• studiare il fenomeno fisico del trasporto della CO₂ nei suoli;
• effettuare rigorosi tests su alcuni metodi per la misura dei flussi di CO₂ dai suoli (metodi d’accumulo, metodi dinamici, etc…) al fine di verificarne la loro riproducibilità e identificare i loro limiti di utilizzo;
• testare nuovi sistemi per la misura in continuo del flusso e del gradiente di pressione dei gas nei suoli;
• sviluppare nuovi metodi per la misura in situ del flusso e della concentrazione dei gas dei suoli (CO₂, argon, gas nobili) e per la misura di alcune fondamentali caratteristiche fisiche dei suoli (permeabilità, porosità, umidità etc…)
  
  
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Il cuore del laboratorio gas dai suoli (SGLab) è costituito dal simulatore di flusso (Figura 1), uno speciale sistema per simulare un suolo interessato da degassamento naturale. Questo apparato è stato usato per eseguire numerosi tests su i metodi più usati per la misura dei flussi di CO₂ dai suoli (il metodo dinamico e i metodi della camera d’accumulo). Esso consiste di 700 Kg di suolo contenuti all’interno di un fusto cilindrico, di 58 cm di diametro. Sotto lo strato di suolo (spesso 100 cm), uno spazio libero (dello spessore di 10 cm), fornito di uno speciale diffusore di gas, simula una sorgente omogenea di CO₂. Inoltre, otto tubi capillari d’acciaio sono innestati a differente profondità nel suolo allo scopo di misurare la concentrazione della CO₂. Quattro differenti campioni di suolo (S1, S2, S3 and S4) sono stati usati nei tests di laboratorio. Le loro principali proprietà fisiche sono riportate nella Tabella 1.
Di seguito sono descritti alcuni dei principali metodi di misura sviluppati all’interno del laboratorio di gas dai suoli.

Il “metodo dinamico” è stato proposto da Gurrieri & Valenza (1988). Esso consiste di una speciale sonda inserita nel suolo alla profondità di 50 cm (Figura 2). La sonda comunica con l’atmosfera attraverso un piccolo tubo (ingresso aria in figura) ed è connessa ad uno spettrofotometro all’infrarosso settato sulla lunghezza d’onda della CO₂. Pompando a flusso costante, una miscela d’aria e di gas proveniente dal suolo viene creata all’interno della sonda. I tests eseguiti in laboratorio, indicano che la concentrazione dinamica della CO₂ nella miscela è direttamente proporzionale al flusso di gas dal suolo (Figura 3). La relazione di proporzionalità è:

Ø= k×Cd

dove Ø è il flusso di CO₂ flux, Cd è la "concentrazione dinamica" nella miscela e k è una costante empirica. La costante k dipende dalla geometria della sonda, dal flusso d’aspirazione della pompa e dalla permeabilità. (Gurrieri & Valenza, 1988; Giammanco et al., 1995). Il suo valore è stato determinato ripetendo differenti esperienze a differenti valori di flusso CO₂ imposti attraverso lo strato di suolo contenuto nel simulatore di flusso. Nel 1988, questi esperimenti sono stato eseguiti su una sabbia piroclastica prelevata nell’isola di Vulcano. Tale sabbia aveva una permeabilità di 24 darcys.

Recentemente diversi tests sul metodo dinamico sono stati eseguiti per valutare l’influenza della permeabilità dei suoli sulle misure di flusso di CO₂ dai suoli effettuate con questo metodo. In questo nuovo esperimento sono stati utilizzati quattro suoli caratterizzati da differenti valori di permeabilità (3.6×10^-2 - 1.25×10² darcys) (vedi Tabella 1) ed inoltre sono state ripetute misure di flusso facendo variare il flusso della pompa del sistema, da 4 a 0.4 l min^-1. I risultati di laboratorio mostrano che quando le misure di flusso sono effettuate ad un basso valore del flusso d’aspirazione (ad esempio a 0.8l min^-1) l’errore medio dovuto alla permeabilità del suolo è inferiore al 5% (Camarda et al., submitted). Inoltre è stata dedotta dai dati sperimentali una nuova equazione empirica per calcolare in maniera accurata il flusso di CO₂ dai suoli, dai valori di concentrazione dinamica e di permeabilità.