Inquinamento da campi elettromagnetici Università degli Studi di Perugia Facoltà di Ingegneria Corso di Impatto Ambientale Modulo A: Pianificazione Energetica Ing. Giorgio Baldinelli a.a. 2012-13 Inquinamento da campi elettromagnetici

Lo spettro elettromagnetico

Possibili sorgenti

Spettri di frequenze DC Sistemi di trasporto su rotaie in Italia 16 Hz Treni/metro europei 50 Hz Impianti civili 3-30 kHz Trasmissioni marittime 30-300 kHz Trasmissioni navali Loran 300-3000 kHz Trasm. AM, Forni, saldatrici a fusione 3-30 MHz Radioamatori, saldatrici, diatermia, essiccatori, sterilizzatori 30-300 MHz FM, VHF, cordless, radiomobili, CB 300 MHz-3 GHz UHF, cellulari, diatermia, radar, telemetria,TV 3 - 30 GHz ponti radio, satellitari, radar, altimetri 30-300 GHz satelliti, astronomia, spettroscopia

Sorgenti naturali Il Sole: l’energia solare incidente quotidianamente sulla terra è costituita da onde elettromagnetiche in un ampio spettro di frequenze La Terra: il campo magnetico terrestre prodotto da correnti elettriche circolanti negli strati profondi della crosta terrestre I tessuti biologici sono attraversati continuamente da correnti biochimiche che accompagnano le funzioni fisiologiche

Sorgenti artificiali Impianti di generazione, trasporto e distribuzione dell’energia elettrica Impianti per le telecomunicazioni (radio, televisione, telefonia cellulare) Tutti i dispositivi elettrici ed elettronici

Campi elettromagnetici: le normative L. Q. N° 36/2001: Legge Quadro sulla protezione dalle esposizioni a campi elettrici, magnetici e elettromagnetici

LEGGE QUADRO N° 36/2001

LEGGE QUADRO N° 36/2001

LEGGE QUADRO N° 36/2001

LEGGE QUADRO N° 36/2001

DPCM 8 luglio 2003: fissazione dei limiti di esposizione, dei valori di attenzione e degli obiettivi di qualità per la protezione della popolazione dalle esposizioni a campi elettrici, magnetici ed elettromagnetici generati a frequenze comprese tra 100 kHz e 300 GHz

DPCM 8 luglio 2003

DPCM 8 luglio 2003

DPCM 8 luglio 2003

CEM da produzione dell’energia elettrica L’elettricità viene prodotta trasformando, in apposite centrali, il potenziale energetico contenuto nelle fonti esistenti in natura Centrali idroelettriche Centrali termoelettriche Centrali nucleari Centrali geotermiche Centrali eoliche Centrali fotovoltaiche

Trasmissione e distribuzione Schema italiano di generazione, trasmissione e distribuzione dell’energia elettrica E’ adottata la corrente alternata con sistema di distribuzione trifase La frequenza adottata è di 50Hz in Europa e 60Hz in America

Struttura del sistema elettrico Rete di trasmissione dell’energia elettrica Stazioni primarie Rete di distribuzione primaria Cabine primarie Linee di distribuzione a media tensione Cabine secondarie Rete di distribuzione a bassa tensione

Tipologie di installazione: esempi Cabina primaria AT/MT Elettrodotto AT

Tipologie di installazione: esempi Linea elettrica in media tensione Trasformatore MT/BT a palo Cabina secondaria MT/BT

Elettrodotti - Campo elettrico Il campo elettrico generato dagli elettrodotti dipende principalmente dalla tensione della linea Dipende dalla distanza dalla linea e dall’altezza dei conduttori da terra In prossimità delle linee elettriche si misurano i seguenti valori tipici: linee AAT a 380kV  4500 - 8000 V/m linee AT a 132kV - 150kV  2000 - 3000 V/m linee MT a 10kV - 30kV  200 V/m E’ schermato dagli edifici

Elettrodotti - Campo magnetico Dipende principalmente dall’entità delle correnti che circolano nei conduttori Dipende dalla distanza dalla linea, dall’altezza dei conduttori da terra e dall’ordine delle fasi In prossimità delle linee elettriche si misurano i seguenti valori tipici: linee AAT a 380kV  15 - 20 mT linee AT a 132kV - 150kV  10 mT linee MT a 10kV - 30kV  5 mT Non è schermato dagli edifici

Elettrodotti - Campo magnetico

Elettrodotti - Campo magnetico La figura precedente mostra il “profilo laterale” del campo magnetico a 50 Hz prodotto al suolo da un elettrodotto 380 KV doppia terna da 2000 MW (1500 A), a partire dall’asse della linea fino a 100 metri di distanza, con altezza minima dei conduttori dal suolo pari a 11,34 metri (Legislazione italiana DMLP 16 gennaio 1991).

Elettrodotti - Campo magnetico: confronti

Elettrodotti Campo magnetico: osservazioni La presenza di edifici nell’immediata prossimità degli elettrodotti attenua il campo elettrico (che all’interno degli edifici è praticamente nullo). Il campo magnetico, al contrario di quello elettrico, non può essere schermato da oggetti vicini alla linea (alberi o muri degli edifici) né si riduce sensibilmente all’interno delle abitazioni. Il campo magnetico in prossimità di un elettrodotto, essendo legato al valore dell’intensità di corrente che circola nei conduttori, varia durante le ore della giornata in funzione dei carichi che sono allacciati alla linea sotto esame. - Distanze minime: linee a 132 kV >= 10 m linee a 220 kV >= 18 m linee a 380 kV >= 28 m

Campo Elettromagnetico Indoor Qualunque apparecchio che funziona ad energia elettrica genera un campo elettrico e magnetico a bassissima frequenza ogni volta che è in funzione Quando l’apparecchio è spento si può rilevare solo il campo elettrico generato dai conduttori di alimentazione Il livello di campo elettrico riscontrabile è di pochi V/m. Quando l’apparecchio viene messo in funzione si genera un campo magnetico che dipende esclusivamente dall’intensità di corrente e che può assumere valori piuttosto elevati

Valori tipici di campo elettrico Campo elettrico [V/m] misurato a 30 cm dagli apparecchi elettrici * alla distanza di 1 cm

Valori tipici di campo magnetico Campo magnetico [mT] misurato a 3 e 30 cm dagli apparecchi elettrici

CEM a bassa frequenza: effetti biologici Negli ultimi 20 anni è emerso un crescente interesse scientifico per gli effetti biologici dei campi elettromagnetici a bassa frequenza (CEMBF) A livello cellulare gli effetti delle interazioni delle radiazioni elettromagnetiche con le componenti strutturali della cellula possono essere classificate in reazioni di tipo termico reazioni di tipo biologico

Interazioni delle radiazioni con la materia vivente (1) CEM a bassa frequenza: effetti biologici Interazioni delle radiazioni con la materia vivente (1) Le correnti indotte da campi elettrici nei tessuti umani o le vibrazioni molecolari trasformano l’energia elettromagnetica in calore Negli animali omeotermi e nell’uomo il sistema di termoregolazione permette di mantenere la temperatura corporea costante Un riscaldamento eccessivo dei tessuti provocherebbe un danno irreversibile alle strutture proteiche e lipidiche L’energia trasferita dai CEMBF è di piccola entità, per cui il calore provocato può essere facilmente controllato dai meccanismi di termoregolazione

Interazioni delle radiazioni con la materia vivente (2) CEM a bassa frequenza: effetti biologici Interazioni delle radiazioni con la materia vivente (2) I CEMBF possono provocare alterazioni stereochimiche delle molecole orientamento paramagnetico molecolare azioni sugli elettroliti rottura di legami secondari causando così modificazioni a livello della membrana cellulare modificazioni a livello del nucleo e del DNA

Interazioni delle radiazioni con la materia vivente (3) CEM a bassa frequenza: effetti biologici Interazioni delle radiazioni con la materia vivente (3) Sono stati segnalati effetti che provocano alterazioni del sistema immunitario alterazioni dei ritmi biologici circadiani alterazione nella produzione di melatonina effetti sul sistema nervoso ed endocrino La letteratura sull’argomento evidenzia che i campi elettromagnetici producono effetti biologici Tuttavia molti di questi effetti sono di piccola entità e difficili da registrare

CEM a bassa frequenza: effetti biologici Effetti sulla salute Gli effetti sulla salute provocati da esposizioni prolungate a CEMBF devono ancora essere ben studiati Si distingue in Effetti acuti Effetti cronici Effetti osservati alterazioni comportamentali alterazione dell’attività cerebrale induzione di neoplasie maligne

Strumenti di rilevazione CEM a bassa frequenza: effetti biologici Strumenti di rilevazione A banda larga Misura semplice ed immediata per valutare se siamo sopra i limiti A banda stretta Analizzatore di spettro con indicazione della frequenza. Misura complessa ed estesa

CEM ad alta frequenza I campi elettromagnetici non ionizzanti (sorgenti NIR) hanno una banda compresa tra 300 kHz e 300 GHz L’agente inquinante (campo elettrico e/o magnetico) decresce rapidamente allontanandosi dalla sorgente L’azione inquinante si esercita nell’ambiente solo quando la sorgente è accesa. Allo stato attuale si può affermare che non esiste un inquinamento su vasta scala territoriale, ma le zone inquinate sono limitate alle vicinanze della sorgente

CEM ad alta frequenza: principali sorgenti

CEM ad alta frequenza: macchine industriali Macchine per trattamenti termici trasformano l’energia elettromagnetica in calore sono utilizzate in processi che richiedono un riscaldamento rapido con cicli controllabili In base all’azione fisica predominante si classificano in tre categorie: riscaldatori a perdite dielettriche riscaldatori a induzione magnetica riscaldatori a microonde Sono progettate per erogare potenza in bande di frequenza assegnate da convenzioni internazionali

CEM ad alta frequenza Riscaldatori a perdite dielettriche Sono impiegati per il trattamento di materiali dielettrici (legno, materie plastiche, fibre vegetali, ecc.) Sono progettati per creare forti campi elettrici (decine di kV/m). Sono costituiti da un generatore a radiofrequenza e da un applicatore a condensatore L’applicatore è formato da due superfici metalliche affacciate (condensatore) al cui interno è sistemato il materiale da trattare termicamente La potenza del generatore va dalle centinaia di W alle decine di kW

CEM ad alta frequenza Riscaldatori a induzione magnetica Sono impiegati nell’industria siderurgica (tempera superficiale, ricottura e riscaldamento di metalli, saldatura di tubi), nell’industria elettronica (raffinamento di semiconduttori, produzione di fibre ottiche), nell’oreficeria (fusione di metalli preziosi) Sono progettati per creare forti campi magnetici. Sono costituiti da un generatore a radiofrequenza e da un applicatore a bobina Le potenze impiegate vanno dalle centinaia di kW alle migliaia di kW

CEM ad alta frequenza Riscaldatori a microonde Si dividono in due classi: per usi domestici per usi industriali Gli apparati industriali sono progettati per la precottura, il riscaldamento, l’essiccamento e la sterilizzazione di grosse quantità di materiale Gli apparati industriali impiagano potenze di alcune decine di kW

CEM ad alta frequenza Apparati per telecomunicazioni Sono progettati per irradiare nello spazio onde elettromagnetiche che trasferiscono informazione ai sistemi riceventi Sono di due tipi: direttivi (ponti radio, comunicazioni spaziali) a diffusione (radio, televisione)

CEM ad alta frequenza Sistemi radiomobili La potenza irradiata dalle stazioni radio base è al massimo di alcune centinaia di W Valori confrontabili con gli standard di sicurezza si raggiungono a poche decine di metri dall’antenna

CEM ad alta frequenza Dispositivi elettronici Esempi di dispositivi elettronici in grado di emettere campi elettromagnetici apprezzabili: telefoni cellulari telefoni cordless domestici e cittadini (DECT) babyphone walkie-talkie apparecchi per radioamatori forni a microonde sistemi di controllo a microonde videoterminali varchi magnetici

CEM ad alta frequenza Altre applicazioni Radar a impulsi (elevata potenza di picco - fino a 2MW) doppler (potenze dell’ordine dei kW) Radioaiuti alla navigazione Applicazioni biomedicali Risonanza magnetica nucleare (10 ÷ 70 MHz) Termografia a microonde (0.5 ÷ 2.5 GHz) Marconiterapia Radarterapia Terapia ipertermica

CEM ad alta frequenza Valutazione del campo elettromagnetico Il campo elettromagnetico emesso da un’antenna non è uniforme in tutte le direzioni Lobo orizzontale Lobo verticale

CEM ad alta frequenza Tipologie di installazione: esempi Stazione radio base Antenna per radioamatore

CEM ad alta frequenza Tipologie di installazione: esempi Stazione radio base Ponte radio

CEM ad alta frequenza Tipologie di installazione: esempi Antenne per telecomunicazioni

CEM ad alta frequenza Contenimento dell’impatto ambientale Stazioni radio base camuffate da pino

CEM ad alta frequenza Strumenti di misura Struttura degli apparati di misura a rivelazione diretta ad accoppiamento a radiofrequenza Ogni apparato di misura è formato da 3 sottosistemi: sensore linea di collegamento apparato di misura e visualizzazione Sono possibili due strategie di misura: a banda larga a banda stretta

CEM ad alta frequenza Tipologie di sensori Sensori per campo elettrico sensori a condensatore sensori a dipolo o monopolo corto Sensori per campo magnetico sensori ad accoppiamento induttivo Antenne dipolo a mezz’onda antenne biconiche antenne logaritmiche

CEM ad alta frequenza Effetti biologici L’esposizione a campi elettromagnetici comporta l’innalzamento della temperatura dei tessuti biologici (effetto termico) Gli effetti non termici dei campi elettromagnetici ad alta frequenza non sono ancora ben conosciuti Effetti non termici osservati: alterazione degli enzimi della membrana cellulare alterazione della crescita cellulare alterazione del DNA e dei meccanismi di riparazione induzione di neoplasie

CEM ad alta frequenza Effetti sulla salute umana Effetti acuti effetto termico, particolarmente accentuato alle alte frequenze a causa dell’acqua presente nei tessuti effetti cardiaci su persone con disturbi cardiaci e pacemaker Effetti cronici o di lungo periodo effetto sul sistema nervoso (condizione di stress) effetti sul comportamento (comportamenti motori insoliti, irrequietezza) aumento delle frequenza cardiaca e della pressione ematica elettrosensibilità (alterazioni cutanee, segnalate in particolare per operatori a videoterminale)

Campi elettromagnetici e la percezione del rischio Il problema cruciale della valutazione dei rischi si lega: A) da un lato a quello di una corretta analisi dei dati scientifici B) dall’altro a quello, non meno importante ma fino ad ora solo in parte esplorato, dei meccanismi attraverso i quali i rischi vengono comunicati e percepiti

Fattori che influenzano la percezione del rischio Fiducia nelle istituzioni Attenzione dei mezzi di informazione Incidenti accertati Equita’ di rischi e benefici Evidenza dei benefici Evidenza scientifica Coinvolgimento personale Potenziale catastrofico Familiarita’ con la sorgente di rischio Comprensione dei meccanismi Incertezza nelle conoscenze Controllabilita’ del rischio Effetti sui bambini Effetti sulle generazioni future Gravita’ degli effetti

Politiche cautelative Scelte politiche indipendenti dalle valutazioni scientifiche possono portare alla adozione di misure cautelative che, se adeguatamente giustificate e condivise, corrispondono anche ad un orientamento che va sempre piu’ affermandosi verso un “principio di precauzione” Una recente comunicazione dell’Unione Europea (CE 2001) sul principio di precauzione richiede, prima di mettere in atto delle politiche cautelative: A) una accurata definizione del rischio B) una analisi costi/benefici

Scienza, comunicazione e politica sanitaria Esistono differenze nella valutazione del rischio dovuto ai CEM tra comunita’ scientifica e la popolazione: questo e’ dovuto a una carenza di comunicazione nella diffusione delle conoscenze e della loro comprensione. Un efficace sistema di informazione sui temi sanitari tra scienziati, governo, industria e pubblico e’ necessario per aumentare il livello di conoscenza generale delle tecnologie che generano CEM e quindi ridurre sfiducia e paura sia reale che percepibile.