RADIOATTIVITA’ NEI PERCOLATI DI DISCARICA

AUTORI: Dr. Tiziano Vendrame (chimico - Servizio di Vigilanza Territoriale)Dr. Franco Andolfato (fisico - Servizio di fisica)del Dipartimento Provinciale ARPAV di Treviso(Via D’Annunzio 12 - 31100 Treviso - tel 0422 - 323416; fax 0422 - 323441)

L’incidente di Chernobyl e la maggiore attenzione al problema radon hanno dato un grosso impulso alle indagini nel campo della radioattività ambientale. Nel settore delle discariche tuttavia, non è facile reperire dati, e quindi possono essere interessanti quelli raccolti nel periodo 96 - 98 dal Dipartimento Provinciale dell’ARPAV di Treviso (ex P.M.P.), contestualmente ad altre indagini.

Partendo dall’idea che nel percolato di una discarica si raccolgono quasi tutte le sostanze che da questa possono essere cedute all’ambiente esterno (biogas escluso), sono stati ricercati i radioisotopi in esso contenuti, quali “spia” di eventuali contaminazioni dei rifiuti. Di seguito si riportano i risultati ottenuti da sette discariche di diversa tipologia, site nel trevigiano.

Caratteristiche salienti delle discariche considerate:

note ed abbreviazioni:

F1: fanghi di natura prevalentemente inorganica;F2: fanghi di natura prevalentemente organica;H0: “rifiuti solidi” terre di bonifica e di fonderia, terre filtranti, terreni inquinati, carboni, ecc.;K0:rifiuti assimilabili agli urbani (plastica, imballaggi, carta, legno, tessuti, ecc.);K0012: gomma, caucciù e materiali derivati (camere d’aria, copertoni ecc.);K0015: imbottiture, isolanti termici ed acustici (es lana di vetro e di roccia, espansi ecc.)Fluff: residuo da macinazione di parti leggere di autoveicoli (materiale plastico, imbottiture ecc.) - notevoli variazioni secondo la provenienza (es: macinazione di residui plastici raccolti

disc.n°

volume (m3)

inizio fine tipologia rifiuti

1 636 000 dic. 90 inizio 98 460 000 t: F1 19%; F2 30%; H0 20%; K0 31% - elevata percentuale di fanghi organici e “scorie saline” da alluminio

2 500 000 (nel 95)

1991 in esercizio R. speciali accettabili in generiche discariche di tipo “2B”

3 275 000 1994 marzo 97 R. speciali e assimilabili: pulper di cartiera 38%, RSU 5%, sovvalli selez. RSU 16%, altri R. assimil. 38%, terre di bonifica e altro 3%

4 200 000 inizio 87 1989 rifiuti solidi urbani (RSU)

5 44 500 marzo 95 giugno 97 ceneri carbone 40 000 t; rimanente K0012 - K0015 (assimilabili e “fluff”)

6 430 000 inizio 94 inizio 97 rifiuti solidi urbani

7 345 000 fine 97 in esercizio discarica di tipo “2B” con esclusione di R. putrescibili (fanghi) e scorie saline da lavorazione di alluminio

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presso carrozzieri e demolitori o da impianti di macinazione di carcasse di autoveicoli); può venire classificato con i codici K0012 e K0015;Pulper: residui di lavorazione della carta, umidi e contenenti discrete percentuali di fibra di legno ed altro materiale putrescibile;R.:rifiuti;Scorie saline da lavorazione alluminio: residui di fondenti (principalmente a base di cloruri di sodio e potassio) usati in operazioni di fusione dell’alluminio - particolarmente “fastidiose” quelli provenienti da rifusione alluminio di riciclo, per presenza di carburi, nitruri, fosfuri (ecc) di alluminio che reagiscono con l’acqua generando molto calore, con formazione di metano, ammoniaca, fosfine (ecc.); la classificazione più corretta è nel codice G0131, ma nel caso della discarica n° 1 sono conteggiate nel codice H0; notizie specifiche (divulgative) sono riportate in un articolo (P. Sacco) pubblicato su “Cyanus”, vol 1, n° 2 del luglio 94;Sovvalli (da selezione di RSU): residui da impianti di cernita e trattamento RSU, non utilizzabili per il compostaggio;UNSCEAR: United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation.

Per un ulteriore confronto comparativo, si riassumono di seguito le principali caratteristiche chimiche dei percolati in questione:le concentrazioni riportate sono espresse in mg/l; la conducibilità (Cond.) in S/cm; tra due trattini (- -) sono riportati i valori maggiormente approssimati; per il cromo è specificato se “totale” (tot) o esavalente (esa).

discar. n°

1 2 3 4 5 (percol.)

5(ceneri)

6 7

periodo e

tipo

91 - 96 media su 12 - 15 prelievi

91 - 96 media su 12 prelievi

media 96 - 97 (2 prel.)

95 media su 2 prel. (2 pozzi)

22.1.97 12.2.97 campione medio 98 su 9 lotti

media 97 - 98 (2 prel.)

pH 8,7 7,5 7,95 6,7 11,6 9,4 7,6 7,15COD 13400 8030 8100 1990 380 150000 2950 2260SO4 1430 719 - 200 - 2425 180 250 - 100 -Cl 84900 9090 2475 240 16000 2400 535NH3 7430 1970 3650 214 1,0 < 10 2000 190Cond. 60000 24400 21500 3650 30000 16500 3650Na 1080K 990Fe 3,7 1,5 5,0 29 0,5 10400 23 7,5Al 8,1 1,6 3,0 8,4 8,5Cr 0,6 (tot) 0,2 (tot) 3,7 (tot) 0,1 (tot) 2,1 (esa) 40 (tot)

La tabella dei percolati evidenzia alcuni fattori legati alle tipologie di rifiuti ed alle specifiche caratteristiche dei singoli impianti, accennate nella tabella precedente: la discarica n° 1 denota elevatissimi valori di cloruri (e conseguentemente di conducibilità)

nonchè di ammoniaca a seguito di una elevata percentuale di “scorie saline” da lavorazione dell’alluminio (vedere note precedenti) e di fanghi organici (F2) provenienti da impianti di depurazione biologica; la presenza delle “scorie saline” non influenza in modo altrettanto evidente la concentrazione di alluminio;

anche la n° 2 denota un discreto valore di cloruri; pure in questa sono state smaltite (in misura più limitata) scorie saline;

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la n° 3 contiene una elevata percentuale di rifiuti di tipo organico (“putrescibili”): “pulper”, RSU e “sovvalli” assommano al 59% circa; vi è inoltre una discreta percentuale (circa 38%) di rifiuti solidi assimilabili agli urbani (per lo più imballaggi e similari);

la n° 4 è una “vecchia” discarica di RSU: si nota che il COD e, in maggior misura, ammoniaca e cloruri hanno valori abbastanza bassi se paragonati ad una discarica dello stesso tipo chiusa di recente (la n° 6) o con una per tipologie di rifiuti similari (la n° 3), almeno dal punto di vista della facile “puterscibilità”; nonostante l’età, il percolato mantiene comunque un discreto carico inquinante;

la n° 5 è peculiare per essere quasi “monorifiuto”: la maggior parte (in peso) è costituita da ceneri di carbone provenienti da centrali termoelettriche; il percolato in questo caso deriva essenzialmente dal dilavamento meteorico, nel periodo di esercizio; oltre a bassissimi valori di ammoniaca e COD (prevedibili) si è riscontrato un inatteso valore elevato dei cloruri, legato forse al fatto che in alcune centrali di origine le ceneri vengono raffreddate con acqua di mare; vi è infine una concentrazione di cromo esavalente relativamente elevata, considerato che in tutti gli altri campioni questo è sempre risultato pressochè assente; in tabella è riportata, per paragone, l’analisi di un campione medio di ceneri, prelevato prima dello scarico di altre tipologie di rifiuti (l’elevato valore di “COD” nel rifiuto è legato alla presenza di materiale incombusto);

la n° 6 è una tipica discarica di RSU, chiusa di recente; l’analisi è relativa ad un campione medio su nove lotti, a circa un anno dalla chiusura;

la n° 7, infine, è sempre di tipo “2B” (come la n° 1, 2, 3, 5) ma con notevoli limitazioni sulle tipologie di rifiuti ammesse nei lotti iniziali, in particolare con l’esclusione di fanghi di tipo organico e di “scorie saline”, in quanto in origine priva di impianto di biogas; con l’esclusione della n° 5 e della n° 4 (per i motivi sopra esposti) denota in effetti i valori più bassi in assoluto per cloruri ed ammoniaca; anche il COD è abbastanza basso.

Risultati della ricerca dei radioisotopi:

In occasione di normali controlli presso le discariche, sono stati occasionalmente prelevati, oltre agli usuali campioni per l’analisi chimica, anche aliquote destinate alla ricerca e determinazione dei radioisotopi presenti.

La maggior parte delle misure tabulate di seguito riguardano percolati; per paragone sono riportate, quando disponibili, misure su acque di falda prelevate da pozzi siti in vicinanza agli impianti considerati.

La tecnica di misura utilizzata è la spettrometria HP - Ge; lo strumento impiegato ha una risoluzione di 1,7 KeV a 1,33 MeV, con efficienza relativa del 30%. La sensibilità e la precisione delle misure sono legate a molti fattori, quali l’efficienza dello strumento, la durata delle misure, l’attività del campione e il fondo.

Per dare un’idea di questi fattori, nelle tabelle seguenti sono riportati anche i limiti di rilevabilità nei casi in cui l’isotopo non è risultato determinabile (<...), nonchè, tra parentesi a fianco dei valori rilevati, il valore 2 o “intervallo di confidenza” che comprende il 95% dei valori e dà una misura dell’incertezza strumentale. Oltre a radiocesio e K 40, sono stati ricercati i seguenti radioisotopi artificiali, non riportati nelle tabelle, in quanto risultati sempre al di sotto del limite di rilevabilità (dell’ordine di 0,1 Bq/Kg): Zr 95, Nb 95, I 131, Ru 103, Rh 106, Sb 125, Ba 140, Ce 141, Ce 144, Co 57.

La determinazione del Radon, eseguita in alcuni casi, comporta il prelievo del campione in un apposito beker di alluminio a chiusura ermetica; il conteggio viene eseguito dopo il raggiungimento dell’equilibrio radioattivo tra il Radon e i suoi prodotti di decadimento - emettitori: Pb 214 e Bi 214. L’attività del Radon viene calcolata

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indirettamente dalle attività di questi due prodotti di decadimento (il Rn 222 non è gamma - emettitore).

Per gli altri radionuclidi è sufficiente una aliquota del materiale, solido o liquido, prelevata con le usuali modalità al fine di garantire la rappresentatività del campione.

Le attività sono espresse in Bq/Kg; 1Bq (becquerel) = 1 disintegrazione radioattiva al secondo; in neretto i valori delle misure; l’asterisco (*) ricorda che l’attività del radon è stata calcolata indirettamente dalla misura delle attività di Pb 214 e di Bi 214.

La colonna “falda” (discarica n° 3) è relativa ad un pozzo spia sito a monte, profondo circa 30 m.

disc. n° 6 prelievi del 25.3.98 su 9 pozzi distinti

Cs 137 0,26 0,30 0,30 0,30 0,35 0,43 0,21 0,14 < 0,23

incert. 0,04 0,09 0,07 0,08 0,09 0,07 0,09 0,08

Cs 134 < 0,09 < 0,17 < 0,13 < 0,09 < 0,13 < 0,12 < 0,24 < 0,20 < 0,20

K 40 38,0 72,2 58,9 58,1 62,8 78,0 45,1 31,7 26,3incert. 1,9 4,0 2,9 2,5 3,1 3,6 3,8 2,9 2,8

Co 57 < 0,15 < 0,05 < 0,07 < 0,06 < 0,18 < 0,17 < 0,24 < 0,20 < 0,23

la durata di queste misure varia da circa 8 fino a 24 ore cadauna; l’incertezza di misura sul K 40 è stimato del 4 - 5% sulle prime sei misure, dell’ 8 - 10% per le ultime tre;per il Cs 137 l’incertezza si aggira intorno al 20 - 30% per la maggior parte delle misure.

La discarica n° 5, analogamente a quanto fatto per l’analisi chimica, consente un confronto tra le caratteristiche del rifiuto (ceneri) e del percolato; il valore delle ceneri

disc. n° 1 disc. n° 2data prel. 26.9.96 25.8.97 20.8.97 21.1.97

Cs 137 0,24 (0,11) 0,21 (0,11) <0,13 0,39 (0,11) <0,1

Cs 134 <0,34 <0,07 <0,06 <0,04 <0,06

K 40 79,7 (3,8) 12,9 (1,9) 19,2 (2,6) 86,4 (3,7) 23,7 (2,2)

disc. n° 3 disc. n° 4

percolato falda

data prel. 06.11.96 05.11.97 05.11.97 09.12.96

Cs 137 0,14 (0,05) 0,4 (0,2) < 0,1 0,11 (0,08) 0,17 (0,14)

Cs 134 <0,05 < 0,1 < 0,1 <0,06 <0,05

K 40 7,7 (1,7) 32,6 (2,7) < 2,0 <2,00 3,1 (1,6)

*(Rn 222) 15,1 (2,0)

disc.5ceneri percolato

data prel. 12.2.97 22.1.97

Cs 137 <0,26 <0,08

Cs 134 <0,19 <0,09

K 40 259,4 (8,1) 34,2 (3,0)

Th 232:Ac 228 95,8 (3,6) 0,70 (0,46)

Ra 224 91,3 (9,4) Pb 212 100,6

(3,0) 0,66 (0,21)

Bi 212 105,0 (6,8)

Tl 208 31,2 (0,5) 0,22 (0,18)

U 238:Th 234 74 (35) <4,39

Ra 226 172,8 (7,6)

1,88 (1,60)

Pb 214 106,4 (4,7)

1,77 (0,56)

Bi 214 94,8 (2,9) 2,22 (0,40)

*(Rn 222) 2,25 (0,48)

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è relativo ad un campione medio, prelevato prima dello scarico di altre tipologie di rifiuti.

disc.7percolato falda

pozzo interno (m 280)

pozzo spia (m 12)

pozzo esterno (m 270)

pozzo esterno (m 50)

data prel. 29.10.97 14.10.98 13.5.97 13.5.97 10.6.97 10.6.97

Cs 137 < 0,09 0,11 (0,05)

< 0,11 < 0,10 < 0,07 < 0,12

Cs 134 < 0,06 <0,14 < 0,07 < 0,03 < 0,07 < 0,08

K 40 2,5 (1,5) 3,1 (1,0) < 2,21 < 1,86 < 1,86 < 2,43

Th 232:Ac 228 < 0,47 < 0,29 < 0,26 < 0,64

Pb 212 < 0,29 < 0,21 < 0,15 < 0,26

Tl 208 < 0,09 < 0,08 < 0,11 < 0,14

U 238:Th 234 < 4,56 < 3,65 < 3,39 < 4,76

Ra 226 < 2,48 < 1,91 < 1,45 < 1,65

Pb 214 24,2 (1,3) 4,5 (0,6) 5,9 (0,6) 8,2 (0,6)

Bi 214 24,9 (1,2) 4,0 (0,7) 6,5 (0,5) 8,2 (0,5)

*(Rn 222) 25,7 (3,3) 4,2 (0,6) 6,1 (0,5) 8,7 (0,5)

Conclusioni:

In generale, pur con le cautele legate al ridotto numero complessivo di misure, gli unici radioisotopi rilevati al livello di sensibilità del metodo sono il Cs 137 (da Chernobyl e rilasci dovuti ad esperimenti nucleari in atmosfera) ed il K 40 (naturale), se si esclude la discarica n° 5, discussa a parte.

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In nessun campione sono stati riscontrati valori misurabili di Cs 134, come è da attendersi in base ai tempi di dimezzamento (circa 30 anni per il Cs 137 e circa 2 anni per il Cs 134) ed all’abbondanza relativa dei due isotopi al momento dell’incidente di Chernobyl (la quantità di Cs 137 rilasciata è stata di circa il 60% superiore a quella del Cs 134).

Le discariche n° 1, 3, 6, presentano valori di Cs 137 più alti delle altre e abbastanza simili tra loro; si nota che anche i periodi di attività sono in buona parte sovrapponibili.

Per lo stesso isotopo la discarica n° 4 presenta un valore medio (2 campioni) nettamente più basso; tuttavia è da notare che anche dal punto di vista chimico il percolato di questa presenta, per alcuni parametri, valori nettamente inferiori a quelli delle altre discariche simili per tipologia di rifiuti smaltiti, quali ad es. la n° 3 e la n° 6.

Per la n° 7 la media è approssimata, con elevato margine di errore, a causa dei bassi valori misurati. Anche questa, per i parametri chimici, denota molti valori nettamente più bassi delle altre discariche di tipo “2B” (es. le n°1 e n° 2), causa le limitazioni sulle tipologie di rifiuti ammesse.

Infine per la n° 2 il Cs 137 risulta pressochè assente, ma è disponibile una sola misura.

In definitiva, i valori di Cs 137 attualmente misurati in queste matrici sembrano abbastanza bassi e, in linea di massima, i valori più alti si riscontrano nelle discariche con percolato più “ricco”.

Riguardo al K 40 si nota che i valori più elevati sono stati misurati nelle discariche n° 1 e 6, diversissime per altri aspetti. Purtroppo non sono disponibili, se non in casi sporadici, analisi chimiche sul contenuto di potassio dei singoli percolati. I parametri conducibilità e cloruri possono dare una generica indicazione della salinità, ma senza alcuna indicazione sul rapporto sodio/potassio o sulla presenza di altri metalli (quali calcio e magnesio), che sono senz’altro i cationi più abbondanti.

La discarica n° 5 merita infine un accenno a parte, in quanto è l’unica in cui si rilevano isotopi diversi da quelli già citati, a causa dello specifico rifiuto smaltito (ceneri di carbone). Si osserva in particolare l’assenza del Cs 137 (il rifiuto non ha avuto modo di essere “contaminato” dall’ambiente esterno), e la presenza di numerosi elementi delle serie radioattive dell’Uranio 238 e del Torio 232, che non sono stati rilevati in nessuna delle altre.

Uranio e Torio, in origine presenti nel carbone, si concentrano nelle ceneri; i valori misurati in queste rientrano nella media dei valori riportati in letteratura per tale tipo di materiale (rapporto UNSCEAR 1993).

Il K 40 nel percolato è a livelli simili a quelli riscontrati negli altri impianti (n° 1, 3, 6 in particolare), ed è pari a circa 1/10 di quanto misurato nelle ceneri.

Gli isotopi delle serie U 238 e Th 232 hanno invece concentrazioni di circa 1/50 - 1/100 rispetto alle ceneri, senz’altro a causa della minore solubilità dei composti di questi elementi rispetto a quelli del potassio.

Si nota infine, in questo percolato, la presenza di una concentrazione misurabile (indirettamente) di Rn 222, come del resto è da attendersi, vista la presenza dei precursori.

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Per le discariche n° 3 e n° 7, sono riportate alcune misurazioni eseguite su campioni di acque di falda, prelevati da pozzi spia e da pozzi privati siti nelle vicinanze dei rispettivi impianti. In queste risulta che tutti gli isotopi ricercati non sono rilevabili (al livello di sensibilità del metodo), salvo il Rn 222, a livelli paragonabili, o superiori, a quelli riscontrati nel percolato della discarica n° 5. Anche questi valori rientrano nelle medie riportate in letteratura (UNSCEAR 93) che dà valori medi di riferimento per il Rn 222 di: 1 Bq/l per acque superficiali, 10 Bq/l per acque sotterranee (ground water) e 100 Bq/l per acque più profonde (well water).

I risultati sono riassunti nella tabella seguente:Distribuzione degli isotopi di Cesio e Potassio (valori medi approssimati):

disc. n°

tipo Cs 137 K 40 n° mis

note

1 2B - 0,21 - 49,5 4 presenti scorie saline

2 2B <0,1 23,7 1 3 RSAU 0,27 20,1 2 4 RSU 0,14 - 1,5 - 2 percol. “meno carico”

5 2B non ril. 259,4 (cen.)34,2 (percol.)

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prevalenza di ceneri; presenti isotopi serie U e Th

6 RSU - 0,25 - 52,3 9 7 2B - 0,05 - 5,6 2 limitaz. sulle tipologie

Note finali

Tutte le analisi e misurazioni riportate in questo poster sono state eseguite dalle Sez. di Chimica e di Fisica dell’ex P.M.P. di Treviso (ora ARPAV).

Vengono inoltre ripresi ed aggiornati risultati preliminari presentati in precedenti lavori dal Dr. Vendrame: “Caratterizzazione di percolati di discariche nel trevigiano” - (caratteristiche chimiche) - presentato al Convegno “Settimana ambiente Italia 1997”; “Radioattività e percolati” - su “Cyanus”, n° 10, vol 4 del dicembre 1997 (edito dal Centro ricerche ambientali di Padova della Fondazione Salvatore Maugeri).

Ringraziamenti: agli I.I. Danieletto, Cal, Carraretto che hanno materialmente contribuito ai campionamenti; al Dr. Moretto (Provincia di Treviso) e al P.I. Contò (Comune di Paese) per dati e correzioni; infine al Dr. Moro (SPISAL ULSS n° 9 di Treviso) per le utili osservazioni sulla stesura.

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