Un nuovo metodo di analisi di gas, in tempo reale, indica lo stato di evoluzione dei Campi Flegrei. A idearlo un team di esperti INGV, Università della Campania ‘Luigi Vanvitelli’ e Geo Forschung Zenter di Postdam
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Il monitoraggio in tempo reale dei gas vulcanici, uno dei più importanti indicatori di eruzione, è stato sperimentato su una delle aree fumaroliche e di degassamento dal suolo più attive dei Campi Flegrei (Zona di Pisciarelli – Napoli). Il nuovo metodo è stato sviluppato da un’equipe di ricercatori dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) in collaborazione con l’Università della Campania ‘Luigi Vanvitelli’, con il GFZ (Geo Forschung Zentrum) di Potsdam (Germania). Il lavoro è stato pubblicato su International Journal of  Mass Spectrometry.

Foto 1 – Campo di degassamento in località Pisciarelli (NA)

“Il metodo”, spiega Alessandro Fedele, assegnista di ricerca dell’INGV, “permette di campionare e analizzare in modo continuo i gas fumarolici attraverso uno spettrometro di massa quadrupolare, installato nei pressi della zona di emissione di gas vulcanici delle fumarole dei Campi Flegrei, determinando le concentrazioni delle specie chimiche di maggiore interesse in tempo reale”.

Le analisi saranno quindi trasmesse, via radio o wi-fi, direttamente ad un Centro di Monitoraggio, che può essere localizzato anche a decine o centinaia di chilometri dalle fumarole monitorate. “Questo consente”, prosegue Fedele, “di acquisire e analizzare in tempo reale una grande mole di dati inerenti la composizione geochimica dei gas emessi e rappresenta un grande passo in avanti rispetto al più complesso e rischioso sistema, normalmente utilizzato, di campionare manualmente i gas fumarolici, trasportarli in laboratorio e solo successivamente analizzarli”.

Il sistema, messo a punto utilizzando uno spettrometro di massa portatile, è stato sperimentato nell’area fumarolica di Pisciarelli nel periodo tra il 2009 ed il 2012, in cui  l’emissione è stata più intensa ed evidente.

“I dati rilevati in tale periodo”, spiega Renato Somma, ricercatore INGV, “riportano le variazioni a breve periodo delle concentrazioni di specie chimiche presenti nelle emissioni fumaroliche, che non sono mai state evidenziate dalla tecnica usuale di campionamento manuale periodico e successiva analisi in laboratorio”.

Questi prelievi, infatti, oltre a comportare grandi ritardi nelle analisi, vengono effettuati con frequenza più o meno mensile.

Foto 2 – Dettaglio area di massimo  degassamento in località Pisciarelli (NA)

“Con questa nuova metodologia”, conclude Somma, “sarà finalmente possibile l’interpretazione congiunta dei dati geochimici e geofisici (questi ultimi già rilevati in tempo quasi reale), con grande miglioramento delle capacità previsionali di una eventuale eruzione”.

La ricerca realizzata ha una valenza essenzialmente scientifica, priva al momento di immediate implicazioni in merito agli aspetti di protezione civile. Si ricorda che dal dicembre 2012 i Campi Flegrei, che vengono continuamente monitorati e studiati da INGV, sono a livello di allerta “giallo” (attenzione).

Abstract

Volcanic gas sampling and post-collection chemical determination in a laboratory may preclude any real-time continuous monitoring of volcanic activity. We describe the development, and show the advantages, of a system used for the continuous monitoring of fumarolic gases discharged from the Pisciarelli site (Campi Flegrei, Southern Italy) based on a commercial quadrupole mass spectrometer (QMS-301 Omnistar™). Although numerous technical problems were ad-dressed due to the ephemeral nature of the emission point and the harsh environment, we also report measurements of the chemical composition of the major gas species emitted from the fumarole for two different periods (in 2009 and 2012). The CO2/H2S, H2S/H2, He/CO2 and CH4/CO2 molar ratios were investigated in order to detect magmatic and/or hydrothermal components in the system, while the N2/O2 ratio was adopted to infer other non-volcanic processes, such as air contamination and mixing with polluted surface waters. The presented methodology allows continuous gas sampling and provides the first evidence of short-term gas variations not available by direct sampling, which is often impractical and hazardous. Compared to the current techniques that are used worldwide for the full characterization of gaseous emissions, i.e. chemical analysis of traditional soda-filled under-vacuum bottles and MultiGAS surveys (laboratory-based and in situ, respectively), QMS-based monitoring is complementary and, in prospect, an alternative. With our method, the geochemical monitoring benefits of the real-time analysis for high sampling rates that can be made comparable to the continuous measurements of geophysical networks. This allows a better understanding of hydrothermal features, particularly of chemical fluctuations occurring on the very short-term, which is fundamental for the evaluation of the evolution of unrest episodes at Campi Flegrei, one of the most hazardous volcanic areas in the world.