Salute e campi elettromagneticiMinistero della Salute – CCM Centro di Controllo delle Malattie

Torino, 26 maggio 2009

Giovanni d’Amore

ARPA Piemonte

Sorgenti per telecomunicazioni e modalità di esposizione

Campi E ed H oscillanti alla frequenza f f = c/

•• 0 0 -- 300 Hz300 Hz ELF (Extremely Low Frequencies)•• 300 Hz 300 Hz -- 300 kHz300 kHz LF (Low Frequencies)•• 300 kHz 300 kHz -- 300 300 GHzGHz RF - MW (Radio Frequencies, Microwave)

SPETTRO ELETTROMAGNETICO

Sorgenti a radiofrequenza: 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.

MODALITA’ DI PROPAGAZIONE:

REGIONI DI CAMPO VICINO E CAMPO LONTANO

ONDA PIANA - CAMPO LONTANO

377377

S

377HE

HE 22

E H

CAMPO VICINO

Distribuzione spaziale del campo disomogenea

E ed H non correlati

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)

DESCRIZIONE DELL’ESPOSIZIONE AL CAMPO ELETTROMAGNETICO

NELLA REGIONE DI CAMPO LONTANO E’ SUFFICIENTE LA DETERMINAZIONE DI UNA DELLE TRE GRANDEZZE FISICHE

DESCRIZIONE DEGLI EFFETTI DELL’ESPOSIZIONE: I PARAMETRI DOSIMETRICI

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

kgWtTcSAR /186.4

SAR - SPECIFIC ABSORPTION RATE

kgWtTcSAR

kgWESAR JE

/186.4

/222

220

2

Antenna E (V/m)

H (A/m)

S (W/m2)

Individuo esposto

SAR (W/kg) Corrente indotta (A o A/m2)

MECCANISMI DI ACCOPPIAMENTO TRA CEM E CORPO UMANO

Esposizioni a CEM a frequenze superiori a 100 kHz possono condurre a significativi assorbimenti di energia e incrementi di temperatura

L’assorbimento di energia nei tessuti dipende da diversi fattori:

i parametri del campo incidente quali, frequenza, intensità, polarizzazione, area di esposizione (campo vicino o lontano);

le caratteristiche del soggetto esposto quali, dimesioni, proprietàdielettriche dei tessuti;

effetti dovuti ad oggetti conduttivi posti in prossimità del soggetto esposto (messa a terra, riflessioni ecc).

MASSIMO ACCOPPIAMENTO TRA ONDA ELETTROMAGNETICA INCIDENTE E INDIVIDUO ESPOSTO DI ALTEZZA h

2h

f= 90 MHz = 3.4 mh = /2= 1.70 m

f=45 MHz = 6.8 mh = /4 = 1.70 m

EFFETTO DI RISONANZA

Individuo elettricamenteisolato da terra 4

h Individuo perfettamente

messo a terra

a frequenze tra circa 100 kHz e 20 MHz, l’assorbimento di energia aumenta rapidamente al crescere della frequenza;

tra circa 20 MHz e 300 MHz, possono verificarsi elevati assorbimenti locali (head) a causa di fenomeni di risonanza parziale;

nell’intervallo tra 300 MHz e diversi GHz, avviene un assorbimento locale e non uniforme;

al di sopra di 10 GHz, l’assorbimento di energia avviene a livello superficiale.

DIPENDENZA DALLA FREQUENZA DEL CAMPO INCIDENTE

MECCANISMI DI ACCOPPIAMENTO TRA CEM E CORPO UMANO

ASSORBIMENTO DELLE MICROONDE ALL'AUMENTARE DELLA LORO FREQUENZA

f3f1 f2< <

f

1

)z(S

0

r0

)z2(

0 eS

PENETRAZIONE DELLPENETRAZIONE DELL’’ENERGIA A RADIOFREQUENZA NEI TESSUTIENERGIA A RADIOFREQUENZA NEI TESSUTI

Circa 10 cm a 900 MHz - circa 5 mm a circa 10 GHz

Profondità di penetrazione: δ

ANDAMENTO RISONANTE DEL SAR

30 300 400 2000Frequenza (MHz)

SAR

nor

mal

izza

to (W

/kg)

AB1 B2

C D

ASSORBIMENTO

• SAR MEDIATO SULL'INTERO CORPO (W/kg)– Potenza totale assorbita divisa per la massa

totale dell'intero corpo• SAR LOCALE (W/kg)

– Potenza assorbita da un volume infinitesimo, in un certo punto del corpo, divisa per la massa del volume infinitesimo

AssorbimentomedioPunti caldi

ASSORBIMENTO DI ENERGIA NON UNIFORME

Condizioni di esposizione in campo vicino

Per alcuni dispositivi (saldatrici a perdite dielettriche, telefoni cellulari) l’eposizioneavviene in condizioni di campo vicino.

Tali condizioni di esposizione possono causare elevati valori di SAR locale (nella testa, nei polsi, nelle caviglie)

MECCANISMI DI ACCOPPIAMENTO TRA CEM E CORPO UMANO

SAR di picco [W/kg]SAR di picco [W/kg]

2.452.45

SAR mediato su 10 g SAR mediato su 10 g [W/kg][W/kg]

1.461.46

ASSORBIMENTO LOCALE

FrazioneFrazione didi energiaenergia assorbitaassorbita nellanella testatesta

ASSORBIMENTO LOCALE DI ENERGIA

Modelli numerici

Accoppiamento indiretto

L’accoppiamento indiretto avviene quando un corpo umano viene in contattocon un oggetto a differente potenziale elettrico

Correnti elettriche passano attraverso il corpo umano in contatto con l’oggetto

Assorbimento locale di energia negli arti: SAR locale in polsi e caviglie

ASSORBIMENTO LOCALE DI ENERGIA

MECCANISMI DI INTERAZIONE

I campi elettromagnetici interagiscono con i sistemi biologici attraversomeccanismi di interazione diretti e indiretti.

Produce effetti nell’organismo esposto direttamente dall’esposzione al CEM

INTERAZIONE DIRETTA

INTERAZIONE INDIRETTA

È mediata dalla presenza di alri oggetti immersi nel campo elettromagnetico e siverifica come risultato di una interazione (usualmente un contatto fisico) tral’individuo esposto e l’oggetto (auto, recinzione ecc.)

Misuratore a elettrodi piani paralleli

Due piastre di materiale conduttore isolate da un dielettrico

Misuratore a trasformatore di corrente

Circuito primario = caviglia corrente nel secondario (avvolgimento sensore)

MISURA DI CORRENTE INDOTTA

Impianti per telecomunicazioniTrasmettitori televisivi e radiofonici:

• “pochi” siti, spesso in aree non urbanizzate

• potenze elevate fino a 10-15 kW

Stazioni radioStazioni radio--basebase:• struttura a celle• potenze < 100 W (< 50 W

per i GSM, < 20 W UMTS)• diffusione capillare nel

tessuto urbano

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

EMISSIONE DALLA SORGENTE E DISTRIBUZIONE DEL CEM

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

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

MPO

ELET

TRIC

O [V

/m]

CAMPO E A 1.5 m DAL CAMPO E A 1.5 m DAL SUOLO SUOLO

IN FUNZIONE DELLA IN FUNZIONE DELLA DISTANZA DA UNA DISTANZA DA UNA

SRBSRB

RAPPRESENTAZIONE SCHEMATICA DEL CONO DI RAPPRESENTAZIONE SCHEMATICA DEL CONO DI IRRAGGIAMENTO DI UNA SORGENTE DIRETTIVA (SRB)IRRAGGIAMENTO DI UNA SORGENTE DIRETTIVA (SRB)

SITO RADIO - TV

A

BCaratteristiche impianto A:schiera di 24 antenne log-periodiche per un’altezza complessiva di 19.5 mAltezza centro elettrico 15 mDirezione di massimo irraggiamento 160°NordFrequenza di trasmissione 97.3 MHzPotenza 13 kW

Caratteristiche impianto B:2 schiere di 12 pannelli formati da 4 dipoli (2 orizzontali e 2 verticali) montati davanti a un riflettore per un’altezza complessiva di 61 mAltezza centro elettrico 64 m (schiera superiore)Direzione di massimo irraggiamento 170°NordFrequenza di trasmissione 102.5 MHzPotenza 10 kW

VALUTAZIONI DELL’ESPOSIZIONE

SITO RADIO TV: COLLE DELLA MADDALENA(TORINO)

CIRCA 100 IMPIANTI RADIO-TV IN AREA PARCO E IN VICINANZA DI ABITAZIONI

TralicciParco Giochi

Andamento dei valori di campo elettricoPiazzale Faro - Colle della Maddalena

1618202224262830

1982 1987 1992 1997 2002anno

cam

po e

lettr

ico

E (V/m)

limite

IL CAMPO ELETTROMAGNETICO PRESENTE SUL SITO DELLA MADDALENA E’ MONITORATO A PARTIRE DAL 1983

Misure in banda larga con centraline in abitazione

2.0%

Dispersione media livelli di campo

intorno al valore medio giornaliero

(10.9 ± 1.6) V/mLivello medio nel periodo

(10.0 ± 1.5) V/m (raggiunto il 11.08 .2002 alle 13.35)

Livello minimo nel periodo

(12.6 ± 1.9) V/m (raggiunto il 12.09.2002 alle ore 13.15)

Livello massimo misurato nel

periodo

Esempio di SRB in configurazione CLOVERmontata su traliccio

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

Impi

anti/

km2

Radio-TvTelefoniaTotale

0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

AL AT BI CN NO TO VB VC

Impi

anti/

km2

Radio-TvTelefoniaTotale

Densità di impianti per telecomunicazione in Piemonte

(Rapporto 2008 ARPA Piemonte)

N. SRB: 5026

N. Radio-TV: 2363

Vicinanza SRB per telefonia mobile a luoghi di residenza della popolazione (abitazioni, uffici, scuole ecc)

Continua crescita degli impianti

Attenzione alla valutazione dell’esposizione della popolazione a campi elettromagnetici

0.3 – 0.6 V/m

0.6 – 1 V/m

1 – 1.5 V/m

1.5 – 2.05 V/m

Distribuzione del campo elettrico attorno ad una SRB, valutazionDistribuzione del campo elettrico attorno ad una SRB, valutazione a 1.5 me a 1.5 m

10.5

m (4

°pi

ano)

IMPIANTI SATELLITARI

VALUTAZIONE ESPOSIZIONE AL CAMPO VALUTAZIONE ESPOSIZIONE AL CAMPO ELETTROMAGNETICOELETTROMAGNETICO

Sperimentale mediante misure in campoSperimentale mediante misure in campo

TeoricaTeorica mediante modelli di calcolomediante modelli di calcolo

VALUTAZIONE ESPOSIZIONE AL CAMPO VALUTAZIONE ESPOSIZIONE AL CAMPO ELETTROMAGNETICOELETTROMAGNETICO

TeoricaTeorica mediante modelli di calcolomediante modelli di calcolo

valutazioni previsionali dei livelli di esposizione della popolazione dovuti ad un impianto da installare in un determinato punto del territorio;

Conoscenza della distribuzione spaziale del campo elettromagnetico emesso da una data sorgente o da un insieme di sorgenti su un’intera area geografica;

determinazione, per mezzo della conoscenza dettagliata della distribuzione spaziale del campo elettromagnetico, delle aree dove sono attesi i più elevati livelli di esposizione

VALUTAZIONE TEORICAVALUTAZIONE TEORICA

Documentazione tecnica presentata dal gestoreDocumentazione tecnica presentata dal gestore

Valutazione teorica preventivaValutazione teorica preventiva(singola e/o congiunta)(singola e/o congiunta)

Verifica rispetto limitiVerifica rispetto limiti

VALUTAZIONE C.E.M GENERATO DA IMPIANTO PER VALUTAZIONE C.E.M GENERATO DA IMPIANTO PER TELECOMUNICAZIONE: APPROSSIMAZIONE DI CAMPO LONTANOTELECOMUNICAZIONE: APPROSSIMAZIONE DI CAMPO LONTANO

d

GfPE

30,

P = Potenza al connettore d’antenna

G = Guadagno dell’antenna

f(θ,) = funzione di direttività

d = Distanza dal centro elettrico della sorgente

Caratteristiche tecniche principali degli impiantiCaratteristiche tecniche principali degli impiantiPotenza fornita allPotenza fornita all’’antenna, guadagno dantenna, guadagno d’’antennaantennaTilt elettrico / meccanicoTilt elettrico / meccanicoDirezione di irraggiamentoDirezione di irraggiamentoAltezza centro elettricoAltezza centro elettricoDiagrammi di irradiazione orizzontale e verticaleDiagrammi di irradiazione orizzontale e verticale

Caratteristiche del contesto ambientaleCaratteristiche del contesto ambientaleTipologia edifici e nTipologia edifici e n°° p.f.t.p.f.t.Curve di livello altimetriche e nord geograficoCurve di livello altimetriche e nord geografico

DATI TECNICI NECESSARI PER LA VALUTAZIONE TEORICADATI TECNICI NECESSARI PER LA VALUTAZIONE TEORICA

VALUTAZIONE TEORICAVALUTAZIONE TEORICA

SOVRASTIMA DEL CAMPO ELETTROMAGNETICO SOVRASTIMA DEL CAMPO ELETTROMAGNETICO RISPETTO AL DATO SPERIMENTALERISPETTO AL DATO SPERIMENTALE

••VALUTAZIONE DELLA CONFIGURAZIONE MASSIMA VALUTAZIONE DELLA CONFIGURAZIONE MASSIMA DEL SISTEMA IRRADIANTE (tutte portanti attive al DEL SISTEMA IRRADIANTE (tutte portanti attive al massimo della potenza) massimo della potenza)

••NON SI CONSIDERANO LE ATTENUAZIONI E NON SI CONSIDERANO LE ATTENUAZIONI E RIFLESSIONI DOVUTE ALLA PRESENZA DI EDIFICIRIFLESSIONI DOVUTE ALLA PRESENZA DI EDIFICI

Utilizzo del DTM