Il monitoraggio ambientale presentato di seguito è parte di un ampio progetto di indagini coordinato dall'ISCR all'interno del sito ipogeo Domus Aurea. Il progetto si concentra sull'area Est del sito, in particolare sui Locali 114 e 131 già oggetto di studi da parte dello stesso istituto negli anni '80. Tali ambienti sono isolati dal resto della Domus Aurea grazie ad un sistema di porte a tenuta che ha garantito, nel corso di due decenni, un'ottima conservazione delle pitture murali in essi presenti.

Il monitoraggio è stato condotto nel corso dei periodi:
- Estate 2004 (19-30 Luglio 2004)
- Autunno 2004 (8-19 Ottobre 2004)
- Inverno 2004 (5 Novembre - 9 Dicembre 2004)
- Inverno-Estate 2005 (10 Dicembre 2004 - 31 Agosto 2005)
- Primavera-Autunno 2007 (13 Marzo - 30 Settembre 2007)
- Primavera 2008 (19-23 Giugno 2008)

La campagna di monitoraggio Estate - Autunno 2004 ha interessato anche altri ambienti limitrofi alla sala 114 ed alla 131 ed, in particolare, i locali 92, 113, 114, 122, 128, 131, 132); la campagna Novembre 2004 - Agosto 2005 ha riguardato esclusivamente gli ambienti 92, 114 e 131, la campagna Marzo - Settembre 2007 gli ambienti 92, 114, 115, 130 e 131, ed, infine, la campagna 2008 ha preso in considerazione solo gli ambienti 114 e 131.
Il monitoraggio delle grandezze termo igrometriche ha previsto misure di: temperatura dell'aria (T), umidità relativa (UR) e temperatura superficiale (Ts).

Monitoraggio Estate - Autunno 2004

Tra Luglio e Ottobre 2004 sono stati monitorati:
- Il Locale 114 (Sala della Maschere) ed il Locale 131. Queste stanze, che conservano una vasta superficie dipinta, si trovano in una condizione particolare rispetto a tutti gli altri ambienti della Domus, in quanto sono isolati grazie ad un sistema di porte a tenuta montate nel 85 dall'ICR;
- il Locale 92 (Criptoportico). Questo lungo ambiente è vicino al Locale 114 e si trova direttamente in comunicazione con l'esterno tramite diverse aperture sulla copertura (i così detti camini - Le aperture al soffitto sono state chiuse successivamente ai monitoraggi svolti.);
- i locali 112, 113, 114, 122, 127, 128, 129, 130, 132.

L'area Sala Ottagonale presenta una discreta variabilità che segue i cicli giorno/notte; le escursioni giornaliere a cui sono soggetti i locali 122, 128 durante il mese di Ottobre, sono maggiori rispetto a quelle che si verificano durante il monitoraggio di Luglio; le oscillazioni termiche ed igrometriche giornaliere non sono da mettere in relazione alla presenza di pubblico.

L'area Criptoportico è caratterizzata da valori di T e UR decisamente stabili; nel locale 131 (costantemente sigillato), i valori di T presentano un lento innalzamento, (gradiente stagionale legato al riscaldamento del suolo soprastante circa 2 °C dal mese di Luglio al mese di Ottobre).

Nel locale 114 si osserva, invece, un innalzamento di 3 °C dalla stagione estiva a quella autunnale. Questa differenza rispetto all'innalzamento del locale 131 si giustifica, probabilmente, con la presenza del cantiere di restauro (Grafico 1).

Grafico 1

Il Grafico 1 permette anche di notare come il Locale 131 sia, dal punto di vista termico, più stabile rispetto al Locale 114.

Nei locali 122 e 128, la variazione stagionale determina una leggera diminuzione dei valori di T e UR, osservabile tra il monitoraggio di Luglio e quello di Ottobre. Il grafico seguente è relativo alla sola Sala Ottagonale; l'ambiente 122 presenta, tuttavia, una situazione molto simile. Si nota chiaramente come l'escursione termica aumenta molto dalla stagione estiva a quella autunnale (Grafico 2).
Le escursioni giornaliere a cui sono soggetti i locali dell'area Sala Ottagonale (Locali 122, 128) durante il mese di Ottobre, sono maggiori rispetto a quelle verificate durante il monitoraggio di Luglio.

Grafico 2

Monitoraggio Inverno 2004 - Estate 2005

Tra Novembre 2004 e Agosto 2005 sono stati studiati:
- Il Locale 92 (Criptoportico);
- Il Locale 114 (Sala della Maschere) ed il Locale 131.

Il criptoportico

Il locale che mostra la minore inerzia termica è il Criptoportico; nei locali chiusi (114 e 131) l'aumento di T avviene, invece, in maniera molto graduale e con ritardo rispetto alla T esterna; nel Criptoportico l'UR è molto variabile a causa dell'influenza dell'esterno; a partire da Marzo, UR comincia ad aumentare fino a raggiungere valori prossimi al 100% all'inizio di Maggio; la situazione di saturazione si mantiene fino a tutto il mese di Agosto.

Le sale 131 e 114

Negli ambienti 114 e 131 l'UR si è mantenuta sempre prossima al 100%, per tutto il periodo del monitoraggio.

All'interno di questi locali sigillati si osserva, come detto, una grande stabilità termoigrometrica per quasi tutto il periodo del monitoraggio. Le escursioni termiche ed igrometriche giornaliere sono, infatti, molto basse; l'escursione termica giornaliera media si attesta generalmente su 0,1°C (Gennaio 2005, Locale 131).
Le Tabelle Riassuntive riportano tutte le escursioni medie giornaliere calcolate per ogni postazione, mese per mese (Grafico 3 e 4)

Grafico 3

Grafico 4

Nel Locale 114 si registra un aumento della variabilità in occasione dell'accesso di persone all'interno del locale stesso. In particolare, l'accensione delle luci del ponteggio presso la parete Est determina l'aumento repentino di T, mentre l'apertura della porta causa i picchi negativi di UR.

Tabella 2

Secondo il registro degli ingressi, il Locale 114 è stato aperto nei giorni 8, 9, 10, 11, 17 Novembre e 10 Dicembre, secondo tempi e modalità specificate nella Tabella 2. Il giorno 8 Novembre, nella postazione presso il secondo livello del ponteggio, si è verificato, infatti, un incremento di T, con picco alle ore 10.00 circa del mattino, probabilmente imputabile all'accensione di una lampada sul ponteggio stesso.

Nei giorni 10 e 17 Novembre l'apertura del locale agli operatori ha invece determinato una diminuzione di UR, particolarmente evidente il giorno 17. In corrispondenza del calo di UR si verifica una diminuzione dell'Umidità Specifica (US), come testimonia l'andamento del Grafico 5.

La diminuzione di UR non è quindi imputabile ad un aumento di T, quanto piuttosto è provocata dalla diminuzione della quantità di vapore acqueo presente nell'aria del locale, per l'ingresso nel locale stesso di aria più secca proveniente dagli ambienti adiacenti.

Grafico 5

Anche in caso di apertura, comunque, le escursioni termiche giornaliere del Locale 114 non superano 1,8°C (20 Luglio 2005, DL1, angolo NE, h 1,00 m dal suolo). L'UR, invece, in occasione dell'accesso di operatori al Locale, arriva a variare anche di 6 punti percentuali in un'unica giornata (17 Novembre 2005, DL2, parete E, h 5,00 m dal suolo).

Il Locale 92

Il Locale 92 è soggetto all'influenza dell'ambiente esterno col quale è in comunicazione tramite un grande camino1 sul lato Est. T e UR presentano, per questo, ampie oscillazioni giornaliere legate ai cicli giorno/notte.

Durante l'autunno e l'inverno, invece, l'UR del Locale 92 è più bassa e più variabile di quella registrata nel Locale 114 e questo è dovuto all'effetto camino1 (presenza di una apertura sul soffitto del Criptoportico) che si manifesta quando la temperatura dell'aria interna è più alta di quella esterna. In queste condizioni la diminuzione di UR dell'aria può, pertanto, innescare il movimento dell'acqua all'interno parete bagnata, con i conseguenti fenomeni evaporativi.

La variabilità giornaliera è massima durante i mesi invernali (Dicembre 2004, Gennaio e Febbraio 2005) con escursioni giornaliere medie di quasi 1°C per la temperatura e anche del 8% per l'umidità. Si segnala la massima escursione termica giornaliera di 1,7°C durante il mese di Gennaio e la massima escursione igrometrica di addirittura 24,5 punti percentuali durante il mese di Dicembre. A partire dal mese di Marzo è possibile osservare che la variabilità giornaliera tende ad annullarsi.
L'aumento della T all'esterno determina, infatti, un incremento dei valori anche in interno. Allo stesso modo l'UR presenta in maniera marcata i cicli di fluttuazione giornaliera fino all'inizio di Marzo. A partire da Marzo l'UR comincia ad aumentare, fino a quando, intorno alla fine di Aprile/inizio di Maggio, si stabilizza su valori prossimi al 100%. In Aprile, per esempio, l'escursione termica giornaliera media è di qualche decimo di grado mentre l'escursione igrometrica giornaliera media è intorno al 3%.
Il gradiente termico positivo esterno-interno tende ad annullare l'effetto camino che si determina, invece, nel corso dei mesi freddi, quando la temperatura esterna è minore di quella interna.

Monitoraggio Primavera-Autunno 2007

Tra Marzo e Settembre 2007 sono stati studiati (Fig.1):
- il Locale 114 (Sala della Maschere) ed il Locale 131;
- il Locale 115. Il piccolo spazio, situato tra i Locali 114 e 131, rimane solitamente isolato da questi due ambienti tramite delle porte a tenuta; nel periodo di tempo studiato, però, le porte sono state smontate e i Locali 114, 115 e 131 sono rimasti, per alcuni mesi, in comunicazione tra loro;
- il Locale 130. Questa sala si trova tra il Locale sigillato 131 ed il resto del sito; in particolare il 130 è in diretta comunicazione con la Sala Ottagonale il cui microclima, studiato durante le campagne di indagine passate, è risultato essere fortemente influenzato dall'ambiente esterno;
- il Locale 92 (Criptoportico).

Le Misure di Temperatura e Umidità Relativa che riguardano l'ambiente esterno sono state fornite dall'Ufficio Centrale di Ecologia Agraria (UCEA), postazione di rilevamento presso Piazza del Collegio Romano, Torre Calandrelli.

Il monitoraggio microclimatico condotto tra Marzo e Settembre 2007 ha innanzitutto permesso di verificare e confermare i risultati ottenuti con i monitoraggi eseguiti nella stessa area del sito tra il 2004 e il 2005 (19-30 Luglio 2004, 8-19 Ottobre 2004, 10 Dicembre 2004 - 31 Agosto 2005). I Locali 114 e 131 presentano, in condizioni di sigillatura, una grande stabilità termoigrometrica. Infatti quando le porte a tenuta, montate dall'Istituto Centrale per il Restauro nel 1985, rimangono chiuse la Temperatura (T) e l'Umidità Relativa (UR) dei due ambienti ipogei non risentono delle variazioni termo igrometriche dell'esterno e delle zone limitrofe dell'ipogeo.

Il Grafico 9, per esempio, mostra la situazione termica durante i mesi di Maggio e Giugno 2007. La diminuzione evidente di T, che si verifica tra il 28 Maggio e il 5 Giugno all'esterno del sito, non ha ripercussioni sull'ambiente ipogeo 114, né su scala giornaliera, né su scala settimanale. In particolare si nota che una variazione dell'ambiente esterno - della durata di una sola settimana - non provoca variazioni termiche nella parte più alta del locale (6,00 m d'altezza) che, invece, risente maggiormente rispetto alla parte bassa delle variazioni stagionali, come è stato possibile dimostrare durante il monitoraggio 2005.

Le fluttuazioni termiche giornaliere medie del Locale 114 sono molto contenute: 0,1 °C nel mese di Giugno; 0,4 °C in Luglio; 0,2 °C in Agosto; 0,3 °C (postazione a 2m) e 0,2 °C (postazione a 6m) in Settembre. Le escursioni giornaliere medie del Locale 131 sono ancora inferiori: 0,2 °C in Luglio, 0,1 °C in Agosto, 0,0 °C in Settembre. Anche le escursioni mensili dei due ambienti sono contenute e non superano i 2,3 °C (Locale 114, postazione 2m, Luglio 2007).

L'UR si mantiene prossima al 100% per tutto il periodo del monitoraggio, sia nel Locale 114 che nel Locale 131, e non presenta, quindi, alcuna fluttuazione. La grande stabilità termica del Locale 114 viene perturbata dalla presenza del cantiere di restauro. La T, che cresce velocemente seppur poco più di 1 °C circa, a seconda dei giorni e raggiunge il valore più alto nel pomeriggio per poi riabbassarsi, probabilmente come conseguenza dello spegnimento delle luci del cantiere e dell'uscita dei restauratori dalla stanza.

Fig. 1

Grafico 9

L'attività del cantiere ha provocato escursioni termiche giornaliere massime di: 1,0°C (postazione a 2m) e 1,1°C (postazione a 6m) in Luglio; 1,2°C (postazione a 2m) e 1,0°C (postazione a 6m) in Agosto; 1,8°C (postazione a 2m e a 6m) in Settembre. Questa perturbazioni, anche contenute, del microclima e gli altri fattori legati alla presenza del cantiere hanno determinato lo sviluppo di alterazioni biologiche sulle superfici come era già successo in occasione del cantiere di restauro attivato nell'Ottobre 2004.

Nel Locale 114 è riconoscibile un gradiente termico verticale. La T misurata presso la postazione più vicine al suolo (2m) è più bassa, di poco meno di 1°C, rispetto alla postazione più vicina alla copertura del Locale (6m).

Il Criptoportico, monitorato nel 2007 a partire dal mese di Luglio, presenta una situazione di stabilità termoigrometrica. Per quanto riguarda il parametro T in Luglio, Agosto e Settembre l'escursione media giornaliera è di 0,3°C, mentre le fluttuazioni mensili non superano 1,9°C. L'UR è stabile e prossima al 100% durante i mesi di Luglio e Agosto.
Questa osservazione si accorda ai risultati dei monitoraggi eseguiti tra il 2004 e il 2005 che hanno dimostrato che durante i mesi invernali il Criptoportico presenta ampie fluttuazioni in quanto risente in maniera evidente delle variazioni dei parametri T e UR all'esterno, essendo in comunicazione diretta con l'esterno tramite vari camini 1. A partire dalla tarda primavera tali fluttuazioni giornaliere in interno tendono ad annullarsi quando la T dell'ambiente ipogeo diventa più bassa della T esterna che cresce per il normale aumento stagionale. In queste condizioni non si manifesta il così detto effetto camino, lo scambio d'aria esterno-interno. Il Criptoportico, quindi, torna ad essere un ambiente ipogeo classico e l'UR si stabilizza su valori prossimi al 100%.

Durante il mese di Settembre 2007 cominciano a riproporsi le variazioni di UR nel Criptoportico, proprio in corrispondenza della diminuzione di T all'esterno del sito. In Settembre si registrano, come conseguenza del fenomeno appena descritto, escursioni igrometriche maggiori rispetto ai mesi di Luglio e Agosto: la fluttuazione massima giornaliera è del 9%. Le escursioni termiche giornaliere e la mensile rimangono, invece, simili a quelle registrate nel mesi precedenti.

I Locali 114 e 92 presentano una situazione termoigrometrica simile nei mesi tardo primaverili/estivi. L'UR dei due ambienti in questione è uguale per i mesi di Luglio e Agosto 2007. Anche in Settembre i valori sono simili, fatta eccezione per i giorni 5-7-28, a causa del fenomeno di abbassamento della T esterna descritto in precedenza. La T del Criptoportico è maggiore di quella del Locale 114 di circa 1°C per tutti i mesi in esame.

Il monitoraggio 2007 ha confermato i risultati ottenuti negli anni 2004-2005 che mostravano che, dalla tarda primavera fino all'estate, i parametri dei due ambienti sono simili e che, dall'autunno alla primavera, i valori di T e UR dei due ambienti sono molto diversi. Come avviene nella Sala Ottagonale, monitorata nelle precedenti campagne, il Locale 130 presenta escursioni termoigrometriche giornaliere elevate rispetto agli ambienti sigillati. Tali variazioni sono chiaramente causate dall'influenza delle variazioni meteo climatiche in esterno e mostrano la presenza di uno scambio di masse d'aria tra il Locale 131 e l'esterno. I valori di T sono più alti nel Locale 130 rispetto ai Locali sigillati.

I valori di UR oscillano, per il mese di Marzo, tra circa il 70% ed il 95%. A partire dalla metà di Aprile si nota che UR tende ad aumentare e si avvicina sempre più frequentemente al punto di saturazione. Inoltre, sempre a partire dalla metà di Aprile, le fluttuazioni giornaliere di UR hanno una durata di poche ore. In tarda primavera e in estate si verifica, quindi, un fenomeno simile a quanto osservato nel Criptoportico: diminuisce lo scambio tra aria interna ed aria esterna perchè la T dell'aria nell' ipogeo diventa più bassa di quella dell'esterno. A differenza di quanto avviene nel Criptoportico, il Locale 130 continua, anche nel periodo primaverile-estivo, a scambiare con l'esterno, come dimostrano le oscillazioni di T e i frequenti picchi negativi di UR.

Il Locale 115 è stato monitorato a partire dal mese di Maggio. Le due vetrate a tenuta, che lo separano dagli ambienti 114 e 131, sono rimaste smontate da Maggio fino ai mesi estivi. Come il 114 ed il 131, il Locale 115 presenta una grande stabilità termoigrometrica e non risente delle variazioni di T e UR che si verificano all'esterno del sito su scala giornaliera e settimanale. Si nota, ad esempio, che la T del Locale 115 non subisce, tra il 28 Maggio ed il 5 Giugno, l'effetto della forte diminuzione che lo stesso parametro registrata in esterno. Il Locale 115 ha risentito delle variazioni di T provocate dal cantiere di restauro del Locale 114 nel periodo in cui i due ambienti sono rimasti in comunicazione. L'influenza del 114 è visibile, ad esempio, nelle lievi fluttuazioni di T registrate tra il 15 e il 28 Maggio (Grafico 10).

Grafico 10

Durante il periodo in cui il Locale 114 e il Locale 131 sono stati in comunicazione diretta sono riconoscibili i segni dell'influenza del primo ambiente sul secondo. In particolare il 131 risente delle variazioni di T che si producono nel 114 a causa della presenza del cantiere. Tra i giorni 7 e 25 Luglio, ad esempio, il Locale 131 mostra lievi variazioni di T, in corrispondenza delle più ampie fluttuazioni di T del Locale 114. Dal momento in cui sono state rimontate le vetrate a tenuta e quindi i due ambienti sono stati di nuovo separati il Locale 131 non mostra più di risentire delle fluttuazioni del 114. Per esempio le variazioni termiche che si osservano nel Locale 114 tra il 25 Luglio ed il 17 Agosto non hanno conseguenze sulla T del 131; lo stesso succede tra il 5 ed il 13 Settembre.
Si osserva, inoltre, che a partire da fine Luglio la T del 131 aumenta, mentre in precedenza era rimasta vicina ai valori del Locale 114. I monitoraggi condotti tra il 2004 ed il 2005 avevano permesso di arrivare alla stessa conclusione: durante i mesi estivi, in condizioni di sigillatura, il Locale 131 si stabilizza su valori termici maggiori rispetto al Locale 114.