La quantità di rifiuti prodotti dalla società umana è in aumento. I rifiuti solidi commerciali e domestici sono un grande problema pratico per molti governi locali. I rifiuti industriali hanno solitamente un volume molto più piccolo, ma è più probabile che contengano materiali pericolosi, come sostanze chimiche tossiche, liquidi infiammabili e amianto. Sebbene la quantità totale sia inferiore, lo smaltimento dei rifiuti industriali pericolosi è stato una preoccupazione maggiore rispetto ai rifiuti domestici a causa del pericolo percepito per la salute e del rischio di contaminazione ambientale.
La generazione di rifiuti pericolosi è diventata un grave problema in tutto il mondo. La causa principale del problema è la produzione e la distribuzione industriale. L'inquinamento del suolo si verifica quando i rifiuti pericolosi contaminano il suolo e le falde acquifere a causa di misure di smaltimento inadeguate o irresponsabili. I siti di smaltimento dei rifiuti abbandonati o trascurati rappresentano un problema particolarmente difficile e costoso per la società. A volte i rifiuti pericolosi vengono smaltiti illegalmente e in modo ancora più pericoloso perché il proprietario non riesce a trovare un modo economico per liberarsene. Uno dei maggiori problemi irrisolti nella gestione dei rifiuti pericolosi è quello di trovare metodi di smaltimento sicuri ed economici. La preoccupazione del pubblico per i rifiuti pericolosi si concentra sui potenziali effetti sulla salute dell'esposizione a sostanze chimiche tossiche, e in particolare sul rischio di cancro.
La Convenzione di Basilea approvata nel 1989 è un accordo internazionale per controllare il movimento transfrontaliero di rifiuti pericolosi e per impedire che rifiuti pericolosi vengano spediti per lo smaltimento in paesi che non dispongono delle strutture per trattarli in sicurezza. La Convenzione di Basilea richiede che la produzione di rifiuti pericolosi e il movimento transfrontaliero dei rifiuti siano ridotti al minimo. Il traffico di rifiuti pericolosi è soggetto all'autorizzazione informata e alle leggi del paese ricevente. Il movimento transfrontaliero di rifiuti pericolosi è soggetto a buone pratiche ambientali e alla garanzia che il paese ricevente sia in grado di gestirli in sicurezza. Tutti gli altri traffici di rifiuti pericolosi sono considerati illegali e quindi con intenti criminali, soggetti alle leggi e alle sanzioni nazionali. Questa convenzione internazionale fornisce un quadro essenziale per il controllo del problema a livello internazionale.
Proprietà pericolose delle sostanze chimiche
Le sostanze pericolose sono composti e miscele che rappresentano una minaccia per la salute e la proprietà a causa della loro tossicità, infiammabilità, potenziale esplosivo, radiazioni o altre proprietà pericolose. L'attenzione del pubblico tende a concentrarsi su agenti cancerogeni, rifiuti industriali, pesticidi e rischi di radiazioni. Tuttavia, innumerevoli composti che non rientrano in queste categorie possono rappresentare una minaccia per la sicurezza e la salute pubblica.
Le sostanze chimiche pericolose possono presentare pericoli fisici, sebbene ciò sia più comune nei trasporti e negli incidenti industriali. Gli idrocarburi possono prendere fuoco e persino esplodere. Gli incendi e le esplosioni possono generare i propri pericoli tossici a seconda delle sostanze chimiche inizialmente presenti. Gli incendi che coinvolgono le aree di stoccaggio dei pesticidi sono una situazione particolarmente pericolosa, in quanto i pesticidi possono essere convertiti in prodotti di combustione ancora più altamente tossici (come i paraossoni nel caso degli organofosfati) e si possono generare notevoli quantità di diossine e furani dannosi per l'ambiente dalla combustione nel presenza di composti di cloro.
La tossicità, tuttavia, è la principale preoccupazione della maggior parte delle persone rispetto ai rifiuti pericolosi. Le sostanze chimiche possono essere tossiche per gli esseri umani e possono anche essere dannose per l'ambiente a causa della tossicità per le specie animali e vegetali. Quelli che non si degradano facilmente nell'ambiente (una caratteristica chiamata biopersistenza) o che si accumulano nell'ambiente (caratteristica chiamata bioaccumulo) destano particolare preoccupazione.
Il numero e la natura pericolosa delle sostanze tossiche di uso comune è cambiato radicalmente. Nell'ultima generazione, la ricerca e lo sviluppo in chimica organica e ingegneria chimica hanno introdotto migliaia di nuovi composti nell'uso commerciale diffuso, inclusi composti persistenti come i bifenili policlorurati (PCB), pesticidi più potenti, acceleratori e plastificanti con effetti insoliti e poco conosciuti . La produzione di prodotti chimici è aumentata notevolmente. Nel 1941 la produzione di tutti i composti organici sintetici nei soli Stati Uniti, ad esempio, era inferiore a un miliardo di chilogrammi. Oggi è molto più grande di 80 miliardi di chilogrammi. Molti composti di uso comune oggi sono stati sottoposti a pochi test e non sono ben compresi.
Le sostanze chimiche tossiche sono anche molto più invadenti nella vita quotidiana rispetto al passato. Molti impianti chimici o siti di smaltimento che un tempo erano isolati o ai margini della città sono stati incorporati nelle aree urbane dalla crescita suburbana. Le comunità ora si trovano più vicine al problema rispetto al passato. Alcune comunità sono costruite direttamente su vecchi siti di smaltimento. Sebbene gli incidenti che coinvolgono sostanze pericolose assumano molte forme e possano essere altamente individuali, la grande maggioranza sembra coinvolgere una gamma relativamente ristretta di sostanze pericolose, che comprende: solventi, vernici e rivestimenti, soluzioni metalliche, bifenili policlorurati (PCB), pesticidi e acidi e alcali. Negli studi condotti negli Stati Uniti, le dieci sostanze pericolose più comuni trovate nei siti di smaltimento che richiedono l'intervento del governo erano piombo, arsenico, mercurio, cloruro di vinile, benzene, cadmio, PCB, cloroformio, benzo(a)pirene e tricloroetilene. Tuttavia, anche il cromo, il tetracloroetilene, il toluene e il di-2-etilesilftalato erano importanti tra quelle sostanze di cui si poteva dimostrare la migrazione o per le quali esisteva la possibilità di esposizione umana. L'origine di questi rifiuti chimici varia notevolmente e dipende dalla situazione locale, ma in genere soluzioni galvaniche, prodotti chimici di scarto, sottoprodotti di fabbricazione e solventi di scarto contribuiscono al flusso di rifiuti.
Contaminazione delle acque sotterranee
La Figura 1 presenta una sezione trasversale di un ipotetico sito di rifiuti pericolosi per illustrare i problemi che si possono incontrare. (In pratica, un tale sito non dovrebbe mai essere posizionato vicino a uno specchio d'acqua o sopra un letto di ghiaia). sito e nel terreno sottostante. Tale sito dispone anche di strutture per il trattamento di quelle sostanze chimiche che possono essere neutralizzate o trasformate e per ridurre il volume dei rifiuti che entrano nel sito; quelle sostanze chimiche che non possono essere così trattate sono contenute in contenitori impermeabili. (La permeabilità, tuttavia, è relativa, come descritto di seguito.)
Figura 1. Sezione trasversale di un'ipotetica discarica di rifiuti pericolosi
Le sostanze chimiche possono fuoriuscire per perdite se il contenitore è compromesso, per lisciviazione se l'acqua entra o si rovescia durante la manipolazione o dopo che il sito è stato disturbato. Una volta che permeano il liner di un sito, o se il liner è rotto o se non c'è liner, entrano nel terreno e migrano verso il basso a causa della gravità. Questa migrazione è molto più rapida attraverso il terreno poroso ed è lenta attraverso l'argilla e il substrato roccioso. Anche nel sottosuolo, l'acqua scorre a valle e prenderà il percorso di minor resistenza, quindi il livello della falda acquifera scenderà leggermente nella direzione del flusso e il flusso sarà molto più veloce attraverso sabbia o ghiaia. Se c'è una falda freatica sotto terra, le sostanze chimiche alla fine la raggiungeranno. I prodotti chimici più leggeri tendono a galleggiare sulle acque sotterranee ea formare uno strato superiore. Le sostanze chimiche più pesanti e i composti solubili in acqua tendono a dissolversi o ad essere trasportati dalle acque sotterranee mentre scorrono lentamente nel sottosuolo attraverso rocce porose o ghiaia. La regione di contaminazione, chiamata pennacchio, può essere mappato perforando pozzi di prova o fori. Il pennacchio si espande lentamente e si muove nella direzione del movimento delle acque sotterranee.
La contaminazione delle acque superficiali può verificarsi a causa del deflusso dal sito, se lo strato superiore del suolo è contaminato o delle acque sotterranee. Quando le acque sotterranee si immettono in un corpo idrico locale, come un fiume o un lago, la contaminazione viene trasportata in questo corpo idrico. Alcuni prodotti chimici tendono a depositarsi nel sedimento del fondo e altri sono trasportati dal flusso.
La contaminazione delle acque sotterranee può richiedere secoli per risolversi da sola. Se i pozzi poco profondi vengono utilizzati come fonte d'acqua dai residenti locali, esiste la possibilità di esposizione per ingestione e contatto con la pelle.
Preoccupazioni per la salute umana
Le persone entrano in contatto con sostanze tossiche in molti modi. L'esposizione a una sostanza tossica può verificarsi in diversi punti del ciclo di utilizzo della sostanza. Le persone lavorano in uno stabilimento dove le sostanze nascono come scarti di un processo industriale e non si cambiano d'abito né si lavano prima di tornare a casa. Possono risiedere vicino a siti di smaltimento di rifiuti pericolosi che sono illegali o mal progettati o gestiti, con possibilità di esposizione a seguito di incidenti o manipolazione negligente o mancanza di contenimento della sostanza o mancanza di recinzioni per tenere i bambini fuori dal sito. L'esposizione può verificarsi in casa a causa di prodotti di consumo etichettati in modo errato, conservati in modo inadeguato e non a prova di bambino.
Tre vie di esposizione sono di gran lunga le più importanti per considerare le implicazioni per la tossicità dei rifiuti pericolosi: inalazione, ingestione e assorbimento attraverso la pelle. Una volta assorbite, ea seconda della via di esposizione, ci sono molti modi in cui le persone possono essere colpite da sostanze chimiche tossiche. Ovviamente, l'elenco dei possibili effetti tossici associati ai rifiuti pericolosi è molto lungo. Tuttavia, la preoccupazione pubblica e gli studi scientifici hanno avuto la tendenza a concentrarsi sul rischio di cancro e sugli effetti riproduttivi. In generale, ciò ha rispecchiato il profilo dei rischi chimici in questi siti.
Sono stati condotti molti studi sui residenti che vivono intorno o vicino a tali siti. Con poche eccezioni, questi studi hanno mostrato molto poco in termini di problemi di salute verificabili e clinicamente significativi. Le eccezioni tendono ad essere situazioni in cui la contaminazione è eccezionalmente grave e c'è stato un chiaro percorso di esposizione dei residenti immediatamente adiacenti al sito o che bevono acqua di pozzo attingendo alle acque sotterranee contaminate dal sito. Ci sono diverse probabili ragioni per questa sorprendente assenza di effetti sulla salute documentabili. Uno è che, a differenza dell'inquinamento atmosferico e dell'inquinamento delle acque superficiali, le sostanze chimiche nell'inquinamento del suolo non sono facilmente disponibili per le persone. Le persone possono vivere in aree altamente contaminate da sostanze chimiche, ma a meno che non entrino effettivamente in contatto con le sostanze chimiche attraverso una delle vie di esposizione sopra menzionate, non ne risulterà alcuna tossicità. Un altro motivo potrebbe essere che gli effetti cronici dell'esposizione a queste sostanze chimiche tossiche richiedono molto tempo per svilupparsi e sono molto difficili da studiare. Ancora un altro motivo potrebbe essere che queste sostanze chimiche sono meno potenti nel causare effetti cronici sulla salute negli esseri umani di quanto si suppone normalmente.
Nonostante gli effetti sulla salute umana, il danno dell'inquinamento del suolo agli ecosistemi può essere molto grande. Le specie vegetali e animali, i batteri del suolo (che contribuiscono alla produttività agricola) e altri costituenti dell'ecosistema possono essere danneggiati irreversibilmente da gradi di inquinamento che non sono associati ad alcun effetto visibile sulla salute umana.
Controllo del problema
A causa della distribuzione della popolazione, delle restrizioni sull'uso del suolo, dei costi di trasporto e della preoccupazione della società per gli effetti ambientali, c'è un'intensa pressione per trovare una soluzione al problema dello smaltimento economico dei rifiuti pericolosi. Ciò ha portato a un maggiore interesse per metodi come la riduzione alla fonte, il riciclaggio, la neutralizzazione chimica e i siti sicuri per lo smaltimento dei rifiuti pericolosi (contenimento). I primi due riducono la quantità di rifiuti prodotti. La neutralizzazione chimica riduce la tossicità dei rifiuti e può convertirli in un solido più facilmente manipolabile. Quando possibile, è preferibile che ciò avvenga presso il sito di produzione dei rifiuti per ridurre la quantità di rifiuti che devono essere movimentati. Per i rifiuti residui sono necessari impianti di smaltimento dei rifiuti pericolosi ben progettati, che utilizzino le migliori tecnologie disponibili di trattamento chimico e contenimento.
I siti sicuri per il contenimento dei rifiuti pericolosi sono relativamente costosi da costruire. Il sito deve essere selezionato attentamente per garantire che l'inquinamento delle acque superficiali e delle principali falde acquifere (acque sotterranee) non si verifichi facilmente. Il sito deve essere progettato e realizzato con barriere impermeabili per evitare la contaminazione del suolo e delle acque sotterranee. Queste barriere sono tipicamente rivestimenti in plastica pesante e strati di argilla pressata riempiono sotto le aree di contenimento. In realtà, la barriera agisce per ritardare lo sfondamento e per rallentare la permeazione che alla fine si verifica a un tasso accettabile, tale da non provocare accumulo o inquinamento significativo delle acque sotterranee. Permeabilità è una proprietà del materiale, descritta in termini di resistenza del materiale a un liquido o gas che lo penetra in determinate condizioni di pressione e temperatura. Anche la barriera meno permeabile, come le fodere di plastica o l'argilla compressa, alla fine consentirà il passaggio di alcune sostanze chimiche liquide attraverso la barriera, anche se potrebbero volerci anni e persino secoli, e una volta che si verifica lo sfondamento, il flusso diventa continuo, anche se può verificarsi a un tasso molto basso. Ciò significa che le acque sotterranee immediatamente al di sotto di un sito di smaltimento di rifiuti pericolosi presentano sempre un certo rischio di contaminazione, anche se molto ridotto. Una volta che le acque sotterranee sono contaminate, è molto difficile e spesso impossibile decontaminare.
Molti siti di smaltimento di rifiuti pericolosi sono regolarmente monitorati con sistemi di raccolta e testando i pozzi vicini per garantire che l'inquinamento non si diffonda. I più avanzati sono costruiti con impianti di riciclaggio e trattamento in loco o nelle vicinanze per ridurre ulteriormente i rifiuti che finiscono nel sito di smaltimento.
I siti di contenimento dei rifiuti pericolosi non sono una soluzione perfetta al problema dell'inquinamento del suolo. Richiedono competenze costose per la progettazione, sono costose da costruire e possono richiedere il monitoraggio, il che crea un costo continuo. Non garantiscono che la contaminazione delle acque sotterranee non si verificherà in futuro, sebbene siano efficaci nel ridurla al minimo. Uno dei principali svantaggi è che qualcuno, inevitabilmente, deve viverci vicino. Le comunità in cui si trovano o si propone di localizzare siti di rifiuti pericolosi di solito vi si oppongono con forza e rendono difficile per i governi concedere l'approvazione. Questa è chiamata sindrome del "non nel mio cortile" (NIMBY) ed è una risposta comune all'ubicazione di strutture considerate indesiderabili. Nel caso di siti di rifiuti pericolosi, la sindrome NIMBY tende ad essere particolarmente forte.
Sfortunatamente, senza siti di contenimento dei rifiuti pericolosi, la società potrebbe perdere completamente il controllo della situazione. Quando non è disponibile un sito per rifiuti pericolosi o quando è troppo costoso utilizzarne uno, i rifiuti pericolosi vengono spesso smaltiti illegalmente. Tali pratiche includono il versamento di rifiuti liquidi sul terreno in aree remote, lo scarico dei rifiuti nelle fognature che vanno nei corsi d'acqua locali e la spedizione dei rifiuti verso giurisdizioni che hanno leggi più permissive che disciplinano la gestione dei rifiuti pericolosi. Ciò può creare una situazione ancora più pericolosa di quella che creerebbe un sito di smaltimento mal gestito.
Esistono diverse tecnologie che possono essere utilizzate per smaltire i rifiuti rimanenti. L'incenerimento ad alta temperatura è uno dei mezzi più puliti ed efficaci per lo smaltimento dei rifiuti pericolosi, ma il costo di queste strutture è molto elevato. Uno degli approcci più promettenti è stato quello di incenerire i rifiuti tossici liquidi in forni da cemento, che funzionano alle alte temperature necessarie e si trovano in tutto il mondo sviluppato e in via di sviluppo. L'iniezione in pozzi profondi, sotto la falda freatica, è un'opzione per i prodotti chimici che non possono essere smaltiti in altro modo. Tuttavia, la migrazione delle acque sotterranee può essere complicata e talvolta situazioni di pressione insolite nel sottosuolo o perdite nel pozzo portano comunque alla contaminazione delle acque sotterranee. La dealogenazione è una tecnologia chimica che rimuove gli atomi di cloro e bromo dagli idrocarburi alogenati, come i PCB, in modo che possano essere facilmente smaltiti mediante incenerimento.
Un importante problema irrisolto nella gestione dei rifiuti solidi urbani è la contaminazione da rifiuti pericolosi scartati accidentalmente o intenzionalmente. Ciò può essere ridotto al minimo deviando lo smaltimento in un flusso di rifiuti separato. La maggior parte dei sistemi di rifiuti solidi urbani devia i rifiuti chimici e altri rifiuti pericolosi in modo che non contaminino il flusso di rifiuti solidi. Il flusso di rifiuti separati dovrebbe, idealmente, essere deviato verso un sito sicuro per lo smaltimento dei rifiuti pericolosi.
C'è un urgente bisogno di strutture per raccogliere e smaltire correttamente piccole quantità di rifiuti pericolosi, a costi minimi. Gli individui che si trovano in possesso di una bottiglia o di una lattina di solventi, pesticidi o qualche polvere o fluido sconosciuto di solito non possono permettersi l'alto costo di un corretto smaltimento e non comprendono il rischio. È necessario un sistema per raccogliere tali rifiuti pericolosi dai consumatori prima che vengano versati a terra, scaricati nel gabinetto o bruciati e rilasciati nell'aria. Un certo numero di comuni sponsorizza giornate di "rastrellamento tossico", in cui i residenti portano piccole quantità di materiali tossici in un luogo centrale per uno smaltimento sicuro. In alcune aree urbane sono stati introdotti sistemi decentrati che prevedono il ritiro domiciliare o locale di piccole quantità di sostanze tossiche da smaltire. Negli Stati Uniti, l'esperienza ha dimostrato che le persone sono disposte a guidare fino a cinque miglia per smaltire i rifiuti tossici domestici in modo sicuro. È urgentemente necessaria l'educazione dei consumatori per promuovere la consapevolezza della potenziale tossicità dei prodotti comuni. I pesticidi nelle bombolette spray, la candeggina, i detergenti per la casa e i liquidi per la pulizia sono potenzialmente pericolosi, soprattutto per i bambini.
Siti di smaltimento rifiuti pericolosi abbandonati
I siti di rifiuti pericolosi abbandonati o insicuri sono un problema comune in tutto il mondo. I siti di rifiuti pericolosi che devono essere ripuliti rappresentano un grande onere per la società. La capacità dei paesi e delle giurisdizioni locali di ripulire i principali siti di rifiuti pericolosi varia notevolmente. Idealmente, il proprietario del sito o la persona che ha creato il sito dovrebbe pagare per la sua pulizia. In pratica, tali siti sono spesso passati di mano e i precedenti proprietari hanno spesso cessato l'attività, gli attuali proprietari potrebbero non avere le risorse finanziarie per ripulire e lo sforzo di pulizia tende a essere ritardato per periodi molto lunghi da costose tecniche studi seguiti da battaglie legali. I paesi più piccoli e meno ricchi hanno poca influenza nel negoziare la bonifica con gli attuali proprietari del sito o le parti responsabili e non dispongono di risorse sostanziali per ripulire il sito.
Gli approcci tradizionali alla bonifica dei siti di rifiuti pericolosi sono molto lenti e costosi. Richiede competenze altamente specializzate che spesso scarseggiano. Un sito di rifiuti pericolosi viene prima valutato per determinare la gravità dell'inquinamento del suolo e se le acque sotterranee sono contaminate. Viene determinata la probabilità che i residenti entrino in contatto con sostanze pericolose e, in alcuni casi, viene calcolata una stima del rischio per la salute che ciò comporta. Devono essere decisi livelli di bonifica accettabili, la misura in cui l'esposizione deve essere infine ridotta per proteggere la salute umana e l'ambiente. La maggior parte dei governi prende decisioni sui livelli di bonifica applicando varie leggi ambientali applicabili, standard di inquinamento atmosferico, standard di acqua potabile e sulla base di una valutazione dei rischi per la salute posti da un particolare sito. I livelli di pulizia sono quindi impostati per riflettere sia le preoccupazioni per la salute che per l'ambiente. È necessario prendere una decisione su come risanare il sito o sul modo migliore per ottenere questa riduzione dell'esposizione. La bonifica è un problema tecnico per raggiungere questi livelli di pulizia mediante l'ingegneria e altri metodi. Alcune delle tecniche utilizzate includono l'incenerimento, la solidificazione, il trattamento chimico, l'evaporazione, il lavaggio ripetuto del suolo, la biodegradazione, il contenimento, la rimozione del suolo fuori dal sito e il pompaggio delle acque sotterranee. Queste opzioni ingegneristiche sono troppo complesse e specifiche per le circostanze per essere descritte in dettaglio. Le soluzioni devono adattarsi alla situazione particolare e ai fondi disponibili per ottenere il controllo. In alcuni casi, la riparazione non è fattibile. Occorre quindi decidere quale uso del suolo sarà consentito sul sito.