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UNIVERSITA DEGLI STUDI DI TORINO Facolt di Scienze M. F. N.
Corso di Laurea in Chimica Industriale
Anno Accademico2005/2006
ELABORATO DI PROVA FINALE:
Analisi di rischio per un impianto di refrigerazione ad ammoniaca
Candidato: Marialivia Aurora Biagianti N. Matricola: 176969
Relatore: Prof.Claudio Minero
Correlatore: Ing. Gian Nicola Ruggiero
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La sinergia tra visione scientifica del mondo,
dimensione spirituale delle configurazioni viventi
e pratiche meditative, potrebbe restituitrci
la sicurezza smarrita.
A. H.
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INDICE
1. INTRODUZIONE........................................................................................................................ 1
2. GAS TOSSICI: ASPETTI NORMATIVI ED AMMINISTRATIVI....................................... 3
2.1. DEFINIZIONE DI GAS TOSSICO................................................................................................ 3 2.2. EVOLUZIONE NORMATIVA E CAMBI DI COMPETENZE............................................................. 5 2.3. ASPETTI AMMINISTRATIVI E AUTORIZZAZIONI ...................................................................... 8
3. CARATTERISTICHE CHIMICO-FISICHE E TOSSICOLOGICHE DEI GAS TOSSICI10
3.1. CRITERI TOSSICOLOGICI DI RIFERIMENTO............................................................................ 10 3.2. PRINCIPALI GAS TOSSICI: PROPRIET ED UTILIZZI................................................................ 12
3.2.1. Ammoniaca ............................................................................................................... 12 3.2.2. Acido cianidrico........................................................................................................ 12 3.2.3. Acido Fluoridrico ..................................................................................................... 14 3.2.4. Anidride solforosa..................................................................................................... 14 3.2.5. Benzina ..................................................................................................................... 15 3.2.6. Bromuro di cianogeno .............................................................................................. 15 3.2.7. Bromuro di metile ..................................................................................................... 15 3.2.8. Cloro ......................................................................................................................... 16 3.2.9. Cloropicrina ............................................................................................................. 17 3.2.10. Cloruro di metile....................................................................................................... 17 3.2.11. Fosfina ...................................................................................................................... 17 3.2.12. Fosgene..................................................................................................................... 18 3.2.13. Mercaptani................................................................................................................ 18 3.2.14. Piombo tetraetile e tetrametile.................................................................................. 19 3.2.15. Solfuro di carbonio ................................................................................................... 20
3.3. GAS TOSSICI UTILIZZATI NELLA PROVINCIA DI TORINO....................................................... 20
4. IMPIANTI DI REFRIGERAZIONE INDUSTRIALI AD AMMONIACA ......................... 24
4.1. DESCRIZIONE DEL PROCESSO DI REFRIGERAZIONE .............................................................. 24 4.2. APPARECCHIATURE............................................................................................................. 29
4.2.1. Compressori.............................................................................................................. 29 4.2.2. Condensatori............................................................................................................. 30 4.2.3. Evaporatori............................................................................................................... 31
4.3. TIPI DI REFRIGERANTI.......................................................................................................... 32 4.3.1. Ammoniaca ............................................................................................................... 33 4.3.2. Altri liquidi frigorigeni ............................................................................................. 33
4.4. CRITERI DI SCELTA DEI REFRIGERANTI ................................................................................ 34
5. FATTORI DI RISCHIO CONNESSI ALLUSO DI AMMONIACA................................... 37
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5.1. REATTIVIT ........................................................................................................................ 37 5.2. TOSSICOLOGIA .................................................................................................................... 37 5.3. ASPETTI MEDICI DELLESPOSIZIONE AD AMMONIACA.......................................................... 42
5.3.1. Postumi ..................................................................................................................... 43 5.3.2. Trattamenti da eseguire sui soggetti esposti............................................................. 44
6. ANALISI DEI RISCHI E SCENARI INCIDENTALI ........................................................... 45
6.1. ANALISI DI RISCHIO E AZIENDE A RISCHIO DI INCIDENTE RILEVANTE................................. 45 6.2. CLASSI DI STABILIT ATMOSFERICA.................................................................................... 50 6.3. SITUAZIONI DI RISCHIO NEGLI IMPIANTI DI REFRIGERAZIONE AD AMMONIACA.................... 52 6.4. ANALISI STORICA DEGLI INCIDENTI..................................................................................... 56
6.4.1. Caso 1 ....................................................................................................................... 56 6.4.2. Caso 2 ....................................................................................................................... 57 6.4.3. Caso 3 ....................................................................................................................... 57
7. SIMULAZIONE DI UN CASO ................................................................................................ 58
7.1. DESCRIZIONE DELLIMPIANTO STUDIATO ............................................................................ 58 7.2. ANALISI DEGLI SCENARI INCIDENTALI................................................................................. 60
7.2.1. TOP 1. RILASCIO DALLA MANDATA DEL COMPRESSORE............................... 62 7.2.2. TOP 2. RILASCIO DAL CONDENSATORE............................................................. 70 7.2.3. TOP 3. RILASCIO DA TUBATURA DELLEVAPORATORE .................................. 73
7.3. PROCEDURE DI SICUREZZA ED INTERVENTI DI MITIGAZIONE ............................................... 77
8. CONCLUSIONI......................................................................................................................... 80
9. BIBLIOGRAFIA ....................................................................................................................... 82
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1. INTRODUZIONE
Levoluzione continua delle normative ambientali indice di una nuova attenzione che
si vuole porre nel mettere in relazione lattivit industriale, ed i rischi ed essa connessi, con
linteresse sempre maggiore di mitigare o ancora meglio prevenire, gli effetti sconvenienti
di alcune sostanze chimiche.
Torino e la sua Provincia presentano un numero elevato di attivit industriali, di cui un
certo numero assoggettabile agli art. 6 ed 8 del D.Lgs 334/99, relativamente al rischio di
incidente rilevante.
Le sostanze maggiormente presenti sono il cloro e lammoniaca, da qui linteresse per
lo studio di un caso industriale che potesse presentare dei risvolti pratici, ed in fondo tutti
noi abbiamo in casa un frigorifero, e che presentasse interessanti risvolti da un punto di
vista preventivo o mitigativo.
La prima parte del lavoro stata svolta presso lASL 1 dove risiede la Commissione
Tecnica Permanente Gas Tossici, la quale provvede al rilascio delle autorizzazioni
allimpiego dei gas tossici, per chi ne facesse richiesta, e si occupa di controllare le misure
di sicurezza adottate dalle aziende e di verificare che siano rispettate le direttive inerenti la
detenzione, lutilizzo ed il deposito dei gas tossici, a tutela della salute dei lavoratori e
della Salute Pubblica; sono state ricercate le caratteristiche chimico fisiche e tossicologiche
delle sostanze maggiormente presenti sul nostro territorio e nelle realt industriale, ed alle
misure da prescrivere al gestore a scopo migliorativo, individuati i punti critici del
processo in esame.
La seconda parte del lavoro stata svolta invece presso la Struttura Complessa 03
dellArpa Piemonte, presso cui stato compiuto il lavoro di simulazione sullimpianto
frigorifero industriale ad ammoniaca.
Nel primo capitolo sono contenute le informazioni relative ad aspetti amministrativi e
normativi destinate a coloro che operano con sostanze considerate tossiche, quindi
autorizzazioni, assoggettabilit etc, allo scopo di chiarire quali siano le indicazioni
specifiche per adoperare determinate tipologie di sostanze, mentre nel secondo si punta
lattenzione sulle caratteristiche chimico-fisiche e tossicologiche di queste sostanze,
utilizzate comunque in grosse quantit in Torino e Provincia, per mettere in relazione le
caratteristiche, anche poco desiderabili, di sostanze molto diffuse e molto impiegate nella
vita quotidiana, con alcune propriet intrinsecamente tossiche, o sconosciute ai pi.
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Per poter proporre soluzioni di tipo preventivo o mitigativo stato studiato poi il ciclo
di refrigerazione insieme con le relative apparecchiature, anche per poter individuare le
operazioni che rappresentano dei punti di criticit per il processo, definendo quindi i
probabili scenari di rilascio da analizzare con gli opportuni software. Il risultato in uscita
una risposta in termini di magnitudo e distanze di danno, ossia il risultato di maggior
interesse ai fini di valutare quali potrebbero essere gli effetti potenzialmente tossici di
unattivit industriale talmente comune da poter essere ubicata in qualsiasi tipo di substrato
urbano, su utenze anche non specializzate, quindi su un cittadino ignaro piuttosto che su di
un lavoratore debitamente formato, anche con lo scopo di predisporre misure fisiche
cautelative o per realizzare piani di emergenza opportunamente valutati.
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2. GAS TOSSICI: ASPETTI NORMATIVI ED AMMINISTRATIVI
Negli ultimi decenni lattenzione rivolta alle problematiche ambientali notevolmente
aumentata, specie da un punto di vista prettamente atto a prevenire incidenti di piccola,
media e grande portata, con ricadute sullambiente stesso e sulla salute pubblica.
Il rischio tecnologico associato alle attivit antropiche che inducono ad incrementare
sul territorio gli impianti produttivi con relative infrastrutture ed appropriate reti
tecnologiche, che possono costituire fonti di pericolo per luomo e lambiente.[1]
Alcune attivit industriali che implicano lutilizzo di sostanze pericolose sono soggette a
specifiche normative che recepiscono le direttive europee, e demandano alle leggi
corollario nazionali e regionali per sopperire a specifiche esigenze; ci in seguito ad
incidenti di enorme entit ed impatto, ed in particolare dopo lesplosione del reattore di
Seveso che nel 1976 diede luogo ad una nube tossica di diossine che avvolsero luoghi e
persone e sanc la necessit di integrare misure preventive e mitigative, ma soprattutto di
controllare le modalit per la gestione della sicurezza.
Lindividuazione delle attivit a rischio avviene in base alle sostanze utilizzate, prodotte
o movimentate nello stabilimento, e a quelle che in seguito ad incidente si potrebbero
eventualmente formare. Nonostante la piena osservanza delle disposizioni normative
vigenti non si esenti, chiaramente, da un evento accidentale, ma al fine di ridurre il
rischio si implementano nuove misure preventive, dalla formazione del personale alla
cognizione di ogni aspetto produttivo e delle modifiche che possono rendersi necessarie
durante il ciclo di vita dellimpianto, in ogni sua fase.
2.1. Definizione di gas tossico
Secondo le normative vigenti pu essere considerato un gas tossico una sostanza che [1]:
allo stato gassoso (e che deve essere tale per essere utilizzata) adoperata proprio
in virt del suo potere tossico;
utilizzata allo stato gassoso o che, per essere utilizzata, deve passare allo stato di
gas o di vapore, anche se usata indipendentemente dalle sue propriet tossiche,
riconosciuta pericolosa per la sicurezza e lincolumit pubblica;
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sia inclusa nellelenco specifico che redatto e pubblicato dal Ministero della
Sanit.
La normativa che regola limpiego di gas tossici una delle pi severe tra quelle
inerenti alla prevenzione dei rischi negli ambienti di lavoro.
Le autorizzazioni prescritte dal Regio Decreto concernono sia la custodia e la
conservazione, sia la possibilit e la capacit di utilizzare i gas tossici; in questo modo non
sar sufficiente avere ottenuto lautorizzazione per limpiego del gas tossico in un certo
luogo e con determinate modalit; si rende necessario possedere uno specifico documento
che attesti che, chi lo detiene, conosce approfonditamente le caratteristiche chimico
fisiche e tossicologiche della sostanza che sta utilizzando, oltre ad essere edotto sulle
corrette modalit di impiego, allo scopo di tutelare la propria ed altrui salute.
E preciso dovere del datore di lavoro informare e formare i lavoratori in relazione ai
rischi specifici cui sono esposti (D.Lgs 19\09\94, n626 e D.Lgs 02\02\02, n25). Per
quanto riguarda i gas tossici la Pubblica Amministrazione che si fa carico di accertare
che le persone addette allimpiego di gas tossici possiedano le conoscenze necessarie per
operare in sicurezza. Ne consegue che per ottenere la patente di abilitazione allimpiego
dei gas tossici, occorre sostenere una prova desame, valutata da unapposita commissione
tecnica per il rilascio della patente per limpiego del gas tossico, che sar soggetta a
revisione quinquennale, allo scopo di accertare che siano stati mantenuti i requisiti di
idoneit psico-fisica necessari per il corretto impiego.
La Commissione Provinciale Tecnica Permanente per i gas tossici valuta i candidati che
richiedano di sostenere lesame per labilitazione allimpiego di gas tossici, ed istituita in
base allarticolo n24 del R.D. 09\01\27, n147.
E composta dal Dirigente Responsabile del Servizio di Prevenzione e Sicurezza negli
Ambienti di Lavoro, o dal Dirigente Responsabile del Servizio dIgiene Pubblica del
Dipartimento di Prevenzione del capoluogo di Provincia, da un rappresentante della
questura, da un rappresentante del Comando Provinciale dei Vigili del Fuoco, un
rappresentante del settore decentrato OO.PP. e difesa dellassetto idrogeologico della
Regione Piemonte e da un Rappresentante del Dipartimento Provinciale dellARPA; la
commissione gas tossici cos composta, non solamente un organismo tecnico consultivo,
ma effettua sopralluoghi sul territorio provinciale di competenza e formula prescrizioni e
pareri preventivi, che sono obbligatori e vincolanti per il rilascio delle autorizzazioni.
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Nella tabella 2.1 viene indicata una classificazione quantitativa del grado di pericolosit
delle sostanze in base al valore massimo tollerato per ognuno dei principali valori soglia di
riferimento.
Tabella 2.1. Classificazione delle sostanze pericolose in base D.P.R. 20/02/98,
n141 [2]
classificazione DL50
orale mg/Kg
DL50
cutanea
mg/Kg
CL50
inalato mg/l/4h
Aerosol/particelle Gas/vapori
Molto tossico 25 50 0.25 0.5 Tossico 25-200 50-400 0.25-1.0 0.5-2.0
Nocivo 200-2000 400-2000 1.0-5.0 2.0-20
2.2. Evoluzione normativa e cambi di competenze
Il fondamento che regola la gestione dei gas tossici costituito dallarticolo 58 del
Testo Unico delle leggi di Pubblica Sicurezza, ossia R.D.18/06/1931 n773, che vieta luso
di gas dichiarati tossici senza preventiva e specifica autorizzazione, che pu riguardare la
custodia, la movimentazione o limpiego degli stessi gas.
La normativa inerente ai gas tossici il R.D. 09/01/1927 n147, ossia la prima
regolamentazione delluso dei gas tossici; attualmente si fa riferimento non pi solo al
R.D. n147, ma anche, e soprattutto, alle recenti normative inerenti igiene e sicurezza
dellambiente di lavoro, ed in cui la normativa sui gas tossici ed il loro impiego diventa un
corollario molto particolareggiato.
Il regolamento pubblicato sulla G.U. 1marzo 1927, n49 demandava
allamministrazione dellinterno compiti riguardanti la sanit pubblica e la pubblica
sicurezza.
Con D.Lgs 12 luglio 1945, n417 tali compiti furono trasferiti allAlto Commissariato
per lIgiene e la Sanit (A.C.I.S.), mentre il D.P.R. 10 giugno 1955, n854 ha decentrato i
compiti spettanti allA.C.I.S. trasferendoli al prefetto.
Le circolari del Ministero della Sanit 6 giugno 1967, n95, tale Regolamento speciale
per limpiego dei gas tossici-attribuzione competenze e del Ministero dellInterno n10.
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00615/X. 7.G.T. Gas Tossici -disciplina- Regolamento speciale approvato con R.D. 9
gennaio 1927, n147- Competenze, rivendicavano al Medico Provinciale la competenza
per il rilascio di autorizzazioni ad utilizzare, custodire e conservare gas tossici.
Con il D.P.R. 24 luglio 1977, n616 (art.31, comma b) lesercizio di tali funzioni
amministrative in materia di gas tossici delegato dallo Stato alle Regioni che, con
riferimento alla Legge Istitutiva del SSN 23 dicembre 1978, n833 (art 7 comma c), hanno
anche la titolarit per gli aspetti di tutela della salute.
A dette funzioni, poste a carico dellAssessorato alla Sanit, provvedeva il Presidente
della U.S.L. competente per il territorio. Infine con la Legge Regionale 26 ottobre 1982,
n31 le competenze in materia di gas tossici sono demandate al Sindaco.
Lautorit di P.S. ha mantenuto la competenza per le licenze di trasporto e di
autorizzazione allimpiego di gas tossici in ambienti chiusi o, in aperta campagna.
La L.R. 15 marzo 2001, n5, allart.109, commi 1 e 2, ha disposto la subdelega allASL
1 ed in particolare al Direttore del Dipartimento di Prevenzione, per tutto il territorio
regionale, delle funzioni amministrative concernenti il rilascio e la revisione della patente
di abilitazione allimpiego dei gas tossici.
Le attivit a rischio di incidente rilevante sono regolate da normative che recepiscono le
Direttive Europee in materia di misure cautelative e mitigative, le quali adducono
unimportanza primaria allanalisi degli impianti stessi, e al controllo delle modalit di
gestione della sicurezza.
A tale scopo viene posto in essere un Sistema di Gestione della Sicurezza (SGS), con
riferimento alle disposizioni del D.M. 09/08/00, in cui vengono contemplati gli aspetti
rischiosi, o potenzialmente tali, legati alle sostanze impiegate nello stabilimento. Inoltre, ed
comunque contemplato nel SGS , obbligatorio redigere una valutazione dei rischi
connessi con lattivit industriale in esame, in base allelenco delle sostanze considerate
pericolose, contenute nel D.Lgs 334/99 che contiene due valori soglia per ciascuna di esse;
il superamento del primo di questi valori soglia nellindustria in esame comporta la notifica
alla Pubblica Amministrazione, mentre il superamento del secondo implica, oltre alla
notifica, la redazione del Rapporto di Sicurezza, seguendo le modalit indicate nel DPCM
31/03/89.
Gli stabilimenti soggetti alla redazione del Rapporto di Sicurezza sono anche luogo di
verifiche ispettive, disposte dal Ministero dellAmbiente ed affidate a commissioni miste
con cadenza annuale, mentre nel caso di notifica semplice le ispezioni vengono compiute
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dalla Struttura semplice Rischio Industriale e Pronto Intervento dellARPA, e sono
disposte dalla Regione Piemonte con cadenza pluriennale.
La normativa pi specifica per gli impianti di refrigerazione costituita dalle seguenti
disposizioni normative: R.D. n147, le norme UNI 8011 del 1979, revisione 82, che
sanciscono le caratteristiche sia dei locali che degli impianti frigoriferi, mentre il Decreto
Ministeriale 10.06.80, dal titolo Riconoscimenti di efficacia dei sistemi di sicurezza
applicati agli impianti frigoriferi industriali ad ammoniaca fornisce prescrizioni sulle
misure di sicurezza da adottare; sempre le norme UNI regolano gli impianti elettrici
installati in tali impianti, in particolare le norme CEI 31-30, CEI 31-33, CEI 31-35, le quali
recepiscono in parte il D.M. 10/06/80.
Per quanto concerne le apparecchiature a pressione ed i relativi dispositivi di sicurezza
le prescrizioni contenute nella Raccolta E relativa alle Specifiche tecniche applicative del
D.M. 21/05/74 e nella norma UNI 8011, sono state attualmente superate dal D.L. n93 del
25/03/00 che recepisce ed attua la direttiva 97/23/CE in materia di apparecchiature a
pressione.
Nella tabella 2.2 sono schematizzati i provvedimenti normativi inerenti i gas tossici e la
destinazione di competenze da essi designati, in ordine cronologico, dal riconoscimento di
interesse giuridico fino ad oggi.
Tabella 2.2 Cambi di competenze relativi ad evoluzione normativa per gas
tossici
Provvedimento normativo Responsabile Gas Tossici
R.D. 09/01/27, n147 Amministrazione dellInterno per sanit
pubblica e pubblica igiene
D.Lgs 12/07/45, n417 Alto Commissario per lIgiene e la Sanit
D.P.R. 10/06/55, n854 Prefetto
Circolare Ministero della Sanit 06/06/67,
n95
Medico Provinciale
D.P.R. 24/07/77, n616 (con legge
istitutiva del SSN 23/12/78, n833)
Regione
L.Reg. 26/10/82, n31 Sindaco
L.Reg. 15/03/01, n5 Direttore Dipartimento di Prevenzione
La tabella 2.3 contiene invece gli articoli normativi specificamente dedicati agli
impianti di refrigerazione ad ammoniaca e loro caratteristiche.
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Tabella 2.3 Normative specifiche inerenti gli impianti di refrigerazione ad
ammoniaca
Normativa Contenuti
R.D. n147 Classificazione gas tossici
Norme UNI 8011/79 Caratteristiche dei locali e degli impianti
frigoriferi
D.M. 10/06/80 Misure di sicurezza per gli impianti
frigoriferi
Norme UNI CEI 31-30, CEI 31-33, CEI
31-35
Caratteristiche degli impianti elettrici
D.L. 25/03/00 n93 Caratteristiche e manutenzione
apparecchiature a pressione
2.3. Aspetti amministrativi e autorizzazioni
Il termine impiego ha significato di portata generale e sta ad indicare qualsiasi forma
duso del gas; ogni singola forma di impiego di un gas tossico necessita di una specifica e
personale autorizzazione, anche quando un solo soggetto che esplica diversi impieghi,
che possono essere:
- autorizzazione ad utilizzare, custodire e conservare uno specifico gas tossico (in
una quantit massima stabilita);
- licenza per trasportare gas tossici;
- abilitazione alluso dei gas tossici, ossia la patente suddetta;
- licenza per utilizzare di volta in volta il gas tossico, in siti urbani, ovvero rurali.
Attualmente sono tre le autorit alle quali compete il rilascio di queste autorizzazioni, e
cio:
- il Sindaco, per quanto attiene allautorizzazione allimpiego in impianti fissi, per
la custodia e per il deposito;
- il Questore, per quanto concerne lautorizzazione al singolo impiego ed al
trasporto;
- il Responsabile del Dipartimento di Prevenzione dellASL del capoluogo
Regionale, per quanto attiene allabilitazione allimpiego.
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Ogni tipologia di autorizzazione o licenza rilasciata ad un soggetto specifico, per uno
specifico gas tossico, per un determinato luogo di utilizzo o detenzione e, nel caso in cui ci
fossero variazioni di uno di questi elementi, necessario comunicarlo alle autorit
competenti.
I titolari delle singole autorizzazioni (art n12-14 del R.D. n147/27 ) hanno lobbligo di
annotare in uno specifico registro ( art n 57 del R.D. n147/27) la qualit e la quantit di
ciascuno dei gas tossici che giornalmente immettono o estraggono dai magazzini o
depositi. Il registro deve essere preventivamente firmato dallautorit di Pubblica
Sicurezza, le pagine numerate e, nellultimo foglio, lannotazione del numero di pagine
complessive autenticate.
Esiste unulteriore e particolare autorizzazione in materia di gas tossici, e si tratta del
certificato dellautorit locale di Pubblica Sicurezza che autorizza lacquisto del gas tossico
e ne decreta la quantit massima; detta autorizzazione viene rilasciata a coloro che
dimostrino di non poterne fare a meno per lo svolgimento della propria professione e che
diano sicura garanzia di non abusarne; ci per consentire agli utilizzatori di piccole
quantit di provvedere allacquisto delle stesse e allimpiego immediato senza necessit di
conservarne alcuna quantit residua, e senza quindi costituire deposito.
Qualora da una fabbrica o da un magazzino avvenga la distrazione o la sottrazione di un
gas tossico, il titolare deve immediatamente denunciare laccaduto allautorit di Pubblica
Sicurezza.
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3. CARATTERISTICHE CHIMICO-FISICHE E TOSSICOLOGICHE DEI GAS TOSSICI
In questo capitolo sono esaminati i criteri tossicologici di riferimento utilizzati
successivamente nelle simulazioni del rilascio di gas tossico e maggiormente utilizzati nei
testi inerenti la materia di Prevenzione e Sicurezza, sia pubblica che relativa agli ambienti
di lavoro; ognuno di questi criteri stabilisce una determinata soglia di concentrazione di
gas tossico che causa un determinato range di effetti collaterali, permettendo alloperatore
o ai conduttori dellanalisi di Sicurezza di discriminare quantitativamente le zone di
pericolo.
Essendo il nostro lavoro legato alla Commissione Gas Tossici di Torino, si stilato un
elenco dei gas tossici utilizzati in Torino e provincia, riportandone in seguito le principali
caratteristiche chimico-fisiche e tossicologiche.[1]
3.1. Criteri tossicologici di riferimento
Per misurare il rischio di esposizione associato a gas o vapori tossici ci si basa sulle
misure di concentrazione in aria prendendo come riferimento i seguenti valori soglia.[3]
LC50, ossia la concentrazione di sostanza tossica letale, per inalazione, per il 50% dei
soggetti umani esposti per 30 minuti.
LIDLH ( Immediately Dangerous to Life and Health), il cui valore stabilito dal
NIOSH ( National Institution for Occupation Safety and Health), rappresenta la
concentrazione di sostanza tossica fino alla quale, lindividuo sano, in seguito ad
unesposizione di 30 minuti, non subisce per inalazione danni irreversibili alla salute e,
sintomi tali da impedire lesecuzione delle appropriate misure preventive.
Ad essi si aggiunge solitamente un terzo parametro, scelto tra quelli che derivano dalla
disciplina volta al controllo dellesposizione dei lavoratori in industrie insalubri e, quindi
alla tutela della salute negli ambienti d lavoro.
Il TLV-STEL, il cui valore stabilito dallACGIH ( American Conference of
Governmental Industrial Hygienists), rappresenta la massima concentrazione a cui pu
essere esposto un lavoratore, per un periodo di 15 minuti, senza che insorgano irritazioni
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gravi, variazioni croniche o irreversibili dei tessuti, narcosi di un grado tale da
compromettere la capacit di mettersi in salvo.
La prescrizione impone che questo valore non venga superato per pi di quattro volte in
un giorno, per unesposizione complessiva di unora, ossia prescrive che non vengano
superati i valori giornalieri consentiti TLV-TWA ( concentrazione media consentita che
non comporta effetti negativi).
Il TLV-C, invece, rappresenta la concentrazione che non deve mai essere superata,
neanche istantaneamente.
Il PEL, o limite di esposizione permissibile, promulgato dallAmministrazione per la
Salute e la Sicurezza sul Lavoro (OSHA) e gli viene riconosciuta forza di legge. E
paragonabile ai criteri impiegati per il TLV-TWA, in quanto entrambi sono basati
sullesposizione di una giornata media di otto ore.
Infine, esistono i parametri ERPG-1-ERPG2-ERPG3, i cui valori sono definiti dal
comitato ERP ( Emergency Response Planning ), costituito dallAIHA (American
Industrial Higyene Association).
ERPG-1 la massima concentrazione in aria che un individuo potrebbe sopportare fino
ad un massimo di unora, subendo solo disturbi di entit moderata e non persistenti.
ERPG-2 rappresenta invece la massima concentrazione in aria che ogni individuo
potrebbe sopportare fino ad un massimo di unora senza riportare danni irreversibili o
sintomi tali da impedire la fuga.
ERPG-3 stabilisce la massima concentrazione in aria che ogni individuo potrebbe
sopportare fino ad un massimo di unora senza ricevere alcun effetto dannoso per la salute.
Dal momento in cui i valori di IDLH non considerano la popolazione considerata
sensibile, lEPA (Agenzia per la Protezione dellAmbiente Americana) suggerisce di
identificare una zona deffetto basandosi su un decimo dei valori dei livelli di esposizione
IDLH; certamente un approccio strettamente conservativo che porta a risultati irrealistici,
e risulta pi opportuno considerare unassunzione della dose costante, per rilasci inferiori
ai 30 minuti, utilizzando i valori IDLH.
Luso dei valori TVA-STEL e TVA-C risulta pi appropriato per identificare le zone
deffetto in cui sono rilevabili effetti transitori, come irritazione delle mucose o percezione
degli odori; generalmente le persone che si trovano al di fuori di queste zone non
percepiscono gli effetti del rilascio.
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Per le sostanze per cui non noto lIDLH, il LOC viene stimato dalla concentrazione
letale media, LC50, o dalla dose letale media, LD50 riportata per le specie mammifere
esaminate.
LC50 e LD50 rappresentano rispettivamente la concentrazione e la dose che provocano la
morte del 50% degli animali monitorati negli esperimenti controllati.
3.2. Principali gas tossici: propriet ed utilizzi
I principali gas tossici sono di seguito descritti [1].
3.2.1. Ammoniaca
A pressione e temperatura ambiente lammoniaca anidra, un gas incolore, di odore
pungente ed irritante. E pi leggera dellaria e allaria umida forma una nebbiolina.
Con acqua reagisce e forma idrossido di ammonio; le soluzioni acquose di ammoniaca
sono fortemente basiche e corrosive.
Lammoniaca anidra infiammabile e forma con laria miscele esplosive in un
intervallo di concentrazione compreso fra 15-20%.
Il campo di infiammabilit per si allarga in presenza di ossigeno e con laumentare di
temperatura e pressione; in soluzione acquosa stabile.
Si dissocia in azoto ed idrogeno a temperature fra 450 e 500C, e viene utilizzata negli
impianti frigoriferi come liquido criogenico; reagisce violentemente con F, Cl, I, HCl ed
HBr gassosi, ipocloriti, acetaldeide; invece con Hg, Ag, Au forma composti esplosivi.
E un forte irritante per gli occhi, per la pelle, e per le prime vie respiratorie.
3.2.2. Acido cianidrico
Viene impiegato in reazioni di sintesi di prodotti chimici e come disinfestante in
agricoltura. Liquido incolore, molto volatile, dal caratteristico odore di mandorle amare.
Solubile in acqua, alcol etilico, etere solforico. E infiammabile ed esplosivo in miscela
con laria e reagisce con le sostanze ossidanti; per combustione produce fumi tossici
costituiti da vapori nitrosi.
Attraversa le porosit dei muri, impregna i tessuti e da questi si svolge gi alla
temperatura del corpo, in quanto solitamente la temperatura corporea di 36-37C, e
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lacido bolle a circa 25C a pressione atmosferica. Lacido cianidrico nelle bombole si
trova allo stato liquido per l80%, mentre il volume restante occupato da HCN gassoso.
Dalla data di riempimento a quella di utilizzo non deve passare pi di un anno per
evitare il rischio che si verifichi un processo di polimerizzazione, con conseguente
aumento di temperatura ed esplosione del recipiente.
Data la pericolosit della sostanza trattata, durante le operazioni di disinfestazione, si
ottiene lacido facendo reagire i sali alcalini solidi con un acido forte, che, pur essendo
anchessi molto tossici, risultano per pi facilmente manipolabili.
E considerato un veleno protoplasmatico, il quale, combinandosi nellorganismo con
gli enzimi associati alle cellule, rende impossibile il passaggio dellossigeno ai tessuti,
causando la morte per asfissia.
Dopo lassorbimento lo ione cianuro si distribuisce rapidamente a tutto lorganismo e si
concentra nel sangue, milza, polmoni, fegato, ed encefalo.
Nel sangue lo ione cianuro si accumula nei globuli rossi, mentre nel plasma contenuto
in parte libero ed in parte legato alle proteine.
Basse concentrazioni provocano mal di testa, capogiri, tremiti, sensazioni di
soffocamento, nausea.
Nei casi pi gravi i sintomi suddetti si possono aggravare fino ad arrivare alla morte.
In caso di intossicazione cronica le affezioni pi comuni risultano essere le dermatosi,
irritazioni nasali, modificazioni di gusto ed olfatto, irritazione delle vie aeree con bronchiti,
cefalee.
E importante quindi a questo scopo, maneggiare sempre con estrema cura lacido
cianidrico, evitando il contatto con la pelle, evitando di inalarne i fumi, operando lontano
da eventuali sorgenti di innesco.
LHCN viene utilizzato in agricoltura per la disinfestazione di ampie zone di terreno e
per locali ed ambienti di deposito ed abitativi.
Limpiego in aperta campagna soggetto ad autorizzazione rilasciata dallautorit di
Pubblica Sicurezza e deve avvenire dallalba al tramonto adottando tutte le misure di
sicurezza prescrivibili.
Dopo limpiego sar necessario bonificare il locale, allontanando i fumi di gas con degli
appositi aspiratori, collegati ad un sistema di abbattimento e neutralizzazione.
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3.2.3. Acido Fluoridrico
E un gas incolore, con odore pungente ed irritante.
Essendo molto igroscopico forma delle nebbie acide a contatto con laria umida.
Non per infiammabile, ma molto solubile in acqua dove forma soluzioni acide,
corrode i metalli con i quali reagisce sviluppando idrogeno.
Allo stato anidro non corrosivo con il rame, lalluminio, il nichel e lacciaio.
Si prepara dalla fluorite, fatta reagire con acido solforico concentrato, ed
commercializzato come soluzione acquosa a varie concentrazioni, oppure come gas
liquefatto.
Intacca il silicio ed i suoi composti, formando un composto altamente volatile; trova
numerosi impieghi in qualit di materia prima nellindustria chimica per la produzione di
fluidi frigoriferi, propellenti, estinguenti,e, in quella metallurgica, nellindustria del vetro e
della ceramica.
Ha unazione fortemente irritante e, per contatto, provoca ustioni.
3.2.4. Anidride solforosa
Viene impiegata nellindustria alimentare, in enologia, nellindustria tessile e in quella
della carta.
E un gas incolore, ha un odore soffocante e pungente, ed molto irritante; in acqua
forma soluzioni di acido solforoso ed attacca tutti i metalli in presenza di umidit, mentre a
secco non corrosiva.
Non infiammabile e non forma miscele esplosive con laria, in quanto stabile e poco
reattiva a temperatura ordinaria ed in atmosfera secca; liquefa a 10C a pressione
ambiente.
E molto irritante per le vie respiratorie, causando flogosi delle mucose, inducendo ad
avere un quadro clinico simile ad una bronchite acuta.
A contatto con la pelle provoca caustificazioni da congelamento dovute a rapida
evaporazione, ed i suoi vapori provocano irritazione della pelle, piuttosto che congiuntiviti
e lesioni corneali.
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3.2.5. Benzina
E un liquido limpido, incolore, con odore molto aromatico ed molto volatile; quindi
facilmente infiammabile e forma con laria miscele esplosive. E utilizzato come
propellente nei motori a scoppio.
E un irritante per le vie respiratorie, e linalazione ad alte concentrazioni provoca mal
di testa, vertigini, difficolt respiratorie e perdita dei sensi.
Per contatto pu causare dermatiti, ed essendo facilmente assorbibile, si pu avere
intossicazione cronica e cancerogenicit.
3.2.6. Bromuro di cianogeno
E un solido a temperatura ambiente, ma molto volatile ed ha un odore pungente;
solubile nei solventi organici, non infiammabile e polimerizza in ambiente acido formando
il bromuro dellacido cianidrico.
Trova impiego come disinfestante e nellindustria chimica; a contatto con lacqua
reagisce formando acido cianidrico e bromidrico ed altri gas tossici, a loro volta
infiammabili ed esplosivi.
Per via dellestrema azione irritante e soffocante dello ione cianuro altamente
improbabile che si registrino esposizioni tali da provocare intossicazione da ione cianuro.
3.2.7. Bromuro di metile
E un gas incolore e praticamente inodore, di leggero odore dolciastro, non molto
solubile in acqua, ma miscibile con i solventi organici come alcool, etere, solfuro di
carbonio, benzene; non infiammabile, ma forma con laria miscele esplodibili innescabili
per scintillio, e per renderne avvertibile la presenza viene addizionato con sostanze
odorizzanti.
Impiegato nellindustria chimica come fumigante del suolo e delle sementi, per la
disinfestazione di prodotti alimentari.
In presenza di acqua attacca molti metalli formando idrogeno, che un gas
infiammabile ed esplosivo; si pu anche decomporre in acido bromidrico e alcool metilico,
sempre in acqua, mentre a temperature elevate si decompone svolgendo fumi tossici di
acido bromidrico, bromuro di carbonile ed ossido di carbonio.
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E un gas inodore e scarsamente irritante, ed ben assorbito per via respiratoria, ma
poco per via cutanea. Esercita la sua azione tossica a carico del sistema nervoso centrale,
respiratorio e del rene.
Gli intossicati presentano sintomi quali nausea, vomito, disturbi dellapparato sensorio,
sintomi da polinevrite diffusa, dispnea acuta e convulsioni, edema polmonare, oligoanuria.
Nei casi meno gravi di intossicazione non si hanno danni permanenti.
Lintossicazione acuta molto probabile, date le sue caratteristiche che lo rendono
inodore e non irritante.
A contatto con la pelle provoca vescicole o bollo, esattamente come unustione chimica,
mentre unesposizione prolungata pu portare ad una polinevrite agli arti.
Il bromuro di metile commercializzato allo stato liquido in apposite bombole che ne
consentono luso diretto, senza altri passaggi intermedi.
Allimpiego come disinfestante in ambiente chiusi si fa seguire unopportuna aerazione,
e si deve provvedere a sigillare accuratamente spifferi e fessure per evitare infiltrazioni di
gas tossico. La bonifica si pu eseguire assorbendo il bromuro su carbone attivo e solventi.
3.2.8. Cloro
E un gas di colore verdastro, con odore pungente, irritante e soffocante.
Con acqua forma acido cloridrico e ipocloroso, ed attacca fortemente i metalli in
presenza di umidit; le reazioni alle quali partecipa il cloro sono spiccatamente
esotermiche ed addirittura esplosive se reagisce con metalli.
Non infiammabile, ma le miscele con idrogeno, acetilene, ammoniaca anidra e
idrocarburi, in presenza di un innesco, possono rivelarsi esplosive.
Linalazione in dosi massive pu provocare larresto del sistema respiratorio, mentre
lintossicazione acuta pu provocare tosse, cefalee, nausea, vomito e edema polmonare,
con cianosi e dispnea.
A contatto con la pelle causa invece dermatosi con formazione di vescicole ed
ulcerazioni della cute, mentre causa intensa irritazione se a contatto con gli occhi.
Lede ed erode le mucose, e provoca anche la famigerata acne clorica in caso di
intossicazione cronica, oltre agli effetti suddetti.
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3.2.9. Cloropicrina
E un liquido oleoso ed incolore, con odore forte e pungente, insolubile in acqua, ma
solubile nei solventi organici; non infiammabile, n corrosiva, ma ad alte temperature si
decompone e sviluppa fumi tossici e soffocanti.
Lesposizione gi alle basse concentrazioni provoca tosse spasmodica, aritmia, attacchi
asmatici e nei casi pi gravi lesioni ai bronchi ed ai polmoni, fino alledema polmonare.
In caso di contatto con la cute pu provocare lesioni ed ustioni, anche di una certa
entit.
3.2.10. Cloruro di metile
E un gas incolore con leggero odore etereo, ed poco solubile in acqua, ma miscibile
con solventi organici quali alcol, etere, acetone; infiammabile ed esplosivo.
Si decompone a temperature superiori ai 400C e forma fumi tossici costituiti da acido
cloridrico, cloro e talvolta ossido di carbonio e fosgene.
Forma con laria miscele esplosive che vengono innescate con fiamme libere, scintille o
semplici fonti di calore.
In acqua, per effetto del calore sviluppato, forma acido cloridrico ed alcole metilico.
Se inalato, attraverso le vie respiratorie, passa velocemente nel sangue e pu produrre, a
seconda del sistema interessato, effetti narcotici, gastro-intestinali, e bronchite acuta.
I sintomi dellintossicazione acuta sono prevalentemente vertigini, cefalea, nausea,
mentre nei casi pi gravi si pu arrivare ad avere confusione mentale associata ad
allucinazioni visive ed uditorie, dolori addominali molto violenti.
In caso di intossicazione cronica invece si possono verificare danni renali, epatici, anche
con forme degenerative a carico del sistema nervoso centrale.
A contatto con la cute provoca forti irritazioni o addirittura ulcere e lesioni.
3.2.11. Fosfina
E un gas incolore con un odore fortemente sgradevole, poco solubile in acqua, e molto
nei solventi organici.
Allo stato puro si incendia solo per temperature superiori a 150C, ma infiammabile
autonomamente se impuro, e in questo caso pu esplodere anche solo per un brusco calo di
pressione.
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Le sostanze che si formano in caso di combustione sono fosforo ed acido fosforico;
viene utilizzato come dopante del silicio nelle industrie elettroniche, in reazioni di sintesi
nellindustria chimica e come disinfestante nelle derrate alimentari in agricoltura. Viene
percepito dallolfatto solo quando la concentrazione del gas gi superiore al valore
tollerabile, quindi quando lazione tossica del gas sullorganismo si sta gi esplicando.
E sostanzialmente un gas irritante che provoca processi infiammatori a livello delle vie
aeree con alto rischio di edema polmonare; in caso di intossicazione acuta possono
comparire tosse, vomito, dolori addominali e perdita di coscienza.
E fortemente irritante, a basse concentrazioni, anche a contatto con la cute.
3.2.12. Fosgene
E un gas incolore, con odore aspro e pungente, solubile nei solventi organici; con
acqua reagisce e forma acido cloridrico e anidride carbonica.
Si decompone a temperature superiori a 300C e svolge cloro e ossido di carbonio; non
infiammabile, ma attacca i metalli in presenza di umidit e come conseguenza pu dare
origine alla formazione di idrogeno, gas infiammabile che con laria forma miscele
esplosive.
Anche in questo caso lodore diventa percettibile solo quando si gi superata la
concentrazione di sicurezza negli ambienti di lavoro.
Eun gas soffocante, ma essendo meno solubile di altri gas fortemente irritanti, la
sintomatologia indotta meno eclatante che negli altri casi.
Si presenta con sindrome irritativa delle vie aeree con carattere transitorio, mentre dopo
qualche ora di latenza compaiono a livello polmonare focolai di bronchiolite obliterante
con fenomeni emorragici. Nei casi pi gravi compare edema polmonare che pu condurre
fino allarresto respiratorio irreversibile.
A contatto con la cute provoca gravi lesioni ed ustioni, lo stesso se viene
accidentalmente a contatto con gli occhi.
3.2.13. Mercaptani
Sono composti incolori, con odore agliaceo sgradevole, derivati dallacido solfidrico per
sostituzione di un atomo di idrogeno con un gruppo metilico o etilico; sono poco solubili in
acqua, ma miscibili con i principali solventi organici.
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Sono composti infiammabili e formano miscele esplosive, innescabili per scintilla; il
gas pi pesante dellaria e tende a diffondersi verso il basso a livello del pavimento o del
terreno e pu causare incendio in presenza di innesco, anche in punti lontani da quello di
emissione.
Per combustione il metilmercaptano svolge vapori tossici di anidride solforosa, mentre a
contatto con acidi forma fumi di acido solfidrico, esplosivo e tossico. Viene anche
impiegato come odorizzante per gas inodori, quali ad esempio metano e gpl.
Il forte e sgradevole odore dei mercaptani pu provocare ma di testa, nausea, vomito.
Linalazione di vapori altamente concentrati pu provocare raffreddamento delle estremit,
tachicardia e perdita di coscienza con cianosi; il metile e letilmercaptano causano
convulsioni e svolgono intensa azione irritante sulle vie respiratorie, fino a causare edema
polmonare.
A contatto con la cute causano forti irritazioni e causticazioni.
3.2.14. Piombo tetraetile e tetrametile
Sono liquidi incolori ed oleosi, di odore etereo, molto volatili ed infiammabili;
insolubili in acqua, ma miscibili con i principali solventi organici.
Si decompongono per effetto della luce e del calore e, a temperature superiori ai 180C,
la reazione diventa esplosiva. Molto impiegati in passato come additivi anti-detonanti nelle
benzine per i motori a scoppio.
Dopo lassorbimento per via inalatoria, raggiungono il fegato dove vengono decomposti
sotto forma di radicali trialchilici che interferiscono con il processo di ossidazione cellulare
producendo effetti dannosi sul sistema nervoso centrale. Brevi esposizioni provocano
insonnia, anoressia, vomito, a volte tremori e spasmi muscolari. Esposizioni prolungate
possono provocare anemia, e la sintomatologia molto lenta nel manifestarsi, anche sotto
forma di confusione mentale ed allucinazioni.
Possono essere assorbiti anche per via cutanea e produrre, anche se in forma meno
eclatante, i sintomi dellinalazione. A contatto con la pelle il liquido causa ustioni. In caso
di contatto accidentale con gli occhi causano gravi danni oculari.
Possibile anche lintossicazione cronica da piombo, per esposizioni a basse
concentrazioni, ma per tempi prolungati, nota come saturnismo.
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3.2.15. Solfuro di carbonio
E un liquido incolore, molto volatile e facilmente infiammabile. Insolubile in acqua,
ma solubile nei comuni solventi organici, il solfuro commerciale contiene prodotti organici
solforati come impurezze, che gli conferiscono un odore sgradevole, in quanto allo stato
puro quasi inodore.
Eun ottimo solvente per grassi, oli, resine e gomme. Viene impiegato nellindustria
tessile, farmaceutica, dei coloranti e della gomma. I suoi vapori formano con laria una
miscela esplosiva e, ad alte temperature, si decompone formando anidride carbonica ed
anidride solforosa.
Detiene un discreto potere narcotico e tossico diretto sulle strutture del sistema nervoso,
ed interagisce con il metabolismo cellulare.
Infatti, lazione tossica dellinalazione si manifesta soprattutto con disturbi a carico del
sistema nervoso con cefalea, nausea, vomito, alterazioni della memoria; nei casi pi gravi
si raggiunge paralisi e collasso cardio-circolatorio. Per effetto del suo elevato potere
solvente sui grassi, il contatto con la cute provoca infiammazione con arrossamenti e
bruciori, eczemi, screpolature della pelle. E facilmente assorbito anche attraverso la cute e
pertanto anche in questo caso possono comparire i sintomi dellintossicazione.
Lassunzione per via orale di piccole quantit di solfuro di carbonio pu provocare cefalea,
vomito e diarrea, mentre lassunzione di alte dosi provoca rapida perdita di coscienza e
convulsioni.
Rilevanti sono gli effetti dovuti allintossicazione cronica, che in sintesi possono essere
descritti come conseguenza di una degenerazione cellulare che interessa principalmente le
cellule del sistema nervoso, cardiovascolare, del fegato, del rene, con insorgenza pertanto
di manifestazioni patologiche a carico dei sopraccitati organi ed apparati.
3.3. Gas tossici utilizzati nella Provincia di Torino
La seguente tabella contiene lelenco dei gas tossici utilizzati a Torino e provincia;
trattandosi di dati particolarmente sensibili sono state indicati il tipo di gas tossico, la
provincia e la quantit, tacendo il nome o la ragione sociale dellazienda, indicate nella
tabella stessa da anonime lettere
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Tabella 3.1 Elenco della quantit e tipologia di gas tossici in magazzino in
Provincia di Torino [4]
Localit Gas tossico Quantit (Kg) Ditta
Almese Bromuro di metile No deposito A
Almese Idrogeno fosforato 0 A
Avigliana Ammoniaca 1650 B
Avigliana Sali di cianuro 400 C
Bernardo d'Ivrea Ammoniaca 800 D
Borgaretto Anidride solforosa 300 E
Borgofranco di Ivrea cloro 10000 F
Borgofranco d'Ivrea Ammoniaca 800 G
Candiolo Ammoniaca 4400 H
Candiolo Ammoniaca 4400 I
Carmagnola Ammoniaca 273 L
Cascine Vica Ammoniaca 2000 M
Cascine Vica Ammoniaca 640 N
Cavour Ammoniaca 525 O
Cavour Sali di cianuro 1000 P
Chieri Sali di ciaunuro 600 Q
Chivasso Acido fluoridrico anidro 0 R
Chivasso Ammoniaca 0 R
Chivasso Anidride solforosa 0 R
Chivasso Cloro 0 R
Chivasso Fosfina 0 R
Chivasso Fosgene 0 R
Chivasso Metlmercaptano 0 R
Chivasso Ossido di etilene 0 R
Collegno Ammoniaca 1000 S
Collegno Sai di cianuro 500 T
Grugliasco Ammoniaca 800 U
Grugliasco Ammoniaca 2000 V
Grugliasco Sali di cianuro 650 Z
Isola Bella Ammoniaca 340 AA
Ivrea Ammoniaca 450 AB
Moncalieri Sali di cianuro 200 AC
Nichelino Ammoniaca 3500 AD
Nichelino Ossido di etilene 60 AE
Nichelino Sali di cianuro 500 AF
Nichelino Sali di cianuro 4000 AG
Orbassano Sali di cianuro 500 AH
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Pessione Ammoniaca 500 AI
Pessione Anidride solforosa 500 AI
Pinerolo Anidride solforosa 174 AL
Piobesi Torinese Ammoniaca 1500 AM
Pont Canavese Ammoniaca anidra 1600 AN
Rivalta Ammoniaca 800 AO
Rivarolo Canavese Sali di cianuro 500 AP
Rivarossa Sali di cianuro 500 AQ
Rivoli Ammoniaca 1500 AR
Rivoli Ammoniaca 2000 AS
Robassomero cloro 20000 AT
Rosta Ammoniaca 2000 AU
Santena Ammoniaca 2100 AV
Scalenghe Ammoniaca 2200 AZ
Scarmagno Ammoniaca 200 AAA
Torino Ammoniaca 400 AAB
Torino Ammoniaca 900 AAC
Torino Ammoniaca 3000 AAD
Torino Anidride Carbonica
80%
160 AAE
Torino Bromuro di metile 0 AAF
Torino dimetilsolfato 1 AAG
Torino dimetilsolfato 1 AAH
Torino Idrogeno Fosforato 0 AAI
Torino Idrogeno solforato 0 AAL
Torino Ossido di etilene 0,5 AAM
Torino Ossido di etilene 0,5 AAN
Torino Ossido di etilene 20% 160 AAE
Torino Sali di cianuro 0,5 AAO
Torino Sali di cianuro 1 AAP
Torino Sali di cianuro 100 AAQ
Torino Sali di cianuro 300 AAR
Torino Sali di cianuro 300 AAS
Torino Sali di cianuro 300 AAT
Torino Sali di cianuro 1000 AAU
Torino Sali di cianuro 1000 AAV
Torino Sali di cianuro 2000 AAZ
Torino Sali di ciaunuro 0,5 AAAA
Torino Sali di ciaunuro 100 AAAB
Torre Pellice Ammoniaca 9500 AAAC
Venaria Ammoniaca 770 AAAD
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Venaria Sali di cianuro 3000 AAAE
Villa Perosa sali di cianuro 300 AAAF
Villafranca P.te ammoniaca 1400 AAAG
Villar Peros Ammoniaca 2000 AAAH
Vinovo Ammoniaca 1000 AAAI
Volpiano Ammoniaca 1000 AAAL
Dalla figura 3.1 si osserva che a Torino e provincia sono presenti grandi quantit di
diversi gas tossici, ma decisamente lammoniaca a ricoprire la fetta pi grossa di questa
presenza industriale.
Da qui si evince lutilit di approfondire gli impianti di refrigerazione e considerare un
analisi di rischio legata a questa sostanza e alle operazioni industriale strettamente
connesse.
Ammoniaca58702 Kg
Cloro 30000Kg
Cianuri 17752Kg
AnidrideSolforosa 974KgOssido diEtilene 221 Kg
Figura 3.1 Distribuzione del tipo di gas tossico in Provincia di Torino.
Come possiamo evincere dalla figura sopraillustrata, che aggrega i dati dedotti dalla
tabella sovrastante, lammoniaca il gas tossico maggiormente utilizzato nella zona di
Torino e provincia, e questo in virt delle sue propriet refrigeranti.
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4. IMPIANTI DI REFRIGERAZIONE INDUSTRIALI AD AMMONIACA
Nel seguente capitolo viene descritto il processo di refrigerazione in dettaglio e sono
considerati anche alcuni dettagli costruttivi e operativi delle apparecchiature necessarie per
limpianto di refrigerazione stesso.
Sono stati presi in considerazione anche alcuni refrigeranti alternativi allammoniaca e i
principali criteri di scelta per poter accostare il miglior refrigerante al processo di
refrigerazione attuato[3].
4.1. Descrizione del processo di refrigerazione
La refrigerazione unapplicazione della termodinamica classica [3], ed il ciclo di
Carnot per la refrigerazione un ciclo reversibile che consiste in una zona di compressione
adiabatica, una zona di espansione adiabatica ed infine la zona di addizione isoterma del
calore, come si pu vedere nella figura 4.1
Il ciclo di Carnot un ciclo ideale non realizzabile praticamente, ma fornisce un valido
termine di paragone, oltre che una guida sulle temperature che devono essere mantenute
per avere la massima efficienza. Una misura delle prestazioni del sistema il COP, ossia
un coefficiente inerente le performance del sistema, che, per applicazioni specifiche,
rappresenta la velocit di rimozione del calore dal livello termico pi basso.
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Figura 4.1 Ciclo di Carnot
La quantit di lavoro fornito dipende dalla quantit di calore che si vuole trasferire, e
leffetto frigorifero massimo teorico dipende solo dalla temperatura delle sorgenti.
Nellindustria si presenta spesso la necessit di dover abbassare la temperatura di
determinate fasi di un processo o di un oggetto e, se le temperature da raggiungere non
sono troppo basse, si adoperano i liquidi freddi disponibili, primo fra tutti lacqua, mentre
per quelle pi basse si usano le macchine frigorifere, che utilizzano procedimenti simili,
evaporazione e condensazione, per scambiare calore, e si differenziano tra loro solo per il
modo in cui realizzata la compressione del gas.
Il sistema pi utilizzato per le applicazioni industriali quello del ciclo a compressione,
che utilizza energia meccanica, mentre i sistemi ad assorbimento o quelli che funzionano
per differenza di pressione vengono utilizzati nelle applicazioni minori.
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Figura 4.2 Schema di tre metodi di refrigerazione utilizzati
I due principali sistemi ad assorbimento sono costituiti da soluzioni acquose di bromuro
di litio ed ammoniaca; il primo sistema ha dei limiti per quanto concerne le temperature
ottenibili, poich in questa miscela lacqua che funge da refrigerante, mentre nel sistema
ammoniaca-acqua la prima viene utilizzata come refrigerante, e pu quindi facilmente
raggiungere temperature pi basse.
Il sistema ammoniacaacqua fu largamente adoperato fino agli Anni cinquanta, almeno
finch laltra miscela frigorifera non divenne altrettanto popolare.
Impiantisticamente i due sistemi sono differenti per sopperire alla natura dei diversi
soluti coinvolti, mentre per quanto riguarda i COP, i sistemi menzionati operano con valori
comparabili.
Il sistema ammoniaca-acqua in grado di scendere a temperature pi basse di quella di
congelamento alla pressione di esercizio, perch il refrigerante la stessa ammoniaca.
Il sistema bromuro di litio ed acqua presenta il vantaggio di richiedere un minor numero
di apparecchiature per il funzionamento e di operare a pressioni pi basse, anche se ci
talvolta pu causare infiltrazioni daria nel sistema per le quali deve essere previsto uno
spurgo periodico; lo stesso problema si potrebbe presentare nel sistema ammoniaca-acqua
se operassimo a temperature inferiori a 33C, e ci potrebbe favorire la formazione di
carbonati di ammonio corrosivi.
In entrambi i sistemi i problemi di corrosione possono essere ovviati addizionando degli
speciali inibitori.
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Figura 4.3 Schema dei sistemi ad assorbimento
I sistemi a getto di vapore sono peculiari in quanto sostituiscono al compressore
meccanico un eiettore; il refrigerante utilizzato lacqua.
Questo metodo trova vaste applicazioni laddove la vaporizzazione diretta utilizzata
per concentrare o liofilizzare alimenti termolabili, che sarebbero danneggiati da
temperature eccessive.
Sebbene il sistema sia semplice, pratico e funzionale e richieda bassi costi di
manutenzione, oltre che essere esente dalle vibrazioni, non ancora largamente utilizzato
per via delle caratteristiche particolari del ciclo.
Figura 4.4 Schema del sistema a getto di vapore
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Il sistema pi utilizzato rimane quindi quello del ciclo a compressione, il cui fluido
opera in ciclo chiuso, e che possiamo suddividere in quattro fasi principali, ad ognuna delle
quali corrisponde un determinato organo meccanico.
Il gas proveniente dallevaporatore viene aspirato dal compressore, generalmente
volumetrico, che comprime il gas; non avendo comportamento ideale, questo si surriscalda.
E possibile diminuire la quantit di lavoro necessario per questa operazione,
comprimendo a stadi e cio suddividendo la compressione e raffreddando
progressivamente il vapore che si surriscalda.
Il passaggio successivo quello che il gas surriscaldato compie passando nel
condensatore evaporativo, dove compie il primo passaggio di stato, cio dallo stato vapore
diventa liquido.
Come fluido di raffreddamento si pu utilizzare aria, acqua o lo stesso fluido, ma in
generale si opera con un condensatore ad aria, in cui la circolazione pu essere naturale o
forzata; il vapore cede il calore sottratto allambiente da raffreddare e quello sensibile
acquisito nella compressione.
Successivamente si passa alla laminazione, ossia il liquido passa attraverso una valvola
di espansione che ne fa diminuire la temperatura, ma non il contenuto energetico, in quanto
il calore ceduto dal liquido raffreddandosi viene riassorbito da una parte dello stesso che
passa nuovamente allo stato vapore, e si diminuisce la pressione del fluido fino alla
pressione di condensazione.
Infine il fluido refrigerante giunge agli evaporatori, che sono diversi a seconda del tipo
di materiale che utilizziamo e del suo stato fisico; proprio nella fase di evaporazione il
fluido passando allo stato vapore assorbe calore dal corpo con cui a contatto,
raffreddandolo.
Il vapore proveniente dallevaporatore pu essere utilizzato in parte anche per
sottoraffreddare il liquido in uscita dal condensatore: il vantaggio o meno di questo
accorgimento deve essere stabilita di volta in volta osservando le condizioni di esercizio
dellimpianto; generalmente risulta vantaggioso per i fluidi con alto calore specifico del
liquido, basso calore di evaporazione se il calore specifico del vapore basso e quando la
differenza fra temperatura di evaporazione e condensazione relativamente alta.
In realt accorgimenti per migliorare il COP vengono studiati ed approfonditi per ogni
singolo fluido impiegato come refrigerante.
Solitamente gli impianti ad ammoniaca sono costruiti direttamente con il ricircolo, in
quanto ci permette di sfruttare al meglio larea delle piastre scambiatrici dellevaporatore;
il ricircolo pu essere realizzato attraverso una pompa meccanica o utilizzando la gravit
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per via della differenza di densit che si viene a creare: infatti la densit del liquido puro in
entrata nellevaporatore pi alta di quella della miscela liquido-vapore che lascia
levaporatore. E molto importante regolare in modo ottimale la velocit del ricircolo per
non farlo diventare sconveniente per via degli alti costi di esercizio legati al pompaggio del
fluido.
Inoltre se la differenza di pressione (o temperatura) fra evaporazione e condensazione
sufficientemente alta, conveniente separare la compressione in pi stadi; con questo
procedimento si pu disporre la presenza di un dispositivo che allontani il gas e raffreddi,
anche per verificare le performance del sistema.
In questo modo si separa il vapore creato nel processo di espansione, si raffredda il
vapore surriscaldato del compressore.
Figura 4.5 Schema del ciclo a compressione
4.2. Apparecchiature
4.2.1. Compressori
I compressori che si utilizzano per questo genere di applicazioni possono essere
classificati in base al modo in cui si ottiene lincremento della pressione: i PDC
(POSITIVE DISPLACEMENT COMPRESSOR) incrementano la pressione del vapore
riducendo il volume della camera e sono compressori alternativi o rotativi, a spirale o a
pale.
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I turbocompressori invece sono macchine in cui la pressione incrementata
convertendo lenergia cinetica ottenuta dal movimento degli elementi meccanici rotanti che
imprimono un momento angolare al fluido, come farebbe una pompa. I PDC sono
maggiormente utilizzati fino ad una capacit di refrigerazione di 300kw, mentre i
turbocompressori vengono utilizzati oltre i 500kw.
I compressori possono anche essere classificati come aperti, semiermetici o accessibili,
e chiusi a seconda che il compressore sia collocato nellimpianto insieme con il motore. I
compressori ermetici sono studiati per modeste lavorazioni (non oltre i 30 kw); i
semiermetici hanno gli stessi vantaggi di quelli chiusi, cio non ci sono saldature delle
parti mobili, non ci sono percolazioni di refrigerante, non ci sono vibrazioni dovute ai
motori, ma risultano essere pi costosi.
Facendo un confronto con le altre applicazioni, la capacit di refrigerazione richiesta in
un impianto chimico industriale normalmente alta, e questo spiega il largo impiego dei
compressori centrifughi, a vite o ad alta capacit di rotazione.
Nellindustria chimica si fa largo uso dei compressori aperti e vengono disposti dei
circuiti ausiliari per il pompaggio dellolio, filtri, raffreddamenti vari, per permettere di
eseguire manutenzione e riparazioni senza fermare limpianto.
Il comando ed il controllo dei compressori per la produzione del freddo solitamente si
effettua in maniera completamente automatica.
Negli impianti refrigeranti emerge la necessit di prevedere lutilizzo di un particolare
olio, in modo tale da garantire il perfetto funzionamento dei compressori a vite,
lubrificandone i cuscinetti e sottraendo il calore di compressione sviluppatosi all interno;
ci avviene in uno scambiatore raffreddato ad acqua.
Dopo la fase di compressione, lolio viene allontanato dal refrigerante in un separatore
installato a monte del condensatore, da cui viene convogliato verso il compressore o per
via della pressione del gas caldo oppure utilizzando una pompa.
4.2.2. Condensatori
Nel condensatore avviene il passaggio di stato del refrigerante dallo stato gassoso a
quello liquido; il trasferimento di calore pu essere suddiviso in tre fasi: la prima quella
in cui avviene il desurriscaldamento del vapore ; nella seconda fase avviene la
condensazione vera e propria del vapore; ed infine nella terza fase si ha il
sottoraffreddamento. Nella realt del processo la condensazione pu iniziare ad avvenire
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nella regione del surriscaldamento e il sottoraffreddamento si pone in essere gi nella
regione di condensazione.
Industrialmente trovano largo impiego i condensatori raffreddati ad aria o acqua e quelli
evaporativi; il sistema ad aria trova impiego nel condizionamento dellaria e se sono
richieste piccole capacit refrigerative. Il vantaggio intrinseco nella facilit di
reperimento del mezzo raffreddante, cio laria, che per ha un coefficiente di scambio
termico basso rispetto allacqua, in qualit di refrigerante. La condensazione del
refrigerante avviene sempre dal lato interno dello scambiatore di calore, in quanto dal lato
tubi, che offre una superficie di scambio maggiore, vi il passaggio dellaria.
Il sistema di raffreddamento ad acqua molto diffuso nellindustria ed esistono diverse
tipologie di condensatori, che differiscono fra loro solo per la tipologia di superfici
scambiatrici ed il loro posizionamento.
Particolare menzione per i condensatori evaporativi che, pur non essendo largamente
diffusi nellindustria per via delle condizioni operative non ottimali , come la presenza di
polveri e vapori reattivi, che possono provocare corrosioni o problemi meccanici,
raggiungono le pi basse temperature di condensazione rispetto al raffreddamento ad aria o
acqua; il condensatore pi utilizzato nellindustria chimica rimane quello a fascio tubiero.
4.2.3. Evaporatori
In questa apparecchiatura avviene levaporazione del refrigerante ed il conseguente
raffreddamento dellambiente in cui si trova. Il contatto con il refrigerante pu essere
diretto, oppure possono essere utilizzati fluidi secondari; principalmente i liquidi che
vengono cos raffreddati sono le salamoie a basso punto di congelamento.
Le disposizioni impiantistiche variano in relazione allapplicazione e gli evaporatori
possono essere classificati in base alla loro alimentazione, che pu essere ad espansione
diretta (secca) o a immersione (sovralimentazione).
Nellespansione secca il vapore uscente saturo secco, se non lievemente
surriscaldato.
La tipologia di alimentazione dellevaporatore una delle prime scelte che deve essere
presa nellimplementazione del processo; levaporatore ad espansione diretta
generalmente utilizzato per piccoli impianti, dove sono richieste compattezza e costi di
esercizio bassi.
In questa tipologia di impianti ciascuno degli elementi dellevaporatore pu essere
dotato di un elemento di disoleazione integrato nella linea di ritorno con una valvola di
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intercettazione ed una elettromagnetica, in grado di arrestare il deflusso accidentale di
refrigerante, con conseguente evaporazione, e di incanalarlo verso la tubazione di ritorno e
quindi nei separatori.
E inoltre possibile prevedere lutilizzo di tubazioni trattate con anticorrosivi o isolanti
termici per minimizzare problemi di usura o dispersione termica.
4.3. Tipi di refrigeranti
Si definisce refrigerante una qualsiasi sostanza che agisce assorbendo calore da un
oggetto, che viene quindi raffreddato.
I refrigeranti primari, utilizzati nellindustria, sono sfruttati per la loro capacit di cedere
calore se vaporizzati o di assorbirne se condensati; i refrigeranti secondari invece, sono
trasmettitori fluidi di calore e sono rappresentati dai sistemi bromuro di litio-acqua ed
ammoniaca-acqua. [5]
I refrigeranti pi comuni sono fluidi molto semplici come aria, ammoniaca, anidride
carbonica, anidride solforosa, ma la rapida diffusione capillare della refrigerazione nel
secondo e terzo quarto del ventesimo secolo, da attribuire ai CFC, o clorofluorocarburi, e
agli HCFC, ossia gli idroclorofluorocarburi, cio idrocarburi che contengono uno o pi
atomi di alogeno.
Questi refrigeranti hanno sancito una nuova era per via delle loro caratteristiche
qualitative: inodori, non infiammabili, non esplosivi, compatibili con i principali materiali ,
con COP ragionevolmente alto e, soprattutto, non tossici.
Negli ultimi decenni si molto discusso sulle ipotesi che attestano che gli atomi di cloro
e bromo rilasciati dagli idrocarburi alogenati siano responsabili dellassottigliamento dello
strato di ozono dellatmosfera particolarmente nella regione polare; per questo motivo la
produzione e luso dei CFC e degli HCFC sono stati progressivamente banditi dal
Protocollo di Montreal e successivi aggiornamenti.
Molto lavoro si sta compiendo per sviluppare refrigeranti sicuri ed efficienti per le
applicazioni industriali, e si studiano misture di refrigeranti insieme con miscele
azeotropiche .
Le propriet fisiche dei refrigeranti sono generalmente descritte da diagrammi
termodinamici bidimensionali con coordinate pressione-entalpia o da tabelle che mettono
in relazione la loro tensione di vapore a varie temperature.
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Per ogni tipologia di processo ed applicazione si sceglier il refrigerante con
caratteristiche ottimali, ma i criteri base per scegliere un refrigerante ideale sono i
medesimi:
non tossico, non infiammabile, non esplosivo;
compatibile con lambiente;
compatibile con gli altri materiali utilizzati negli impianti di refrigerazione
(olio,metalli, polimeri..);
caratteristiche termodinamiche e termofisiche buone, come elevato calore
latente, basso volume specifico del vapore, bassa velocit di compressione,
bassa viscosit, pressioni di esercizio ragionevolmente basse alla temperatura di
esercizio, alto calore specifico del vapore, basso calore specifico del liquido, alta
conducibilit e altre propriet di trasferimento del calore correlate;
facilmente rilevabile in caso di perdite accidentali;
buona stabilit chimica durante luso.
4.3.1. Ammoniaca
Lammoniaca il refrigerante singolo maggiormente utilizzato dopo i CFC.
Vede delle applicazioni industriali significative per le eccellenti caratteristiche
termodinamiche e termofisiche, esattamente come per gli idrocarburi alogenati, di cui
considerata unottima sostituta.
Si molto lavorato per apportare delle migliorie ai processi in modo da diminuire la
quantit di ammoniaca stoccata, mitigando i rischi connessi a perdite e rilasci a causa della
sua tossicit; anche a questo scopo si stanno rivalutando le tecniche di refrigerazione
indiretta o secondaria in numerosi ambiti. I suoi vapori formano miscele esplosive con
laria, ed i recipienti di gas liquefatto possono presentare pericolo di esplosione se
riscaldati (si veda la sezione 3.2.1 e successivamente il capitolo 5)
4.3.2. Altri liquidi frigorigeni
Oltre allammoniaca sono molto utilizzati:
il monoclorofluorometano, indicato con la sigla R-22 o con il nome di Freon 22;
il refrigerante 502 (R-502) costituito da una miscela azeotropica di R-22 e R-
115;
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miscele con percentuali diverse di composti clorurati e fluorurati del metano e
delletano;
I refrigeranti secondari, detti anche antigelo o salamoie, sono i liquidi maggiormente
utilizzati per trasportare energia e calore dalla sorgente remota di calore (scambiatore di
calore di processo); gli antigelo e le salamoie non cambiano il loro stato, tranne alcune
eccezioni.
I sistemi di refrigerazione indiretta prevalgono nellindustria chimica piuttosto che nelle
applicazioni commerciali o della ristorazione, ed pi evidente se cresce la quantit di
calore che deve essere trasferito.
Il vantaggio maggiore di questa soluzione refrigerativa la compattezza delle
apparecchiature necessarie, che devono essere collocate in sito sicuro, sia per le persone
che per le apparecchiature stesse.
Unaltra classe di refrigeranti pu essere individuata in alcuni composti organici; il
glicole etilenico praticamente inodore, incolore e completamente miscibile con lacqua,
oltre che essere poco volatile e scarsamente corrosivo.
Gli svantaggi di questo refrigerante sono individuabili nel relativamente basso
coefficiente di trasferimento del calore dovuto alle basse temperature di esercizio ed alla
tossicit intrinseca, che lo rende inadatto per luso nellindustria alimentare.
Il glicole propilenico invece, per quanto abbia un pessimo coefficiente di scambio
termico, ha carattere non tossico, per cui pu essere utilizzato a diretto contatto con gli
alimenti, anche se risulta essere pi costoso.
4.4. Criteri di scelta dei refrigeranti
Per quanto concerne la scelta del sistema, delle apparecchiature, e del refrigerante pi
adatto, non esistono regole fisse per decidere, ma si seguono dei criteri che influenzeranno
la scelta finale.
Le variabili che influenzeranno la decisione finale sono:
Entit della refrigerazione richiesta;
Tipologia di installazione;
Capacit termica degli oggetti da raffreddare;
Caratteristiche medie di condensazione (temperatura, tipo);
Fonte di energia per alimentare il sistema;
Ubicazione dellimpianto e spazi disponibili in esso;
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Budget disponibile;
Sicurezza dellimpianto e dellarea circostante;
Compatibilit con strutture preesistenti.
Generalmente il sistema a compressione di vapore il pi diffuso, e pu essere
utilizzato per molte applicazioni. I compressori alternativi sono largamente impiegati per le
basse velocit a cui operano, anche se richiedono spazi maggiori e costi di manutenzione
pi elevati rispetto ai compressori centrifughi, ma rimangono sempre pi economici per
quanto riguarda i costi iniziali.
I compressori centrifughi sono presi in considerazione per grandi installazioni e se le
temperature di evaporazione non sono troppo basse; i compressori a vite trovano impiego
se lo spazio nella sala macchine limitato, o se la macchina deve operare continuamente
per ore.
Il sistema ad espansione diretta maggiormente indicato per gli impianti di piccole
dimensioni, che hanno esigenze di compattezza e che utilizzano uno o due evaporatori,
mentre la sovralimentazione si utilizza in tutti quei casi in cui i costi iniziali per le
apparecchiature ausiliarie sono pi bassi rispetto al risparmio legato alle superfici
evaporative.
Per quanto concerne la scelta del refrigerante, anche in questo caso, complessa e deve
essere ben ponderata; per le applicazioni industriali, i vantaggi termodinamici ed
economici dellammoniaca, superano di gran lunga gli svantaggi legati alluso di questa
sostanza che ha carattere tossico e di cui sono possibili perdite o rilasci in atmosfera.
Gli idrocarburi alogenati presentano delle caratteristiche chimico-fisiche pi
vantaggiose, cio non sono tossici, non sono infiammabili, non sono esplosivi, ma sono
sospetti per gli effetti deleteri legati al rilascio in atmosfera di atomi alogenati che
innescano reazioni radicaliche a catena di distruzione dellozono; inoltre, per alcuni tipi di
refrigeranti alogenati stata bandita la produzione, quindi si rivolge lattenzione verso
luso combinato, per esempio, di ammoniaca ed altri refrigeranti secondari per molte
applicazioni.
I sistemi ad assorbimento sono invece presi in considerazione quando disponibile del
vapore a bassa pressione a basso costo o disponibile del calore di recupero, e la
differenza fra la temperatura di evaporazione e condensazione relativamente alta.
Gli unici problemi sono legati alla corrosione che induce il bromuro di litio, e la
pressione sia nellevaporatore che nellassorbitore, che risulta essere maggiore di quella
atmosferica.
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Il sistema di refrigerazione con eiettore utilizzato anchesso per applicazioni simili e
cio se la temperatura dellacqua in uscita relativamente alta, se sono disponibili acqua di
rete e vapore dacqua a basso costo, ma in ogni caso rimane una metodologia poco
applicata, ed attualmente esistono pochi dispositivi refrigeranti ad eiettore in funzione.
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5. FATTORI DI RISCHIO CONNESSI ALLUSO DI AMMONIACA
Questo capitolo dedicato interamente allammoniaca, dalla reattivit alla
considerazione delle principali caratteristiche tossicologiche che hanno impatto sulla salute
umana e sullambiente in seguito ad esposizione accidentale acuta e prolungata, come nel
caso di un rilascio industriale.[6]
5.1. Reattivit
Lammoniaca allo stato anidro generalmente poco corrosiva verso lacciaio, ma in
presenza di ossigeno inizia a corrodere il rame e le sue leghe, lalluminio, il nickel ed il
monel. E molto solubile in acqua, dove si comporta come base forte, e la reazione di
solubilizzazione esotermica, ed anche solubile in molti solventi organici e minerali;
reagisce violentemente con acidi, forti ossidanti e alogeni. In particolare reagisce con
lacido nitrico e gli ossidi di azoto formando nitrito e nitrato di ammonio, che si possono
decomporre con andamento esplosivo. In presenza di oli pu dare origine alla formazione
di nitrocomposti che, in condizioni particolari, possono comportare pericoli di scoppio;
inoltre pu reagire anche esplosivamente con alcuni metalli pesanti (rame, zinco, mercurio,
oro ed argento) e loro leghe, sali e ossidi (anche ossidi di ferro) .
Reagisce facilmente con lacqua e lumidit dellaria, formando ioni ammonio.
Se rilasciata in ambiente acquatico provoca un incremento del pH ed convertita dai
batteri a nitrato, con conseguente aumento della domanda di ossigeno biologica (BOD). In
atmosfera lo ione ammonio pu essere ossidato ad ossidi di azoto e nitrato, che
contribuiscono a conferire carattere acido alle precipitazioni.
5.2. Tossicologia
Lammoniaca ha forte azione irritante per le vie respiratorie, per gli occhi e per la cute,
e pu avere effetto ustionante da freddo sulla cute se c rapida evaporazione. La tipologia
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di effetto e la relativa entit sono da mettere in relazione con la dose assunta dal soggetto.
Infatti, nella maggior parte degli studi tossicologici, si considerano gli effetti in relazione
alle concentrazioni presenti in atmosfera e alla durata dei rilasci accidentali. Da un punto di
vista legato alla realt industriale e alla pericolosit di utilizzo, lammoniaca seconda solo
al cloro.
Nella tabella 5.1 viene eseguito un raffronto fra le caratteristiche tossicologiche dei due
principali gas tossici, cloro ed ammoniaca, e, risulta evidente quanto le concentrazioni
sopportabili e letali siano notevolmente pi alte per lammoniaca.
Tabella 5.1 Differenze di concentrazione fra cloro ed ammoniaca in ppm
Cl2 NH3
Soglia olfattiva circa 1 circa 5
Concentrazione sopportabile per 30-60 min 5 250
Concentrazione letale pi bassa per ogni specie 60 5000
Gli studi condotti sugli effetti tossicologici di una sostanza sulla salute umana sono
generalmente estrapolati dai dati di laboratorio disponibili per varie specie animali, o da
rari studi condotti in seguito a rilasci in cui sono stati coinvolti esseri umani, per esempio
le guerre chimiche, ma la scarsit di dati tuttora notevole.
Negli ultimi decenni si palesata le necessit di avere conoscenze tossicologiche pi
approfondite, sia per poter intervenire a livello preventivo, sia per poter fare opportune
valutazioni, anche per la mitigazione degli effetti sulla salute e sullambiente.
I primi studi di tossicologia ampiamente riconosciuti ed accreditati, furono condotti dal
Professor Lehmann a Wurzburg , nel 1886; con i primi studi esso fu in grado di affermare
che aveva osservato sperimentalmente delle differenze notevoli tra le varie specie esposte
ai vapori di ammoniaca; not infatti che cani e topi risultavano pi tolleranti dei gatti e dei
conigli; addirittura, sempre nel documento inerente agli studi condotti nel 1886, che un
ratto tollerava 13.400 ppm per tre ore con piccole difficolt, mentre uno studio del 1899
riporta ladeguamento dei cani allassunzione di 1000 ppm per tempi anche prolungati,
senza linsorgere di alcun sintomo correlato. Questo primo lavoro si rivel molto
interessante, anche se non contempla alcun valore di LC50.
Da allora in poi sono stati condotti molti altri esperimenti per stabilire gli effetti tossici
dellammoniaca sugli animali, principalmente condotti su topi o gatti; i pi utilizzati sono
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quelli pubblicati da Silver e McGrath , che lavorano al Centro Armi Chimiche Americano,
Carpenter, Vernot e McEwan, dellIstituto Mellon, sempre americano, Appelman , del
CIVO-TNO olandese e dalla russa Prokopeva .
Nella tabella 5.2 sono riportati i valori di LC50, per 30 minuti di esposizione, tollerati
da diverse specie animali in base ad esperimenti condotti dai principali ricercatori nel
campo, in anni diversi, anche molto lontani fra loro.
Tabella 5.2 Valori di LC50, per 30 minuti di esposizione da esperimenti su
animali
Specie Animale Anno LC50 ppm Ricercatore
Ratto 1964 21.860 Alpatov
Ratto 1982 23.300 Appelman
Ratto 1949 5660 Carpenter
Cavia 1977 14.260 Hilado
Cavia 1982 6044 Kapeghian
Ratto 1973 11.172 Prokopev
Ratto 1977 10.480 MacEwan
Cavia 1977 6905 MacEwan
Cavia 1948 5877 Silver
Cavia 1971 6525 Stupfel
Attualmente, per la maggior parte delle sostanza tossiche o presunte tali, esistono dati di
letteratura sempre riferiti a dati di origine animale. Luso di questi valori tossicologici
oggetto di attente considerazioni, in quanto ci si domanda se gli effetti tossici possano
essere gli stessi in varie specie, o se i metabolismi di assimilazione e detossificazione
siano simili ed avvengano con la stessa velocit negli uomini.
I dati di letteratura disponibili riportano che lammoniaca un irritante delle prime vie
respiratorie sia negli animali sia nelluomo; basse concentrazioni generano irritazione od
infiammazione del primo tratto respiratorio, nausea, salivazione e tosse. Linalazione di
alte concentrazioni mette a rischio la vita stessa in pochi minuti, in quanto provoca spasmi
della laringe, costrizione bronchiale ed edema polmonare. Inoltre, elevate concentrazioni
possono danneggiare gli occhi od il fegato, ma non sono stati osservati decessi nelle
situazioni di esposizione acuta per effetto di danni a questi organi. Di conseguenza si
stabilisce che lorgano bersaglio il sistema respiratorio, superiore ed inferiore.
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Per via della altissima solubilit in acqua dellammoniaca quella inalata, rapidamente
assorbita nel rivestimento delle mucose del sistema respiratorio superiore e, in caso di
esposizioni prolungate, una grande porzione di ammoniaca viene immagazzinata nelle
regioni bronchiolari ed alveolari dei polmoni.
Il profilo degli effetti tossici su animali ed uomo, aumenta notevolmente con laumento
della concentrazione di idrossido di ammonio, che incrementa il pH dei fluidi respiratori, e
ci non evidenzia particolari differenze metaboliche significative.
Nella tabella 5.3 e 5.4 vengono confrontate le principali caratteristiche fisiologiche, in
particolare quelle dellapparato respiratorio, delle diverse specie coinvolte nei principali
esperimenti, ed in particolare, quelle caratteristiche che sono determinanti per poter
valutare lesposizione ad una sostanza tossica ad azione irritante dellapparato respiratorio.
Tabella 5.3 Principali differenze anatomiche e fisiologiche tra uomo e altre
specie animali.
specie Peso corporeo,
kg
Volume
polmonare, ml
Superficie
alveoli, m
Ventilazione
polmonare a
riposo
ml/min
Umana 75 7000 82 6000
Cane 22.8 1501 90 2923
Scimmia 3.7 184 13 694
Coniglio 3.6 79 5.9 1042
Ratto 0.14 6.3 0.39 84
Cavia 0.023 0.74 0.68 24
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Tabella 5.4 Estrapolazione confronto tra volumi sopportati da diverse specie
animali
