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.
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
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 (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
Spettro elettromagnetico
Trasmissioni radio
CB
Raggi X
Ultravioletto
Luce visibile
Infrarosso
Trasmissioni
radio
Corrente elettrica:
intercontinentali
linee di distribuzione,
elettrodomestici.
Microonde
Onde radio
Trasmissioni radio
locali AM
Frequenze di rete
Correnti alternate
1.00E+
00
1.00E+
02
1.00E+
04
1.00E+
06
1.00E+
08
1.00E+
10
Frequenza (Hz)
1.00E+
12
1.00E+
14
1.00E+
16
1.00E+
18
Spettro elettromagnetico
Trasmissioni radio
FM e televisive
Raggi X
Ultravioletto
Luce visibile
Infrarosso
Microonde
Onde radio
Stazioni radio base
telefonia cellulare
Frequenze di rete
Correnti alternate
1.00E+
00
1.00E+
02
1.00E+
04
1.00E+
06
1.00E+
08
1.00E+
10
Frequenza (Hz)
1.00E+
12
1.00E+
14
1.00E+
16
1.00E+
18
Spettro elettromagnetico
Radar
Raggi X
Ultravioletto
Luce visibile
Infrarosso
Microonde
Onde radio
Frequenze di rete
Forni a microonde
domestici
Correnti alternate
1.00E+
00
1.00E+
02
1.00E+
04
1.00E+
06
1.00E+
08
1.00E+
10
Frequenza (Hz)
1.00E+
12
1.00E+
14
1.00E+
16
1.00E+
18
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)
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:
Il CAMPO MAGNETICO dipende
da:
TENSIONE della linea
CARATTERISTICHE dei
conduttori
INTENSITA’ DI CORRENTE che
circola nei conduttori
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 dipendendo
dall’intensità di corrente non è
costante nel tempo, ma dipende
dal carico della linea, che varia
durante il giorno
Non è schermato
Tipico andamento dei livelli di campo
magnetico sotto una linea ad alta tensione
(a tre diverse quote dal suolo).
8.5
8
7.5
campo magnetico (microTesla)
7
6.5
6
5.5
5
4.5
4
3.5
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0
-100
-80
-60
-40
-20
0
20
distanza dall'asse della linea (m)
40
60
80
100
tipico andamento dei livelli di campo magnetico
sopra una linea ad alta tensione in cavo
(a tre diverse quote dal suolo).
In d u z io n e M a g n e tic a B - In te r r a to ( 2 2 0 k V ; 1 0 0 A )
a lte z z a 0 .5 m
4
a lte z z a 1 .5 m
a lte z z a 2 .5 m
3
B [m ic r o T ]
2
1
0
-100
-80
-60
-40
-20
0
X [m ]
20
40
60
80
100
Tipico andamento dei livelli di campo elettrico
sotto una linea ad alta tensione
Esempio di valutazione induzione magnetica in
prossimità di elettrodotti
SORGENTI ELF DOMESTICHE
Corrente  CAMPO MAGNETICO
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
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
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.)
IMPIANTI TELEVISIVI
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)
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 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 (°)
A
B
L’andamento dell’intensità del campo elettromagnetico
con la distanza non è prevedibile in modo semplice.
h=10 m
2
1.8
CAMPO ELETTRICO [V/m]
CAMPO E A 1.5 m
DAL SUOLO
IN FUNZIONE
DELLA DISTANZA
DAUNA SRB
1.6
1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0
20
40
60
80
100
DISTANZA [m]
120
140
160
180
RAPPRESENTAZIONE SCHEMATICA DEL CONO DI
IRRAGGIAMENTODI UNA SORGENTE DIRETTIVA (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 TESTA
a
TACS - GSM
b
DCS
Immagine tratta da Pontalti et al. (IRSTTrento)
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
all’interazione con l’organo esposto
in
seguito
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
BASSE FREQUENZE: le cariche si
spostano  induzione di correnti entro
il corpo umano
DENSITA’ DI CORRENTE
INDOTTA (A/m2)
RADIOFREQUENZE: le cariche
oscillano senza spostarsi 
dissipazione di potenza nei tessuti
 riscaldamento
TASSO DI ASSORBIMENTO SPECIFICO
(SAR) (W/kg)
PENETRAZIONE DELL’ENERGIA A RADIOFREQUENZA
NEI TESSUTI
ASSORBIMENTO DELLE MICROONDE ALL'AUMENTARE DELLA LORO FREQUENZA
f1
<
f2
Istituto Sup erio re d i Sanità
<
f3
EFFETTI DEI CAMPI ELETTROMAGNETICI
SULL’ORGANISMO UMANO
EFFETTI BIOLOGICI
EFFETTI SANITARI
variazioni transitorie della
funzionalità
di
cellule/tessuti/organi,
non
legati al concetto di “danno”
effetti, anche negativi, sulla
salute
“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..…”
“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
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 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
Rischio medio dei più esposti
RR =
Rischio medio dei meno esposti
La forma funzionale della relazione esposizione-rischio è ignota
Rischio annuale di morte per leucemia infantile
B (T)
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
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.
LIVELLI DI RIFERIMENTO ICNIRP
POPOLAZIONE
10
5
10
4
E (V/m)
B (T)
103
102
101
100
10
-1
10-2
10-3
10-1
101
103
105
107
Frequenza (Hz)
Istituto Superiore di Sanità
109
1011
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
ELF
B =100µT
E =5000 V/m
RF
Variabili con la frequenza,
nell’intervallo tipico delle
telecomunicazioni:
E=20 V/m H=0.05 A/m
Valori di attenzione
ELF
RF
B= 10µT (mediana 24 ore)
E= 6V/m
(luoghi permanenza
prolungata)
Obiettivi di qualità
ELF
B=3µT (mediana 24 ore)
RF
E= 6V/m (luoghi intensamente
frequentati)