Inquinamento elettromagnetico: Inquinamento elettromagnetico: sorgenti ed esposizione della sorgenti ed esposizione della

popolazionepopolazione

Cosa si intende per campo elettrico e Cosa si intende per campo elettrico e campo magnetico?campo magnetico?

• Campo di forzaCampo di forza = regione di spazio attorno ad un oggetto particolare (sorgente di campo) nella quale si manifestano forze su altri oggetti (attrattive o repulsive).

• Campo elettricoCampo elettrico: un oggetto carico, immerso in un campo elettrico, è soggetto ad una forza che lo fa muovere verso cariche di segno opposto. Il campo elettrico si misura in V/m

• Campo magneticoCampo magnetico: la calamita esercita sulla limatura di ferro (materiale magnetizzato) una forza attrattiva. Il campo magnetico si misura in A/m o µT.

Campo elettromagnetico

• Campo elettromagneticoCampo elettromagnetico: quando le caratteristiche della sorgente variano nel tempo, essa produce campi elettrico e magnetico oscillanti e dipendenti l’uno dall’altro, tanto da essere considerati come un unico fenomeno elettromagnetico.

• Un campo elettromagnetico si propaga dalla sorgente allo spazio circostante come un’onda elettromagnetica

L’onda elettromagnetica

• Rappresenta la variazione spazio-temporale dei campi elettrico e magnetico emessi da una sorgente e la conseguente trasmissione di energia elettromagnetica

Grandezze fisiche che caratterizzano le onde elettromagnetiche

• Frequenza (Frequenza ()):: numero di oscillazioni dell’onda al secondo (si misura in Hertz - Hz)

• Lunghezza d’onda (Lunghezza d’onda ()):: distanza percorsa dall’onda durante il tempo di un’oscillazione (si misura in metri) (distanza tra 2 massimi)

• IntensitàIntensità: è determinata dall’ampiezza del campo elettrico (V/m) e di quello magnetico (A/m).

Lo spettro dei campi elettromagnetici

• 0 - 300 Hz0 - 300 Hz ELF (Extremely Low Frequencies)

• 300 Hz - 300 kHz300 Hz - 300 kHz LF (Low Frequencies)

• 300 kHz - 300 GHz300 kHz - 300 GHz RF - MW (Radio Frequencies, Microwave)

• Infrarosso - visibile - ultravioletto

• Raggi X - raggi gamma

1.00E+00

1.00E+02

1.00E+04

1.00E+06

1.00E+08

1.00E+10

1.00E+12

1.00E+14

1.00E+16

1.00E+18

Frequenza (Hz)

Correnti alternate

Frequenze di rete

Onde radio

Microonde

Infrarosso

Luce visibile

Ultravioletto

Raggi X

Spettro elettromagnetico

Trasmissioni radiointercontinentali

Trasmissioni radiolocali AM

Trasmissioni radioCB

Corrente elettrica:linee di distribuzione,elettrodomestici.

1.00E+00

1.00E+02

1.00E+04

1.00E+06

1.00E+08

1.00E+10

1.00E+12

1.00E+14

1.00E+16

1.00E+18

Frequenza (Hz)

Correnti alternate

Frequenze di rete

Onde radio

Microonde

Infrarosso

Luce visibile

Ultravioletto

Raggi X

Spettro elettromagnetico

Trasmissioni radioFM e televisive

Stazioni radio basetelefonia cellulare

1.00E+00

1.00E+02

1.00E+04

1.00E+06

1.00E+08

1.00E+10

1.00E+12

1.00E+14

1.00E+16

1.00E+18

Frequenza (Hz)

Correnti alternate

Frequenze di rete

Onde radio

Microonde

Infrarosso

Luce visibile

Ultravioletto

Raggi X

Spettro elettromagnetico

Radar

Forni a microondedomestici

Diverse frequenze, diverse sorgenti

Campi elettromagnetici ambientali:• ELFELF• RFRF

Sorgenti ELF: elettrodotti, elettrodomestici, videoterminali, apparecchi elettromedicali

Caratteristiche dei campi ELF

• Campi QUASI STATICI campo elettrico e magnetico sono indipendenti l’uno dall’altro.

• campo elettricocampo elettrico schermato dalle pareti delle abitazioni + non penetra nel corpo umano.

• campo magneticocampo magnetico non schermato + penetra nel corpo umano.

• Vanno misurati SEPARATAMENTE ENTRAMBI.

Rete Elettrica

• Linee TRASMISSIONE (220 kV e 380 kV)• Subtrasmissione (66 kV, 132 kV, 150 kV)• Distribuzione MT (3-30 kV)• Distribuzione BT (220 V, 380 V)

Campi elettrici e magnetici generati da linee elettriche

In prossimità di una linea elettrica sono presenti un campo ELETTRICO e un campo MAGNETICO

Il CAMPO ELETTRICO dipende da:

TENSIONE della lineaCARATTERISTICHE dei conduttori

Il campo elettrico si mantiene costante nel tempoA suolo è spesso ridotto a causa dell’effetto schermante dovuto agli oggetti presenti nelle vicinanze (alberi, edifici..)

Il CAMPO MAGNETICO dipende da:

INTENSITA’ DI CORRENTE che circola nei conduttoriCARATTERISTICHE dei conduttori

Il campo magnetico dipendendo dall’intensità di corrente non è costante nel tempo, ma dipende dal carico della linea, che varia durante il giornoNon è schermato

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

5.5

6

6.5

7

7.5

8

8.5

-100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100

distanza dall'asse della linea (m)

cam

po

mag

net

ico

(m

icro

Tesl

a)

Tipico andamento dei livelli di campo magnetico sotto una linea ad alta

tensione

(a tre diverse quote dal suolo).

altezza 0.5 maltezza 1.5 maltezza 2.5 m

Induzione Magnetica B - Interrato (220 kV; 100 A)

X [m]

100806040200-20-40-60-80-100

B [microT]

4

3

2

1

0

tipico andamento dei livelli di campo magnetico sopra una linea ad alta tensione

in cavo

(a tre diverse quote dal suolo).

Tipico andamento dei livelli di campo elettrico sotto una linea ad alta tensione

Esempio di valutazione induzione magnetica in prossimità di elettrodotti

SORGENTI ELF DOMESTICHECorrente CAMPO MAGNETICO

Livelli anche elevati, ma LOCALIZZATIEsposizione LIMITATA NEL TEMPO

Condizione di esposizione Campo magnetico (T)

A 30 cm da un frigorifero 0.1-1

A 30 cm da un frullatore 4-15

A 30 cm da un televisore 1-5

A 30 cm da un aspirapolvere 3-10

A 30 cm da un fornello elettrico 2-10

A 30 cm da un asciugacapelli 1-5

A 30 cm da un trapano elettrico 1-10

Cosa si può fare per ridurre le esposizioni?DISTANZETEMPI DI UTILIZZO (risparmio energetico)

Sorgenti ELF in ambito medico

Magnetoterapia

Risonanza magnetica

Caratteristiche dei campi RF

• ONDA ELETTROMAGNETICA campo elettrico e magnetico sono LEGATI l’uno dall’altro.

• campo elettrico e magnetico campo elettrico e magnetico interagiscono con gli oggetti (schermatura) e con il corpo umano. L’interazione varia al variare della frequenza.

• Spesso basta misurarne uno solo.

Campi elettromagnetici a radiofrequenza: sorgenti

• Sistemi per telecomunicazioni (radio, televisioni, Stazioni Radio Base per telefonia cellulare, radar, sistemi satellitari, ecc.)

• Telefonia mobile (cellulari, cordless)• Processi industriali (saldatura, fusione, tempera,

sterilizzazione, ecc.)• Apparecchiature elettromedicali (radarterapia,

marconiterapia, ecc.)

IMPIANTI IMPIANTI TELEVISIVITELEVISIVI

IMPIANTI RADIOFONICIIMPIANTI RADIOFONICI

IMPIANTI PER TELEFONIA CELLULAREIMPIANTI PER TELEFONIA CELLULARE

47 - 230 MHz (VHF)47 - 230 MHz (VHF)

470 - 862 MHz (UHF)470 - 862 MHz (UHF)

87.5 - 108 MHz (FM)150-285 kHz; 525-1605 kHz; 2-26 MHz (AM)

927 - 950 MHz (TACS)935 - 960 MHz (GSM)1850 - 1880 MHz (DCS)2110 - 2170 MHz (UMTS)

47 - 230 MHz (VHF)

470 - 862 MHz (UHF)

Le antenne

• Per la trasmissione dei segnali si utilizzano le antenne.• Le antenne sono dispositivi in grado di convertire un segnale

elettrico  in onde elettromagnetiche ed irradiarle nello spazio circostante o viceversa.

• Le antenne possono essere trasmittenti o riceventi a seconda dell'uso cui sono destinate, oppure possono svolgere tutti e due le funzioni anche contemporaneamente.

Diagramma di irradiazione• Le antenne non irradiano energia elettromagnetica

con la stessa intensità nelle varie direzioni circostanti.• Il diagramma di radiazione  indica l'intensità di

potenza che viene irradiata nelle varie direzioni dall'antenna in esame.

Il diagramma di irradiazione esprime

quindi la distribuzione nello spazio intorno

all’antenna dell’intensità della radiazione emessa

Diagramma di irradiazione in 3 dimensioniDiagramma di irradiazione in 3 dimensioni

ImmagineImmagine tratta Pontalti et al. (IRST-Trento)tratta Pontalti et al. (IRST-Trento)

Esempi di distribuzione di campo elettrico generati da:

un’antenna isotropa

un’antenna non isotropo orientata a

230°

Un’antenna isotropa tenendo conto della orografia del territorio e della distribuzione degli edifici

Caratteristiche delle sorgenti

Trasmettitori televisivi e radiofonici:

• “pochi” siti, spesso in aree non urbanizzate

• potenze elevate fino a 10-15 kW

Caratteristiche delle sorgenti

Stazioni radio-baseStazioni radio-base:• struttura a celle

• potenze < 300 W (< 50 W per i GSM)

• diffusione capillare nel tessuto urbano

Esempio di SRB in configurazione CLOVER montata su traliccio

A B

L’andamento dell’intensità del campo elettromagnetico con la distanza non è prevedibile in modo semplice.

Tilt (°)

h c.e.(m)

Caratteristiche tecniche

h=10 m

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

DISTANZA [m]

CA

MP

O E

LE

TT

RIC

O [

V/m

]

CAMPO E A 1.5 CAMPO E A 1.5 m DAL SUOLO m DAL SUOLO IN FUNZIONE IN FUNZIONE

DELLA DISTANZA DELLA DISTANZA DAUNA SRBDAUNA SRB

RAPPRESENTAZIONE SCHEMATICA DEL CONO DI RAPPRESENTAZIONE SCHEMATICA DEL CONO DI IRRAGGIAMENTODI UNA SORGENTE DIRETTIVA IRRAGGIAMENTODI UNA SORGENTE DIRETTIVA

(SRB)(SRB)

Apparecchi mobili

Caratteristiche:

•Trasmissione discontinua

•Regolazione di potenza in funzione della distanza

•I valori tipici di emissione variano in funzione del modello e della modalità di funzionamento. In configurazione di utilizzo vanno da circa 10V/m anche fino a 100V/m

AL CAMPO EMESSO E’ ASSOCIATA UN’ENERGIA CHE PUO’

ESSERE ASSORBITA DA OGGETTI CIRCOSTANTI

FRAZIONE DI ENERGIA EM ASSORBITA DALLA TESTAa TACS - GSMb DCS

Immagine tratta da Pontalti et al. (IRST-Trento)

PARAMETRI DI ESPOSIZIONE

Caratterizzazione dell’agente fisico di interesse

Ampiezza del campo elettrico: E (V/m)Ampiezza del campo magnetico: H (A/m)Densità di potenza: S (W/m2)

PARAMETRI DOSIMETRICI

Effetto indotto dall’agente fisico in seguito all’interazione con l’organo esposto

IL MECCANISMO ATTRAVERSO IL QUALE L’INTERAZIONE SI ATTUA E’ COSTITUITO DALLE FORZE ESERCITATE DAI CAMPI ELETTRICO E MAGNETICO SULLE CARICHE ELETTRICHE PRESENTI NEI TESSUTI

TALI FORZE SI ESERCITANO SUI DIVERSI COMPONENTI LA MATERIA VIVENTE PROVOCANDO CORRENTI DI CONDUZIONE E SPOSTAMENTO

INTERAZIONE CON I TESSUTI BIOLOGICI E INTERAZIONE CON I TESSUTI BIOLOGICI E PARAMETRI DOSIMETRICIPARAMETRI DOSIMETRICI

BASSE FREQUENZE: BASSE FREQUENZE: le cariche si spostano induzione di correnti entro

il corpo umano

Il tessutotessuto può comportarsi come conduttoreconduttore o come isolanteisolante a seconda della frequenza del campo incidente:

sotto 1 MHz - buone proprietà conduttivea frequenze intermedie le capacità isolanti crescono al crescere della frequenzasopra 1 GHz hanno buone proprietà isolanti

DENSITA’ DI CORRENTE DENSITA’ DI CORRENTE INDOTTA (A/mINDOTTA (A/m22))

RADIOFREQUENZE: RADIOFREQUENZE: le cariche oscillano senza spostarsi

dissipazione di potenza nei tessuti riscaldamento

TASSO DI ASSORBIMENTO SPECIFICO (SAR) (W/kg)

Istituto Superiore d i Sanità

ASSORBIMENTO DELLE MICROONDE ALL'AUMENTARE DELLA LORO FREQUENZA

f3f1 f2< <

PENETRAZIONE DELL’ENERGIA A RADIOFREQUENZA PENETRAZIONE DELL’ENERGIA A RADIOFREQUENZA NEI TESSUTINEI TESSUTI

EFFETTI DEI CAMPI ELETTROMAGNETICI EFFETTI DEI CAMPI ELETTROMAGNETICI SULL’ORGANISMO UMANOSULL’ORGANISMO UMANO

EFFETTI BIOLOGICI

variazioni transitorie della funzionalità di cellule/tessuti/organi, non legati al concetto di “danno”“Si può parlare di effetto biologico solo in presenza di variazioni morfologiche o funzionali a carico di strutture di livello superiore, dal punto di vista organizzativo, a quello molecolare..…”

EFFETTI SANITARI

effetti, anche negativi, sulla salute“Perché si verifichi un danno alla salute occorre che l’effetto biologico superi le capacità dell’organismo di mettere in atto meccanismi biologici di adattamento e di riparazione del danno stesso.”

CLASSIFICAZIONE DEGLI EFFETTI DEI CLASSIFICAZIONE DEGLI EFFETTI DEI CAMPI ELETTROMAGNETICI CAMPI ELETTROMAGNETICI SULL’ORGANISMO UMANOSULL’ORGANISMO UMANO

• Effetti “acuti”“acuti” dipendenti dalla dose deterministici: all’aumentare della causa è legato un aumento dell’effetto. Tali effetti sono direttamente correlati ai parametri dosimetrici già descritti (TERMICI).

• Effetti “a lungo termine”“a lungo termine” non dipendenti dalla dose stocastici: all’aumentare della causa è legato un aumento di

probabilità dell’effetto (NON TERMICI) • Gli effetti acuti si manifestano per livelli elevati di esposizione (molto

più elevati di quelli tipici dell’esposizione in ambiente di vita); si ipotizzano effetti a lungo termine per esposizione a livelli bassi.

Obiettivo della protezione: PREVENIRE GLI EFFETTI ACUTI E LIMITARE GLI EFFETTI STOCASTICI

• Effetti acuti: scosse, bruciature, fibrillazione ventricolare

(J > 100 mA/m2)

• Ipotesi di effetti a lungo termine: tumori infantili, tumori negli adulti, effetti sul sistema neurovegetativo

• Effetti acuti: riscaldamento dei tessuti problemi ai tessuti non irrorati (cataratta, gonadi)

SAR > 4 W/kg aumento di T > 1°C

• Ipotesi di effetti a lungo termine: tumori infantili, tumori negli adulti, effetti sul sistema neurovegetativo

CAMPI ELFCAMPI ELF

CAMPI RFCAMPI RF

Metodi di indagine sugli effetti stocasticiMetodi di indagine sugli effetti stocastici

• Studi epidemiologici

• Studi in vivo:– su volontari

– su animali

• Studi in vitro (in laboratorio su colture cellulari)

RISULTATI DEGLI STUDI EPIDEMIOLOGICI RISULTATI DEGLI STUDI EPIDEMIOLOGICI PER I CAMPI MAGNETICI ELFPER I CAMPI MAGNETICI ELF

META-ANALISI E ANALISI POOLED di gruppi di studi epidemiologici:

Lagorio et al. (1998): eccesso di rischio dal 40% al 60% sulla base di misure su 24 ore per esposti a più di 0.2 T rispetto agli esposti a meno di 0.2 T

Ahlbom et al. (2000): RR =2.0 sulla base di misure per esposti a più di 0.4 T rispetto agli esposti a meno di 0.1 T

RR =Rischio medio dei più esposti

Rischio medio dei meno esposti

La forma funzionale della relazione esposizione-rischio è ignota

B (T)

Rischio annuale di m

orte per leucemia

infantile

1.40.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2

RISULTATI DEGLI STUDI EPIDEMIOLOGICI RISULTATI DEGLI STUDI EPIDEMIOLOGICI PER I CAMPI RFPER I CAMPI RF

Studi di coorte su esposti per ragioni professionali

Studi geografici in aree con emittenti radio-TV

Studi sugli esposti ai telefoni cellulari: Primi risultati di alcuni studi all’interno del progetto “interphone” (caso-controllo su tumori cerebrali e del nervo acustico in 13 paesi). -Istituto epidemiologico per il cancro danese: 106 casi, 212 controlli; nessun aumento di rischio di neuroma acustico per uso breve o prolungato (10 anni) del telefono cellulare.-Istituto epidemiologico svedese: 148 casi, 604 controlli; incremento di rischio di neuroma acustico statisticamente significativo per esposizione prolungata (10 anni), restringendo l’analisi ai casi di tumore sul lato della testa dal quale veniva usato il telefono (12 casi e 15 controlli).

RISULTATIRISULTATI

Nel 2001 la IARCIARC (International Agency for Research on Cancer) ha analizzato gli studi effettuati sinora e classificato i campi in relazione alla loro cancerogenicità:

1) campi magnetici ELF = possibilmente cancerogeni (gruppo 2B)

2) campi elettrici e magnetici statici, campi elettrici ELF = non classificabili a causa dell’insufficienza dei dati (gruppo 3)

3) campi elettromagnetici RF = non valutati (si prevede che la valutazione delle relative evidenze scientifiche avverrà verso il 2005)

CLASSIFICAZIONE DEI CAMPI MAGNETICI ELFCLASSIFICAZIONE DEI CAMPI MAGNETICI ELF

EVIDENZA LIMITATA (= associazione che può ritenersi causale, ma della quale non si può escludere la non causalità) DI ASSOCIAZIONE TRA ALTI LIVELLI RESIDENZIALI DI CAMPI MAGNETICI ELF E UN AUMENTATO RISCHIO DI LEUCEMIA INFANTILE

Evidenza inadeguata di associazione con altre forme di tumore nei bambini e di associazione tra esposizioni residenziali o occupazionali e qualunque forma di cancro negli adulti

Basata sui soli risultati di studi epidemiologici, riguarda il grado di evidenza di cancerogenicità (non il grado di attività cancerogena)

L’APPROCCIO CONSIGLIATO DALL’ORGANIZZAZIONE L’APPROCCIO CONSIGLIATO DALL’ORGANIZZAZIONE MONDIALE DELLA SANITA’MONDIALE DELLA SANITA’

Applicazione delle politiche cautelative (documento “Electromagnetic fields and public health” – 2000): “questo tipo di politiche dovrebbero essere adottate solo sotto la condizione che la stima scientifica del rischio e i limiti di esposizione basati su evidenze scientifiche non vengano minati dall’adozione di approcci cautelativi arbitrari. Ciò potrebbe accadere, per esempio, se i limiti venissero abbassati a livelli che non hanno nessuna relazione con i rischi dimostrati…”

Protezione dai rischi legati all’esposizione a campi magnetici ELF (documento “Extremely Low Frequencies and cancer” – 2001): “…rimane possibile che ci siano altre spiegazioni per la associazione osservata tra l’esposizione a campi magnetici ELF e la leucemia infantile…l’OMS pertanto raccomanda approfonditi programmi di ricerca per dare un’informazione più definitiva.”“Un possibile approccio è quello di politiche volontarie economicamente efficenti che mirino ad una riduzione dell’esposizione a campi ELF.”

PROTEZIONE DELLA SALUTE NELLA NORMATIVA PROTEZIONE DELLA SALUTE NELLA NORMATIVA INTERNAZIONALEINTERNAZIONALE

Le linee guida internazionali prevedono:

LIMITI DI BASELIMITI DI BASE in termini di grandezze dosimetriche strettamente correlate agli effetti sanitari accertati. Il loro valore numerico viene determinato in base ai valori di soglia relativi alle risposte acute ed ai fattori di sicurezza che, rispetto alle soglie, le varie norme adottano.

LIVELLI DI RIFERIMENTOLIVELLI DI RIFERIMENTO in termini di grandezze misurabili, che caratterizzano l’ambiente in cui avviene l’esposizione in assenza del soggetto esposto.

QUESTI LIMITI VARIANO AL VARIARE DELLA FREQUENZAQUESTI LIMITI VARIANO AL VARIARE DELLA FREQUENZA

FATTORI DI SICUREZZAFATTORI DI SICUREZZA

I fattori di sicurezza utilizzati nelle linee guida ICNIRP variano da ~2 a >10, in relazione al livello delle attuali conoscenze scientifiche sulla dipendenza dalla frequenza dei valori di soglia degli effetti sanitari diretti ed indiretti accertati.

In funzione della frequenza e delle corrispondenti grandezze dosimetriche, i limiti raccomandati per la popolazione sono stati ottenuti utilizzando ulteriori fattori di sicurezza, generalmente compresi fra 2 e 5 rispetto a quelli indicati per i lavoratori.

Istituto Superiore di Sanità

10-2

10-1

100

101

102

103

104

105

10-3 10-1 101 103 105 107 109 1011

LIVELLI DI RIFERIMENTO ICNIRP

POPOLAZIONE

Frequenza (Hz)

E (V/m)

B (T)

NORMATIVA NAZIONALE: quadro generaleNORMATIVA NAZIONALE: quadro generale

LEGGE QUADRO N.36, 22 GENNAIO 2001LEGGE QUADRO N.36, 22 GENNAIO 2001

Detta i principi fondamentali diretti ad assicurare la tutela della salute, la tutela dell’ambiente e del paesaggio e a promuovere la ricerca scientifica per la valutazione degli effetti a lungo termine.

DECRETI LIMITIDECRETI LIMITI

Basse frequenze e alte frequenze

LEGGI REGIONALILEGGI REGIONALI

A carattere prevalentemente amministrativo. In Piemonte legge 19 del 05.08.2004

Limiti di esposizione

Valori di attenzione

Obiettivi di qualità

ELF

ELF

ELF

RF

RF

RF

B =100µTE =5000 V/m

Variabili con la frequenza, nell’intervallo tipico delle telecomunicazioni:E=20 V/m H=0.05 A/m

B= 10µT (mediana 24 ore) E= 6V/m(luoghi permanenza prolungata)

B=3µT (mediana 24 ore) E= 6V/m (luoghi intensamentefrequentati)