Salute e campi elettromagnetici Ministero della Salute CCM Centro di Controllo delle Malattie Torino, 26 maggio 2009 Sorgenti per telecomunicazioni e modalità di esposizione Giovanni d Amore ARPA Piemonte
Campi E ed H oscillanti alla frequenza f f = c/
SPETTRO ELETTROMAGNETICO 0-300 Hz ELF (Extremely Low Frequencies) 300 Hz - 300 khz LF (Low Frequencies) 300 khz - 300 GHz RF - MW (Radio Frequencies, Microwave)
Sorgenti a radiofrequenza: le antenne Per la trasmissione dei segnali si utilizzano le antenne. Le antenne sono dispositivi in grado di convertire un segnale elettrico in onde elettromagnetiche ed irradiarle nello spazio circostante o viceversa. Le antenne possono essere trasmittenti o riceventi a seconda dell'uso cui sono destinate, oppure possono svolgere tutti e due le funzioni anche contemporaneamente.
MODALITA DI PROPAGAZIONE: REGIONI DI CAMPO VICINO E CAMPO LONTANO
E H ONDA PIANA - CAMPO LONTANO E H 377 S 2 E 2 377 H 377 CAMPO VICINO Distribuzione spaziale del campo disomogenea E ed H non correlati
DESCRIZIONE DELL ESPOSIZIONE AL CAMPO ELETTROMAGNETICO PARAMETRI DI ESPOSIZIONE Caratterizzazione dell agente fisico di interesse Ampiezza del campo elettrico: E (V/m) Ampiezza del campo magnetico: H (A/m) Densità di potenza: S (W/m 2 ) NELLA REGIONE DI CAMPO LONTANO E SUFFICIENTE LA DETERMINAZIONE DI UNA DELLE TRE GRANDEZZE FISICHE
DESCRIZIONE DEGLI EFFETTI DELL ESPOSIZIONE: I PARAMETRI DOSIMETRICI Effetto indotto dall agente fisico in seguito all interazione con l organo esposto: riscaldamento T SAR 4.186 c W / t kg
SAR - SPECIFIC ABSORPTION RATE SAR 2 E 2 0 2 E 2 J 2 2 W / kg SAR 4.186c T t W / kg
Individuo esposto Antenna E (V/m) SAR (W/kg) Corrente indotta (A o A/m 2 ) S (W/m 2 ) H (A/m)
MECCANISMI DI ACCOPPIAMENTO TRA CEM E CORPO UMANO Esposizioni a CEM a frequenze superiori a 100 khz possono condurre a significativi assorbimenti di energia e incrementi di temperatura L assorbimento di energia nei tessuti dipende da diversi fattori: i parametri del campo incidente quali, frequenza, intensità, polarizzazione, area di esposizione (campo vicino o lontano); le caratteristiche del soggetto esposto quali, dimesioni, proprietà dielettriche dei tessuti; effetti dovuti ad oggetti conduttivi posti in prossimità del soggetto esposto (messa a terra, riflessioni ecc).
h MASSIMO ACCOPPIAMENTO TRA ONDA ELETTROMAGNETICA INCIDENTE E INDIVIDUO ESPOSTO DI ALTEZZA h 2 Individuo elettricamente isolato da terra h 4 Individuo perfettamente messo a terra EFFETTO DI RISONANZA f= 90 MHz = 3.4 m h = /2= 1.70 m f=45 MHz = 6.8 m h = /4 = 1.70 m
MECCANISMI DI ACCOPPIAMENTO TRA CEM E CORPO UMANO DIPENDENZA DALLA FREQUENZA DEL CAMPO INCIDENTE a frequenze tra circa 100 khz e 20 MHz, l assorbimento di energia aumenta rapidamente al crescere della frequenza; tra circa 20 MHz e 300 MHz, possono verificarsi elevati assorbimenti locali (head) a causa di fenomeni di risonanza parziale; nell intervallo tra 300 MHz e diversi GHz, avviene un assorbimento locale e non uniforme; al di sopra di 10 GHz, l assorbimento di energia avviene a livello superficiale.
PENETRAZIONE DELL ENERGIA ENERGIA A RADIOFREQUENZA NEI TESSUTI Profondità di penetrazione: δ S ( z ) S 0 e 2 z ( ) ASSORBIMENTO DELLE MICROONDE ALL'AUMENTARE DELLA LORO FREQUENZA 1 0 0 r f f1 < f2 < f3 Circa 10 cm a 900 MHz - circa 5 mm a circa 10 GHz
ANDAMENTO RISONANTE DEL SAR SAR normalizzato (W/kg) A B1 B2 C D 30 300 400 2000 Frequenza (MHz)
ASSORBIMENTO Assorbimento medio Punti caldi SAR MEDIATO SULL'INTERO CORPO (W/kg) Potenza totale assorbita divisa per la massa totale dell'intero corpo SAR LOCALE (W/kg) Potenza assorbita da un volume infinitesimo, in un certo punto del corpo, divisa per la massa del volume infinitesimo
MECCANISMI DI ACCOPPIAMENTO TRA CEM E CORPO UMANO ASSORBIMENTO DI ENERGIA NON UNIFORME Condizioni di esposizione in campo vicino Per alcuni dispositivi (saldatrici a perdite dielettriche, telefoni cellulari) l eposizione avviene in condizioni di campo vicino. Tali condizioni di esposizione possono causare elevati valori di SAR locale (nella testa, nei polsi, nelle caviglie)
ASSORBIMENTO LOCALE SAR di picco [W/kg] 2.45 SAR mediato su 10 g [W/kg] 1.46
ASSORBIMENTO LOCALE DI ENERGIA Frazione di energia assorbita nella testa Modelli numerici
ASSORBIMENTO LOCALE DI ENERGIA Accoppiamento indiretto L accoppiamento indiretto avviene quando un corpo umano viene in contatto con un oggetto a differente potenziale elettrico Correnti elettriche passano attraverso il corpo umano in contatto con l oggetto Assorbimento locale di energia negli arti: SAR locale in polsi e caviglie
MECCANISMI DI INTERAZIONE I campi elettromagnetici interagiscono con i sistemi biologici attraverso meccanismi di interazione diretti e indiretti. INTERAZIONE DIRETTA Produce effetti nell organismo esposto direttamente dall esposzione al CEM INTERAZIONE INDIRETTA È mediata dalla presenza di alri oggetti immersi nel campo elettromagnetico e si verifica come risultato di una interazione (usualmente un contatto fisico) tra l individuo esposto e l oggetto (auto, recinzione ecc.)
Misuratore a elettrodi piani paralleli MISURA DI CORRENTE INDOTTA Misuratore a trasformatore di corrente Due piastre di materiale conduttore isolate da un dielettrico Circuito primario = caviglia corrente nel secondario (avvolgimento sensore)
Impianti per telecomunicazioni Trasmettitori televisivi e radiofonici: pochi siti, spesso in aree non urbanizzate potenze elevate fino a 10-15 kw Stazioni radio-base base: struttura a celle potenze < 100 W (< 50 W per i GSM, < 20 W UMTS) diffusione capillare nel tessuto urbano
Diagramma di irradiazione Le antenne non irradiano energia elettromagnetica con la stessa intensità nelle varie direzioni circostanti. Il diagramma di radiazione indica l'intensità di potenza che viene irradiata nelle varie direzioni dall'antenna in esame. Il diagramma di irradiazione esprime quindi la distribuzione nello spazio intorno all antenna dell intensità della radiazione emessa
EMISSIONE DALLA SORGENTE E DISTRIBUZIONE DEL CEM L andamento dell intensità del campo elettromagnetico con la distanza non è prevedibile in modo semplice.
CAMPO E A 1.5 m DAL SUOLO IN FUNZIONE DELLA DISTANZA DA UNA SRB h=10 m 2 1.8 CAMPO ELETTRICO [V/m] 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 DISTANZA [m]
RAPPRESENTAZIONE SCHEMATICA DEL CONO DI IRRAGGIAMENTO DI UNA SORGENTE DIRETTIVA (SRB)
SITO RADIO - TV B A Caratteristiche impianto A: schiera di 24 antenne log-periodiche per un altezza complessiva di 19.5 m Altezza centro elettrico 15 m Direzione di massimo irraggiamento 160 Nord Frequenza di trasmissione 97.3 MHz Potenza 13 kw Caratteristiche impianto B: 2 schiere di 12 pannelli formati da 4 dipoli (2 orizzontali e 2 verticali) montati davanti a un riflettore per un altezza complessiva di 61 m Altezza centro elettrico 64 m (schiera superiore) Direzione di massimo irraggiamento 170 Nord Frequenza di trasmissione 102.5 MHz Potenza 10 kw
VALUTAZIONI DELL ESPOSIZIONE
SITO RADIO TV: COLLE DELLA MADDALENA (TORINO) CIRCA 100 IMPIANTI RADIO-TV IN AREA PARCO E IN VICINANZA DI ABITAZIONI
Tralicci Parco Giochi
IL CAMPO ELETTROMAGNETICO PRESENTE SUL SITO DELLA MADDALENA E MONITORATO A PARTIRE DAL 1983 Andamento dei valori di campo elettrico Piazzale Faro - Colle della Maddalena 30 campo elettrico 28 26 24 22 20 18 16 1982 1987 1992 1997 2002 anno E (V/m) limite
Misure in banda larga con centraline in abitazione Livello massimo misurato nel periodo Livello minimo nel periodo Livello medio nel periodo (12.6 ± 1.9) V/m (raggiunto il 12.09.2002 alle ore 13.15) (10.0 ± 1.5) V/m (raggiunto il 11.08.2002 alle 13.35) (10.9 ± 1.6) V/m Dispersione media livelli di campo intorno al valore medio giornaliero 2.0%
Esempio di SRB in configurazione CLOVER montata su traliccio
Densità di impianti per telecomunicazione in Piemonte (Rapporto 2008 ARPA Piemonte) Impianti/km 2 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 Radio-Tv Telefonia Totale Impianti/km 2 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 Radio-Tv Telefonia Totale 0,05 0,10 0,00 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 0,00 AL AT BI CN NO TO VB VC N. SRB: 5026 N. Radio-TV: 2363
Vicinanza SRB per telefonia mobile a luoghi di residenza della popolazione (abitazioni, uffici, scuole ecc) Continua crescita degli impianti Attenzione alla valutazione dell esposizione della popolazione a campi elettromagnetici
Distribuzione del campo elettrico attorno ad una SRB, valutazione e a 1.5 m 0.3 0.6 V/m 0.6 1 V/m 1 1.5 V/m 1.5 2.05 V/m
10.5 m (4 piano)
IMPIANTI SATELLITARI
VALUTAZIONE ESPOSIZIONE AL CAMPO ELETTROMAGNETICO Sperimentale mediante misure in campo Teorica mediante modelli di calcolo
VALUTAZIONE ESPOSIZIONE AL CAMPO ELETTROMAGNETICO Teorica mediante modelli di calcolo valutazioni previsionali dei livelli di esposizione della popolazione dovuti ad un impianto da installare in un determinato punto del territorio; Conoscenza della distribuzione spaziale del campo elettromagnetico emesso da una data sorgente o da un insieme di sorgenti su un intera area geografica; determinazione, per mezzo della conoscenza dettagliata della distribuzione spaziale del campo elettromagnetico, delle aree dove sono attesi i più elevati livelli di esposizione
VALUTAZIONE TEORICA Documentazione tecnica presentata dal gestore Valutazione teorica preventiva (singola e/o congiunta) Verifica rispetto limiti
VALUTAZIONE C.E.M GENERATO DA IMPIANTO PER TELECOMUNICAZIONE: APPROSSIMAZIONE DI CAMPO LONTANO P Gf, 30 E d P = Potenza al connettore d antenna G = Guadagno dell antenna f(θ,) = funzione di direttività d = Distanza dal centro elettrico della sorgente
DATI TECNICI NECESSARI PER LA VALUTAZIONE TEORICA Caratteristiche tecniche principali degli impianti Potenza fornita all antenna, antenna, guadagno d antennad Tilt elettrico / meccanico Direzione di irraggiamento Altezza centro elettrico Diagrammi di irradiazione orizzontale e verticale Caratteristiche del contesto ambientale Tipologia edifici e n n p.f.t. Curve di livello altimetriche e nord geografico
VALUTAZIONE TEORICA SOVRASTIMA DEL CAMPO ELETTROMAGNETICO RISPETTO AL DATO SPERIMENTALE VALUTAZIONE DELLA CONFIGURAZIONE MASSIMA DEL SISTEMA IRRADIANTE (tutte portanti attive al massimo della potenza) NON SI CONSIDERANO LE ATTENUAZIONI E RIFLESSIONI DOVUTE ALLA PRESENZA DI EDIFICI
Utilizzo del DTM