7. Az azbeszt fogalma
7.1 Az azbesztszál – ásványtani kritérium
7.1.2 A krizotil
A krizotil6 a rétegszilikátok csoportjába tartozik, azon belül is a szerpentin csoportba.7 A szerpentin csoport ásványainak, így a krizotilnak is, az összetétele Mg3[Si2O5](OH)4, amely többféle szerkezettel párosul. A szerkezeti sokféleség abból adódik, hogy az össze-kapcsolódó tetraéder- (T) és oktaéderrétegek (O) között méretkülönbség van, amit külön-bözőképp lehet feloldani, a krizotil esetében éppen a rétegek megfelelő irányú feltekerésé-vel (7.10.−7.12. ábra). A krizotil szerkezete tehát egyértelműen megmagyarázza a szálas megjelenést. A szálak belső átmérője a transzmissziós elektronmikroszkópos vizsgálatok alapján 60−80 Å (=6−8 nm) körüli, külső átmérője pedig nem haladja meg a néhány 100 Å-öt (néhány 10 nm-t; 7.12.b. ábra). Huntington és munkatársai (2008) krizotilazbeszt-szálak keresztmetszetét vizsgálva 0,05−0,06 µm (=500−600 Å) átlagos szálátmérőt állapítottak meg.
6 A krizotil több szerkezeti módosulattal rendelkezhet, megkülönböztetünk ortokrizotilt (rombos, krizotil-2Orc1), parakrizotilt (rombos) és klinokrizotilt (monoklin, krizotil-1Mc1, illetve krizotil-2Mc1). Részben a közérthetőség kedvéért, részben pedig azért, mert sem a törvényekben, sem az orvosi kutatásokban stb. nem szerepel pontosabb orvosi besorolás, mi csak krizotilként hivatkozunk rá a továbbiakban.
7 A szerpentin csoportba tartozó ásványok a lizardit, antigorit, a krizotil és a poligonális szerpentin. A szerke-zeti módosulatok sokszor összenőve jelennek meg, szerkeszerke-zetileg feszegetve a kristály fogalmát is. A csoport ásványai szerkezeti változatosságuk miatt a mai napig az ásványtudományi szakemberek (mineralógusok) érdeklődésének középpontjában állnak.
7. AZ AZBESZT FOGALMA 73
Tóth Erzsébet, Weiszburg Tamás, ELTE TTK www.tankonyvtar.hu
A poligonális szerpentin szintén szálas megjelenésű, de sokkal ritkább, mint a krizotil. A poligonális szerpentinszálak vastagabbak a krizotilnál, átmérőjük a 150−500 nm-t is elér-heti (7.10. és 7.12. ábra).
Az 1.2. számítási feladat azt szemlélteti, hogy hány elemi szálból áll a szabad szemmel még nem látható, de fáziskontrasztos fénymikroszkóppal már észlelhető azbeszt szálköteg.
7.10. ábra. FESEM (téremissziós pásztázó elektronmikroszkópos) felvételek a NIST SRM 1866 azbeszt sztenderd8 krizotiljáról. A b) ábra közepén különösen jól látszik, hogy a krizotilszálak ke-resztmetszete kör alakú, és nem sokszög (azaz prizma és véglapok kombinációja metszetben), mint
az amfiboloké (7.8.a. ábra). Az R.J. Lee Group (USA) szívességéből
8 NIST SRM: National Institute of Standards and Technology, Standard Reference Material. Az Amerikai Sztenderd és Technológiai Intézet (NIST) megvásárolható sztenderd referenciaanyagokat (SRM) állít elő, tömeges azbesztekre a NIST SRM 1866, 1866A, 1866B és 1867, 1867A vonatkoztak (mára elfogytak a kész-letek). Az 1866-os sorszámú sztenderdek három, kereskedelemben található gyakori azbesztszálat tartalmaz-tak, kanadai krizotilt, illetve dél-afrikai amozitot (grunerit) és krokidolitot (riebeckit). Az 1867-es sorszámú sztenderdek három, kereskedelemben található ritka azbesztszálat tartalmaztak, indiai antofillitet, illetve amerikai aktinolitot (Virginia állam) és tremolitot (Kalifornia állam). Az ilyen sztenderdek a laboratóriumok munkáját segítik, a vizsgálatra beküldött anyagok összevethetők ezekkel a hitelesített sztenderdekkel. Továb-bi információk: www.nist.gov.
74 KÖRNYEZETI ÁSVÁNYTAN II.
www.tankonyvtar.hu Tóth Erzsébet, Weiszburg Tamás, ELTE TTK 7.11. ábra: A krizotil egyszerűsített szerkezeti felépítése. A tetraéderrétegeket kékkel ábrázolt [SiO4]4− tetraéderek alkotják. Ha ezeket egy lapjukkal képzeletbeli asztal lapjára helyezzük, három csúcsukon keresztül további tetraéderekhez csatlakoznak, így hatos gyűrűkből álló végtelen réteget
képeznek az asztallapon, negyedik csúcsuk pedig egy irányba (felfelé) néz. Az oktaéderréteget [MgO2(OH)4]6− összetételű, lapjaikkal érintkező, sárgával jelölt oktaéderek alkotják (az oktaéder
középpontjában Mg2+ kation, a csúcsain négy OH− és két O2− anion foglal helyet). Az oktaéderréteg és a tetraéderréteg kapcsolódása az O csúcsokon keresztül valósul meg: a
tetraéde-rek „felfelé” néző, más tetraéderhez nem kapcsolódó csúcsa egyben egy oktaéder egyik O csúcsa is. Mivel az oktaéderréteg a nagyobb, a tetraéderréteg feltekeredik, hogy az egy irányba néző csú-csok távolodjanak kicsit egymástól (mint a sün hátán a tüskék), és így adnak helyet a nagyobb ok-taédereknek. A TO rétegpárokból az azbesztszálak többféleképpen is létrejöhetnek. A TO rétegpá-rok alkothatnak egymásba csúsztatott, mind nagyobb átmérőjű hengereket (koncentrikus felépítés,
baloldali ábra), illetve felcsavarodhatnak spirálisan is, akár egyesével (jobb oldali ábra), akár több rétegpár együtt. A szálak lehetnek üregesek, ekkor a belsejük vagy üres, vagy amorf anyaggal
kitöltött, de előfordulhat az is, hogy a szál belsejében nincs üreg. A krizotil szimmetriája rombos vagy monoklin
7. AZ AZBESZT FOGALMA 75
Tóth Erzsébet, Weiszburg Tamás, ELTE TTK www.tankonyvtar.hu 7.12. ábra: a) Krizotilhenger felépítése, Dódony István modellje (Dódony, 2007). Drapp szín jelöli
az [SiO4]4- tetraédereket, türkiz az [MgO2(OH)4]6- oktaédereket, a piros golyók az O2-, illetve OH -anionokat. b) Az a) ábrán bemutatott, egymásba csúsztatott (koncentrikus) hengerekből álló krizotil, a száltengely felől nézve. c) Poligonális (=sokszögű) szerpentin, amely 15 szektorból
(„tor-taszeletből”) áll, és metszetben szabályos tizenötszöghöz hasonlít. A bemutatott krizotilszál (b) átmérője 240 Å (=0,024 µm), míg a poligonális szerpentinszálé (c) majdnem egy nagyságrenddel
nagyobb, mintegy 1800 Å (=0,18 µm). d) A képen látható szerpentinásványok (Kr – krizotil, L – lizardit) és a klorit (Kl) szerkezetek néhány 10 nm-es léptékben egymásba mennek át, feszegetve a
hagyományos ásvány fogalmát.
b)–d): Dódony István HRTEM felvételei (Dódony, 2007). A vizsgált példány lelőhelye Texas, Lan-caster megye, Pennyslvania állam, USA. Az ELTE TTK Természetrajzi Múzeumának gyűjteménye
(leltári szám: BE24505)
76 KÖRNYEZETI ÁSVÁNYTAN II.
www.tankonyvtar.hu Tóth Erzsébet, Weiszburg Tamás, ELTE TTK
Számítási feladat
Azbeszt szálkötegek felépítése (1.2.)
Az azbesztszál, ahogyan például a fáziskontrasztos mikroszkóppal a levegőt mintázó szűrő felületén a szálkoncentrációt mérő szakember látja, egy vékony szál (7.13.a. ábra), igazá-ból viszont párhuzamos szálakigazá-ból álló szálköteg, kicsit a drótkötélhez hasonlítható.
a) Modellezzünk egy da=2 µm átmérőjű „azbesztszálat”: hány darab dek=200 Å átmérőjű krizotil elemi szálból épül fel?
b) Ugyanekkora azbesztszál hány db depsz=500 nm-es poligonális szerpentinszálból áll?
A feladat megoldását a 7.13.b. ábra szemlélteti.
7.13. ábra: Illusztráció az 1.2. számítási feladathoz. a) Krizotil elemi szálakból (dek=200 Å) felépü-lő, makroszkóposan 2 µm átmérőjű „azbesztszál”. b) Poligonális szerpentin elemi szálakból (depsz=500 nm, kör átmetszettel modellezett) felépülő, makroszkóposan 2 µm átmérőjű
„azbeszt-szál”
7. AZ AZBESZT FOGALMA 77
Tóth Erzsébet, Weiszburg Tamás, ELTE TTK www.tankonyvtar.hu
Az ásványtani kritérium tárgyalásának végén a következőket szeretnénk hangsúlyozni:
Az orvosi kutatásokból a legtöbb esetben hiányzik az alkalmazott szálak megfelelő anyagvizsgálati dokumentációja. Az azbesztek egészségi hatásait vizsgáló munkák-ban mind a mai napig, olykor még kémiai összetételi adatok közlése esetén is az adott lelőhelyről közismert elnevezést használják, nem pedig az aktuális nevezéktan szerint sorolják be a tanulmányozott anyagot. A tremolit azbesztként nyilvántartott anyagok például gyakran aktinolitnak minősülnek az aktuális nevezéktan szerint (lásd pl. Van Orden et al., 2009 munkáját). Ez a tremolit => aktinolit átsorolás ese-tén nem okoz gondot, hiszen mindkét faj szálas változata azbesztnek minősül, azo-nos szabályozás alá esik. A megfelelő ásványtani háttérvizsgálatok hiánya ugyanakkor sok esetben kétségeket támaszt az azbesztek egészségre gyakorolt hatásának vizsgálati eredményeit illetően.
Sok esetben az azbesztben több ásványfaj együtt jelenik meg, pl. a krizotil mel-lé társulhat tremolit is, amelynek már akár néhány százamel-lékos jelenmel-léte is mel- lé-nyegesen növeli az egészségkárosító hatást.
Az azbesztnek minősített ásványfajok mellett több amfibol (winchit, richterit, fluoroedenit) és egyéb szilikátásvány (pl. diopszid, antigorit, balangeroit, carlosturanit, erionit) is lehet azbesztszerű, szálas megjelenésű. Olykor ezekhez is társul az azbesztekéhez hasonló egészségkárosító hatás, kiemelt ebből a szempont-ból az erionit, egy szálas zeolit, amely elsőként törökországi falvakban okozott mezoteliómás megbetegedéseket (részleteket lásd az esettanulmányok között).
Az új kutatási eredmények jogszabályba foglalása mindig időt vesz igénybe, olykor évtizedeket késhet a tudományos eredmények megszületéséhez képest.