Inquinamento ambientale da campi elettromagnetici: sorgenti e livelli di esposizione

Giovanni d’Amore e Laura Anglesio - A.R.P.A. Piemonte - Dipartimento di Ivrea

Introduzione

Anche se tutte le radiazioni, sia ionizzanti che non ionizzanti, sono descrivibili in termini di campi elettromagnetici oscillanti, con il termine "campi elettromagnetici" (CEM) si intende comunemente solo quella parte dello spettro (vedi fig. 1) corrispondente alle frequenze comprese nell'intervallo 0 Hz - 300 GHz.

Questo intervallo viene a sua volta suddiviso in tre sottointervalli denominati nel seguente modo:

-          0 Hz - 300 Hz                                ELF (Extremely Low Frequency - Frequenza Estremamente Bassa)

-          300 Hz - 300 kHz                          LF (Low Frequency - Bassa Frequenza)

-          300 kHz - 300 GHz                        RF (Radio Frequency - Radio Frequenza)

Nel passare dai campi elettromagnetici ELF a quelli a RF vi è una profonda variazione nelle proprietà fisiche di tali campi e, di conseguenza, nel modo in cui essi interagiscono con l'organismo esposto. Questi due tipi di radiazione vanno quindi considerati come agenti fisici completamente distinti che danno luogo a problematiche diverse per la valutazione dell’esposizione e dell’impatto sulla salute pubblica.

Fig. 1 – Spettro corrispondente alle frequenze 0 – 300 GHz.

L’inquinamento da CEM sarà quindi affrontato in due sezioni: l’una riguardante le frequenze estremamente basse (ELF) e l’altra relativa alle radiofrequenze.

In entrambi i casi l’esposizione umana può avvenire con diverse modalità: per brevi periodi o in modo continuativo, in modo inconsapevole o per l’uso deliberato di sorgenti, in relazione a tutto il corpo o solo ad alcune sue parti, a livelli molto elevati (prossimi o superiori a quelli limite) o confrontabili a quelli ambientali, ad una singola sorgente o a più sorgenti attive simultaneamente.

I livelli di esposizione a sorgenti ELF e RF saranno pertanto discussi in relazione ai tre seguenti aspetti:

-          distribuzione spaziale dell’intensità del campo, che determina esposizioni di tipo localizzato ad una parte del corpo o esposizioni globali al corpo intero;

-          tempo di esposizione, che permette di discriminare esposizioni prolungate da esposizioni a breve termine; la mancanza di conoscenza di meccanismi biofisici che spiegherebbero effetti sull’uomo dovuti all’esposizione a CEM non consente di correlare questo parametro al livello di rischio, possiamo comunque ragionevolmente supporre che esso abbia un ruolo importante nell’induzione di un eventuale effetto;

-          analisi in frequenza del CEM, importante soprattutto per alcune sorgenti RF (es. trasmettitori radiotelevisivi) per le quali occorre sempre valutare l’intensità della radiazione emessa in relazione alla frequenza di emissione; in questo caso la misura in frequenza ha lo scopo di identificare il contributo della singola sorgente al CEM totale.

Campi elettromagnetici ELF

La generazione e la conseguente immissione nell’ambiente di campi ELF è dovuta al trasporto dell’energia elettrica, che avviene con linee elettriche di trasmissione e distribuzione, ed al suo utilizzo (dispositivi alimentati a corrente elettrica quali elettrodomestici, videoterminali ecc.).

I risultati di diverse indagini epidemiologiche, che hanno evidenziato una possibile correlazione tra l’esposizione al solo campo magnetico e l’insorgenza di effetti a lungo termine (patologie tumorali), attribuiscono al campo magnetico una maggiore rilevanza rispetto a quello elettrico sull’impatto ambientale e sanitario delle sorgenti ELF. Nel discutere le caratteristiche di emissione elettromagnetica delle sorgenti ELF faremo quindi riferimento al solo campo magnetico trascurando quello elettrico.

Le linee di trasporto dell’energia elettrica sono classificabili sulla base della tensione di esercizio: maggiori tensioni di esercizio corrispondono a maggiori carichi di corrente nei cavi e, quindi, a più elevate emissioni di campo magnetico ELF. La rete elettrica italiana è articolata in modo tale che le linee di distribuzione hanno tensioni pari a 380 V (bassa tensione) oppure tra 1 e 30 KV (media tensione) o, ancora, tra 40 e 220 KV (alta tensione), mentre le linee di trasmissione hanno tensioni che variano tra 120 a 380 KV.

Fig. 2- Andamento del campo magnetico generato da quattro tipi diversi di linee di alta tensione.

In figura 2 sono riportate le curve che illustrano l'andamento del campo magnetico B, generato da quattro diversi tipi di linee ad alta tensione (AT) - 380 KV singola terna, 380 KV doppia terna, 220 KV singola terna e 132 KV singola terna - in funzione della distanza dalla linea. Come si può notare, il livello massimo di campo, pari a circa 25 µT, viene raggiunto sull'asse di una linea a 380 KV singola terna. La decrescita del campo con la distanza fa sì che alla distanza di circa 40 m il campo si ridurrà a valori che al massimo raggiungeranno qualche microtesla. In figura 3 sono inoltre riportati gli andamenti del campo B sempre in funzione della distanza dalla linea ma a diverse altezze dal suolo, per una linea a 380 KV doppia terna.

Fig. 3 – Andamento del campo magnetico in funzione della distanza della linea a diverse altezze dal suolo.

La distribuzione nello spazio del campo magnetico emesso da una linea AT indica che l'esposizione a tale campo riguarda tutto il corpo e non solo parte di esso. Va inoltre sottolineato che tale sorgente può causare esposizioni residenziali e, quindi, per periodi di tempo prolungati se dislocata in prossimità di abitazioni, in seguito al fatto che il campo magnetico, a differenza di quello elettrico, non è schermato dalla struttura della casa.

I valori riportati nelle figure precedenti devono essere intesi come valori massimi, in quanto si riferiscono a linee funzionanti con la massima corrente possibile. In figura 4 è riportata la variazione del campo prodotto da una linea AT nell'arco di una settimana e rilevato in una abitazione dislocata a circa 30 m da una linea. Una attenta analisi della figura consente di notare che il livello di campo B è inferiore nelle ore notturne (minore consumo di energia elettrica) e che la variabilità massima del campo, per il tipo di linea considerata, raggiunge all'incirca il 30%.

Fig. 4 – Variazione del campo prodotta da una linea ad alta tensione in una settimana.

Una situazione reale di esposizione residenziale al campo magnetico ELF generato da una linea ad alta tensione è illustrata in figura 5, che mostra un gruppo di case dislocate nei pressi di una linea a 380 KV, doppia terna. I livelli di esposizione in alcune di queste case, contrassegnate con le lettere A – H, sono stati misurati nei diversi piani per valutare l’uniformità dell’esposizione all’interno di ciascuna abitazione. I risultati di queste misure, riportati in tabella 1, indicano livelli di esposizione compresi tra 0.45 µT e 3.94 µT che per ogni abitazione sono pressoché uniformi mostrando una variabilità massima pari a circa il 7 %. Il livello medio di campo magnetico misurato in queste abitazioni può, pertanto, essere considerato ben rappresentativo di una esposizione globale della persona residente.

Fig. 5 - Situazione di esposizione residenziale al campo magnetico ELF generato da una linea ad alta tensione.

Tab. 1 - Livello di esposizione al campo magnetico ELF di alcune case.

Tra gli apparecchi utilizzatori di energia quelli di maggiore interesse per il loro diffuso e capillare utilizzo sono gli elettrodomestici. In figura 6 è riportata la distribuzione spaziale del campo magnetico emesso da tre tipi di apparecchi di uso domestico (fig. 6a) e da un videoterminale (fig. 6b). La rapida decrescita del campo e, quindi, l'estrema localizzazione dell'emissione nell'intorno della sorgente, fa sì che l'esposizione a questo tipo di dispositivi, riguarderà in modo privilegiato una parte del corpo quale la testa (fon), il braccio (trapano) ecc. Tale esposizione, legata all’utilizzo della sorgente, avverrà inoltre per limitati periodi di tempo.

Per fornire una indicazione della variabilità dell’emissione elettromagnetica degli elettrodomestici in funzione del modello, riportiamo in tabella 2 i valori minimi, medi e massimi del campo magnetico misurato a diverse distanze da tre modelli di alcuni tipi di elettrodomestici che possono essere presenti in una cucina. Notiamo come i livelli di emissione possono variare in modo significativo per uno stesso tipo di apparecchio in funzione del modello (marca, anno di fabbricazione ecc.).

Fig. 6 - Distribuzione spaziale del campo magnetico emesso da tre tipi di apparecchi di uso domestico.

Anche in assenza di elettrodomestici in funzione, in tutti gli ambienti domestici esiste un campo magnetico ELF di fondo generato dai fili conduttori della rete di distribuzione. Livelli tipici di fondo domestico del campo magnetico sono esposti in figura 7, dove sono stati riportati i valori medi di campo misurati in 11 appartamenti. Leggendo la figura 7 notiamo come, pur essendo tali livelli mediamente intorno a 0.05 µT, il fondo ambientale può raggiungere valori fino a 0.3 µT.

Fig. 7 - Livelli tipici di fondo domestico del campo magnetico.

Tab. 2 - Valori del campo magnetico per alcuni elettrodomestici.

Un aspetto di interesse per l’esposizione umana a campi magnetici ELF è la conoscenza del livello di fondo presente in ambiente urbano esterno dovuto alle infrastrutture elettriche presenti.

Nel 1997 il Dipartimento di Ivrea dell’A.R.P.A. Piemonte ha effettuato una campagna di misure nel comune di Torino, in ambiente esterno, rilevando per ognuna delle dieci circoscrizioni in cui è suddivisa la città circa 12.000 dati. Questi dati sono stati acquisiti su un percorso regolare, scelto in modo tale che per ogni circoscrizione fosse rispettato un rapporto costante tra lunghezza del percorso e area della circoscrizione. L’analisi statistica dei dati è stata effettuata utilizzando differenti indici di esposizione e correlandoli alla densità abitativa delle circoscrizioni, variabile da 62 m²/abitante a 255 m²/abitante. I risultati di tale analisi sono riportati in tabella 3, dove abbiamo utilizzato il valore di 100 m²/abitante per classificare le circoscrizioni come a bassa e ad alta densità.

È interessante notare che gli indici di esposizione hanno un andamento crescente al crescere della densità abitativa e che il valore medio di campo magnetico ELF presente in ambiente urbano (@ 0.2 µT) è confrontabile con il valore di soglia adottato in molti studi epidemiologici e proposto come valore limite da alcune bozze di normative nazionali e regionali.

Tab. 3 - Indici di esposizione valutati per i diversi distretti in funzione della densità di popolazione.

Campi elettromagnetici a Radiofrequenze (RF)

L’esposizione umana a CEM a RF è dovuta, come nel caso delle frequenze ELF, esclusivamente a sorgenti artificiali. In particolare, le sorgenti di maggiore interesse per l’inquinamento ambientale sono alcuni tipi di impianti per teleradiocomunicazioni (TRC), quali trasmettitori radio-televisivi e stazioni radiobase per telefonia mobile. Un discorso a parte meritano gli apparecchi telefonici cellulari, che danno luogo ad una esposizione molto localizzata della testa.

Gli impianti TRC sono ubicati sia in ambiente urbano che, più frequentemente per i trasmettitori radiotelevisivi, sulla sommità di alture in aree non urbanizzate e scarsamente popolate. Anche in questo secondo caso, gli impianti TRC possono dare luogo ad una esposizione significativa della popolazione a causa del fatto che le aree prescelte sono spesso di pubblico accesso ed in prossimità di zone molto frequentate perché di interesse turistico. Risulta quindi molto elevato il numero di persone interessate all’esposizione ai CEM a RF emessi da impianti TRC, soprattutto in seguito alla recente diffusione di stazioni per telefonia mobile che vengono installate in modo capillare nell’ambiente urbano.

Gli impianti radiofonici e quelli televisivi hanno, generalmente, potenze che variano da alcuni W ad alcuni kW. Potenze c