Relazione anno 2015

Il Biogas

L’Area Vasta di Giugliano in Campania è risultata fortemente emissiva sia in termini di anidride carbonica che di metano, per l’intero periodo di misure, nel periodo da giugno a novembre 2015. All’interno dell’areale monitorato di circa 335 ettari è stato possibile caratterizzare e quantificare direttamente le emissioni di biogas tramite la torre eddy covariance (EC) per un totale di 32 ettari dalle aree di:

  • Masseria del Pozzo - Eredi Giuliani;
  • Ampliamento Masseria;
  • Novambiente e Schiavi.

Per le aree ex-RESIT, pur ricadenti all’interno dell’areale monitorato, non è stato possibile misurare emissioni dirette a causa della distanza dalla torre di misura e del regime di vento dell’area, che esclude le suddette aree dal footprint di misura.

italia discariche area vasta 
Discariche dell'area vasta del comune di Giugliano (Napoli, Italia)

Le emissioni di biogas sono risultate fortemente variabili sia in termini di andamento giornaliero che mensile. Nel ciclo giornaliero la variabilità è dovuta alle condizioni di stabilità atmosferica, temperatura dell’aria ed intensità del vento. Dall’analisi dei dati aggregati su base mensile si evince una forte relazione tra emissione media di metano e pressione atmosferica.
L’area emissiva complessiva ha disperso in atmosfera una media di 254 m3/h (metri cubi all’ora) di metano, stimato come l’equivalente sufficiente a coprire il fabbisogno energetico di 2177 famiglie.
All’interno dell’areale monitorato, le aree di Ampliamento Masseria e Novambiente risultano i siti maggiormente emissivi. Lo stesso areale ha emesso in media 1496 kg/h (kg per ora) di anidride carbonica, con i contributi maggiori a carico dei siti di Novambiente e Schiavi. Tale quantitativo equivale a quello di 434 automobili in utilizzo urbano continuativo.

Le emissioni di metano e anidride carbonica misurate dal substrato tramite camere statiche e dinamiche si sono rivelate notevolmente più basse rispetto a quelle misurate dalla torre EC, mentre le misure dirette dai tubi di captazione hanno fornito emissioni dello stesso ordine di grandezza. I risultati ottenuti confermano che i tubi di captazione costituiscano vie preferenziali di emissione in atmosfera del biogas.


I composti organici volatili

I composti organici volatili non metanici (Non Methane Volatile Organic Compounds, NMVOC) emessi dalle discariche, pur rappresentando una percentuale anche inferiore all’1% delle emissioni totali, rivestono un ruolo particolarmente importante sulla salubrità dell’ambiente, con un potenziale pericolo diretto e indiretto sulla salute dell’uomo. Anche in traccia, alcuni di questi NMVOC sono tossici o cancerogeni, come ad esempio i BTEX (benzene, toluene, etilbenzene e xilene); sono inoltre identificati come componenti, e precursori nella formazione di smog fotochimico. Oltre alla riconosciuta pericolosità dei BTEX, anche composti come cloroareni, stirene e furani rappresentano un potenziale pericolo per la salute umana.
Dalle analisi condotte durante l’anno, le classi di idrocarburi più abbondanti sono risultate gli alcani (pentano, ciclopropano, esano, metiloctano e nonano) seguiti dagli areni (BTEX, stirene), cicloalcani (cicloesano e metilcicloesano), terpeni (α-pinene, cimene, limonene), cloroareni (clorobenzene e 1,3,5 triclorobenzene) e furani (dimetilfurano).
Come per il biogas, anche per quanto riguarda i NMVOC è stata riscontrata una grande variabilità di concentrazioni sia all’interno delle singole discariche che tra le discariche stesse. Pertanto le emissioni maggiori sono state riscontrate nell’area di Ampliamento Masseria mentre quelle minori nell’area RESIT Z. Bisogna però tenere in considerazione il fatto che le misure nell’area RESIT Z sono state fatte con camere statiche direttamente poste sul terreno, per via dell’assenza di tubi di captazione. In assenza di vie preferenziali e prestabilite per le emissioni, come i tubi di captazione o gli hot-spot identificabili a occhio nudo, é difficile stabilire la rappresentativitá di tali misure, anche se ripetute in diversi punti.

L’unico composto tra i NMVOC per il quale è previsto un limite di legge in aria ambiente è il benzene (D. Lgs. 155/2010 impone un limite di 5 µg/m3 di media annua), data la sua natura cancerogena, e la forte presenza in ambienti urbani, o prossimi a vie di traffico veicolare. In base alle misure effettuate su tutte le aree monitorate, la concentrazione alla sorgente del benzene ha superato sempre i limiti di legge. Occorrerà approfondire questo aspetto osservando anche le emissioni e le concentrazioni in aria.
Per gli altri NMVOC non esistono valori limite per la qualità dell’aria, anche se l’OMS ha introdotto valori guida che si riferiscono alla concentrazione al di sopra della quale si possono riscontrare effetti sulla salute della popolazione non esposta professionalmente. Si ritiene infatti che l’esposizione agli altri BTEX provochi neuropatie periferiche.
Lo stirene è risultato il NMVOC a più bassa concentrazione, ma è considerato tossico in quanto può provocare danni all’apparato respiratorio.
I Terpeni, considerati in parte responsabili delle molestie olfattive, raggiungono flussi elevati in corrispondenza dell’area Ampliamento Masseria. Generalmente, il p-cimene e il limonene sono indicatori dell’età dei rifiuti presenti; quelli freschi sono caratterizzati in particolare dal limonene, mentre quello tipico del biogas da rifiuti più vecchi è il p-cimene. I risultati mostrano che l’alto rapporto tra il p-cimene ed il limonene in tutte le aree è coerente con l’età di queste.
In conclusione, i valori più alti di concentrazione ai tubi di captazione per i NMVOC si sono registrati nell’area di Ampliamento Masseria, seguita da Masseria del Pozzo, da RESIT X e infine da Novambiente. I valori piú bassi si sono registrati dall’area Resit Z, dove l’emissione avviene tramite il terreno, in assenza di tubi di captazione.
Sulla base dei risultati preliminari, è possibile affermare che le discariche dell’Area Vasta di Giugliano (Na) rappresentano un rischio per la salute della popolazione insediata nelle vicinanze dello stabilimento e per la salubrità dell’ambiente. La messa in sicurezza delle discariche e lo sfruttamento del biogas per la produzione di energia elettrica potrebbe portare ad una diminuzione del numero delle specie chimiche emesse, e ridurre le emissioni dei composti organici rilasciati in atmosfera.

I rilievi aerei

La campagne aeree di misura in-situ sono state eseguite sorvolando l’Area Vasta di Giugliano eseguendo un circuito ripetuto a diverse quote, ed utilizzando un payload strumentale specificamente messo a punto durante lo sviluppo del progetto BioQuar.
In tutte le missioni di volo, sono stati osservati forti gradienti di concentrazione di metano rispetto alla quota di campionamento con segnali molto chiari, fino al raddoppio della concentrazione dai valori di sottofondo ambientale.
Tale risultato indica la presenza al suolo di sorgenti significative, confermando quanto rilevato con le misure da terra. é stata effettuata un’interpolazione spaziale delle misure di metano su un dominio di 4.8 x 3.9 km con un grigliato regolare di 300 x 244 punti. Per il riconoscimento dei pennacchi di emissione dalle discariche anche di ridotta intensità è stata sviluppata una procedura automatica con una soglia impostabile, che ha permesso di individuare decine di pennacchi di emissione. Per individuare le sorgenti a terra relative ai pennacchi e la loro intensità si è stato applicato il metodo del bilancio di massa atmosferico accoppiato ad esercizi modellistici con approccio diretto ed inverso.

Il telerilevamento

Per quanto concerne il telerilevamento termico, è stata impiegata una particolare tecnica che consente di calcolare l’inerzia termica e le dinamiche di riscaldamento e raffreddamento delle componenti al suolo. Il presupposto è che, sversamenti, rifiuti o manufatti interrati, abbiano un comportamento termico differente dalla matrice di suolo circostante e per questo possono essere individuati.
Per ciascuna area, combinando le immagini termiche acquisite nei due differenti momenti della giornata sono state realizzate delle mappe di inerzia termica, allo scopo di evidenziare aree caratterizzate da variazioni anomale nei valori di questa variabile. I dati raccolti consentono di riconoscere e localizzare eventuali aree incendiate, discariche a cielo aperto o semplici cumuli di rifiuti, nonché movimenti di terra anche di modeste entità.
Per ciascuna area anomala è stata realizzata una poligonazione dell’area mediante fotointerpretazione dei vari strati informativi (RGB, MS e TIR) ed è stata condotta anche un’analisi multi-temporale visionando immagini di archivio acquisite sulla medesima area.
Lo scopo è quello di aumentare ed integrare ove possibile il quadro conoscitivo dell’area evidenziandone elementi (ad esempio variazioni significative avvenute nel tempo nell’uso del suolo dovute principalmente a movimenti di terreno e/o riporto di materiale di accumulo) utili a chiarire del tutto o in parte l’anomalia emersa in prima analisi.
Sulla base dell’analisi termico-multispettrale sono state isolate un certo numero di aree “anomale” rispetto all’intorno.

Modellistica ambientale

È stata eseguita un’indagine preliminare finalizzata all’identificazione delle sorgenti di metano nelle discariche localizzate all’interno della municipalità di Giugliano. Le simulazioni modellistiche sono state realizzate con il modello di dispersione lagrangiano a particelle (SPRAY), utilizzando come parametri di input, le informazioni relative alle emissioni ottenute dalle attività sperimentali già in essere.

Questa metodologia ha prodotto una stima della localizzazione e dell’estensione spaziale delle aree di impatto. La verifica della capacità del modello di riprodurre i livelli di concentrazione misurati dai velivoli, consente di evidenziare eventuali condizioni di sovrastime/sottostime delle emissioni.
Il confronto qualitativo tra le impronte delle emissioni delle diverse discariche e le concentrazioni misurate dai rilievi aerei ha permesso di identificare le aree in prossimità di GESEN come quelle probabilmente responsabili del maggior contributo alle concentrazioni misurate: in aggiunta, un contributo può essere attribuito all’area RESIT.
L’impronta dell’area di deposito delle ecoballe FIBE suggerisce di escludere un impatto rilevante delle loro emissioni sulle osservazioni dell’aereo. L’area di impatto dello STIR è sostanzialmente esterna all’aerea monitorata dalla traiettoria dell’aereo, mentre il deposito di ecoballe di Ponte Riccio potrebbe contribuire solo alle concentrazioni più elevate misurate dall’aereo nella porzione sud-ovest della traiettoria più bassa: tuttavia, osservando la distribuzione delle concentrazioni alle quote superiori, non si riconosce un definito carattere di sorgente. Questo risultato conferma la corretta riproduzione dei fenomeni di trasporto e dispersione degli inquinanti sull’area.