Campi elettromagnetici

Rischio campi elettromagnetici

In questa pagina verrà descritta a grandi linee la normativa vigente in Italia e/o nella Comunità Europea sui campi elettromagnetici in relazione alla salute umana, argomento spesso descritto con il termine elettrosmog; è presente anche qualche riferimento alla letteratura scientifica, peraltro in evoluzione e non ancora giunta ad una conclusione definitiva.

Classificazione dei campi elettromagnetici

Una prima classificazione può essere fatta in base alla frequenza del campo elettromagnetico, suddividendo tra onde ionizzanti ed onde non ionizzanti, in base alla capacità di strappare o meno elettroni dagli atomi.

Radiazioni non ionizzanti

Radiazioni ionizzanti

Gli effetti sull'uomo delle onde elettromagnetiche non ionizzanti sono oggetto di numerosi studi, spesso controversi. Al momento sono certi solo gli effetti a breve termine, in particolare quello termico: un corpo investito da onde elettromagnetiche si riscalda, come ben sappiamo dalla nostra esperienza con il forno a microonde e con la luce solare. Questo effetto è particolarmente evidente nelle parti del corpo poco irrorate dal sangue, tipicamente il bulbo oculare ed i testicoli.

I campi ionizzanti hanno effetti molto gravi sulla salute umana.

Metodo di misura

Le onde elettromagnetiche si propagano nello spazio come campo elettrico (E, misurato in V/m, volt su metro) e campo magnetico (B, misurato in A/m, Ampere su metro, oppure in T, Tesla - nota 7). Il comportamento varia a seconda della distanza rispetto alla sorgente:

Campo vicino
Nei pressi della sorgente il campo elettrico ed il campo magnetico sono sostanzialmente indipendenti e quindi devono essere misurati o calcolati separatamente
Campo lontano
Lontano dalla sorgente il campo elettrico ed il campo  magnetico sono tra loro proporzionali e perpendicolari.  La misura di uno dei due permette quindi di risalire all'altro con una semplice proporzione

Il "confine" tra campo vicino e campo lontano è ovviamente un concetto astratto e può essere pensato pari a due-tre volte la lunghezza d'onda λ. Nei sistemi di telecomunicazione abbiamo quasi sempre a che fare con le relazioni in campo lontano. Per esempio nel caso della radiazione WiFi (f = 5 GHz, λ = 55 mm) il "confine" è posto meno di una spanna dall'antenna trasmittente.

Due eccezione importanti:

Per conoscere la densità di potenza trasportata dalla radiazione elettromagnetica (S, misurata in W/m2) in campo vicino è necessario misurare E e B. Questa operazione non solo è piuttosto difficile da fare, ma porta anche a risultati poco accurati.

Per conoscere la densità di potenza trasportata dalla radiazione elettromagnetica (S, misurata in W/m2) in campo lontano è sufficiente misurare il campo elettrico E, operazione relativamente semplice, ed utilizzare la formula S = E2 /Z0.

Le misure possono essere fatte con:

Le buone pratiche di misura sono piuttosto dettagliate sulla modalità con cui eseguire le misure:

In alternativa la densità di potenza ricevuta può essere calcolata tenendo conto che la potenza trasmessa si distribuisce in tutte le direzioni, diminuendo man-mano che ci si allontana dalla sorgente. Qui la formula, piuttosto teorica in quanto non tiene conto delle riflessioni del segnale elettromagnetico e dell'assorbimento di energia della materia che forma eventuali ostacoli.

Nel caso di più sorgenti indipendenti, la densità di potenza di ciascuna sorgente si somma (nota 12)

In genere risultati accurati si possono ottenere solo utilizzando software di simulazione 3D.

Esempio 1

Un Access Point WiFI è posto a distanza di 2 m da una persona. La potenza trasmessa è 100 mW, limite imposto dalla normativa per le installazioni indoor. A quale densità di potenza è esposta (teoricamente) la persona? Quanto vale (teoricamente) il campo elettrico? [2 mW/m2, 0,87 V/m]

Esempio 1a

Un PC portatile o uno smartphone che usa una connessione WiFi è posto a distanza di 50 cm da una persona. La potenza trasmessa è 100 mW. Calcolare la densità di potenza ed il campo elettrico [32 mW/m2, 3,47 V/m]

Esempio 2

Una stazione base di telefonia cellulare è posta a 25 m da una persona. La sua potenza è 100 W. Calcolare la densità di potenza ed il campo elettrico [13 mW/m2, 2.19 V/m]

Esempio 2a

Tizio sta usando il telefono la cui potenza è 1 W. Calcolare la densità di potenza ed il campo elettrico alla distanza di un metro [80 mW/m2, 5,48 V/m] (nota 2)

Esempio 2b

Caio sta telefonando senza auricolare, con il telefono a distanza 5 cm dalla propria testa. La potenza è 1 W. A quale densità di potenza è esposta la persona? Quanto vale il campo elettrico? [32 W/m2, 110 V/m] (nota 2)

Esempio 2c

Sempronio è "circondato" da quattro persone che, alla distanza di un metro, stanno usando il telefono. Calcolare la densità di potenza ed il campo elettrico a cui Sempronio è sottoposto [320 mW/m2, 11 V/m] (nota 2)

Parametri sanitari

Un principio spesso invocato, anche in ambito sanitario e legislativo, è ALARA (As Low As Reasonably Achievable): davanti a fenomeni dannosi (o potenzialmente dannosi) occorre mantenere i livelli il più basso possibile compatibilmente con le esigenze (nota 5). Nell'ambito dell'elettrosmog questo porta a definire limiti, a volte arbitrari, di esposizione, diversi per la popolazione in generale oppure per i lavoratori addetti a determinate attività.

Effetti a breve termine

Gli effetti noti a breve termine sono quelli che si manifestano nell'immediato; dipendono evidentemente dall'intensità del campo elettromagnetico.

Il parametro con cui si valutano gli effetti termici è il SAR (Specific Absorption Rate, tasso di assorbimento specifico di energia), misurato in W/kg (nota 8). Nella tabella seguente un paio di valori sperimentali causati da radiofrequenze.

SAR (W/kg) Effetto
100 Danni fisici su singoli organi (cataratta, sterilità)
4 Effetti termici percepiti (prove su volontari)

Il SAR non è misurabile in modo semplice ed accurato, soprattutto quando riferito ad un essere umano (nota 6);  quindi viene spesso fatto riferimento nella normativa a grandezze più facilmente misurabili, tipicamente E oppure S oppure B.

La tabella seguente riporta alcuni effetti di tipo non termico, riferiti alla frequenza di rete:

Campo elettrici E (V/m) Campo magnetico B (µT) Effetto
10 000 000 300 000 Fibrillazione ventricolare
1 000 000 100 000 Formicolio
100 000 4 000 Allucinazioni visive
10 000 500 Limite per i lavoratori professionalmente esposti

Effetti a lungo termine

Non esistono parametri per misurare effetti a lungo termine, anche perché sono controversi gli studi che dimostrano l'esistenza stessa di tali effetti.

Per quanto riguarda la classificazione delle onde elettromagnetiche a radiofrequenza in relazione al cancro, l'Agenzia internazionale per la ricerca sul cancro (IARC) le inserisce nel gruppo 2B (limitate evidenze di cancerogenicità sia negli esseri umani sia negli animali, nota 1). Analoga classificazione è utilizzata per i campi elettromagnetici a 50 Hz causati dalla rete elettrica AC (nota 9).

Gruppo Descrizione Esempio
1 Sufficienti evidenze di cancerogenicità negli esseri umani Tabacco, alcol, salumi, amianto
2A Limitate evidenze di cancerogenicità negli esseri umani, ma sufficienti evidenze negli animali di laboratorio Carne rossa, lampade abbronzanti
2B Limitate evidenze di cancerogenicità sia negli esseri umani sia negli animali Caffè, onde radio, rete AC
3 Sostanze non classificabili come cancerogene (o non ancora classificate) Saccarina, tè
4 Sostanze probabilmente non cancerogene Caprolattame (l'unica...)

La normativa

In Italia il riferimento normativo principale è la Legge quadro del 22 febbraio 2001 numero 36. Tale legge si ispira al principio di precauzione, presente nel trattato istitutivo dell'Unione Europea: tale principio può essere invocato quando un fenomeno, un prodotto o un processo può avere effetti potenzialmente pericolosi, individuati tramite una valutazione scientifica e obiettiva, se questa valutazione non consente di determinare il rischio con sufficiente certezza.

Il provvedimento indica più livelli di riferimento per l’esposizione:

Le competenze in materia sono assegnate a:

La normativa per i lavoratori

In Italia il riferimento normativo è costituito dal Decreto legislativo 257/07 e successive variazioni: le linee guida europee fanno riferimento a quanto pubblicato sul sito https://www.icnirp.org. Tali normative sono destinate ai lavoratori professionalmente esposti a campi elettromagnetici. Rientrano in queste categorie gli addetti ai radar, ai ponti radio, agli impianti di gestione dell'energia elettrica a 50 Hz.

La valutazione del rischio deve essere inserita nel Documento di Valutazione del Rischio, e comprendere la sorveglianza sanitaria dei lavoratori e opportune segnalazioni come quelle riportate in apertura di pagina:

In particolare vengono fissati:

Questa normativa nulla include su eventuali rischi a lungo termine ed esclude strumenti per diagnosi mediche quali apparecchi per risonanza magnetica.

La normativa per la popolazione

La normativa prevede soglie diverse (e molto più basse) per la popolazione in genere:

f E
100 kHz - 3 MHz 60 V/m
3 MHz - 3 GHz 20 V/m
3 GHz - 300 GHz 40 V/m

Il SAR dei telefoni

Il proprio telefono è una sorgente intensa di campi elettromagnetici per la popolazione in genere, la più elevata in assoluto, soprattutto a causa della breve distanza di utilizzo. Per questo la Comunità Europea ha imposto ai produttori la misura del SAR dei loro prodotti secondo regole precise e la comunicazione esplicita agli acquirenti del suo valore (in genere ben nascosto al termine del manuale d'uso...). Analoghe normative (ma diverse) sono presenti anche in altri stati: negli USA la normativa è affidata alla FCC.

Il SAR deve essere inferiore a 2 W/kg per superare la certificazione CE. Nell'immagine seguente il valore per il mio cellulare:

SAR

Un effetto collaterale del SAR basso è a volte la difficoltà nella trasmissione in luoghi o situazioni a copertura cellulare bassa.

I campi a bassa frequenza

Le linee che trasportano energia elettrica a 50 Hz (ELF), siano essi gli elettrodotti che l'impianto domestico, generano:

In genere è dato maggior peso al campo magnetico in quanto quello elettrico è attenuato dalla presenza di pareti, alberi o altri ostacoli.

Il calcolo teorico è complesso perché in genere si hanno sistemi formati da più conduttori (per esempio una o tre fasi e neutro) a volte intrecciati tra di loro; inoltre il terreno e le superfici metalliche hanno un impatto importante. Si ricorre quindi a software di simulazione oppure a misure dirette.

La normativa italiana prevede tre limiti per la popolazione:

Di fatto questo conduce alla creazione di fasce di rispetto intorno agli elettrodotti entro cui, per esempio, non è possibile costruire edifici residenziali (oppure elettrodotti, se gli edifici già esistono); è importante notare che tali limiti sono riferiti alla distanza dai fili e quindi variano con la loro altezza e con l'altezza degli edifici.

Un parametro spesso utilizzato per gli elettrodotti è Distanza di Prima Approssimazione (DPA) che, in pianta, indica la distanza minima tra l'elettrodotto e le abitazioni (nota 11). Tali valori variano, per il tipico elettrodotto da 576 A / 150 kV, da circa 15 m a 25 m, a seconda della forma del traliccio. Se interrato la distanza si riduce in modo significativo (circa la metà) a causa del fatto che i conduttori sono tra di loro molto vicini. Qui un approfondimento a cura di ARPA Bolzano.

Più complesso il caso di radiazioni elettromagnetiche generate da apparecchiature all'interno di luoghi pubblici o privati in quanto non esistono controlli da parte di enti terzi. Di seguito l'immagine della misura di campo magnetico B fatta con uno strumento hobbistico ed un'app Android (nota 13) nei pressi di una stufa elettrica presente all'interno della mia scuola. I numeri sono assolutamente da prendere con riserva (nota 10), anche se risulta chiaro che sono di molto superiori sia aglio obbiettivi di qualità (3 µT) che a quelli di attenzione (10 µT); secondo l'app sono superati addirittura i limiti di esposizione.

Misura di B (fotografia di Andrea Proserpio)

Azioni di monitoraggio

Il controllo dei campi elettromagnetici dovrebbe essere effettuato da ARPA sia in fase di installazione di nuovi impianti di comunicazioni sia su richiesta dei comuni (nota 3). Reperire dati di questi monitoraggi non è sempre agevole: dipende dalle regioni (nota 4).

La normativa prevede che, nel caso di un nuovo impianto di TLC debba essere effettuata una simulazione che tiene conto degli impianti già esistenti. Se il campo elettrico supera la metà degli obbiettivi di qualità (E > 3 V/m) è necessario procedere a misure sul campo sia prima che dopo l'installazione. Le misure devono essere realizzate in tutti i luoghi accessibili alla popolazione.

Un esempio

Di seguito una mappa relativa al centro di Aosta che mostra come, al suolo, i valori di E siano abbondantemente inferiori a 6 V/m previsti come massimo dalla normativa.

Diversa la situazione nei piani alti delle abitazioni: nella stessa area a valori misurati sono nettamente più elevati, avvicinandosi ai limiti previsti dalla normativa.

Le cause sono legate al fatto che le antenne di trasmissione sono poste in genere a qualche decina di metri dal suolo e che irraggiano energia preferenzialmente lungo una direzione praticamente orizzontale.

La presenza di campi elettromagnetici varia ovviamente nel tempo: per esempio i valori scendono di notte e nei giorni festivi. Qui, a titolo di esempio, un monitoraggio di ARPALAZIO.

Esercizio 2

Individuare la relazione tra campo elettrico E, campo magnetico B e densità di potenza S nei seguenti casi:

Determinare inoltre il valore di E ed S a partire dalla misura di B mostrata in questa immagine (attenzione!)

Esercizio 3

Il seguente grafico mostra il segnale ricevuto da un analizzatore di spettro, per frequenze da 10 MHz a 6 GHz. Il luogo è il laboratorio di telecomunicazioni della mia scuola, durante una normale giornata di lezione.

Individuare:

Esercizio 4

Valutare il campo elettromagnetico teorico presente in un'aula scolastica in cui sono attivi più telefoni cellulari usati come hotspot WiFi. Occorre ovviamente fare una serie di ipotesi sul numero di tali dispositivi, sul traffico dati presente e sulle distanze.

Attività 5

Una delle dimostrazioni più efficaci dal punto di vista mediatico degli effetti dei campi elettromagnetici generati dai telefoni cellulari è la preparazione del pop corn. Replicare l'esperimento.

Note

  1. Tale classificazione non è legata alla quantità di tumori causati da una certa esposizione quantativa, ma solo al fatto che ne sia una ragionevole causa. https://www.airc.it/...insorgenza-del-cancro e https://www.airc.it/...vietate
  2. Gli esempi 2x non tengono conto del fatto che un telefono 2G o superiore, durante la telefonata, trasmette solo per una piccola percentuale del tempo totale. L'esempio 2b non tiene conto neppure del fatto che si tratta di campo vicino e quindi la formula adottata è fuori contesto. I risultati sono quindi piuttosto lontani dalla realtà sebbene significativi come ordine di grandezza
  3. In genere non sono effettuate campagne di misurazione su richiesta di privati. Sono però presenti numerose società che fanno questo servizio a a pagamento
  4. In Lombardia, dove vivo, non ho reperito alcun dato pubblico
  5. Evidentemente è un approccio piuttosto "rozzo"
  6. La norma di riferimento è la IEC 62209-1:2005; in alternativa è possibile leggere le linee guida ICNIRP
  7. 1 µT = 0,8 A/m
  8. Come riferimento: un organismo umano produce in condizioni di riposo circa 1 W/kg (metabolismo basale). Un forno a microonde per uso familiare produce circa 1 000 W ed è usato per cuocere pochi chilogrammi di cibo
  9. Il controverso studio di Wertheimer e Leeper sul legame tra i campi elettromagnetici a bassa frequenza e le leucemie infantili (1979) è spesso citato come prima ricerca epidemiologica su larga scale in questo campo
  10. Valori dello stesso ordine di grandezza sono presenti in rete
  11. https://www.e-distribuzione.it/.../Linee_guida_DPA.pdf
  12. Nel caso di più sorgenti, il campo elettrico totale si ottiene radice quadrata della somma dei singoli campi al quadrato
  13. I telefoni moderni sono dotati di un sensore ad effetto Hall, in pratica la bussola. Nel caso specifico è stata utilizzata l'app AC Magnetic Field Meter di keuwlsoft


Pagina creata nell'ottobre 2022
Ultima modifica: 26 novembre 2022


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