TELEFONI CELLULARI E SICUREZZA PER LA POPOLAZIONE Pitel srl By Patrizio Pasqualini Pagina 1 di 15
Campi Elettromagnetici e salute per l uomo John E. Mulder, Ph. D. Professor of Radiation Oncology 1) Abitare, giocare o frequentare scuole poste vicino alle antenne delle stazioni radio base per telefoni cellulari GSM (900 Mhz) o per telefoni DCS (1800 Mhz) può essere pericoloso per la salute? No. La comunità scientifica, sia negli USA sia nel resto del mondo, è concorde nell affermare che la potenza irradiata dalle antenne delle stazioni radio base è troppo bassa per potere arrecare danni alla salute se non è consentito l accesso diretto alle antenne stesse. 2) Ci si preoccupa a ragion veduta di eventuali rischi per la salute dovuti alle antenne di stazioni radio base per telefoni cellulari GSM e per telefoni DCS? Non proprio. Esistono motivi di preoccupazione sui rischi per la salute a causa dell impiego di telefonini portatili e di telefoni DCS (anche se non è stato accertato che esistono realmente dei rischi alla salute). Le preoccupazioni esistono poiché si pensa che le antenne di questi telefonini emettano una gran quantità di energia a radiofrequenza su aree molto piccole del corpo umano. Le antenne delle stazioni radio base non creano tali fenomeni ( hot spot ); per cui i problemi potenziali della sicurezza legati ai telefonini non trovano nessuna reale applicazione nel caso delle antenne di stazioni radio base. 3) Sono significative le differenze tra le antenne di stazioni radio base ed antenne radiotelevisive nella valutazione degli impatti potenziali sulla salute? Si e no. Le onde radio provenienti da alcune antenne (in particolare dalle antenne per trasmissioni radio FM e televisive UHF), rispetto alle onde radio provenienti da altre sorgenti (quali le antenne di stazioni radio base per telefoni cellulari o per telefoni DCS), sono assorbite più facilmente dal corpo umano. Inoltre, le antenne FM e TV trasmettono segnali più potenti (da 100 a 5000 volte) rispetto ai segnali trasmessi dalle antenne di stazioni radio; sono installate, comunque, su torri molto più alte (tipicamente da 250 a 350 metri). 4) Le onde radio provenienti dalle antenne di stazioni radio base per telefoni cellulari e per telefoni DCS sono simili ai Campi Elettro Magnetici prodotti dalle linee elettriche? No. Le linee elettriche generano deboli radiazioni non-ionizzanti e campi elettrici e magnetici. A differenza delle radiazioni non-ionizzanti, questi campi non irradiano energia nello spazio, e scompaiono quando si spegne la rete. Non è molto chiaro come o se i campi delle linee elettriche producono effetti biologici, ma se ciò Pitel srl By Patrizio Pasqualini Pagina 2 di 15
fosse vero, sono differenti dagli effetti prodotti dalle onde radio ad elevata potenza. Sembra che non sia possibile confrontare gli effetti biologici prodotti dai Campi elettro Magnetici delle linee elettriche con quelli prodotti dalle onde radio. 5) Esistono delle normative relative alla sicurezza per le antenne di stazioni radio base per telefoni cellulari e per telefoni DCS? Si. Sono state emesse, sia a livello nazionale che internazionale, delle normative relative alla sicurezza circa l esposizione alle onde radio emesse dalle antenne di stazioni radio base per telefoni cellulari e per telefoni DCS. Gli standard comunemente accettati sono quelli emessi dall Istitute of Electrical and Electronics Engineers e dall American National Standards Institute (ANSI/IEEE), dall International Commission on Non- Ionizing Radiation Protection (ICNIRP), e dal National Council on Radiation Protection and Measurements (NCRP). Queste normative sulle radiofrequenze sono espresse in densità di potenza di un onda piana, misurata in mw/cm (milliwatts per centimetro quadro). Per le antenne dei telefoni DCS lo standard di esposizione per la popolazione definito da ANSI/IEEE nel 1992 è 1.2 mw/cm. Per i telefoni cellulari lo standard di esposizione per la popolazione definito da ANSI/IEEE è 0.57 mw/cm. Gli standard ICNIRP sono leggermente inferiori e gli standard NCRP sono essenzialmente identici. Il 1 Agosto 1996 l FCC (Federal Communications Commission) ha emesso delle normative alle quali devono soddisfare le radio frequenza e le antenne di stazioni radio base per telefoni cellulari e per telefoni DCS. Gli standard FCC per le antenne di stazioni radio base per telefoni cellulari e per telefoni DCS sono essenzialmente identici agli standard ANSI/IEEE. Gli standard per l esposizione per la popolazione si riferiscono alle densità media di potenza per brevi periodi di tempo, 30 minuti nel caso degli standard ANSI/IEEE, NCRP, e FCC per le frequenze dei telefoni DCS e cellulari. In presenza di diverse antenne, gli standard fanno riferimento alla potenza totale emessa da tutte le antenne. 6) Le antenne di stazioni radio base per telefoni cellulari e per telefoni DCS possono soddisfare gli standard relativi alla sicurezza? Si. Mediante opportune soluzioni le antenne di stazioni radio base per telefoni cellulari e per telefoni DCS possono ampiamente soddisfare tutti gli standard relativi alla sicurezza. Un antenna di una stazione radio base per telefoni DCS e/o per telefoni cellulari, installata a 20 metri da terra e funzionante alla massima intensità possibile, può produrre una densità di potenza pari a 0.02 mw/cm sul terreno circostante; ma la densità di potenza al suolo sarà invece più frequentemente compresa tra 0.0001 e 0.005 mw/cm. Queste densità di potenza sono molto al di sotto degli standard di sicurezza, e gli standard stessi sono fissati molto al di sotto del livello dove si sono verificati effetti potenzialmente dannosi. A distanze superiori a 50 metri dal sito dell antenna, anche con antenne multiple, cioè in presenza di antenne per telefoni cellulari e per telefoni DCS installate sulla stessa torre, le densità di potenza saranno inferiori del 2% alle normative. 7) E sicuro abitare all ultimo piano di un edificio sul quale è stata installata un antenna di una stazione radio base? Pitel srl By Patrizio Pasqualini Pagina 3 di 15
Generalmente questo non dovrebbe essere un problema. Sia le antenne ad alto che quelle a basso guadagno non irradiano energia direttamente verso il basso. In secondo luogo, il tetto dell edificio assorbirà una grande quantità di energia RF. Tipicamente il tetto riduce l intensità del segnale di un fattore variabile da 5 a 10 (il valore è maggiore per un tetto di cemento armato o metallico). Terzo l FCC richiede valutazioni RF di tutte le antenne tranne che per quelle a bassa potenza installate sul tetto. (In Italia l ASL o ARPA competente per territorio, chiede valutazioni per tutti i tipi di antenna per rilasciare il nullaosta all installazione). 8) Le antenne delle stazioni radio base per i telefoni cellulari e per i telefoni DCS interferiscono con dispositivi quali i pace-maker cardiaci? No. I telefoni cellulari e le antenne di stazioni radio base non interferiscono con i pace-maker cardiaci o con altri dispositivi medici trapiantati fintanto che i livelli di esposizione sono quelli degli standard ANSI sull esposizione non controllata (ovvero per la popolazione). 9) Ci sono prove riscontrabili che dimostrano che lo onde radio sono la causa di tumori? No. Anche ad alti livelli di esposizione non esiste una prova sostanziale che affermi che le onde radio siano la causa dell insorgenza di tumori o che ne contribuiscano. Anche se è già stata effettuata una notevole ricerca in questo campo, non ci sono prove riscontrabili, sia a livello di laboratorio che epidemiologiche, che le onde radio ai livelli di potenza associati all esposizione per la popolazione ad onde radio emesse dalle antenne di stazioni radio base per telefoni cellulari e per telefoni DCS siano associabili ai tumori. 10) Dove ci si può rivolgere per avere ulteriori informazioni? La documentazione delle varie normative sulle radio frequenze contengono ampi riferimenti. Il documento inerente a questo campo più aggiornato è la pubblicazione ICNIRP sui telefoni cellulari. 11) Chi ha scritto questo domande e queste risposte? Sono state scritte dal Dott. John Moulder, Professore di Oncologia Radioattiva, Radiologia e Farmacologia/Tossicologia presso il Medical College del Wisconsin. Il. Dott. Moulder ha effettuato per quasi 20 anni studi degli effetti biologici delle radiazioni non ionizzanti e sui campi elettromagnetici. Parte di questo documento è stata estrapolata dalle pubblicazioni: - JE Moulder e KR Foster: Biological Effect of power-frequency fields as they relate to carcinogenesis. Proc Soc Exper Biol Med. Note Tecniche: I telefoni DCS sono dei telefoni portatili che utilizzano un sistema di trasmissione digitale invece che analogico, sistema utilizzato dalla maggior parte dei telefoni cellulari. Negli Stati Uniti, i telefoni cellulari Pitel srl By Patrizio Pasqualini Pagina 4 di 15
hanno una frequenza di funzionamento di 860-900 Mhz, mentre i telefoni DCS hanno una frequenza di funzionamento di 1800-2200 Mhz. Apparentemente, i telefoni cellulari ed i telefoni DCS e le rispettive antenne delle stazioni radio base sono simili. La Telefonia Radiomobile Fino a qualche anno fa eravamo abituati a un solo tipo di telefono: quella di casa. In collegamento di questo apparecchio alla rete di telecomunicazioni è tutt'oggi realizzato mediante una coppia di fili nota con il nome di doppino telefonico. La tecnologia è stata in grado, negli ultimi anni, di sostituire il cavo con un collegamento radio permettendo a tutti noi di usufruire di tanti nuovi servizi di comunicazione in piena libertà di movimento. L'infrastruttura della rete radiomobile è dunque costituita da quattro elementi: una serie di calcolatori in grado di capire dove trovare l'utente e come gestirne la mobilità, una serie di centrali che fisicamente connettono le linee, le stazioni radio base ed il terminale radiomobile (anche noto come telefonino). Dalle Stazioni Radio Base (SRB) viene irradiato e ricevuto il segnale radio da e verso il telefonino tramite il quale siamo in grado di comunicare in qualsiasi momento e in qualsiasi luogo. Il collegamento radio, come tutti i collegamenti, è realizzato da due terminazioni e da un mezzo che le connette: le due terminazioni sono l'antenna del telefonino, il collegamento fisico è l'onda elettromagnetica (EM). Per mantenere il collegamento è necessario che l'onda elettromagnetica sia di intensità sufficiente ad essere captata dall'apparato ricevente; quando l'intensità è inferiore la qualità della conversazione diventa scadente ed il collegamento non è più garantito. Le Onde Elettromagnetiche Un'onda elettromagnetica è una forma di propagazione dell'energia nello spazio a noi familiare: basti pensare che la vita sulla terra avviene grazie all'energia trasportata dalla radiazione luminosa proveniente dal sole. Le onde elettromagnetiche sono costituite da due grandezze elettriche (il campo elettrico e il campo magnetico) che variano periodicamente nel tempo. Le loro proprietà dipendono fortemente da una grandezza caratteristica: la frequenza, che rappresenta il numero di oscillazioni effettuate dall'onda in un secondo. Pitel srl By Patrizio Pasqualini Pagina 5 di 15
L'insieme di tutte le frequenze possibili è denominato spettro elettromagnetico. Lo spettro elettromagnetico è suddiviso in due macro regioni: le radiazioni ionizzanti (dette IR, ovvero Ionizing Radiations) e le radiazioni non ionizzanti (dette NIR, Non Ionizing Radiations). Le radiazioni ionizzanti, che hanno frequenza superiore a quella della radiazione ultravioletta, trasportano energia sufficiente ad estrarre un elettrone dall'orbita più esterna dell'atomo. Viceversa le radiazioni non ionizzanti, che appartengono alle bande di frequenza più basse (luce compresa), trasportano un quantitativo di energia non sufficiente a produrre la rottura dei legami chimici e quindi non inducono la ionizzazione. La telefonia radiomobile, e più in generale le radiocomunicazioni, interessano lo spettro di frequenze comprese nell'intervallo 100 KHz - 300 GHz, e appartengono, quindi, al gruppo di radiazioni non ionizzanti (NIR). La frequenza non è l'unico elemento caratterizzante le onde elettromagnetiche, infatti onde della stessa frequenza possono differire per intensità. L'intensità dell'onda è determinata dall'ampiezza del campo elettrico e di quello magnetico (misurati rispettivamente in Volt/metro e Ampere/metro). Invece di indicare separatamente le ampiezze dei due campi si può utilizzare un'unica grandezza che è la densità di potenza (misurata in Watt/metro quadrato). È importante sottolineare che la densità di potenza diminuisce molto rapidamente allontanandosi dalla sorgente che la emette. La propagazione dell'onda EM si attenua infatti con il quadrato della distanza (ad esempio se ad 1 metro di distanza dall'antenna le densità di potenza di un'onda EM è pari ad 1 W/m2, già a 2 metri essa diventa solo di 0,25 w/m2). I Sistemi Radiomobili Cellulari A differenza dei sistemi radiotelevisivi, in cui un'unica frequenza può servire senza problemi una moltitudine di utenti, nei sistemi radiomobili ogni utente necessita di una specifica frequenza per instaurare una comunicazione. I sistemi radiomobili diffusi in Italia sono di due tipi: il sistema analogico E-TACS ed il sistema digitale GSM. Nel sistema analogico a ogni cliente radiomobile viene assegnata una diversa frequenza di canale; il segnale trasmesso è continuo e la potenza massima in uscita è pari a 0,6 watt. Nel sistema digitale, invece, la stessa frequenza, e quindi lo stesso canale, vengono condivisi da più clienti contemporaneamente; diversi utilizzatori occupano, per breve tempo (time slot), la stesa risorsa radio con modalità di accesso definita TDMA (Time Division Multiple Access). Negli standard GSM il valore medio d potenza in uscita è solitamente inferiore a 0,25 watt; le chiamate che occupano la stessa frequenza sono otto e la potenza massima in uscita è pari a circa 2 watt. Pitel srl By Patrizio Pasqualini Pagina 6 di 15
L'informazione digitalizzata viene compressa in piccoli periodi e inviata in diversi istanti temporali sotto forma di impulsi. Per lo standard GSM le frequenze assegnate dagli enti regolatori internazionali sono 124, di cui 56 (dati aggiornati al gennaio '99) sono state assegnate all'italia a TIM. Poiché questo numero di frequenze è molto limitato in relazione al numero ci clienti TIM, risulterà di conseguenza limitato anche il numero di comunicazioni instaurabili contemporaneamente. Al fine di incrementare tale capacità, il sistema di comunicazione radiomobile consente di utilizzare più volte le frequenze a disposizione, a condizione che le aree geografiche in cui le connessioni vengono effettuate, tramite frequenze uguali o prossime, siano a distanza opportuna, in relazione sia alla conformazione del territorio, sia alla tipologia delle strutture di rete impiegate. Ciascuna zona in cui viene utilizzato un gruppo di frequenze viene detta cella (da cui il nome di sistemi cellulari). Celle contigue hanno frequenze diverse, mentre celle sufficientemente lontane da non disturbarsi possono riutilizzare le stesse frequenze. Rappresentazione di un gruppo di 9 celle che utilizza tutte le frequenze a disposizione. Ciascuna cella è stata rappresentata in un colore diverso ad indicare il fatto che utilizza un insieme di frequenze diverse. Se però le frequenze vengono riassegnate a celle troppo vicine fra loro, esse interferiranno degradando la qualità della comunicazione. Nel sistema di telefonia radiomobile cellulare ciascuna stazione radio base (SRB) serve un gruppo di celle e può permettere a un numero limitato di utenti (oggi circa 100) di parlare contemporaneamente. Pertanto, in una determinata zona, le stazioni devono essere distribuite in numero tanto più elevato quanto maggiore è l'utenza da servire. La scelta dei luoghi ove installare le stazioni radio base deve essere effettuata quindi in modo da garantire: la copertura radioelettrica di una determinata area geografica; i minimi livelli di interferenza reciproca tra la nuova stazione e quelle preesistenti; la possibilità di usufruire contemporaneamente del servizio per una determinata percentuale di utenti di quella zona; un'esposizione della popolazione a livello di campo elettromagnetico conformi alle normative. Massima qualità del collegamento, minima potenza necessaria Le antenne delle stazioni radio base sono progettate per permettere al sistema di funzionare con la minima potenza necessaria e per tenere sotto controllo le interferenze. Esse possono essere paragonate al faro di un'automobile: la lampadina che vi è dentro è di bassa potenza e da sola sarebbe in grado di illuminare solo per qualche metro; inserita nel faro, che funziona da riflettore, riesce invece con la stessa potenza a illuminare per un centinaio di metri e principalmente nella direzione di interesse. Pitel srl By Patrizio Pasqualini Pagina 7 di 15
Analogamente al faro, l'antenna irradia il segnale solo davanti a sé ed è direzionata in modo molto preciso. Infatti, se si effettuano delle misure di campo elettromagnetico dietro e al di sotto dell'antenna stessa, si rilevano dei valori molto bassi. Lo stesso principio è valido anche quando l'antenna è impegnata in ricezione per captare il segnale dei telefonini. Si può pensare ad un telescopio, più è grande più riesce a distinguere oggetti anche se questi emettono una luce fioca. Le antenne delle stazioni radio base permettono dunque di dirigere il segnale dove è necessario e riescono a sentire segnali anche molto deboli permettendo al sistema di funzionare con le minime potenze necessarie allo svolgimento del servizio. Si comprende dunque come il terminale radiomobile abbia bisogno di pochissima energia per instaurare la comunicazione con la stazione radio base. Non solo le stazioni radio base ma anche tutti i telefonini sono provvisti di antenne; esse generalmente emettono in tutte le direzioni e possono essere fisse od estraibili. Queste due soluzioni tecniche, in termini di prestazioni e di emissioni elettromagnetiche, non presentano sostanziali differenze. Per minimizzare ulteriormente la potenza in uscita e quindi ridurre il problema dell'interferenza e migliorare la qualità del servizio, i sistemi radiomobili sono stati progettati con altre particolari funzionalità: l'attivazione intelligente dei trasmettitori, il controllo di potenza e la trasmissione discontinua. Quando un cliente accende il proprio telefonino, questo emette dei segnali per stabilire un contatto con la più vicina stazione radio base e informa la rete della sua presenza. Normalmente, il terminale che non ha attiva una chiamata, non trasmette tranne che brevissimi segnali a intervalli regolari per confermare alla rete la sua presenza. Nel momento in cui l'utilizzatore del telefonino riceve una chiamata o decide di effettuarla, viene realizzata una connessione a due vie fra il telefono e la stazione radio base, e la chiamata viene allocata in un canale radio libero a cui corrisponde una determinata frequenza. L'onda elettromagnetica La frequenza viene espressa in Hertz (Hz) e suoi multipli (KHz= mille Hz, MHz= milione di Hz, GHz= un miliardo di Hz). Frequenze diverse, nella luce, danno luogo a colori diversi: dal rosso (frequenze più basse) fino al violetto (frequenze più alte). Tanto maggiore è la frequenza e tanto minore è la lunghezza d'onda, ove per lunghezza d'onda si intende la distanza fra due creste dell'onda (indicate come wave length). In natura e nella vita quotidiana sono presenti emissioni elettromagnetiche sulle frequenze più disparate: il campo magnetico terrestre a frequenza nulla, le calamite, i campi a frequenze estremamente basse (extremely low frequencies-elf) utilizzati da apparecchiature quali elettrodi ed elettrodomestici, funzionanti appunto a 50/60 Hz, le emissioni elettromagnetiche conseguenti alla caduta dei fulmini, la luce del sole che, come già detto, è anch'essa un radiazione elettromagnetica, fino alle radiazioni a frequenze più alte utilizzate, ad esempio, nelle apparecchiature a raggi X. Radiazioni ionizzanti Frequenze superiori al milione di GHz (milioni di miliardi di Hertz) Radiazioni non ionizzanti Frequenze al di sotto del milione di GHz. Ionizzazione Il fenomeno di ionizzazione viene definito in fisica come la scissione delle molecole/atomi di un data materia in coppie di particelle, di cui una è l'elettrone e l'altra è uno ione positivo. Questa modificazione della struttura molecolare può danneggiare i tessuti biologici. Attivazione intelligente L'attivazione intelligente dei trasmettitori permette di disattivare un canale radio quando non viene utilizzato, in modo da attivarlo e trasmettere potenza solo quando si vuole parlare. Il controllo di potenza consiste nel regolare la potenza emessa (dal terminale e dalla stazione radio base) al fine di garantire una buona qualità della connessione con il minimo livello di emissione (ad esempio in funzione della Pitel srl By Patrizio Pasqualini Pagina 8 di 15
distanza tra telefonino e stazione radio base). La trasmissione discontinua è una prestazione in grado di riconoscere le pause di silenzio durante il discorso e quindi evitare la trasmissione durante quelle pause. Telefonia mobile e Salute In questi ultimi anni le comunità scientifiche internazionali hanno dedicato un'attenzione sempre maggiore all'analisi dell'impatto ambientale e sanitario relativo all'uso di apparecchiature che emettono campi elettromagnetici (EM). Prima di addentrarci nello studio dell'interazione fra campi elettromagnetici e sistemi biologici (interazione bioelettromagnetica), occorre avere chiaro che gli effetti biologici legati all'esposizione a campi EM non sono necessariamente indice di patologie, alterazioni e modificazioni dannose per la salute umana. A tal proposito, riportiamo le definizione formale, data dall'organizzazione Mondiale della Sanità (WHO), di: Effetti biologici: una qualsiasi risposta di tipo fisico all'esposizione a campi EM Effetti rischiosi per la salute umana: qualsiasi effetto biologico che induca modificazioni eccedenti i limiti tollerati dai meccanismi di compensazione del corpo umano. Lo studio dei possibili effetti dei campi elettromagnetici sui sistemi biologici ha coinvolto, nell'arco degli ultimi 50 anni, numerosi scienziati ed enti di ricerca a livello mondiale. Le indagini sono state opportunamente differenziate in base alle frequenze emesse. Infatti a frequenze diverse corrispondono differenti meccanismi biofisici di interazione con la materia biologica. Le ricerca si è interessata sia ai campi di bassa frequenza (linee d'alta tensione, elettrodomestici, etc.), sia ai campi a radiofrequenza (RF) e microonde (emissioni radar, stazioni radio, radiomobili). La classificazione più comunemente usata nello studio dell'interazione bioelettromagnetica suddivide gli effetti dell'esposizione a campi EM di sistemi biologici in effetti termici e non termici. Nel corpo umano l'energia portata dalle onde elettromagnetiche alle frequenze del radiomobile si trasforma in colore perciò si parla di effetto termico. Il timore, comunemente diffuso, che una conversazione al telefonino possa indurre effetti termici rilevanti è infondato. Infatti i sistemi radiomobili utilizzando livelli di potenza così bassi da indurre un riscaldamento trascurabile rispetto alle normali variazioni di temperatura cui è soggetto il corpo umano (ad esempio nel caso di pratica di uno sport o anche si semplice esposizione al sole). Tale riscaldamento non deve essere confuso con il riscaldamento del telefonino, che è determinato dai circuiti interni del telefonino stesso, come per ogni apparato elettrico. "Gli standard tecnici internazionali, secondo i quali sono costruiti i telefoni mobili e le Stazioni Radio Base, non consentono che questi provochino alcun riscaldamento significativo". Fonte: Organizzazione Mondiale della Sanità. I campi elettromagnetici, alle frequenze utilizzate dalla telefonia mobile, sono non ionizzanti (non possiedono energia sufficiente a rompere i legami chimici biologici), non producono alcuna azione chimica, e il riscaldamento indotto è di gran lunga al di sotto dei valori che potrebbero creare danni biologici. Perciò a fronte dei risultati della ricerca a oggi disponibili, si può ritenere che l'esposizione alle radiofrequenze dei sistemi di telefonia mobile non sia in grado, con tutta probabilità, di determinare l'insorgere di tumori. Pitel srl By Patrizio Pasqualini Pagina 9 di 15
"L'evidenza scientifica attuale indica che l'esposizione a bassi livelli di campi a radio frequenza, compresi quelli emessi dai telefonini e dalle Stazioni Radio Base, non inducono né favoriscono verosimilmente, il cancro". Fonte: Organizzazione Mondiale della Sanità. Misurazione dell energia elettromagnetica assorbita dall uomo a seguito dell irradiamento da campi elettromagnetici Dosimetria e parametri di misura La dosimetria è la disciplina che si occupa di quantificare l'energia assorbita da un sistema biologica in seguito all'irraggiamento da campi elettromagnetici. Data la complessità dei fenomeni in gioco, non è semplice correlare direttamente la dose di energia EM impartita con l'eventuale effetto indotto (termico e non termico); a questo scopo viene considerato un parametro appositamente definito: il SAR (Specific Absorption Rate), che rappresenta la potenza assorbita per unità di massa ed è espresso in Watt/kg). Nel caso di terminali radiomobili, l'utente si trova in prossimità della sorgente (antenna), in questo caso l'assorbimento di energia è localizzato (testa o parti del corpo). Questo particolare tipo di interazione tra sorgente e soggetto rende particolarmente complesso lo studio del fenomeno elettromagnetico. Le tecniche di misura Per calcolare i valori di SAR occorre conoscere la distribuzione, punto per punto, del campo elettromagnetico all'interno del sistema osservato. Nel caso di esseri viventi la misura diretta dei valori del campo EM è un'operazione praticamente impossibile da effettuare, per cui è necessario ricorrere a tecniche di misura indiretta e a simulazioni al calcolatore per la stima delle grandezze di interesse. La valutazione della distribuzione del SAR nei soggetti esposti, in diverse condizioni di irraggiamento, viene effettuata per via sperimentale e/o per via teorica; i due diversi approcci vengono spesso utilizzati congiuntamente per condurre analisi in parallelo. I metodi di misura sperimentali La dosimetria sperimentale consiste nell'analisi in laboratorio della distribuzione di SAR in cavie animali (in vivo) o in fantocci che simulano animali, parti del corpo o l'intero corpo umano (in vitro). I fantocci vengono realizzati con tessuti artificiali aventi le stesse caratteristiche elettriche dei tessuti reali e possono essere antropomorfi e non antropomorfi, omogenei, se l'involucro viene riempito con un unico tessuto sintetico, o non omogenei, se vengono realizzati con diversi strati. Le misure dell'energia elettromagnetica assorbita (SAR) all'interno del tessuto biologico o del fantoccio che lo rappresenta, viene effettuata mediante l'uso di opportuni sensori. I metodi di misura teorici I metodi teorici consistono nella realizzazione, mediante complessi sistemi computazionali, di modelli che simulano il problema elettromagnetico riproducendone al calcolatore la propagazione del campo EM in condizioni quanto più possibili simili alla realtà. Fra le tecniche teoriche utilizzate per lo studio del bioelettromagnetismo, negli ultimi anni si è largamente diffuso il metodo numerico delle "Differenze Finite nel Dominio del Tempo", meglio conosciuto con l'acronimo Pitel srl By Patrizio Pasqualini Pagina 10 di 15
FDTD. La definizione dei limiti Nella tabella 1 vengono illustrati gli incrementi di temperatura (DT) necessari per indurre un qualsiasi tipo di alterazione patologica, a livello di specifici organi e dell'intero corpo. Effetti assolutamente analoghi si presenta quando si viene sottoposti a situazioni di stress di tipo termico come, ad esempio, lavoro in ambienti ad alta temperatura, stati febbrili ed esposizione al sole, piuttosto che a irraggiamento da campi elettromagnetici. Cervello DT> 4.5 C Danneggiamento termico dei neuroni Occhio DT> 3-5 C Opacizzazione del cristallino (cataratta) Pelle DT> 10-20 C Danneggiamento termico Intero Corpo DT> 1 2 C Vari effetti fisiologici DT> 0,06-0,08 C Soglia di semplice percezione del calore In relazione a ciò, studiosi e ricercatori in tutto il mondo e comitati scientifici internazionali sono concordi nel ritenere che, per non avere alcun effetto fisiopatologico, è sufficiente che l'innalzamento di temperatura non superi il livello di soglia di 1 C in alcuna parte del corpo umano. I livelli di SAR corrispondenti a questo incremento termico vengono, quindi, presi come riferimento per la stesura della regolamentazione dei livelli di emissioni a radiofrequenza, previa l'introduzione di ulteriori margini di sicurezza. Simulazione al calcolatore: il metodo FDTD. Lo studio dell'irraggiamento della testa durante l'uso dei telefonini viene simulato al calcolatore suddividendo il volume sotto esame in celle di forma cubica, ognuna delle quali viene riempita con diversi materiali (osso, muscolo, grasso, cervello), assegnando opportuni valori delle caratteristiche elettriche di permettività e conducibilità. Una volta impostato il problema da risolvere, il calcolatore procede al calcolo dei valori del campo, cella dopo cella, per passi temporali successivi. Il Telefono Cellulare La direttive internazionali regolamentano anche le procedure da seguire per valutare la conformità dei terminali (MTE, Mobile Terminal Equipment) ai limiti di SAR prefissati, in particolare, i test sulla distribuzione di SAR indotta nella testa umana dall'irraggiamento dei telefonini vengono effettuati seguendo delle direttive internazionali che accomunano gli studi dei più autorevoli laboratori del mondo; ciò rende possibile e valido il confronto fra i risultati ottenuti dai diversi centri di ricerca. Ad esempio il posizionamento del telefono rispetto alla testa viene effettuato seguendo le direttive internazionali elaborate da un apposito gruppo di lavoro dell'ente di normazione CENELEC. Pitel srl By Patrizio Pasqualini Pagina 11 di 15
Dalla sperimentazione su cavie animali e su fantocci (analisi effettuate sempre nel caso peggiore di esposizione, cioè con il terminale funzionante in modalità a massima emissione di potenza) risulta che i terminali radiomobili conformi alle normative vigenti non inducono, in alcuna parte del corpo, valori di SAR riconducibili ad incrementi della temperatura maggiori di 0,2-0,4 C. Il rispetto dei limiti fissati è dunque sufficiente a garantire l'assenza di effetti termici indesiderati. Le Stazioni Radio Base (SRB) Analogamente a quanto fatto per i terminali, sono stati definiti i limiti di esposizione a campi elettromagnetici prodotti dalle stazioni radio base. A partire dai valori di sicurezza del SAR sono stati definiti dei limiti relativi al campo elettrico, al campo magnetico ed alla densità di potenza. I valori indicati da CENELEC e ICNIRP sono i seguenti: Frequenza in Mhz 900 1800 Campo Elettrico 41,2 V/m 58,3 V/m Campo Magnetico 0,10 A/m 0,15 A/m Densità di potenza 4,5 W/mq 9 W/mq Questi limiti, che scaturiscono da una attenta politica di tutela della popolazione e tendono a salvaguardarla da eventuali rischi per la salute, sono stati internazionalmente riconosciuti dalle comunità scientifiche e fatti propri dalle legislazioni di molti paesi. In Italia è stato recentemente emanato un Decreto Interministeriale, entrato in vigore il 2 gennaio 1999, che fissa limiti molto più restrittivi. Il Decreto, per le frequenze comprese nell'intervallo 3 MHz - 3 GHz, fissa i seguenti limiti di campo elettrico, campo magnetico e densità di potenza. Campo Elettrico Campo Magnetico Densità di potenza 20 V/m 0,05 A/m 1 W/mq Per edifici adibiti a permanenze non inferiori a 4 ore i limiti diventano: Campo Elettrico Campo Magnetico Densità di potenza 6 V/m 0,016 A/m 0,1 W/mq Tali limiti risultano 45 volte più severi rispetto a quelli indicati da ICNIRP e CENELEC. Pitel srl By Patrizio Pasqualini Pagina 12 di 15
ENTE Limiti di potenza Densità di (W/mq) 900 Mhz 1800 Mhz ICNIRP (Svizzera, Austria, Francia) 4,5 9 CENELEC 4,5 9 DIN VDE (Germania) 4,5 9 ANSI (USA) 6 12 NRPB (Gran Bretagna) 33 100 ITALIA - limite generale 1 1 - Luoghi con permanenza di 4 o più ore 0,1 0,1 Il rispetto di queste normative per le stazioni radio base viene ottenuto mediante la definizione del cosiddetto "volume di rispetto". Si tratta dello spazio più vicino all'antenna, all'interno del quale i limiti potrebbero essere superati. All'esterno di questo volume i limiti sono sicuramente rispettati. Tale volume può avere forme differenti in base al tipo di antenna utilizzata. Nell'immagine sottostante è rappresentato quello tipico di forma cilindrica per le installazioni più comuni di TIM. Questi volumi vengono calcolati tramite appositi programma di simulazione che, considerando il tipo di antenna utilizzata, riescono a calcolare la distribuzione del campo intorno all'installazione. Dopo aver acceso l'impianto vengono comunque effettuate delle misurazioni, in modo da accertare anche sperimentalmente il rispetto dei limiti. Glossario ANSI: American National Standard Institute CEI: Comitato Elettronico - Elettrotecnico Italiano CENELEC: European Commettee for Electrotechnical Standardization ELF: Extremely Low Frequency (frequenze molto basse) EM: Elettromagnetico Pitel srl By Patrizio Pasqualini Pagina 13 di 15
E-TACS: Enhanced - Total Access Communication System EMI: Electromagnetic Interference (interferenza elettromagnetica) FDTD: Finite Difference Time Domain GHz: GigaHertz GSM: Global System for Mobile Communications ICNIRP: International Commission on Non-ionizing Radiation Protection IP: Ionizing Radiation (radiazioni ionizzanti) MHz: MegaHertz MTE: Mobile Telecommunication Equipment NIR: Non Ionizing Radiation (radiazioni non ionizzanti) NRPB: National Radiological Protection Board RF: Radiofrequenze SAR: Specific Absorption Base (rateo di assorbimento specifico) SRB: Stazione Radio Base DMA: Time Division Multiple Access WHO: World Health Organization (Organizzazione Mondiale della Sanità) Per saperne di più Riferimenti Bibliografici "Assesment of Cellular Telephone and other radio Frequency Exposure for Epidemiologic Research", K. J. Rothman et al., Epidemiology vol. 7 #3, May 1996 "Bioelectromagnetics Society 20th Annual Meeting", Abstract Book, 7-11 giugno 1998 "Easy GSM", A. Achler, Scuola Superiore G. Reiss Romoli, TIM, 1997 "European Prestandard on Human Exposure to Electromagnetics Field High Frequency (10 KHz to 300 GHz), CENELEC report, 1995 Pitel srl By Patrizio Pasqualini Pagina 14 di 15
"IEEE Standard for Safety Levels with respect to Human Exposure to Radio Frequency Electromagnetic Fields, 3 KHz to 300 GHz", published by the Institute of Electrical and Electronics Engineers, New York 1992 "Le norme internazionali per la protezione dai campi EM a radiofrequenza e microonde", Dott. G. Mariutti, Istituto Superiore di Sanità, Settembre 1997 Materiale didattico dal corso di "Integrazione Bioelettromagnetica", Prof. G. D'Inzeo, Facoltà di Ingegneria Elettronica dell'università di Roma La Sapienza, a.a. 1996 "Mobile Communications Safety", N. Kuster, Q. Balzano and J.C. Lin, Chapman and Hall, London 1997 "Safety Consideration for Human Exposure to EMFs from Mobile Telecommunication Equipment (MTE) in the frequency range 30 MHz 6 GHz", CENELEC third draft, Zurich 1996 "Salute e sicurezza nella Telefonia Mobile", Ericsson Radio System, 1998 "Seventh Report of EBRC", GSM MoU Association Plenaty #39, John Causebrook (Vodafone), Warsaw, 1998 "Telefoni mobili: il punto di vista della Commissione Internazionale per la Protezione dalle radiazioni Non Ionizzanti (ICNIRP), M. Grandolfo, C. Petrini e P. Vecchia, Rapporto dell'istituto Superiore di Sanità, 1996 "Telefonia Mobile ed Esposizione ai Campi Elettromagnetici", atti del Convegno organizzato a Milano dalla Fondazione Marconi in collaborazione con TIM e Omnitel, 20 Ottobre 1997 Se vuole ricevere gratuitamente una pubblicazione sull argomento chiami il numero verde 800-539151 Pitel srl By Patrizio Pasqualini Pagina 15 di 15