7), a varie concentrazioni

Spettrometria ottica di emissione al plasma ICP-OES

Microscopia Elettronica a Scansione con sistema EDS

Diffrattometria RX su polveri (metodo Rietveld)

Spettroscopia fotoelettronica a raggi X (XPS)

Approccio multianalitico:

17/05/2016Titolo Presentazione Pagina 11A. Pacella, P. Ballirano, C. Cremisini, E. Nardi, M.R. Montereali, A. Rossi, M. Fantauzzi, D. Atzei


FeCl2: 100, 500 e 1000 µM (pH ca. 5)FeCl3: 25, 50, 100, 250 e 1000 µM (2.7 ≤ pH ≤ 3.7)


CON Fe(II) E Fe(III): RISULTATI ICP



Cationi rilasciati

(nmol/mg)

500 µM

FeCl2

250 µM

FeCl3

Mg 4.9(0.2) 2.2(0.3)

Ca - 5.3(0.5)

Na 473(2) 173(6)

K 42(1) 50(1)



carica rilasciata = (nmol/mg)*valenza



Cariche

[(nmol/mg)*valenza]

500 µM

FeCl2

250 µM

FeCl3

Mg 10(1) 4(1)

Ca - 10(1)

Na 473(2) 173(6)

K 42(1) 50(1)

Carica totale rilasciata 525(4) 237(9)

Carica totale acquisita

(Fe)

582(3) 723(6)





Fe(II) ERIONITE: CRISTALLOCHIMICA

K2.23Na4.36Mg0.53Al7.40Si28.60O72.11·29.69H2O



Fe(II) ERIONITE: CRISTALLOCHIMICA

500µM FeCl2 : K2.29Na2.59Mg0.46Fe2+0.90Al7.17Si28.83O72.21·29.90H2O

1000µM FeCl2 : K2.11Na2.75Mg0.44Fe2+0.88Al7.23Si28.77O72.21·29.83H2O



250µM FeCl3 : K2.60Na0.64Ca0.86Mg0.68Fe3+0.17Al7.24S24i28.76O71.79·29.34H2O

Fe(III) ERIONITE: CRISTALLOCHIMICA

K2.98Na1.44Ca0.61Mg0.63Al7.43Si28.57O71.73·29.54H2O



RIDUZIONE DI FIBRE DI ERIONITE CON Fe(III)

IN ACIDO ASCORBICO

Tempi di incubazione: 1h e 24h

Fase Sperimentale:

Incubazione 25 mg di erionite

in 25 mL di una soluzione di acido ascorbico 6mM (pH ca.3)

Spettrometria ottica di emissione al plasma ICP-OES

Microscopia Elettronica a Scansione con sistema EDS

Diffrattometria RX su polveri (metodo Rietveld)

Spettroscopia fotoelettronica a raggi X (XPS)

Approccio multianalitico:



Fe(III) ERIONITE IN ACIDO ASCORBICO:

RISULTATI ICP




RISULTATI XPS



CONCLUSIONI:

Fe(II) è acquisito dall’erionite all’interno della struttura

tramite scambio cationico (Na+)

Fe(III) è acquisito dall’erionite prevalentemente in superficie

Fe(III) è acquisito dall’erionite all’interno della struttura

tramite scambio cationico (Na+) in soluzioni di Fe diluite

Fe(III) superficiale caratterizzato da bassa nuclearità

è ridotto dall’acido ascorbico



Ballirano, P., Pacella, A., Cremisini, C., Nardi, E.,

Fantauzzi, M., Atzei, D., Rossi, A., Cametti, G. (2015): Fe

(II) segregation at a specific crystallographic site of

fibrous erionite: A first step toward the understanding of

the mechanisms inducing its carcinogenicity.

Microporous Mesoporous Materials, 211, 49-63.

Pacella, A., Fantauzzi, M., Atzei, D., Cremisini, C., Nardi,

E., Montereali, M.R., Rossi, A., Ballirano, P. (2016): Iron

segregated within the erionite cavity potentially plays a

crucial role in inducing its carcinogenicity: the Fe(III)

case. Microporous Mesoporous Materials, submitted.

Grazie per l’attenzione

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