L’approccio isotopico è riconosciuto dalla letteratura scientifica internazionale come strumento principe per individuare prontamente la presenza di contaminazioni da percolato anche di piccolissima entità. Questo è reso possibile dalla particolarità dell’ambiente in cui il percolato si forma che gli conferisce un’impronta isotopica unica, riconoscibile e tracciabile rispetto ad altri agenti contaminanti (Clark e Fritz, 1997; Hackley, 1996, Tazioli et al., 2002, Fuganti et al., 2003, Doveri et al, 2007, Raco et al., 2013).
Il trizio (³H), ad esempio, è un caso emblematico della potenzialità dell’indagine isotopica. Si tratta di un isotopo radiogenico, con emivita di 12.43 anni, che nelle acque piovane è presente con valori medi annui compresi tra 3.5 e 5.5 U.T. (U.T. = unità trizio, pari a un atomo di ³H ogni 10¹⁸ atomi di H), valori analoghi o inferiori caratterizzano le acque di falda. Viceversa, nel percolato, la concentrazione di trizio varia da qualche centinaio a migliaia di U.T. Questa diversità di valori, unita al fatto che non si tratta di una specie disciolta, dunque soggetta a fenomeni di dissoluzione/precipitazione, ma di un costituente della molecola dell’acqua, fa sì che il trizio possa essere considerato il più efficace tracciante nella individuazione di contaminazioni da percolato, fino a livelli non raggiungibili con le normali analisi chimiche (inferiori all’1%). Molto scarse, se non nulle, sono invece le indicazioni che possono essere tratte dalla determinazione della concentrazione dei metalli pesanti, troppo spesso, e a torto, ritenuti buoni indicatori in tal senso dagli enti di controllo.

La stima dell’efficienza può essere ricavata dal rapporto tra quantità di biogas estratto dall'impianto preposto a tale scopo Q_capt e quantità di biogas sfuggito alla captazione Q_lost, secondo l’equazione:

Quest’ultima informazione, Q_lost, non è esattamente uguale alla quantità di biogas che sfugge attraverso le coperture, ma può essere da questa ricavata considerando le trasformazioni che il biogas subisce con l’approssimarsi alla superficie per opera dei  processi ossidativi, mediati dai batteri, che si instaurano  nelle zone sub-superficiali del corpo discarica, permeate dai gas atmosferici (Le Mer & Roger, 2001; De Visscher et al., 2003).
L’azione di questi processi trasforma, qualitativamente e quantitativamente, il biogas prodotto in condizioni pre-ossidazione (Pre Oxidation Gas - POG; Raco et al., 2010) e sfuggito alla captazione, nel biogas emesso all'interfaccia aria-suolo e rilevato con la camera d’accumulo.
Per passare dal biogas emesso al corrispondente termine di produzione Q_lost, è necessario considerare il rapporto molare CO₂/CH₄ nel biogas pre-ossidazione POG e la stechiometria delle reazioni che schematizzano l’ossidazione del metano.

COME VENGONO ESEGUITE LE MISURE DI FLUSSO

Il monitoraggio delle emissioni diffuse di biogas rilasciato in atmosfera attraverso le coperture delle discariche è basato sull'utilizzo della camera d’accumulo, che permette di determinare contemporaneamente le due componenti principali CO₂ e CH₄, e su metodi analitici per la determinazione di altri componenti del biogas quali H₂S, VOC e NH₃.Operativamente, la superficie di indagine viene coperta da una maglia, il più possibile regolare, di punti di misura, su cui, in circa 2 minuti viene eseguita la misura del flusso in atmosfera delle componenti misurate (tipicamente CO2, CH4). Il numero di punti di misura minimo necessario per ottenere informazioni sufficientemente accurate sullo stato emissivo dei luoghi dipende dalla estensione della superficie indagata.
L’esperienza, maturata dal 2001 ad oggi, permette di valutare ogni singolo caso anche alla luce, se necessario, di indagini termografiche preliminari. In genere si opera in modo tale da non scendere sotto le 120-150 misure, un numero solitamente sufficiente a garantire la robustezza del set di dati per le successive elaborazioni statistiche e geostatistiche. Indicativamente, per le esperienze realizzate in vari ambiti, le dimensioni medie della maglia di misura variano tra i 15 e i 25 m, ma vi sono casi in cui è necessario scendere sotto i 10 m o casi in cui, magari su impianti più volte indagati, ci si può spingere fino a 30 m.
Terminata l’esecuzione delle misure sul campo, i dati acquisiti vengono ricontrollati ed elaborati con tecniche statistiche e geostatistiche per ottenere valutazioni complessive a partire da misure puntuali.
     
Quantificazione e mappatura delle emissioni

La mappatura delle emissioni diffuse di biogas rilasciato in atmosfera attraverso le coperture delle discariche viene di solito presentata attraverso carte di isoflusso. Per la loro realizzazione vengono utilizzate metodologie geostatistiche (kriging) che, a differenza dei più comuni interpolatori deterministici, permettono non solo di produrre una mappatura più affidabile, ma anche di valutarne l’accuratezza tramite la produzione di carte della deviazione standard; in questo modo, al valore prodotto dal processo di interpolazione viene associato un parametro che ne esprime l’affidabilità, in termini di deviazioni standard.
Mappa di isoflusso (a sn) e relativa mappa della deviazione standard (a dx) realizzate con la tecnica del kriging.

L’approccio geostatistico, può essere utilizzato anche per la valutazione dell’emissione complessiva dalle coperture, attraverso la realizzazione di simulazioni condizionate (sequential gaussian, turning bands), ma più comunemente tale informazione viene acquisita attraverso le tecniche statistiche del partitioning, introdotte da Sinclair (1977, 1994), che si basano sulla costruzione delle curve di probabilità cumulata per il riconoscimento delle diverse popolazioni statistiche presenti nel data set, per ciascuna delle quali vengono determinati i parametri statistici principali e la rispettiva proporzionalità sulla superficie indagata. Per mezzo dell’estimatore t di Sichel (1966) è possibile calcolare, per ciascuna delle popolazioni individuate, e dunque per la stima dell’emissione complessiva, l’intervallo di confidenza al 95% che fornisce una misura sull'affidabilità delle stime effettuate.

Applicazione del metodo del partitioning (Sinclair, 1977; 1994) ed esempio dei risultati raggiunti con indicazione dei limiti di confidenza al 95%.