Inquinamento elettromagnetico: sorgenti ed esposizione della popolazione

Cosa si intende per campo elettrico e campo magnetico? Campo 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 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 magnetico: la calamita esercita sulla limatura di ferro (materiale magnetizzato) una forza attrattiva. Il campo magnetico si misura in A/m o µT. Esempio del campo gravitazionale terrestre

Campo elettromagnetico Campo 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 Equazioni di Maxwell

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

Grandezze fisiche che caratterizzano le onde elettromagnetiche Frequenza (n): numero di oscillazioni dell’onda al secondo (si misura in Hertz - Hz) Lunghezza d’onda (l): distanza percorsa dall’onda durante il tempo di un’oscillazione (si misura in metri) (distanza tra 2 massimi) Intensità: è determinata dall’ampiezza del campo elettrico (V/m) e di quello magnetico (A/m).

Lo spettro dei campi elettromagnetici 0 - 300 Hz  ELF (Extremely Low Frequencies) 300 Hz - 300 kHz  LF (Low Frequencies) 300 kHz - 300 GHz  RF - MW (Radio Frequencies, Microwave) Infrarosso - visibile - ultravioletto Raggi X - raggi gamma Radiazioni non ionizzanti e ionizzanti Da 0 a 300G  campi elettromagnetici

Trasmissioni radio intercontinentali Trasmissioni radio CB Trasmissioni radio intercontinentali Corrente elettrica: linee di distribuzione, elettrodomestici. Trasmissioni radio locali AM Trasmissione intercontinentali usano le onde lunghe (Ie. Radio vaticana) Tr. AM  onde medie Tr. CB onde medie e corte. Usate da camion e radioamatori

Trasmissioni radio FM e televisive Stazioni radio base telefonia cellulare

Radar Forni a microonde domestici

Diverse frequenze, diverse sorgenti Campi elettromagnetici ambientali: ELF RF

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 elettrico schermato dalle pareti delle abitazioni + non penetra nel corpo umano. campo magnetico non schermato + penetra nel corpo umano. Vanno misurati SEPARATAMENTE ENTRAMBI.

Rete Elettrica Linee TRASMISSIONE (220 kV e 380 kV) Descrizione rete elettrica: altissima tensione (380 kV) dalla centrale alle stazioni di trasformazione ubicate in genere in corrispondenza di grandi utenze (città, complessi industriali..). Poi l’AAT viene progressivamente ridotta ai 220 V di utilizzo. Corrente alternata Uso alta tensione per ridurre le perdite (effetto Joule). Riduzione anche aumentando il diametro dei cavi, ma tralicci enormi 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 linea CARATTERISTICHE dei conduttori Il campo elettrico si mantiene costante nel tempo A 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 conduttori CARATTERISTICHE 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 giorno Non è schermato

(a tre diverse quote dal suolo). Tipico andamento dei livelli di campo magnetico sotto una linea ad alta tensione (a tre diverse quote dal suolo). Valori tipici di c.m, dell’ordine del microT, sotto la linea poi dimiunisce. Minore nel caso di cavi interrati

(a tre diverse quote dal suolo). 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 Notare valori

SORGENTI ELF DOMESTICHE Corrente  CAMPO MAGNETICO Livelli anche elevati, ma LOCALIZZATI Esposizione LIMITATA NEL TEMPO Cosa si può fare per ridurre le esposizioni? DISTANZE TEMPI DI UTILIZZO (risparmio energetico)

Sorgenti ELF in ambito medico Magnetoterapia Risonanza magnetica Uso terapeutico e diagnostico

Caratteristiche dei campi RF ONDA ELETTROMAGNETICA  campo elettrico e magnetico sono LEGATI l’uno dall’altro. 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.)

47 - 230 MHz (VHF) 470 - 862 MHz (UHF) 47 - 230 MHz (VHF) IMPIANTI TELEVISIVI 47 - 230 MHz (VHF) 470 - 862 MHz (UHF) 47 - 230 MHz (VHF) 470 - 862 MHz (UHF) IMPIANTI RADIOFONICI 87.5 - 108 MHz (FM) 150-285 kHz; 525-1605 kHz; 2-26 MHz (AM) IMPIANTI PER TELEFONIA CELLULARE 927 - 950 MHz (TACS) 935 - 960 MHz (GSM) 1850 - 1880 MHz (DCS) 2110 - 2170 MHz (UMTS) modulazioni

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. Microfono converte il segnale in tensione, il trasmettitore lo elabora, introduce l’alta frequenza e …

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

Esempi di distribuzione di campo elettrico generati da: un’antenna isotropa Un’antenna isotropa tenendo conto della orografia del territorio e della distribuzione degli edifici un’antenna non isotropo orientata a 230°

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-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

Caratteristiche tecniche h c.e.(m) Tilt (°) B A L’andamento dell’intensità del campo elettromagnetico con la distanza non è prevedibile in modo semplice.

IN FUNZIONE DELLA DISTANZA DAUNA SRB CAMPO E A 1.5 m DAL SUOLO IN FUNZIONE DELLA DISTANZA DAUNA SRB > Vicinanza alla sorgente non significa necessariamente > esposizione. Nel grafico in vicinananza della sorgente il c.e. è minore, poi quando si interseca il lobo principale di irradiazione il valore cresec.

RAPPRESENTAZIONE SCHEMATICA DEL CONO DI IRRAGGIAMENTODI UNA SORGENTE DIRETTIVA (SRB) Diminuzione del campo con la diminuzione dell’altezza x’ ..

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 Nel corso di una conversazione, la comunicazione in un senso può essere considerata occupare il 50% del tempo totale. Per il resto il trasmettitore dovrebbe unicamente lavorare per raccogliere il rumore di fondo, codificarlo e inviarlo al ricevitore, processo che implica una spesa di energia. La DTX viene implementata obbligatoriamente nei terminali mobili d'utente mentre è solo consigliata alle SRB. Per poter realizzare la DTX è necessario un dispositivo per la discriminazione dei periodi di parlato e di silenzio. L'algoritmo di analisi del segnale raccolto  VAD Voice Activity Detector. AL CAMPO EMESSO E’ ASSOCIATA UN’ENERGIA CHE PUO’ ESSERE ASSORBITA DA OGGETTI CIRCOSTANTI

FRAZIONE DI ENERGIA EM ASSORBITA DALLA TESTA a TACS - GSM b 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 PARAMETRI DOSIMETRICI Il tessuto può comportarsi come conduttore o come isolante a seconda della frequenza del campo incidente: sotto 1 MHz - buone proprietà conduttive a frequenze intermedie le capacità isolanti crescono al crescere della frequenza sopra 1 GHz hanno buone proprietà isolanti RADIOFREQUENZE: le cariche oscillano senza spostarsi  dissipazione di potenza nei tessuti  riscaldamento BASSE FREQUENZE: le cariche si spostano  induzione di correnti entro il corpo umano DENSITA’ DI CORRENTE INDOTTA (A/m2) TASSO DI ASSORBIMENTO SPECIFICO (SAR) (W/kg)

PENETRAZIONE DELL’ENERGIA A RADIOFREQUENZA NEI TESSUTI

EFFETTI DEI CAMPI ELETTROMAGNETICI SULL’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 CAMPI ELETTROMAGNETICI SULL’ORGANISMO UMANO Effetti “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” 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

SAR > 4 W/kg  aumento di T > 1°C CAMPI ELF 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 CAMPI RF 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

Metodi 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 PER 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 mT rispetto agli esposti a meno di 0.2 mT Ahlbom et al. (2000): RR =2.0 sulla base di misure per esposti a più di 0.4 mT rispetto agli esposti a meno di 0.1 mT Rischio medio dei più esposti RR = Rischio medio dei meno esposti La forma funzionale della relazione esposizione-rischio è ignota

B (mT) Rischio annuale di morte per leucemia infantile 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 B (mT)

RISULTATI DEGLI STUDI EPIDEMIOLOGICI PER 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).

RISULTATI Nel 2001 la IARC (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 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 Basata sui soli risultati di studi epidemiologici, riguarda il grado di evidenza di cancerogenicità (non il grado di attività cancerogena) 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

L’APPROCCIO CONSIGLIATO DALL’ORGANIZZAZIONE 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 INTERNAZIONALE Le linee guida internazionali prevedono: LIMITI 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 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 FREQUENZA

FATTORI 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.

NORMATIVA NAZIONALE: quadro generale LEGGE 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 LIMITI Basse frequenze e alte frequenze LEGGI REGIONALI A carattere prevalentemente amministrativo. In Piemonte legge 19 del 05.08.2004

Limiti di esposizione Valori di attenzione Obiettivi di qualità ELF RF B =100µT E =5000 V/m Variabili con la frequenza, nell’intervallo tipico delle telecomunicazioni: E=20 V/m H=0.05 A/m Valori di attenzione ELF RF E= 6V/m (luoghi permanenza prolungata) B= 10µT (mediana 24 ore) Obiettivi di qualità RF ELF B=3µT (mediana 24 ore) E= 6V/m (luoghi intensamente frequentati)