CAMPO ELETTROMAGNETICO AMBIENTALE

• di origine naturale• prodotto da apparecchiature

Campo elettromagnetico naturale

Deriva da processi di trasformazione dell'energia

•in ambito terrestre•nel sole •al di fuori del sistema solare

Campo elettromagnetico terrestre

•Campo atmosferico•Campo elettrico di tipo statico (ionizzazione atmosferica), dipende da condizioni meteorologiche•Campi elettromagnetici (f < 30 MHz) irradiati da temporali (ampiezza massima per 2 kHz < f < 30 kHz)•Emissione termica della terra: ~ 3 mW/m^2 nella banda fino a 300GHz

Campi di origine extraterrestre

raggiungono la superficie filtrati da ionosfera e troposfera • 10 MHz < f < 50 GHz•lunghezze d'onda ottiche•alcune bande dell'infrarosso

Radiazione del sole

Potente sorgente di onde elettromagnetiche•Potenza in condizioni di quiete: corpo nero a 6000~K•Potenza associata a macchie (massimo per 500 MHz < f < 10 GHz)•Potenza in corrispondenza di eruzioni (anche 10^3 quella in quiete per tempi tra secondi e ore)

Radiazione planetariaGiove unica apprezzabile sorgente planetaria per 30 MHz < f < 5 GHzVenere (emissione termica) per f > 5 GHz

Radiazione lunare: Corpo nero con 100 K < T < 300K

Radiazione da sorgenti esterne al sistema solare•Radiazione galattica per 10 MHz < f < 10GHz (max ~ 10^(-19) W m^(-2) Hz^(-1)•Supernova Cassiopea-A ha potenza maggiore di quella del sole in quiete per 3 MHz < f < 50 MHz•Sfondo cosmico: corpo nero a T = ~3 K

Campi elettromagnetici prodotti dall'uomo

•Elevata intensità•Estesi intervalli di frequenza

Principali sorgenti

•Linee di trasmissione dell'energia•Trasmettitori per telecomunicazioni e rilevamento •Apparecchiature per uso industriale, scientifico e medico

Linee di tramissione dell'energia elettrica

•50 Hz, centinaia di kV•Alimentazione ferroviaria, 3 kV in continua

Apparati di telecomunicazioni e rilevamento

•Telefoni cellulari a 900 MHz- 2 GHz, centinaia di mW, con circa 80% della potenza nella testa dell'utente•Impianti trasmittenti di radiodiffusione e televisione, estesa copertura, 300 kHz - 800 MHz•Sistemi di comunicazione e radionavigazione, estesa copertura, f > 3 kHz•Collegamenti punto - punto a microonde e sistemi radar, 1 – 90 GHz, potenze molto elevate e localizzate (antenne direttive)

Apparati industriali, scientifici e medici

60 kHz - 250 GHz, alta potenza

Esposizione al campo elettromagneticoAmbientale •Trasmettitori per radiodiffusione: livello mediano di potenza cui è esposta la popolazione 50 μW m^(-2)•Trasmettitori ad alta potenza (100 kW) su edifici: alti livelli di esposizione in ambienti sottostanti•Forni a microonde domestici, 2.45 GHz, 300 - 1000 W, moderati livelli di esposizione (~10 μW m^(-2) a 1 m) •Sistemi antintrusione: analoghi livelli, ma continui•Sistemi radar e di aiuto alla navigazione, livelli di esposizione bassi (aree aeroportuali, porti)•Linee elettriche: livelli di esposizione molto alti (1 – 10 kV m^(-1)) in zone limitate (sotto i cavi tra i piloni)

Esposizione al campo elettromagneticoSul posto di lavoro 1.Addetti ai sistemi di telecomunicazione: esposti a livelli bassi2.Addetti a interventi sui tralicci per radio e telediffusione: livelli di E = ~ 1 kV m^(-1) e H = ~ 5 A m^(-1) 3.Sistemi radar: densità di potenza istantanea molto alta (10 MW m^(-2)) sull'asse dell'antenna (inaccessibile). Valori medi ridotti di un fattore 1000 (funzionamento impulsivo) e di un ulteriore fattore 100 (scansione di antenna) nelle zone circostanti le antenne radar. Densità di potenza medie: 30 mW m^(-2) - 0.8 W m^(-2) 4.Macchine per collaggio di pannelli o per saldatura della plastica: radiofrequenza (27 MHz) elevate potenze(centinaio di kW). Addetti esposti a livelli di E ~ 100 V/m e di H ~ 1 A/m5.Macchine per riscaldamento e lavorazione di metallo e semiconduttori: correnti elevate, frequenze del centinaio di kHz, E ~ 10 kV/m, H ~ 20 A/m6.Terminali video: sorgenti a f ~ 15 -125 kHz, livelli di esposizione bassi7.Apparecchiature per terapia o diagnostica medica: occasionali campi elevati per operatori e pazienti 8.Campi delle linee elettriche elevati ma localizzati: addetti poco esposti

Esposizione al campo elettromagneticoResidenziale

•Case nei pressi degli elettrodotti: E ~ 1-10 V/m permanenti;•Campi all'interno delle abitazioni: permanenti (E < 10 V/m, B < 0.1 μT) per collegamenti elettrici; saltuari (E < 100 V/m, B < 1 mT) per elettrodomestici in funzione

Effetti sugli esseri viventi

Risposta biologica ed effetti dipendono:

•dall'intensità delle correnti e dei campi indotti nel corpo

•dalla densità di potenza dissipata

Difficoltà: risultati contraddittori e/o incompleti

Problemi elettromagnetici: •Complessità dei legami tra campo esterno e campo interno forte disuniformità•Problemi biofisici e biochimici: difficoltà di stabilire i meccanismi di interazione per la complessità della materia vivente a livello molecolare, cellulare, di organo•Interazioni tra i diversi organi in un individuo•Studi su animali di laboratorio estrapolati a esseri umani•Sintomi soggettivi, mal definiti, difficilmente quantificabili•Soggetti umani esposti ad altri fattori ambientali (alimentari, terapeutici, ...)•Numero di soggetti considerati necessariamente limitato, insufficiente a definire la statistica

Effetti sulle cellule

Cellula: unità base del vivente membrana plasmatica racchiude citoplasma e nucleo

membrana:doppio strato di lipidi attraversato da proteine trasportatrici di ioni

Effetti sulle cellule

Interazione elettromagnetica ipotizzata:Il campo em altera la conformazione dell'ATPaseAlterazione del trasporto di ioni Na+, K+e Ca++Modifica di densità nel citoplasma Modifiche nella sintesi di DNA ed RNAModifiche della capacità di interazione (comunicazione) con cellule circostantiAlterazioni nei sistemi nervoso, immunologico ed endocrino

Effetti solo in particolari intervalli di frequenza e densità di potenza.Meccanismi e legami essenzialmente non lineariEffetti con campi a radiofrequenza modulati a frequenze tra 9 e 16 Hz

Meccanismo microscopico può non essere significativo a livello di individuo

Effetti termici

Effetto della dissipazione e.m. nei tessuti biologici:aumento della temperatura corporeacontrastato da termoregolazione

Diminuisce produzione metabolica di caloreInduce vasodilatazione Aumenta sudorazioneEffetti termici per esposizioni prolungate a elevata potenza

Profondità di penetrazione decresce con la frequenza. Regioni interne interessate per f < ~ 100 MHz.

Effetti comportamentali e sintomi

Osservati effetti su animali di laboratorio

•Alterazioni del comportamento•Perturbazioni motorie•Diminuzione o interruzione di attività•Diminuzione dell'alimentazione

Effetti comportamentali e sintomi

Sintomi su persone esposte

In alcuni casi

cefaleedisturbi del sonnosensazione di debolezzaimpotenzabradicardia o, all'opposto, tachicardia

In altri casi

nessun effetto

Effetti epidemiologici

Legami statistici tra condizioni di salute ed esposizione

Risultati contraddittori In alcuni casi

correlazioni tra esposizione e malattie cardiachediminuita abilità motoria di mani e ditadanni agli occhi (cataratta, opacizzazione)malattie neonatali dei figli

In altri casi

in circostanze apparentemente analoghe, nessuna correlazione

Carcinogenesi?

esposizione in residenze (USA, UK, Svezia)aumento dei casi di leucemia tumori del sistema nervoso in bambini

tumori del sistema nervoso di altro tipo negli adulti

Altre indagini dello stesso tipo non hanno riscontrato alcun incremento di morbilità in condizioni analoghe

Esposizione occupazionale

Circa la metà delle indagini hanno riscontrato correlazione tra esposizione e aumento dei casi di leucemialeucemia mieloidecancro alla faringe o al cervello melanomale altre non hanno riscontrato effetti

Normativa di sicurezza

Standard di esposizione basati sul tasso di assorbimentospecifico SAR, (Specific Absorption Rate) W kg(-1)potenza dissipata nell'unità di massa corporea

SAR = 4 W kg(-1) produce effetti accertati

coefficiente di sicurezza

Limite per l'esposizione SAR < 0.4 W/kg(-1)

potenza dissipata all'interno del corpo livello di campo o di densità superficiale di potenza nell'ambiente o in zone accessibili

difficoltà di valutare, anche statisticamente, il campo all'interno del corpo alle varie frequenzenei diversi ambientiper varie posizioni mutue tra persone e sorgenti

Normativa di sicurezza

Criteri diversi, basati su

stime teoricheconsiderazioni empirichein diversi Paesi o adottati da organizzazioni

livelli di sicurezza (soggetti a revisioni e aggiornamenti)

Livelli di sicurezza

valori di campo elettricocampo magnetico densità di potenza(funzioni della frequenza)che non devono essere superati nelle zone accessibili degli ambienti di lavorodell'ambiente

Vincoli acampi e potenze prodotte da apparecchiature caratteristiche costruttiveposizionamentoschermaggioaccessibilità

Frequenza E ((V/m) H (A/m) P (W/m^2)

0.1 – 3 MHz 60 0.2 -

3 – 1500 MHz 20 0.05 1

1.5 – 300 GHz 40 0.1 4

Ambiente accessibile

Frequenza E ((V/m) H (A/m) P (W/m^2)

0.1 – 3 MHz 6 0.016 -

3 MHz – 300 GHz 6 0.016 0.1

Edifici con permanenza > 4 ore

Frequenza E ((V/m) H (A/m) P (W/m^2)

0 – 1Hz - 163000 -

1 – 8 Hz 20000 163000/f^2 -

8 – 25 Hz 20000 25000/f -

0.025 – 0-082 kHz 500 / f 20/f -

0.82 – 2.5 kHz 610 24.4 -

2.5 – 65 kHz 610 24.4 -

65 – 100 KHz 610 1600/f -

0.1 – 1 MHz 610 1.6/f -

1 – 10 MHz 610 / f 1.6/f -

10 – 110 MHz 61 0.16 10

110 – 400 MHz 61 0.16 10

400 – 2000 MHz 3 f^(1/2) 0.008 f^(1/2) 0.025 f

2 – 300 GHz 137 0.36 50

Nei luoghi di lavoro