Riassunto

This report describes a previously uncharacterized occupational health hazard: work crew exposures to respirable crystalline silica during hydraulic fracturing. Hydraulic fracturing involves high pressure injection of large volumes of water and sand, and smaller quantities of well treatment chemicals, into a gas or oil well to fracture shale or other rock formations, allowing more efficient recovery of hydrocarbons from a petroleum-bearing reservoir. Crystalline silica (“frac sand”) is commonly used as a proppant to hold open cracks and fissures created by hydraulic pressure. Each stage of the process requires hundreds of thousands of pounds of quartz-containing sand; millions of pounds may be needed for all zones of a well. Mechanical handling of frac sand creates respirable crystalline silica dust, a potential exposure hazard for workers. Researchers at the National Institute for Occupational Safety and Health collected 111 personal breathing zone samples at 11 sites in five states to evaluate worker exposures to respirable crystalline silica during hydraulic fracturing. At each of the 11 sites, full-shift samples exceeded occupational health criteria (e.g., the Occupational Safety and Health Administration calculated permissible exposure limit, the NIOSH recommended exposure limit, or the ACGIH threshold limit value), in some cases, by 10 or more times the occupational health criteria. Based on these evaluations, an occupational health hazard was determined to exist for workplace exposures to crystalline silica. Seven points of dust generation were identified, including sand handling machinery and dust generated from the work site itself. Recommendations to control exposures include product substitution (when feasible), engineering controls or modifications to sand handling machinery, administrative controls, and use of personal protective equipment. To our knowledge, this represents the first systematic study of work crew exposures to crystalline silica during hydraulic fracturing. Companies that conduct hydraulic fracturing using silica sand should evaluate their operations to determine the potential for worker exposure to respirable crystalline silica and implement controls as necessary to protect workers.

Commento

La silice cristallina è un minerale ubiquitario della crosta terrestre ed uno dei maggiori componenti di molti materiali da costruzione come sabbia, cemento , mattoni, malta e pietra. La storia dell'esposizione professionale alla polvere respirabile di questo minerale rappresenta un tema largamente documentato nella letteratura, sia nazionale che internazionale, inerente le patologie polmonari di natura professionale. In particolare, vi è una fortissima evidenza epidemiologica a sostegno di un'associazione tra esposizioni professionali a silice libera cristallina e lo sviluppo di BPCO, silicosi e tubercolosi polmonari.  L'Agenzia Internazionale per la Ricerca sul Cancro (IARC ), il National Toxicology Program (NTP) e l’American Conference of Governmental Industrial Hygienists (ACGIH) hanno inoltre designato da tempo la silice cristallina come cancerogeno certo per l'uomo.

Negli ultimi anni, nonostante la riduzione della morbilità e mortalità associata a questo materiale, l’esposizione a silice rimane un problema comune in molte realtà lavorative. Tradizionalmente, i settori a maggior rischio sono rappresentati dalle industrie minerarie, delle costruzioni, della lavorazione del vetro e della ceramica, dagli impianti di produzione di cemento e calcestruzzo e dalle miniere, cave ed impianti petroliferi e di estrazione dei gas, che utilizzano il metodo della fratturazione idraulica. Questa metodica, usata per la prima volta nel 1947 in alcuni giacimenti petroliferi americani, consiste nello sfruttamento della pressione dell’acqua per creare e propagare una frattura nella profondità  di uno strato roccioso. Una volta realizzata, la frattura viene mantenuta stabile introducendo al suo interno tonnellate di materiali riempitivi permeabili, prevalentemente  costituiti da sabbia silicea, ghiaia e granuli ceramici.

Il largo impiego di questa metodica da parte delle società petrolifere in tutto il mondo sta destando preoccupazione nella letteratura internazionale. Il NIOSH ha avviato uno studio nel 2010, con lo scopo di valutare i rischi per la salute connessi a questa professione, concentrandosi in particolare sulle esposizioni a silice libera cristallina.

La ricerca attuale rappresenta il primo studio sistematico in letteratura inerente le esposizioni a silice da parte di una popolazione lavorativa nel campo della fratturazione idraulica, e descrive nel dettaglio i rischi per la salute in questo campo lavorativo.

Keywords

completions operations, crystalline silica, hydraulic fracturing, oil and gas extraction, sand

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