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Minaccia nel sottosuolo: l’uranio residuale delle miniere

Scritto da Leonardo Debbia il 23.02.2017

E’ possibile che dopo decenni dalla chiusura e sigillatura di una miniera di uranio, l’elemento radioattivo possa ancora esser presente nelle acque sotterranee circolanti nei pressi del sito, nonostante gli sforzi impiegati per la bonifica.
Recentemente, alcuni scienziati dello Stanford National Accelerator Laboratory (SLAC), il Laboratorio statunitense del Dipartimento dell’energia presso la Stanford University, California, hanno condotto uno studio che aiuta a comprendere come l’uranio continui a contaminare l’ambiente sotterraneo nelle vicinanze delle vecchie miniere e perché questo sia così difficile da essere eliminato dal terreno.

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Ricercatori dello SLAC raccolgono campioni di sedimento in un ex sito minerario di uranio a Riverton, Wyoming

Contrariamente alle ipotesi formulate nei modelli matematici sul comportamento dell’uranio, i ricercatori hanno scoperto che la contaminazione persiste nel terreno perché l’elemento inquinante si lega alla materia organica presente nei sedimenti.

I risultati dello studio, pubblicati negli Atti della National Academy of Sciences, forniscono informazioni utili e accurate per il monitoraggio e la bonifica dei siti.

Più di vent’anni fa, l’uranio era stato rimosso dai siti contaminati, come prima fase del processo di bonifica, e le ex-miniere e i cumuli di rifiuti radioattivi erano stati ricoperti.

Allora, ci si aspettava che l’uranio rimasto in profondità nel sottosuolo, sotto i rifiuti, con l’aiuto delle correnti d’acqua sotterranee naturali, abbandonasse le aree contaminate.

Invece, l’uranio si è mantenuto a livelli elevati nella vicina falda freatica molto più a lungo di quanto era stato previsto dai modelli matematici.

In un precedente studio i ricercatori dello SLAC avevano osservato che l’uranio si era accumulato nei sedimenti a basso contenuto di ossigeno, nelle vicinanze di un sito di rifiuti, nella parte superiore del bacino del fiume Colorado.

Questi sedimenti erano molto ricchi di materia organica, quali residui vegetali e comunità batteriche, e nel corso dello studio attuale, i ricercatori hanno rinvenuto la forma più presente in questi sedimenti, l’uranio tetravalente, che ha la proprietà di legarsi alla materia organica e alle argille sedimentate.

Ovviamente, questo rende il residuo nei siti più stabile e più difficile da essere asportato.

Il risultato è in conflitto con gli attuali modelli utilizzati per prevedere il movimento e la longevità dell’uranio nei sedimenti, che lo trattengono in una forma di minerale insolubile, l’uraninite.

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Sito di un ex miniera di uranio a Rifle, Colorado, nel 1950 (in alto) e come appare oggi (in basso). Anche se il sito risanato sembra pulito, i livelli di uranio nelle acque sotterranee continuano a rimanere sopra i livelli di sicurezza con rischi per la salute umana e per l’ambiente (credit: John Bargar / SLAC National Accelerator Laboratory)

Le diverse forme chimiche dell’elemento variano molto per la loro mobilità, dato che si muovono agevolmente nell’acqua, secondo Sharon Bone, autore principale dell’articolo e ricercatrice presso la Divisione SSRL (Stanford Synchroton Radiation Lightsource) dello SLAC.

Dal momento che l’uranio è strettamente legato alla materia organica nei sedimenti, in determinate condizioni non subisce alcuno spostamento, rimanendo nei siti contaminati.

L’uranio tetravalente può diventare mobile se qualche vena della falda freatica e l’ossigeno dall’aria riescono ad entrare negli spazi precedentemente riempiti d’acqua del sedimento; in particolare, quando l’uranio è legato alla materia organica, piuttosto che essere immagazzinato in minerali insolubili.

“O si voglia che l’uranio sia solubile e venga asportato dalle acque sotterranee o si voglia che l’uranio rimanga nei sedimenti e resti fuori dalle acque sotterranee, in condizioni stagionali instabili e oscillanti nessuno dei due processi avviene completamente”.

Questo andamento ciclico nella falda può causare picchi di persistente contaminazione da uranio, già individuata nelle acque sotterranee; qualcosa che era sfuggito nelle modellazioni precedenti.

“La contaminazione da uranio è stata osservata per lo più in modelli di laboratorio molto semplici”, continua Bone. “Un grande passo avanti sta nel fatto che ora stiamo esaminando la forma nativa ambientale dell’uranio nei sedimenti, in situ. Queste dinamiche sono complesse e questa ricerca ci consentirà per il futuro di fare rilevanti previsioni di modellazione”.

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