ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE
“G. Ciampini”-Via Verdi, 44 Novi Ligure AL
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(0143) 73015 Fax (0143) 743097 E-mail: [email protected]
PROBLEMATICHE RELATIVE
ALL’INTERAZIONE DELLE ONDE
ELETTROMAGNETICHE COI SISTEMI
BIOLOGICI
Lavoro multimediale sviluppato dalle classi:
ITIS “Elettronica e Telecomunicazioni”
Quarta B: Anzalotta Gabriele, Belforte Mattia,Biffano Roberto, Bubela Illya,
Cherchi Rossana, Chiesa Alessandro, Delbarba Paolo, Derossi
Mattia, Di Costanzo Alessio, Gullo Damiano, Oliveros Castro
Andres Fernando, Reyes Chavez Jean Pierre, Rivolta Alessio, Saia
Valter, Timus Robert, Villacres Wilmer, Zuccotti Manuel.
Coordinate dai docenti: Bianchi Luciano, Bruno Mauro, Cavanna Andrea.
Liceo Scientifico Biologico (P. Brocca) I.T.I.
Quarta D: Monticelli Vittorio, Repetto Ilaria, Zanin Andrea.
Quarta E: Zanchetta Annalisa, Borsottio Francesco, Massa Lorenzo.
Quarta F: Carlini Enrico, Daga Matteo, Tantillo Aldo
Coordinate dai docenti: Fasciolo Mirella, Malfatto Federica, Scarsi Mario.
SOMMARIO
1
INTRODUZIONE........................................................................................ 4
1.1
2
3
4
CAMPI ELETTROMAGNETICI AMBIENTALI............................... 4
CARATTERIZZAZIONE E TIPOLOGIA DI ONDE ................................ 7
2.1
ONDA SUPERFICIALE..................................................................... 10
2.2
ONDA DIRETTA: .............................................................................. 10
2.3
ONDA RIFLESSA:............................................................................. 11
2.4
ONDA IONOSFERICA:..................................................................... 12
PROPAGAZIONE DELLE ONDE ELETTOMAGNETICHE ................ 13
3.1
EFFETTO JOULE............................................................................... 14
3.2
POLARIZZAZIONE RITARDATA .................................................. 14
EFFETTI BIOLOGICI DELLE ONDE ELETTROMAGNETICHE ....... 15
4.1
BREVE INTRODUZIONE AGLI EFFETTI BIOLOGICI ................ 15
4.2
TIPOLOGIE DI EFFETTI DELLE ONDE ELETTROMAGNETICHE
16
4.3
I CAMPI ELETTRICI STATICI: ....................................................... 20
4.4
LA TELEFONIA MOBILE: ............................................................... 20
4.5
GLI ALIMENTI IRRADIATI: ........................................................... 21
4.6
LA RADIOTERAPIA:........................................................................ 21
4.7
USI TERAPEUTICI DELLE ONDE ELETTROMAGNETICHE .... 23
5 INCONTRO
CONFERENZA
CON
LA
RESPONSABILE
PROVINCIALE ARPA INQUINAMENTO ELETTROMAGNETICO ................... 27
6
RIFERIMENTI NORMATIVI................................................................... 28
6.1
NORMATIVA INTERNAZIONALE ................................................ 28
6.2
NORMATIVA EUROPEA ................................................................. 30
6.3
NORMATIVA ITALIANA NAZIONALE ........................................ 31
6.4
NORMATIVA ITALIANA (LEGGE QUADRO) ............................. 33
6.5
DIRETTIVA EUROPEA 2004/40/CE E DECRETO LEGISLATIVO
36
2007
7 PROTOCOLLO OPERATIVO DI RILEVAZIONI DI CAMPO
ELETTROMAGNETICO ........................................................................................... 40
8
MISURE..................................................................................................... 41
8.1
MISURE DI CAMPO IN BANDA LARGA...................................... 41
8.2 MISURE DI CAMPO IN BANDA STRETTA (ANALISI DI
SPETTRO) 42
8.3
DESCRIZIONE DELLO STRUMENTO ........................................... 42
8.4
SPECIFICHE DELLO STRUMENTO............................................... 42
8.5
DISPLAY LCD ................................................................................... 43
8.6
SPECIFICHE GENERALI ................................................................. 44
8.7
SPECIFICHE DELLA SONDA ......................................................... 45
8.8
ISTRUZIONI OPERATIVE ............................................................... 46
8.9
TRASFERIMENTO DATI ................................................................. 47
8.10
9
10
MISURE DI CAMPI ELETTROMAGNETICI .............................. 47
MISURE EFFETTUATE........................................................................... 50
CONCLUSIONI ..................................................................................... 55
1 INTRODUZIONE
1.1
CAMPI ELETTROMAGNETICI AMBIENTALI
Sorgenti di campo elettromagnetico artificiale (foto scattata dagli alunni della classe 4B in escursione sul monte Giarolo).
La specie umana si è evoluta per millenni in presenza di campi magnetici di
origine naturale.
In particolare, due campi sono onnipresenti sulla terra.
Il primo è quello dovuto alla radiazione proveniente dal sole: questa radiazione
si ritiene essere praticamente invariata almeno da un miliardo di anni, a parte
fluttuazioni, di periodo relativamente breve e di tipo sostanzialmente ciclico,
nell’attività.
Inoltre, la radiazione che arriva effettivamente all’ecosfera1, può a volte subire
variazioni, dovute essenzialmente all’effetto schermante di ceneri vulcaniche.
Prima di introdurre la considerazione sui campi elettromagnetici del sole è
bene dare le definizioni di campo elettrico e magnetico.
I campi elettrici sono creati da differenze di potenziale elettrico: più alta è la
tensione, più intenso è il campo elettrico.
I campi magnetici derivano dal moto delle cariche elettriche.
1
In ecologia si definisce biosfera (o ecosfera) l'insieme delle zone del pianeta Terra in cui le condizioni
ambientali permettono lo sviluppo della vita.
L’intensità del campo magnetico si misura in ampère al metro (A/m); in
genere, nella ricerca sui campi elettromagnetici, gli scienziati usano invece un’altra
grandezza a questa legata, l’induzione magnetica (misurata in tesla, T, o nei suoi
sottomultipli come il microtesla, µT). Più alta è la corrente, maggiore è l’intensità del
campo magnetico.
Il Sole emette una radiazione praticamente identica a quella di un corpo nero a
circa 6000ºK, che raggiunge il valore massimo alla lunghezza d’onda di circa 500
nanometri. L’intensità di questo campo è notevole: su un metro quadro posto
perpendicolarmente ai raggi solari, la potenza incidente è di circa 1390 Watt. Ciò
corrisponde a un valore efficace di campo elettrico di circa 700 V/m e a un campo
magnetico efficace di circa 1.8 A/m.
Un altro campo costantemente presente è quello originato dalla terra stessa,
detto campo magnetico terrestre, o anche campo geomagnetico. Si tratta di un campo
essenzialmente statico, con intensità dell’ordine di 30-60 microtesla come induzione
(25-50A/m) a seconda della località. L’origine di questo campo non è del tutto chiara;
sembra dovuto a correnti elettriche di convenzione all’interno del pianeta. Esso ha
piccole fluttuazione lente, legate all’attività solare. Inoltre si sa, attraverso lo studio di
rocce magnetiche molto antiche, che in epoche geologiche remote tale campo ha
avuto grandi sconvolgimenti: l’attuale polo magnetico nord si trova in Canada, quello
sud si trova in Antartide.
In passato ci furono situazioni differenti di cui rimane la traccia magnetica,
appunto, nei minerali costituenti certe rocce.
Altri campi naturali sono quelli associati ai fulmini e, più in generale, alla
ionizzazione dell’atmosfera.
La specie umana è assuefatta ovviamente
a tutti questi campi ed essi non sono dannosi se
non incidentalmente: per esempio nel caso di
folgorazione da fulmini, meteoropatie associate
all’elettricità atmosferica, danni derivanti da
troppa esposizione al sole.
Dall’Ottocento, però c’è stato un enorme
sviluppo di campi di origine artificiale, per
qualche decennio ci sono stati gli insignificanti
campi associati al telegrafo elettrico , ma poi, a
partire dal 1880, ci fu una vera “esplosione”
dell’elettromagnetismo industriale: dapprima in
corrente continua subito dopo con le correnti
alternate mono e polifase a bassa frequenza.
Tutto ciò a causa della produzione della
distribuzione e della utilizzazione dell’energia
elettrica.
Traliccio con antenne di vario tipo.
Inoltre dall’invenzione della radio (1895), a questi campi a bassa frequenza si è
aggiunto il contributo dell’alta frequenza legato soprattutto al trasporto via etere delle
informazioni.
All’inizio non vi fu una particolare preoccupazione per gli effetti che questi
campi potessero avere sull’uomo, ma, a partire dalla fine degli anni ‘70, questa
convinzione è venuta meno. Infatti, grazie a studi sempre più approfonditi e ad
apparecchiature sempre più sofisticate che permettevano di studiare più
dettagliatamente il problema, vennero condotte ricerche sulle possibili correlazioni
tra l’esposizione ai campi elettromagnetici e l’insorgere di tumori e altre alterazioni
biologiche.
In tal modo l’opinione pubblica è stata sensibilizzata sulle conseguenze che i
campi elettromagnetici potrebbero avere sulla persona in caso di prolungate
esposizioni.
Al giorno d’oggi i telefoni mobili stanno diventando rapidamente parte
integrante delle moderne telecomunicazioni. Dato l’immenso numero di utenti di
telefonia cellulare eventuali effetti sanitari anche minimi potrebbero avere importanti
implicazioni per la salute pubblica. Proprio per questo negli ultimi anni sono stati
molto frequenti gli articoli pseudoscientifici, apparsi su prestigiosi quotidiani
nazionali, che, con toni spesso allarmistici, davano già per scontata la correlazione tra
l’uso del telefono cellulare e l’insorgenza di gravi patologie nell’uomo.
Per tentare di stabilire, per quanto possibile, il grado di veridicità ed
attendibilità delle preoccupanti affermazioni giornalistiche in materia, si può
condurre un’indagine sugli studi e i rapporti scientifici, recenti ed accreditati, relativi
agli eventuali rischi biologici derivanti dall’esposizione umana alle onde
elettromagnetiche in radiofrequenza.
Prima di inoltrarci in una discussione tecnico scientifica del problema, è
indispensabile chiarire brevemente alcuni concetti fondamentali di fisica e medica.
In generale quando un organismo vivente, sia esso animale o vegetale, viene a
contatto con un preciso agente esterno, di natura fisica o chimica, subisce
comunemente una corruzione del suo equilibrio funzionale. A seconda della natura,
dell’intensità e della durata dell’agente perturbante , un’alterazione dell’equilibrio
dell’organismo può essere concentrata o meno da meccanismi di adattamento e
compensazione insiti nell’organismo stesso.
In caso di totale compensazione l’effetto prodotto dall’agente esterno
sull’equilibrio dell’organismo interessato prende il nome di effetto “biologico”.
In caso di mancata compensazione e di conseguente insorgenza di squilibri
permanenti si parla di “danno biologico”.
2 CARATTERIZZAZIONE E TIPOLOGIA DI ONDE
Le onde elettromagnetiche, ipotizzate teoricamente da James Clerk Maxwell
nel 1864, sperimentate in laboratorio da Hertz e utilizzate nella Radio da Marconi nel
1895, sono costituite da oscillazioni, del campo elettrico e del campo magnetico, che
si propagano nel vuoto alla velocità di c = 300.000 Km/sec.
Se utilizziamo un piano cartesiano indicando con le x la direzione di
propagazione e in verde e in blu il campo elettrico e il campo magnetico si ottiene il
seguente andamento grafico:
Le onde elettromagnetiche sono classificabili a seconda delle loro
caratteristiche e del loro impiego nei vari campi della tecnica, in base alla lunghezza
d’onda od anche alla frequenza, in quanto queste grandezze sono legate fra loro dalla
seguente espressione:
c = λ·f
dove:
c = 3·108 velocità della luce nel vuoto (metri/sec)
λ = lunghezza d’onda (metri)
f = frequenza (Hertz = sec-1)
La frequenza è una grandezza che concerne fenomeni periodici o processi
ripetitivi. In fisica la frequenza di un fenomeno che presenta un andamento costituito
da eventi che nel tempo si ripetono identici o quasi identici, viene data dal numero
degli eventi che vengono ripetuti in una data unità di tempo.Si può calcolare tramite
la formula seguente:
f = 1/T
dove T esprime il periodo.
Il risultato è dato nell’unità di misura chiamata Hertz (Hz), dal fisico tedesco
Heinrich Rudolf Hertz, dove 1 Hz caratterizza un evento che occorre una volta in un
secondo.
Qualunque tipo di onda, ad esempio quella sonora, quella elastica di una molla,
o quella generata da una pietra che cade in uno stagno, od anche l’onda sismica di un
terremoto, è sempre costituita dall’alternanza di due tipi diversi di energia, che nel
caso dell’onda elettromagnetica sono quella elettrica e quella magnetica, come
indicato nella figura di cui sopra.
Le onde possono essere, in generale, però di due tipi diversi: longitudinali o
trasversali a seconda che l’oscillazione avvenga nella stessa direzione della
propagazione o in una direzione ad essa perpendicolare.
Le onde sonore, ad esempio sono longitudinali, quelle elettromagnetiche sono
trasversali, quelle sismiche sono dei due tipi: quelle primarie, dette così perché
arrivano prima, sono longitudinali, quelle secondarie, trasversali.
Le oscillazioni del campo elettrico e di quello magnetico avvengono dunque
perpendicolarmente alla direzione di propagazione, e i due campi sono inoltre
ortogonali tra loro, come indicato nella figura di sopra.
Di solito le onde vengono suddivise in 4 diversi gruppi:
∼
frequenze molto basse(VLF o very low frequency), 3-30KHz
∼
frequenze basse (LF o low frequency ), 30-300kHz
∼
frequenze medie (MF o medium frequency), 300KHz-3MHz
∼
frequenze alte (HF o high frequency),3-30MHz
∼
frequenze molto alte (UHF o ultra high frequency), sopra 30MHz
La riflessione è il fenomeno, governato dalla legge della riflessione, per cui
un’onda elettromagnetica che colpisce una superficie di separazione tra due mezzi, in
parte prosegue il suo percorso deviandolo al di là della superficie, mentre in parte
torna nella direzione da cui proveniva.
In particolare, secondo la nota legge della riflessione, detto θi l’angolo di incidenza
del raggio luminoso e detto θr l’angolo formato dal raggio riflesso con la normale
alla superficie, si ha che
.
Se invece si chiama θt l’angolo formato dal raggio rifratto con la normale alla
superficie, secondo la legge di Snell, detti n1 e n2 gli indici di rifrazione dei mezzi, si
ha che:
.
La rifrazione è la deviazione subita da un’onda che ha luogo quando questa
passa da un mezzo fisico ad un altro nel quale cambia la velocità di propagazione.
Comunemente il fenomeno si osserva quando l’onda passa da un mezzo ad un altro.
La rifrazione della luce è l’esempio più comunemente osservato, ma ogni tipo di onda
può essere rifratta, per esempio quando onde sonore passano da un mezzo ad un altro
o quando le onde dell’acqua si spostano a zone con diversa profondità.
La diffrazione è un fenomeno fisico associato alla propagazione delle onde,
come la riflessione, la rifrazione, la diffusione o l’interferenza. È tipica di ogni genere
di onda, come il suono, le onde sulla superficie dell’acqua, le onde elettromagnetiche,
la luce o le onde radio; la diffrazione si verifica anche nelle particolari situazioni in
cui la materia mostra proprietà ondulatorie, in accordo con la dualità onda-particella.
Diffrazione di un raggio laser attraverso una fenditura di forma quadrata
Fenomeni di diffrazione possono essere osservati quotidianamente, in
particolare quelli che interessano la luce: per esempio, le tracce incise sulla superficie
di un CD o di un DVD agiscono come un reticolo di diffrazione, creando il familiare
effetto arcobaleno. Anche i piccoli ologrammi delle carte di credito si basano su
questo fenomeno.
I principali modi con cui l’onda irradiata dal trasmettitore può giungere al
ricevitore sono:
2.1
∼
onda superficiale;
∼
onda diretta;
∼
onda riflessa;
∼
onda ionosferica.
ONDA SUPERFICIALE
Essa ha importanza soprattutto nel campo delle onde medie o lunghe. Infatti, se
nella banda VLF le onde si propagano in superficie senza apprezzabile attenuazione
per migliaia di chilometri, al crescere della frequenza aumentano le perdite causate
dal terreno e la propagazione è possibile solo per distanze progressivamente inferiori.
Poiché la superficie del mare le attenua poco, vengono usate di preferenza per le
comunicazioni nautiche ed anche con sommergibili. Si possono, così, coprire
distanze di circa 1000 chilometri. Per le loro caratteristiche, erano usate per il sistema
dei radiofari LORAN ora superato dal GPS.
2.2
ONDA DIRETTA:
L’onda diretta è quella che viaggia direttamente dal trasmettitore al ricevitore,
per cui questi devono essere visibili l’un l’altro (in portata ottica). Questo tipo di
propagazione viene usato per le microonde delle gamme VHF, UHF, SHF, EHF. In
realtà la traiettoria dell’onda non è esattamente una retta, ma segue quasi la curvatura
terrestre determinando degli ampi archi di cerchio a seguito della rifrazione
determinata dalla diversa densità degli strati dell’atmosfera al crescere della quota.
Pertanto è possibile, di fatto, trasmettere al di là dell’orizzonte ottico, e si può
calcolare la distanza massima alla quale possono essere poste due antenne che
vogliono sfruttare questo tipo di propagazione, con la formula approssimata:
D = 4 hTR + 4 hRIC
Dove:
∼
D è la distanza in Km fra le due antenne;
∼
hTR è l’altezza in metri della antenna trasmittente;
∼
hRIC è l’altezza in metri dell’antenna ricevente.
Inutile dire che norme prudenziali, legate alla stabilità e sicurezza del
funzionamento, suggeriscono di restare alquanto all’interno di questa distanza
massima teorica di trasmissione. Da questa formula si può anche, inversamente,
calcolare l’altezza minima che devono avere due antenne per essere in collegamento,
ad una data distanza, con questo tipo di propagazione. La propagazione è molto
simile a quella che si ha nello spazio libero, però la presenza dell’ atmosfera modifica
le caratteristiche della propagazione. L’onda diretta è il principale modo di
propagazione per frequenze al di sopra della banda HF.
2.3
ONDA RIFLESSA:
Due antenne sono collegate, di fatto, oltre che dall’onda diretta, anche da
quella che viene riflessa dal suolo, che, di norma intensifica l’onda diretta, talora,
invece può creare problemi in quanto, nel riflettersi sulla superficie, il campo elettrico
si inverte, ed inoltre, facendo più strada di quella diretta, arriva in ritardo,
determinando interferenza o fading, come si vede schematicamente dal disegno
seguente.
In taluni casi è invece indispensabile, come ad esempio, nel funzionamento
degli altimetri radaristici degli aerei, dei missili che devono volare a precise quote per
non farsi intercettare, nel rilievo della forma della superficie terrestre effettuato dai
satelliti artificiali, o, per quelle antenne che utilizzano l’effetto immagine della
superficie terrestre, per aumentare il proprio guadagno.
Nell’altimetro radaristico, l’aereo emette un’onda radar che colpisce la
superficie terrestre e, in base al tempo impiegato nel percorso andata-ritorno, si
calcola la quota.
2.4
ONDA IONOSFERICA:
La ionosfera svolge un ruolo importante in alcune applicazioni radio; un’onda
a radiofrequenza incidente su uno strato ionizzato può essere totalmente riflessa sotto
opportune condizioni, al contrario di quanto accade nell’atmosfera non ionizzata (il
cui indice di rifrazione presenta variazioni generalmente troppo piccole per produrre
la riflessione totale di un’onda).
Di conseguenza, è possibile utilizzare un modello di propagazione basato su
riflessioni multiple fra la superficie terrestre e la ionosfera. Questo tipo di
propagazione è abbastanza efficiente per frequenze inferiori ai 30MHz, le cosiddette
onde corte, tipicamente utilizzate dalle trasmissioni radioamatoriali. L’onda
ionosferica si verifica quando il percorso tra trasmettitore e ricevitore interessa la
ionosfera dalla quale è riflessa l’onda incidente. La propagazione per onda
ionosferica è importante in quanto permette comunicazioni su grandi distanze nella
banda HF.
3 PROPAGAZIONE DELLE ONDE
ELETTOMAGNETICHE
La propagazione di un’onda elettromagnetica può essere vista come un
trasferimento di energia tra due punti detti trasmettitore e ricevitore. L’onda può
propagarsi in due circostanze totalmente diverse:
∼
attraverso il vuoto;
∼
attraverso mezzi materiali.
Nel vuoto interplanetario o intergalattico, quindi lontano dall’atmosfera
terrestre, da corpi materiali e da ostacoli, il mezzo è isotropo ed omogeneo, quindi il
comportamento delle onde elettromagnetiche è assolutamente indipendente dalla
frequenza e quindi dalla lunghezza d’onda. La velocità di propagazione è costante e
indipendente dalla velocità della sorgente, dalla direzione di propagazione, e dalla
velocità dell’osservatore, in questo ambiente astrale, le onde elettromagnetiche si
muovono tutte e sempre in linea retta e si propagano tutte alla stessa velocità:
c = 3·108 m/sec
La propagazione nei mezzi materiali è un fenomeno più complesso,
innanzitutto la velocità è diversa rispetto a quella nel vuoto a seconda delle proprietà
del mezzo e dalla frequenza dell’onda. E’ possibile dimostrare che un’onda si attenua
quando si propaga in un conduttore a causa di due fenomeni fisici:
∼
effetto joule;
∼
polarizzazione ritardata.
La lunghezza d’onda (lambda) si misura in metri ed è la velocità dell’onda
elettromagnetica fratto la sua frequenza.
I campi elettrici e magnetici sono generati dalla corrente che scorre nel
conduttore, il campo magnetico si misura in Tesla e il campo elettrico in Coulomb.
3.1
EFFETTO JOULE
Nell’effetto joule l’onda elettromagnetica, propagandosi trasporta energia sia di
tipo elettrico che magnetico, nel caso di un conduttore al campo elettrico dell’onda
corrisponde anche una corrente che scorre nel corpo del conduttore. In questo modo
ogni particella del corpo si comporta come un resistore dissipando calore e di
conseguenza anche la potenza dell’onda.
Per esempio, dopo opportuni calcoli, si nota, che nel corpo umano un’onda di
frequenza 1GHz (tipica della telefonia mobile) penetra 1,58 cm all’interno del corpo
umano.
3.2
POLARIZZAZIONE RITARDATA
La polarizzazione ritardata è tipica delle alte frequenze ed avviene soprattutto
nelle soluzioni liquide e quindi anche nel corpo umano essendo composto
prevalentemente da acqua, in questo caso l’attenuazione è dovuta ad un meccanismo
diverso dall’effetto joule.
Aumentando la frequenza di oscillazione del campo elettrico, i dipoli che
costituiscono il liquido non riescono ad allinearsi abbastanza velocemente,
ostacolandosi negli spostamenti e provocando surriscaldamento termico.
4 EFFETTI BIOLOGICI DELLE ONDE
ELETTROMAGNETICHE
4.1
BREVE INTRODUZIONE AGLI EFFETTI BIOLOGICI
Nelle moderne società tecnologiche tutti gli individui sono esposti con
continuità, giorno dopo giorno, ad un ampio spettro di Radiazioni Elettromagnetiche
Non Ionizzanti (NIR, acronimo di Non Ionizing Radiation) di frequenza e intensità
variabile.
Fatta eccezione per la regione spettrale corrispondente alla luce visibile rilevata
dall’occhio umano, la presenza delle NIR non è di norma percepita dall’uomo,
perché:
∼
∼
il nostro corpo non è provvisto di recettori o organi di senso specifici per le
Radiofrequenze (RF) e le Microonde (MO);
solitamente nell’ambiente l’intensità delle Radiofrequenze e/o delle Microonde
è inferiore ai valori corrispondenti alla soglia di stimolazione delle strutture
elettricamente eccitabili del corpo umano (tessuto nervoso e muscolare) o a
quelli corrispondenti alla soglia di percezione del calore indotto dalla
radiazione.
Le onde ionizzanti (IR) hanno energia tale da allontanare gli elettroni dal
nucleo atomico e produrre ioni. Sono caratterizzate da una lunghezza d’onda (λ)
molto bassa capace di colpire i nuclei delle cellule provocando effetti genotossici.
L’aumento del livello di Campo Elettromagnetico presente nell’ambiente,
dovuto alla crescente diffusione di apparati e tecnologie a Radiofrequenze e a
Microonde è tale da far pensare ad una nuova possibile forma di inquinamento
“moderno”: l’Inquinamento Elettromagnetico (Elettro-Smog).
variazione di livello di campo elettromagnetico, in
un’area urbana, negli anni
La Figura illustra la variazione che il livello di campo elettromagnetico,
presente in un’area urbana, ha subito negli anni. Il livello di inquinamento è espresso
su basi statistiche in funzione dell’intensità del campo elettrico rivelato nell’arco
degli anni, ed è proporzionale al prodotto dei seguenti fattori: (1) potenza media
degli apparati radianti, (2) numero degli apparati e (3) densità della
popolazione.
Siccome tutti e tre questi fattori stanno crescendo nel tempo e le previsioni
dicono che continueranno a farlo in modo esponenziale, si deduce che con questa
tendenza, nei prossimi anni l’inquinamento elettromagnetico salirà vertiginosamente.
E’ sorta allora la necessità di identificare chiaramente i possibili effetti che un tale
inquinamento può produrre sui corpi biologici, ed eventualmente individuare un
insieme di norme di sicurezza per la protezione delle persone fisiche negli ambienti
frequentati quotidianamente.
4.2
TIPOLOGIE DI EFFETTI DELLE ONDE
ELETTROMAGNETICHE
Gli effetti principali delle onde elettromagnetiche sugli organismi possono
essere innanzitutto catalogati in base ad alcune tipologie “macroscopiche di effetto
sulla materia”.
Tali effetti si distinguono in:
∼ termici a breve termine
∼ non termici o cronici
L’effetto biologico, in generale, è qualsiasi modificazione reversibile o
irreversibile della struttura (variazione morfologica) o del funzionamento, ad esempio
nell’equilibrio, nell’omeostasi , o nella capacità di autoregolazione, di un sistema
vivente; quando queste variazioni determinano un qualsiasi tipo di patologia si ha
l’effetto sanitario o il danno per la salute.
∼ Effetti termici o a breve termine: sono quelli dovuti all’aumento di
temperatura provocato dalle onde elettromagnetiche. A seconda della
frequenza delle onde e dell’intensità, un determinato organo può subire
effetti più o meno importanti. Anche la distribuzione temporale
dell’irradiazione può influire notevolmente sugli effetti. Un’ impulso
isolato di grande energia può avere effetti diversi da un’irradiazione
costante di intensità inferiore. Si può dire che gli effetti termici
avvengono per esposizione ad alte dosi per pochi istanti.
La gravità di questo tipo di effetto, va ricercata nel fatto che il riscaldamento
avviene internamente al corpo e non viene percepito dagli organi sensoriali: per
l’organismo non è possibile attivare meccanismi di compensazione.
Per misurare l’energia radiante assorbita dal corpo umano nell’unità di tempo
si utilizza il cosiddetto SAR (acronimo di specific absorption rate) o anche “tasso
d’assorbimento specifico” (TAS) espresso in watt per chilogrammo di massa
corporea (W/kg).
Questi effetti vengono detti acuti, presentano livelli di soglia e sono stati
accertati:
∼ a BASSE FREQUENZE (50Hz) possono provocare induzione di cariche
superficiali e correnti all’interno del corpo con stimolazione di cellule
nervose
andando
a
modificare
l’equilibrio
elettrochimico
dell’organismo.
∼ Ad ALTE FREQUENZE (100 KHz-300GHz) possono portare a
riscaldamento dei tessuti per assorbimento di energia bruciature.
Si verificano per:
densità di potenza elettromagnetica irradiata maggiore di 10 milliwatt/cm²
e determinano:
∼ Variazione della permeabilità cellulare
∼ Variazione del metabolismo
∼ Variazione delle funzioni ghiandolari come quelli della ghiandola
pineale, del sistema immunitario, del sistema nervoso centrale e del
comportamento.
Densità di potenza
milliwatt/cm² e determinano:
∼
∼
∼
∼
∼
∼
elettromagnetica
irradiata
maggiore
di
50
Possibili lesioni cerebrali
Influenza sulla crescita cellulare
Malformazioni fetali
Ustioni interne
Cataratta
Infarto
Effetti non termici o cronici: includono tutti i mutamenti dell’attività
biologica non dovuti ad innalzamento di temperatura. Possono manifestarsi dopo
periodi anche lunghi di latenza in conseguenza di lievi esposizioni, senza alcuna
soglia certa. (Avvengono a basse dosi per lunga esposizione). Tali effetti hanno una
natura probabilistica: all’aumentare della durata dell’esposizione aumenta la
probabilità di contrarre un danno ma non l’entità del danno stesso. Gli effetti cronici
sono stati studiati attraverso numerose indagini epidemiologiche e studi su animali
che hanno dato fino ad oggi riscontri controversi.
Tali effetti sono stati solo ipotizzati.
Si verificano per intensità inferiore a quella che determina gli effetti termici:
∼ variazione del numero dei linfociti e granulociti (esperimenti su
cellule)
∼ variazioni del livello di anticorpi e delle attività dei macrofagi
(esperimenti su animali)
∼ tachicardia
∼ dolore agli occhi
∼ vertigini
∼ depressione
∼ limitazione della capacità di apprendimento
∼ perdita di memoria
∼ caduta di capelli
Nei paesi dell’Est europeo studi hanno evidenziato anche:
∼ sterilità
∼ aumento aborti
∼ abbassamento della fertilità
Gli studi attualmente in corso protendono verso un’assenza di effetti a lungo
termine causati dal campo elettromagnetico.
4.3
I CAMPI ELETTRICI STATICI:
Il campo elettrico statico è generato da ogni corpo elettricamente carico: questo
campo, a sua volta, induce una carica elettrica sulla superficie di ogni oggetto che si
venga a trovare nel suo campo d’azione (in teoria tutto lo spazio). In vicinanza di
apparati elettrici, in particolare in vicinanza di videoterminali, l’intensità del campo
elettrico statico raggiunge tipicamente valori compresi fra 1 e 20 kV/m. In moltissimi
casi il campo elettrico statico è prodotto per attrito nelle azioni di strofinio fra
materiali isolanti. I campi elettrici statici trovano larga applicazione in molti processi
industriali e nei mezzi di trasporto alimentati da linee di trasmissione in corrente
continua (DC).
Effetti:
I dati sperimentali oggi a disposizione non forniscono alcuna base per
suggerire l’esistenza di effetti negativi per la salute dell’uomo legati all’esposizione a
campi elettrici statici. Gli studi su animali da laboratorio non hanno evidenziato
effetti genetici, né effetti sui sistemi endocrino e cardiovascolare né sulla crescita
tumorale.
I campi magnetici statici:
Campi magnetici statici, cioè la cui ampiezza non varia nel tempo, sono
prodotti da movimenti regolari di cariche elettriche (correnti continue). Nei normali
ambienti di vita, l’unico campo magnetico statico di rilievo è quello terrestre, di
origine naturale. Campi artificiali di intensità notevole sono presenti in particolari
ambienti di lavoro. Di particolare importanza per la popolazione sono i campi
estremamente intensi utilizzati negli apparati diagnostici a risonanza magnetica. I
pazienti sono infatti esposti a livelli di campo magnetico dell’ordine di qualche tesla,
centinaia di migliaia di volte superiori a quelli del campo terrestre.
Effetti:
Quelli documentati si limitano a sensazioni di disturbo, occasionali e
comunque temporanei, limitati cioè alla durata dell’esame diagnostico. La tendenza
della tecnologia a sviluppare apparati a campi sempre più intensi, per aumentare le
potenzialità diagnostiche, giustificano comunque il proseguimento degli studi ed una
continua vigilanza sanitaria.
4.4
LA TELEFONIA MOBILE:
I sistemi per telefonia mobile utilizzano campi elettromagnetici ad alta
frequenza (microonde). I meccanismi fondamentali di interazione con i sistemi
biologici e con il corpo umano in particolare non differiscono quindi sostanzialmente
da quelli che possono essere provocati da altre sorgenti, come le emittenti
radiotelevisive. Tuttavia, anche in conseguenza del rapidissimo sviluppo della
tecnologia e del conseguente aumento dei soggetti esposti, molte ricerche si sono
concentrate su possibili effetti specifici della telefonia mobile. Questi sono in linea di
principio ipotizzabili in relazione a due aspetti particolari: da un lato, la speciale
codifica dei segnali (che non corrispondono a una pura sequenza regolare di onde
elettromagnetiche), dall’altro la modalità di esposizione alle onde prodotte dal
telefono cellulare.
Effetti:
Sebbene la potenza emessa sia bassa, la vicinanza dell’antenna alla testa
dell’utente fa sì che una frazione rilevante di questa potenza sia assorbita dai tessuti
compresi (sia pure in quantità minima) quelli cerebrali. Gli studi indicano
chiaramente che il riscaldamento causato dalla potenza assorbita è minimo (molto al
di sotto delle variazioni fisiologiche) anche nei tessuti più esterni, come quelli
dell’orecchio. Anche gli studi epidemiologici su possibili effetti a lungo termine di un
uso regolare dei telefoni cellulari hanno a tutt’oggi fornito, nella quasi totalità,
risultati negativi. Tuttavia, il tempo relativamente breve trascorso dalla diffusione su
larga scala della telefonia cellulare non consente di fornire risposte che possano
essere considerate definitive.
4.5
GLI ALIMENTI IRRADIATI:
L’irraggiamento rappresenta una tecnologia di conservazione che ha lo scopo
di assicurare la sicurezza e la qualità igienica degli alimenti. Trova quindi
applicazione nell’inibizione della germogliazione dei tuberi e dei bulbi, nella
riduzione della carica microbica di batteri saprofiti in carni, pollame e pesci freschi,
nella inattivazione dei batteri patogeni in prodotti deperibili e in alimenti congelati,
nella inattivazione degli insetti infestanti, inclusi gli stati larvali, e i parassiti.
Nel 1980 l’Organizzazione Mondiale della Sanità ha espresso opinione favorevole
relativa alla sicurezza nutrizionale, tossicologica e microbiologica degli alimenti
trattati e da allora il trattamento con radiazioni ionizzanti ha finito per essere adottato
in un numero sempre maggiore di Paesi e per diverse tipologie alimentari.
4.6
LA RADIOTERAPIA:
Rappresenta il trattamento di tipo loco-regionale con maggiore efficacia nella
cura e nel controllo delle patologie tumorali. In radioterapia la situazione ideale è
data dalla possibilità di depositare una grande quantità di energia (“dose”) nel volume
tumorale evitando di coinvolgere nell’irraggiamento quanto più possibile i tessuti
sani circostanti.
Lo scopo è quello di rendere inattive le cellule oncogeniche e ridurre le loro
capacità riproduttive. Maggiore è la capacità di concentrare la dose sul solo
“bersaglio tumorale” e migliore è la qualità del trattamento in termini di probabilità di
cura del paziente.
Gli strumenti della medicina comportano sempre più spesso l’impiego delle
radiazioni sia nel campo diagnostico che terapeutico, tanto che attualmente le
radiazioni per uso medico sono la principale fonte di esposizione per la popolazione.
D’altro canto, l’evoluzione della ricerca medica e biomedica, da una parte, e la
constatazione di violazioni dei diritti umani, dall’altra, hanno portato a codificare le
metodiche per la sperimentazione clinica, che oggi si svolge su una base di protocolli
definiti anche per garantire le opportune tutele ai pazienti e ai volontari coinvolti
nelle sperimentazioni.
4.7
USI TERAPEUTICI DELLE ONDE ELETTROMAGNETICHE
Sono in molti a pensare che le onde elettromagnetiche siano solo dannose per
l’organismo, invece non tutti sanno che esse vengono utilizzate nel campo della
medicina per usi terapeutici.
La fisica ci insegna che dove circola corrente elettrica si forma campo
elettromagnetico e viceversa dove e’ presente campo magnetico viene ad essere
generata una corrente elettrica.
Pertanto se la corrente induce degli effetti biologici, altrettanto faranno i campi
elettromagnetici.
Sfruttando queste caratteristiche sono stati ideati innumerevoli metodi
terapeutici e diagnostici.
Tra gli effetti terapeutici, possiamo indicare il procedimento di saldatura delle
ossa: esso ora viene spesso effettuata non più alla “Galvani” (tramite elettrodi inseriti
nelle due parti dell’osso con i relativi problemi) ma tramite l’utilizzo di campi
magnetici (onde radio) generate da speciali antenne poste in prossimità dell’osso da
saldare. In questo modo si inducono dall’esterno le correnti elettriche necessarie.
Uno dei più antichi usi terapeutici dell’energia elettromagnetica è l’elioterapia,
tramite le onde elettromagnetiche emesse dal sole. E’ una forma semplicissima ma di
grandissimo effetto sull’organismo, la luce del sole esercita effetti antibatterici,
cicatrizzanti, analgesici e di eccitazione del metabolismo.
Onde elettromagnetiche di frequenza elevatissima (infrarosso o visibile)
emesse da un laser vengono usate ad esempio per la saldatura della retina e per vari
interventi di precisione sull’occhio ma anche su altri organi (laserterapia).
Particolarmente interessante è il fatto che in questo modo si riesce ad intervenire sui
tessuti senza alcun contatto diretto tra lo strumento del chirurgo e il tessuto da
trattare. La tecnica terapeutica basata sull’impiego del laser (sigla dell’inglese Light
Amplification by Stimulated Emission of Radiation), un apparecchio in grado di
convogliare in uno spazio limitato una quantità elevata di energia sotto forma di
radiazioni luminose.
Il raggio laser è così sottile e preciso da poter essere utilizzato come un
elettrobisturi, direttamente orientabile sul campo operatorio per l’incisione di organi,
senza provocare fuoriuscita di sangue, per la coagulazione di vasi sanguigni e linfatici
di piccolo calibro in seguito al calore sviluppato.
La laserterapia è stata inizialmente ed è tuttora ampiamente impiegata in
oculistica, per la terapia del glaucoma e del distacco di retina; in seguito è stata
applicata anche in oncologia, per eliminare lesioni superficiali in alcune regioni
anatomiche di difficile accesso chirurgico, quali palpebre e padiglione auricolare.
Indicazioni successive sono venute dalle formazioni tumorali e precancerose delle
mucose della bocca, del collo dell’utero, della vagina, del pene (nevi, fibromi
cutanei, carcinomi in situ e leucoplachie, condilomi, polipi, papillomi, angiomi).
Più di recente la laserterapia è stata impiegata con successo per i tumori che
ostruiscono le vie respiratorie e l’esofago, ma anche per la terapia delle vene varicose
e delle telangectasie (i cosiddetti “capillari”). La tecnica permette di operare con
maggior precisione, eliminando le suture chirurgiche e riducendo notevolmente
l’entità del sanguinamento: a questi vantaggi si aggiungono la quasi totale assenza di
complicazioni infettive durante il decorso postoperatorio e quindi la possibilità di
allargare ulteriormente il numero di prestazioni eseguibili ambulatorialmente, con
minori disagi complessivi per il paziente, legati all’ospedalizzazione e all’anestesia.
Un’altra terapia largamente usata è la marconiterapia, tecnica attraverso la
quale si stimolano i tessuti con delle onde radio di frequenza adeguata. Le onde
(solitamente di frequenza dell’ordine di decine di megahertz) penetrano all’interno
del corpo e producono effetti biologici rilevanti. L’effetto benefico, che si esplica
soprattutto nei confronti di patologie osteoarticolari, sembrerebbe dovuto proprio al
calore prodotto, che può raggiungere anche zone dell’organismo situate in profondità.
Le opinioni scientifiche in merito al meccanismo d’azione e all’efficacia, però, non
sono concordi.
La radarterapia è una forma analoga alla precedente, solo che in questo caso
vengono usate microonde, di frequenze prossime a quelle dei cellulari. Questo
sistema medico attivo, di tipo non invasivo ad uso temporaneo è costruito per
generare onde elettromagnetiche con lunghezza d’onda di 12,4 cm alla frequenza di
2,5 GHz e con potenza variabile al fine di sfruttarne, a scopo terapeutico, gli effetti
biologici indotti a quei segmenti del corpo umano che ne vengono esposti. Le
microonde vengono assorbite in particolare modo dai tessuti muscolari dal momento
che quest’ultimi hanno un alto contenuto di acqua (80%) rispetto a quelli adiposi
(50%) questo comporta una produzione di calore profondo, determinato dalle
oscillazioni delle particelle sui tessuti che producono calore per effetto Joule. Oltre ad
un effetto termico (azione primaria) la radarterapia provoca una elevata
vasodilatazione che permane per circa 20 minuti dopo il trattamento ed interessa
esclusivamente i capillari e le arterie precapillari. Questa vasodilatazione fa affluire ai
tessuti una maggiore quantità di sostanze nutritizie e facilita la rimozione dei
cataboliti acidi.
Gli effetti terapeutici delle microonde sull’organismo sono manifestate dal
rilassamento muscolare, analgesia ed effetto trofico; inoltre sono ben tollerate dai
pazienti (se usate potenze inferiori ai 200 Watt).
Questo trattamento viene utilizzato generalmente in caso di: Artrosi,
Tendinite, Contratture muscolari antalgiche, Algie post-traumatiche.
Sia per la marconiterapia che per la radarterapia una parte dei benefici sono
dovuti sicuramente agli effetti termici delle onde, le quali vengono particolarmente
assorbite dagli strati interni del corpo, senza un grande riscaldamento della superficie
cutanea.
Un’altra branca terapica (complessa e molto in evoluzione) è quella della
radioterapia, dai molteplici utilizzi. In questo caso le onde elettromagnetiche hanno
frequenze elevatissime e sono caratterizzate da una grande capacità di alterazione dei
tessuti e delle molecole (ionizzazione). Si tratta di onde elettromagnetiche che hanno
anche caratteristica corpuscolare, in quanto sono caratterizzate dall’emissione di
particelle elementari (protoni, elettroni, neutroni). Fin dai primi studi (madame Curie)
si compresero immediatamente pericolosità e potenzialità diagnostico/terapeutiche di
queste onde (emesse naturalmente da alcuni elementi chimici o generate
artificialmente da vari tipi di apparecchiature elettriche).
La radioterapia e’ largamente utilizzata per la cura dei tumori.
Secondo uno studio italiano condotto dai ricercatori dell’Irccs di Brescia in
collaborazione con l’Università Vita-Salute San Raffaele di Milano e l’Università
Campus Biomedico di Roma, le onde elettromagnetiche migliorano il linguaggio dei
pazienti affetti da Alzheimer.
I pazienti sono stati sottoposti ad una stimolazione magnetica, in
corrispondenza della corteccia prefrontale, ossia la parte più anteriore del cervello, di
entrambi gli emisferi cerebrali. Durante questo test, i pazienti dovevano denominare
delle immagini che apparivano su uno schermo.
La stimolazione magnetica trans cranica (Tms) è costituita da un generatore di
corrente elettrica ad elevata intensità, che viene scaricata su una sonda di rame fatta a
spire. La corrente circolando in queste spire crea attorno alla sonda un campo
magnetico molto forte (più di una risonanza magnetica), ma per un tempo molto
breve, meno di un millisecondo. Appoggiando questa sonda sulla testa il campo
magnetico oltrepassa la pelle e le ossa del cranio senza provocare alcun dolore, e
stimolando le cellule nervose induce un’attività a livello corticale.
Infine le onde elettromagnetiche oltre al loro utilizzo in campo terapeutico,
vengono utilizzate anche in campo diagnostico.
Tra gli utilizzi diagnostici delle onde elettromagnetiche e della corrente ce ne
sono alcuni indiretti (effettuati su materiale estratto dall’organismo) e altri diretti
(effettuati a vivo sull’uomo).
Gli utilizzi indiretti sono resi necessari dall’impossibilita’ materiale di eseguire
una certa diagnosi all’interno dell’organismo o dal fatto che determinati procedimenti
possono risultare in un qualche modo dannosi per il soggetto.
Gli utilizzi diretti sono spesso resi necessari dal fatto che l’oggetto dell’esame
non può essere estratto dal corpo senza danno per l’individuo o perché uno studio
diretto dell’elemento sotto esame permette di avere un quadro dinamico e reale della
situazione.
Ovviamente gli studi diagnostici diretti vanno effettuate con particolare
prudenza perché possono perturbare l’elemento in esame o i tessuti circostanti.
Un tessuto può essere esaminato e trattato con onde elettromagnetiche o con
sostanze radioattive (radiochimica) per verificarne la sua composizione o per
studiare la diffusione di determinate sostanze all’interno di esso. Ad esempio in
medicina nucleare questa tecnica diagnostica viene utilizzata per studiare
determinati metabolismi tramite sostanze chimiche particolari (isotopi radioattivi)
con le quali e’ possibile misurare la migrazione o la diffusione di specifiche sostanze
in un organo (ad esempio la tiroide). Si tratta di tecniche utilizzate anche nello studio
del DNA per la lettura del “codice” chimico relativo.
Tra le indagini diagnostiche dirette le piu’ note sono le seguenti:
∼ termografia: analisi di una gamma particolare di onde elettromagnetiche
(infrarosso) emesse autonomamente dal corpo (quindi per definizione
innocue), la cui distribuzione ed intensità indica possibili anomalie
biologiche o stati patologici.
∼ radiografia: questo tipo di esame viene fatto tramite l’emissione di raggi X
(onde elettromagnetiche/corpuscolari) da parte di una particolare
apparecchiatura e la raccolta delle stesse su una lastra fotografica dopo
l’attraversamento di una zona del corpo umano. Rende visibili le parti a
diversa composizione e densità (ossa, tessuti molli, mezzi di contrasto)
∼ gammascopia: una fonte di raggi gamma (raggi più penetranti dei raggi X)
e una speciale “telecamera” sensibile agli stessi permette di vedere in tempo
reale l’interno del corpo con caratteristiche analoghe alla radiografia. Viene
pertanto utilizzata in fasi critiche di determinati interventi chirurgici
(esempio: riduzione di fratture) o diagnostici (inserimento di aghi, sonde,
etc...)
∼ risonanza magnetica nucleare (RMN): indagine molto sofisticata che,
tramite la combinazione di onde e campi elettromagnetici di forte intensità e
frequenza, permette di “vedere” strutture interne con grandissima
precisione.
Senza dubbio l’utilizzo delle onde elettromagnetiche in campo medico
rappresenta una delle maggiori rivoluzioni della medicina del ventesimo secolo.
Si è trattato di una delle invenzioni che hanno allargato notevolmente gli
orizzonti della medicina, permettendo di eseguire analisi non invasive dell’interno del
corpo.
Ciò dimostra come le onde elettromagnetiche, spesso viste come un pericolo,
possano essere usate utilmente per il bene delle persone.
5 INCONTRO CONFERENZA CON LA RESPONSABILE
PROVINCIALE ARPA INQUINAMENTO
ELETTROMAGNETICO
Nella giornata di martedì 15 aprile 2008 abbiamo ricevuto presso l’aula
multimediale del nostro Istituto la visita di una delegazione ARPA guidata dalla
Dott.sa Laura Erbetta responsabile provinciale aria - inquinamento elettromagnetico.
Durante l’incontro si è tenuta una conferenza – dibattito in cui sono state
illustrate documentate le problematiche relative ai campi elettromagnetici.
Tale conferenza è stata ripresa con video camera dagli alunni ed è allegata al
materiale prodotto. Onde elettromagnetiche.mpg
6 RIFERIMENTI NORMATIVI
6.1
NORMATIVA INTERNAZIONALE
Nel 1977 l’IRPA (International Radiation Protection Association) ha fondato
un gruppo di lavoro mondiale sulla protezione dai vari tipi di radiazioni non
ionizzanti, chiamato INIRC (International Non Ionizing Radiation Committee) il
quale ha prodotto numerosi documenti di argomento protezionistico nei confronti dei
campi elettromagnetici non ionizzanti. Nel 1992 l’IRPA/INIRC è stata sciolta e
sostituita dall’ICNIRP (International Commission on Non Ionizing Radiation
Protection) che attualmente è l’organizzazione che costituisce il principale
riferimento mondiale. Recentemente l’ICNIRP ha emanato il documento “Guidelines
for limiting exposure to time varying electric, magnetic and electromagnetic fields”.
L’obiettivo è quello di stabilire criteri per limitare l’esposizione ai campi
elettromagnetici in modo da ottenere la massima protezione contro gli effetti negativi
noti sulla salute umana. Le linee guida si basano dunque su un’attenta valutazione
della documentazione scientifica esistente riguardo ai possibili effetti sanitari “acuti”
e fissano livelli di esposizione che, se non superati, non comportano alcun effetto
negativo immediato sulla salute degli individui esposti.
I limiti di esposizione individuati vengono suddivisi in:
∼ Limiti di base: limitazioni all’esposizione ai campi elettrici, magnetici ed
elettromagnetici variabili nel tempo che si fondano direttamente su effetti
accertati sulla salute e su considerazioni di ordine biologico (misurati in SAR) .
∼ Livelli di riferimento: sono indicati a fini pratici di valutazione dell’esposizione
in modo da determinare se siano probabili superamenti dei limiti di base. Sono
definiti mediante grandezze radiometriche che caratterizzano l’ambiente
esterno e che sono facilmente misurabili con una strumentazione adeguata. Il
rispetto di tutti i livelli di riferimento garantisce il rispetto dei limiti di base.
Nella-tabella2: sono riportati i limiti di base riferiti alla popolazione fissati
dall’ICNIRP per quanto concerne le NIR (Non Ionizing Radiation) ad alta frequenza
(100 KHz ÷ 300 GHz).
Gamma di
frequenza
100KHz-10MHz
100KHz-10MHz
10-300GHz
SAR
SAR
SAR
Mediato sul
corpo intero
(W/Kg)
Localizzato (capo
e tronco) (W/Kg)
Localizzato (arti)
(W/Kg)
0.08
0.08
-
2
2
-
4
4
-
Tabella 2.1: Limiti base per la popolazione per le alte frequenze (ICNIRP. 1998)
Densità do
potenza (W/m2)
10
Da 100 KHz a l0 GHz i limiti si riferiscono sia alla densità di corrente indotta
che fluisce nel corpo umano, considerando quindi la produzione di effetti sulle
funzioni del sistema nervoso, sia al SAR, riferendosi perciò all’eccessivo
riscaldamento del corpo. Invece, per frequenze tra l0GHz e 300 GHz i valori base si
limitano alla densità di potenza, riferendosi anch’essi alla prevenzione dell’eccessivo
riscaldamento dei tessuti.
Nella tabella 2.2 si riportano infine i livelli di riferimento per l’esposizione della
popolazione relativi alle frequenze di interesse.
Gamma di
frequenza
Intensità di
campo E
(V/m)
Intensità di
campo H
(A/m)
Campo
(mT)
0.15-1MHz
87
0.73/f
0.92/f
-
1MHz-10MHz
87(f0.5)
0.73/f
0.92/f
-
10-400MHz
28
0.073
0.092
2
400MHz2GHz
1.375*(f0.5)
0.0037*(f0.5)
0.0046*(f0.5)
F/200
2-300GHz
61
0.16
0.45
10
Tabella 2.2 : Livelli di riferimento per la popolazione per le alte frequenze (ICNIRP, 1998)
B
Densità di
potenza
(W/m2)
6.2
NORMATIVA EUROPEA
NORMA CEI/CENELEC:
“ESPOSIZIONE UMANA AI CAMPI ELEITROMAGNETICI. ALTA
FREQUENZA (10KHz-300 GHz)”,
Norma Europea Sperimentale CEI ENV 50166 - 2 Maggio 1995
Il CENELEC (Comité Européen de Normalisation Electrotecnique) ha
approvato nel novembre1994, in forza di ente tecnico normatore, le linee guida
relative all’ esposizione umana applicabili agli intervalli O Hz - 10 kHz e 10 KHz 300 GHz.
Tali norme, che fissano valori limite di base e di riferimento coerenti con il
documento ICNIRP, sono state pubblicate dal CEI (Comitato Elettrotecnico Italiano)
nel maggio 1995 (CEI ENV 50166 - l e CEI ENV 50166 - 2).
La norma CEI ENV 50166 - 2, che tratta dell’esposizione della popolazione e
dei lavoratori ai campi elettromagnetici compresi tra 10 KHz e 300 GHz, si basa sui
ben noti effetti a breve termine che, a seconda della frequenza, comprendono la
stimolazione delle cellule dei tessuti nervosi e muscolari eccitabili ed il riscaldamento
(aumento della temperatura). Per prevenire qualsiasi conseguenza negativa di questi
effetti, vengono fissati dei limiti di base. Essi sono specificati in termini di grandezze
rilevanti ai fini biologici (densità di corrente indotta e SAR), che però non possono
essere determinate direttamente. Per questo motivo la norma definisce anche un
insieme di livelli di riferimento più facilmente misurabili, in termini di intensità di
campi elettrici e magnetici esterni e di densità di potenza, che sono derivati dai limiti
di base.
I limiti di base ed i livelli di riferimento fissati da questa norma tecnica per
l’esposizione della popolazione a campi ad alta frequenza non si discostano
significativamente da quelli proposti dall’ ICNIRP.
6.3
NORMATIVA ITALIANA NAZIONALE
D.M. 10 settembre 1998 N° 381:
“REGOLAMENTO RECANTE NORME PER LA DETERMINAZIONE DEI
TETTI DI RADIOFREQUENZA COMPATIBILI CON LA SALUTE UMANA”
Nel settembre del 1998 il Ministero dell’ Ambiente, d’intesa con il Ministero
della Sanità ed il Ministero delle Comunicazioni, in attuazione della legge 249/97,
emana il suddetto decreto.
Nel luglio 1999 gli stessi Ministeri, al fine di favorire un’uniforme
applicazione del decreto, elaborano le Linee guida applicative del D.M.N°381/98, in
cui sono spiegati ed interpretati gli articoli del Regolamento stesso.
Le normative esaminate finora sono orientate solo sulla protezione dagli effetti
acuti, senza tenere conto di quelli a lungo termine: nel D.M.N°381/98 si fa
riferimento anche al rischio implicito rappresentato da eventuali malattie in qualche
modo connesse con un’esposizione prolungata nel tempo anche a livelli molto bassi,
per cui sono stati adottati anche valori inferiori ai limiti sanitari fissati dallo stesso
decreto, che peraltro erano già cautelativi rispetto alla normativa sinora vigente nel
contesto internazionale.
Nella tabella 2.3 sono riportati i limiti di esposizione fissati dall’articolo 3 del
decreto: nel caso di esposizione al campo elettromagnetico i livelli di campo elettrico,
magnetico e della densità di potenza, mediati su un’area equivalente alla sezione
verticale del corpo umano e su qualsiasi intervallo di 6 minuti, non devono superare
tali valori, che sono peraltro molto più restrittivi rispetto a quelli internazionalmente
riconosciuti.
Gamma di
frequenza
Valore efficace del
campo elettrico E
(V/m)
0.1-3MHz
3MHz-3GHz
3-300GHz
60
20
40
Valore efficace di
intensità del campo
magnetico H
(A/m)
0.2
0.05
0.1
Densità di potenza
dell’onda piana
equivalente
(W/m2)
1
4
Tabella 2.3 : Livelli di esposizione per la popolazione ai campi elettromagnetici (DM 381/1998)
Il decreto aggiunge ai limiti fissati dall’art.3, basati su effetti sanitari certi e
definiti, valori di cautela da rispettare nel caso di situazioni in cui è ragionevole
prevedere un’esposizione continua della popolazione per più di quattro ore, per
tutelare il rischio legato ad esposizioni prolungate nel tempo anche a livelli molto
bassi di campi elettromagnetici.
Nella tabella 2.4 sono riportati tali valori di cautela, fissati nell’art4, che
valgono indipendentemente dalla frequenza, mediati su un’area equivalente alla
sezione verticale del corpo umano e su qualsiasi intervallo di 6 minuti.
Valore efficace del campo
elettrico E
(V/m)
6
Valore efficace di intensità
del campo magnetico H
(A/m)
0.016
Densità di potenza
dell’onda piana
equivalente (W/m2)
0.10
Tabella 2.4 : Valori di cautela in corrispondenza di edifici adibiti a permanenze non inferiori a 4 ore ai campi
elettromagnetici (DM 381/1998)
Il D.M. N° 381/98, oltre ai limiti di esposizione ed ai valori di cautela visti
nelle tabelle precedenti, introduce anche i cosiddetti obiettivi di qualità, definiti come
valori di campo elettromagnetico da conseguire nel breve, medio e lungo periodo,
usando tecnologie e metodologie di risanamento disponibili, al fine di realizzare gli
obiettivi di tutela.
La realizzazione, la progettazione e l’adeguamento degli impianti, infatti, deve
avvenire in modo da produrre valori di campi elettromagnetici più bassi possibili,
compatibilmente con la qualità del servizio svolto, al fine di minimizzare
l’esposizione della popolazione.
L’articolo 4, comma 3, fissa le competenze per l’attuazione del presente
regolamento ed assegna alle Regioni ed alle Province autonome la competenza di
disciplinare l’installazione e la modifica degli impianti di tele radiocomunicazione, al
fine di garantire il rispetto dei limiti di esposizione e dei valori di cautela.
Il Regolamento assegna inoltre alle regioni la competenza di stabilire modalità
e tempi di esecuzione dei risanamenti, di individuare eventuali obiettivi di qualità e di
svolgere le attività di controllo e vigilanza. Queste ultime, in particolare, sono svolte
dalle Sezioni ARPA (o, dove non operative, dalle Aziende ASL), dai Dipartimenti di
Sanità Pubblica delle aziende ASL (per gli interventi di natura epidemiologica e
sanitaria), dall’ISPESL (per la verifica di conformità di impianti ed insediamenti
produttivi) e dall’Autorità per le garanzie nelle comunicazioni (per il controllo
dell’assegnazione delle frequenze).
L’articolo 5 del decreto regola infine i risanamenti che devono essere attuati a
carico dei titolari degli impianti qualora i limiti fissati all’art.3 o i valori di cui
all’art.4 risultino superati in zone abitative o comunque accessibili alla popolazione.
6.4
NORMATIVA ITALIANA (LEGGE QUADRO)
LEGGE QUADRO SULLA PROTEZIONE DALLE ESPOSIZIONI A
CAMPI ELETTRICI, MAGNETICI ED ELETTROMAGNETICI (pubblicata nella
Gazzetta Ufficiale n. 55 del 07/03/2001)
Esso nasce a partire dall’impegno assunto dal Governo a predisporre un quadro
normativo organico per la tutela dall’inquinamento elettromagnetico, alla luce delle
più recenti acquisizioni della ricerca scientifica.
La finalità della legge, come indicata nell’ art. l , è di dettare i principi
fondamentali diretti ad assicurare la tutela della salute dei lavoratori e della
popolazione dall’esposizione a campi elettrici, magnetici ed elettromagnetici con
frequenze comprese tra O Hz e 300 GHz, nonché la tutela dell’ambiente e del
paesaggio.
La fissazione di valori limite numerici è rinviata a futuri decreti attuati vi,
mentre vengono definite le competenze dei vari organi centrali e periferici, riassunte
nella tabella 2.5.
Ripetitori sulla cima del monte Giarolo nell’Alta Val Borbera (AL)
Determinazione di limiti di esposizione,
valori di attenzione e obiettivi di qualità
Coordinamento e promozione ricerca e
sperimentazione
Istituzione del catasto nazionale delle
sorgenti fisse di campi elettromagnetici
Individuazione delle tecniche di
misurazione dell’inquinamento
elettromagnetico
Competenze dello Stato
(art. 4)
Realizzazione di accordi di programma con
i gestori per realizzare impianti che
minimizzano le emissioni
Determinazione dei criteri di elaborazione
dei piani di risanamento
Individuazione dei siti di trasmissione
dell’emittenza radio - TV
Definizione dei criteri per l’installazione
degli impianti fissi di telefonia mobile
Competenze delle regioni
(art. 8, 10)
Modalità per il rilascio delle autorizzazioni
All’ installazione degli impianti fissi
Realizzazione del catasto regionale degli
impianti fissi
Adozione di un piano di risanamento per
l’adeguamento ai limiti di esposizione degli
impianti esistenti
Competenze delle Province e dei Comuni
(art. 15)
Esercizio delle funzioni di controllo e di
vigilanza per l’attuazione della legge
utilizzando le strutture delle agenzie
regionali prevenzione e ambiente, dove
operanti o, in alternativa, i Presidi
Multizonali di Prevenzione delle Aziende
USL
tabella 2.5 : Competenze dei vari organi relative alle alte frequenze
Altro punto fondamentale della legge in progetto è l’articolo 3, in cui vengono
esplicitate le definizioni di limite di esposizione, valore di attenzione ed obiettivo di
qualità, già implicitamente contenute nel D.M. N° 381 del 10 settembre 1998.
Le definizioni riportate sono le seguenti:
∼ Limite di esposizione: valore di campo elettrico, magnetico ed
elettromagnetico che non deve essere superato in alcuna condizione di
esposizione, ai fini della tutela della salute dagli effetti acuti.
∼ Valore di attenzione: valore di campo elettrico, magnetico ed elettromagnetico
che non deve essere superato negli ambienti abitativi, scolastici e nei luoghi
adibiti a permanenze prolungate. Esso costituisce la misura di cautela ai fini
della protezione da possibili effetti a lungo termine.
∼ Obiettivo di qualità: valore di campo elettrico, magnetico ed elettromagnetico
determinato dai singoli impianti da conseguire nel breve, medio e lungo
periodo, attraverso l’uso di tecnologie e metodi di risanamento disponibili, per
minimizzare l’esposizione della popolazione e dei lavoratori e realizzare gli
obiettivi di tutela, anche con riferimento alla protezione da possibili effetti a
lungo termine.
6.5
DIRETTIVA EUROPEA 2004/40/CE E DECRETO
LEGISLATIVO 2007
Per quanto riguarda la protezione dei lavoratori dalle esposizioni a campi
elettromagnetici, tutti gli stati membri stanno recependo tuttora le direttive imposte
dall’unione europea con la direttiva 2004/40/CE.
L’Italia ha modificato la normativa vigente sulla sicurezza dei lavoratori (cioè
D.L. 626/94) adattandola alle nuove direttive con il decreto legislativo del 19
novembre 2007.
In tale decreto si fissano i limiti massimi di esposizione di campi magnetici
statici e campi elettrici, magnetici ed elettromagnetici a cui si può essere esposti, tale
soglia massima è fissata a una frequenza di 300 GHz.
I controlli sanitari sui livelli dei campi elettromagnetici devono essere conformi
a quelli del CENELEC ed effettuati con cadenza almeno quinquennale, e in ogni caso
quando si verifichino modifiche che potrebbero alterare i valori di campo del luogo di
lavoro, il che richiede una revisione sanitaria in sito.
Oltre agli effetti sull’uomo bisogna anche prestare attenzione alle
apparecchiature che sono a contatto con tali campi elettromagnetici: gli esempi più
significativi si hanno con attrezzature e dispositivi medici elettronici che alterano il
loro funzionamento se interferiscono con tali onde.
Gli effetti di tale interferenze possono essere:
∼ rischio propulsivo di oggetti ferromagnetici in campi magnetici statici con
induzione magnetica superiore a 3 mT;
∼ innesco di dispositivi elettro-esplosivi;
∼ incendi ed esplosioni causate dall’accensione di materiali infiammabili
provocata da scintille prodotte da campi indotti, correnti di contatto o scariche
elettriche.
Dove i valori di azione vengono superati bisogna mettere un adeguata
segnaletica e vi può accedere solo il personale autorizzato e munito di apposite
protezioni.
In tale decreto si individuano anche le responsabilità del datore di lavoro che se
vede superati i limiti di esposizione, deve accertarne la causa e riportare i valori a
livelli di norma.
Il datore di lavoro deve inoltre informare i dipendenti dei rischi e delle
precauzioni prese e il medico per ogni lavoratore istituisce e aggiorna una cartella
sanitaria e di rischio come previsto dalla legge, alla quale i singoli lavoratori, su
richiesta vi hanno accesso.
A scopo informativo, nelle tabelle seguenti si hanno i valori limite di
esposizione sia per quanto riguarda l’assorbimento specifico (SAR) sia per i valori
limite di campo elettrico e magnetico.
VALORI LIMITE DI ESPOSIZIONE
TUTTE LE CONDIZIONI DEVONO ESSERE RISPETTATE
Intervallo di
frequenza
Densità di
corrente per
SAR
mediato
SAR
localizzato
SAR
localizzato
Densità di
capo e
tronco J
sul corpo
intero
(capo e
tronco)
(arti) (W/kg)
potenza
(W/m2)
(Ma/m2)
(rms)
(W/kg)
(W/kg)
fino a 1 Hz
40
-
-
-
-
1 – 4 Hz
40/f
-
-
-
-
4 – 1000 Hz
10
-
-
-
-
1000 HZ –
10 KHz
f/100
-
-
-
-
100KHz –
10 MHz
f/100
0,4
10
20
-
10 MHz –
10 GHz
-
0,4
10
20
-
10 GHz –
300 GHz
-
-
-
-
50
VALORI DI AZIONE
[VALORI EFFICACI (rms) IMPERTURBATI]
Intervallo di
frequenza
Intensità di
Intensità di
Induzione
Densità di
campo
elettrico
campo
magnetica B
potenza di
magnetico
H
(µT)
onda piana
E (V/m)
equivalente
(A/m)
Seq (W/m2)
Corrente
di
contatto
IC
(mA)
Corrente
indotta
attraverso
gli arti,
IL (mA)
0 – 1 Hz
-
1,63x105
2x105
-
1,0
-
1 – 8 Hz
20000
1,63x105/f
2x105/f2
-
1,0
-
2
8 – 25 Hz
20000
2x104/f
2,5x104/f
-
1,0
-
0,025 – 0,82
KHz
0,82 – 2,5 KHz
500/f
20/f
25/f
-
1,0
-
610
24,4
30,7
-
1,0
-
2,5 – 65 KHz
610
24,4
30,7
-
0,4 f
-
65 – 100 KHZ
610
1600/f
2000/f
-
0,4/f
-
0,1 – 1 MHz
610
1,6/f
2/f
-
40
-
1 – 10 MHz
610/f
1,6/f
2/f
-
40
-
10 – 110 MHZ
61
0,16
0,2
10
40
100
110 – 400 MHz
61
0,16
0,2
10
-
-
400 – 2000 MHz
3f½
0,008f½
0,01f½
f/40
-
-
2 – 300 GHz
137
0,36
0,45
50
-
-
7 PROTOCOLLO OPERATIVO DI RILEVAZIONI DI
CAMPO ELETTROMAGNETICO
Allo scopo di organizzare in maniera opportuna una campagna di misura
presso un sito interessato dalla presenza di impianti di trasmissione in radiofrequenza
è opportuno effettuare un esame preliminare della documentazione disponibile e
soprattutto compiere un sopralluogo conoscitivo. È indispensabile, quindi, reperire i
seguenti dati:
∼
∼
∼
∼
∼
∼
∼
Nominativo emittente;
Numero, tipo di antenne e loro caratteristiche di emissione;
Tipo e potenza complessiva dei trasmettitori;
Numero massimo delle portanti;
Perdite nel cavo di antenna;
Orientamento, inclinazione e quota dal piano di calpestio delle antenne;
Diagrammi di irraggiamento.
Un altro aspetto determinante per una corretta misurazione è la scelta della
posizione e del numero dei punti di misura, che vengono determinati in modo da dare
una descrizione completa della distribuzione del campo.
Quando tali valori misurati si avvicinano ai limiti di legge, esaminati nella
normativa illustrata in precedenza, è necessario scegliere punti di misura abbastanza
vicini per valutare con precisione se tali limiti sono stati superati.
Dal momento che, a causa di riflessioni da parte del suolo o di eventuali
ostacoli, si possono creare frange di interferenza nel campo, è necessario che
nell’esame dei risultati più critici, la distanza tra i diversi luoghi di misura sia minore
della lunghezza d’onda più bassa fra quelle presenti. I punti dove effettuare le misure
devono essere diversificati, oltre che per la dislocazione, anche per la loro quota
rispetto al suolo.
Nella scelta dei punti di misura devono essere comprese, quando possibile, le
seguenti aree:
∼ Direzione di massimo irraggiamento;
∼ Zone accessibile limitrofe;
∼ Zone interessate dallo stazionamento prolungato della popolazione.
Il Decreto Ministeriale N° 381/99 definisce il limite di campo vicino come il
minore tra λ e D2/λ, dove λ è la lunghezza d’onda e D la dimensione massima
dell’elemento radiante (λ = 300/ƒ dove ƒ è la frequenza espressa in MHz), mentre per
quanto riguarda il campo lontano, valgono le seguenti relazioni:
1. Densità di potenza = E·H = E2/377
2. E = H·377
8 MISURE
Le misure dei livelli di campo possono essere suddivise nelle seguenti
categorie:
∼ Misure di campo elettrico e magnetico a banda larga
∼ Analisi di spettro elettromagnetico
Procedendo inizialmente ad una serie di misure in banda larga, se non
emergono valori di campo elettrico significativi, risulta superfluo effettuare le
rivelazioni di spettro elettromagnetico. Invece se dette rivelazioni evidenziano valori
potenzialmente superiori ai limiti di riferimento, occorrerà procedere alle misure in
banda stretta atte a determinare la reale pericolosità delle emissioni.
8.1
MISURE DI CAMPO IN BANDA LARGA
La larghezza di banda della strumentazione utilizzata deve essere abbastanza
ampia da consentire la misura di tutte le frequenze rilevanti. Il valore efficace
misurato deve essere indipendente dalla forma d’onda (valore efficace reale).
La durata della misura deve essere scelta in modo che sia possibile registrare il
massimo valore di picco e deve comunque non essere inferiore a 6 minuti. Lo
strumento deve essere autoalimentato e ben schermato.
La misura del campo deve essere altresì mediata spazialmente su di un’area
equivalente alla sezione verticale del corpo umano. Tale media può essere
opportunamente stimata eseguendo 3 misure alla quota di 110, 150, 190 cm. E viene
calcolata nel seguente modo:
Etot =
E12 + E 2 2 + E 3 2
3
L’unità di misura del campo elettrico è specificata in V/m, la distanza della
sonda dalla sorgente di campo e da altri oggetti metallici deve essere sempre
maggiore di:
∼
∼
∼
∼
300 mm se f < 100 KHz
250 mm se 100 KHz < f < 3 MHz
150 mm se 3 MHz < f < 10 MHz
100 mm se f > 10 MHz
8.2
MISURE DI CAMPO IN BANDA STRETTA (ANALISI DI
SPETTRO)
Le misure di campo in banda stretta si effettuano qualora si superino i limiti
previsti dalla legge, in modo da poter risalire, dopo un’analisi spettrale specifica e
accurata, alle frequenze che hanno determinato il superamento di tali valori.
8.3
DESCRIZIONE DELLO STRUMENTO
Il PMM 8053 è un sistema “Test” versatile ed espansibile adatto alle misure di
campi elettrici e magnetici relativi all’inquinamento elettromagnetico.
Il sistema consiste di una ampia serie di sonde elettriche e magnetiche e di
un’unità di lettura compatta e portatile corredata da un ampio display LCD, quattro
semplici tasti funzionanti (che permettono differenti azioni ed impostazioni), batterie
ricaricabili interne e interfacce RS232/485 per scaricare i dati misurati su
stampante/Personal Computer.
8.4
SPECIFICHE DELLO STRUMENTO
Nella tabella successiva sono indicate le specifiche tecniche quando la
temperatura ambiente di utilizzo deve essere compresa tra – 10°C e + 40°C
Campo di frequenza
5Hz – 18GHz
Campo di lavoro
Campo elettrico (0.03 V/m)
Campo magnetico (10 nT –
10 mT)
Risoluzione
0.01
– 100 V/m
0.1 nT – 0.1 mT
Sensibilità
0.1
– 1 V/m
100 nT – 0.1 mT
8.5
DISPLAY LCD
Campo misurato
X,Y,Z(dimensioni) e totale
Tempo
Clock interno in tempo reale
Sensore
Visualizzazione del modello
e data di calibrazione
Barra grafica
La barra analogica mostra:
∼ Il campo in tempo reale
rispetto al fondo scala
∼ Il campo in funzione del
tempo (in forma lineare
o logaritmica) con
cambio scala temporale
automatico
8.6
SPECIFICHE GENERALI
Uscite
LCD display 72*72 mm,
128*128 pixel RS 232 (con
cavo a fibra ottica)
Ingresso
Diretto con connettore
fisher o fibra ottica
Batteria interna
Ricaricabile al NiMh (5 *
12 V)
Tempo di funzionamento
≥20 ore
Tempo di ricarica
<40 ore (15 min. di carica
per un’ora di
funzionamento)
Alimentazione esterna
DC 10 – 15 V ; I = 500
mA
Interfaccia
RS 232 (controllo remoto)
Calibrazione
Interna al sensore su
E2prom
Temperatura operativa
Da - 10°C a + 40°C
Temperatura di
immagazzinamento
Da – 20°C a + 70°C
Dimensione
108 x 240 x 50 mm
Peso
1.2 kg
8.7
SPECIFICHE DELLA SONDA
Campo di frequenza
100 KHz – 3 GHz
Portata
0.3 – 300 V/m
Risoluzione
0.01 V/m
Sensibilità
0.3 V/m
Errore in temperatura
0.05 dB/°C
Calibrazione
E2PROM interna
Dimensioni
30 cm lunghezza, 5 cm
diametro
Peso
110 g