Sorgenti ambientali elettromagnetici e lavorative dei campi Dott.ssa Bianca Maria Antonelli INAIL Direzione Regionale Lazio Con.T.A.R.P. (Consulenza Tecnica Accertamento Rischi e Prevenzione) Introduzione - Definizioni Il campo elettromagnetico è una forma di energia che investe una pozione dello spazio intorno ad una sorgente. E’ un tipo di “inquinamento” che scompare allo spegnersi della sorgente. Si può generare secondo diversi meccanismi: Cariche elettriche ferme o in movimento come la corrente continua (CC) generano un campo elettrico statico. Cariche elettriche in movimento come la corrente alternata (DC) generano un campo elettrico variabile. Una corrente elettrica continua genera un campo magnetico statico. Una corrente alternata genera un campo magnetico variabile. Un campo magnetico variabile nel tempo genera un campo elettrico variabile nel tempo. Quando il contributo dovuto alla "mutua generazione" prevale su quello legato alle "sorgenti fisiche" si parla propriamente di campo elettromagnetico (CEM). Ciò si verifica in generale in in condizioni di alta frequenza. Il campo elettrico ed il campo magnetico alle basse frequenze si propagano invece indipendentemente l’uno dall’altro e pertanto vanno misurati separatamente, al contrario a frequenze elevate sono interdipendenti e basta misurarne uno per ottenere l’altro con una semplice relazione: E/H=377 I campi elettrici, magnetici ed elettromagnetici sono un tipo di radiazioni non-ionizzanti (NIR) vale a dire dotate di energia non sufficiente a strappare un elettrone dall’orbita esterna degli atomi come al contrario sono in grado di fare ad esepio I raggi x prodotti dal sole o da una macchina radiogena nel campo sanitario. Quando si parla di CEM ci si riferisce alla zona dello spettro elettromagnetico compresa tra i campi statici e la radiazione infrarossa. Rischio reale molto minore del rischio percepito, la loro pericolosità è ancora oggetto di studi. Ad oggi la IARC (Agenzia dell’OMS che studia gli agenti cancerogeni) ha classificato solo i Campi magnetici ELF (a bassa frequenza) in categoria 2B vale a dire “possibili cancerogeni per l’uomo”. La IARC utilizza la seguente classificazione: Classe 1: cancerogeno per l’uomo Classe 2A: probabile cancerogeno per l’uomo Classe 2B: possibile cancerogeno per l’uomo Classe 3: non classificabile come cancerogeno per l’uomo Classe 4: probabile non cancerogeno per l’uomo Frequenza f Rappresenta il numero di oscillazioni dell’onda al secondo (velocità con cui il campo cambia direzione). E un parametro fondamentale nel descrivere un campo elettrico, magnetico o elettromagnetico, ad esempio l'interazione di materiale biologico con una sorgente elettromagnetica dipende dalla frequenza della sorgente. La frequenza si misura in Hertz (Hz) e suoi multipli: kHz: chilohertz =103 Hz, (mille Hz) MHz: mega Hz, =106 Hz (un milione di Hz) GHz: gigaHz = 109 Hz (un miliardo di Hz) Lunghezza d’onda, λ E’ la distanza tra due creste di un’onda. La sua unità di misura è espressa in metri (multipli e sottomultipli). Ha una relazione inversa con la frequenza, all’aumentare della f diminuisce la secondo la formula: λ = c/f Simbolo Unità di misura Campo elettrico E Volt/m (Volt per metro) Campo magnetico H A/m (Ampere per metro) Induzione magnetica B mT, µT (milli Tesla, micro Tesla) Densità di potenza S W/m2 (Watt per metro quadro) Potenza assorbita SAR W/Kg (Watt per Kg) 1 µT = 0,8 A/m H =µB (In questa formula µ è un parametro che si chiama permeabilità magnetica e non il simbolo del micron) Suddivisione convenzionale Basse f: 0 Hz ÷ 100 KHz (comprendono le ELF: Extremely Low Frequency) Alte f: 100 KHZ ÷ 300 GHz RF: 100 kHz-300 MHz MW: 300 MHz- 300 GHz Nella tabella che segue si riporta la denominazione delle diverse bande in funzione della frequenza della sorgente Banda Denominazione Frequenza ELF* ELF Extremely low frequency 0-300 Hz Onde chilometriche RF* VF Voice frequency 0,3-3 kHz Onde lunghe VLF Very low frequency 3 kHz- 30 kHz LF Low frequency 30 kHz-300 kHz MF Medium frequency 0,3 MHz-3 MHz HF High frequency 3 MHz-30 MHZ VHF Very high frequency 30 MHz-300 MHz UHF Ultra high frequency 0,3 GHz-3 GHz SHF Super high frequency 3 GHz-30 GHZ EHF Extremely high frequency 30 GHz- 300 GHZ MO* *RF = Radio Frequenze *MO = Micro Onde (in inglese Micro Waves - MW) Onde medie Onde corte Sorgenti ambientali e lavorative L’esposizione a campi elettrici, magnetici ed EM può avvenite o poichè tali campi sono volutamente generati dall’uomo per sfruttare le loro caratteristiche fisiche in vari settori (industria-sanità etc) oppure perché si generano come “sottoprodotto” di altre attività come ad esempio l’utilizzo dell’energia elettrica. Vediamo nel seguito schematicamente quali sono i principali ambiti di utilizzo e presenza di dei campi elettrici magnetici ed EM. Civili Industriali Sanitari Militari/sicurezza nazionale Ricerca Per avere un’idea della problematica nella tabella seguente si forniscono alcune esposizioni tipicamente misurabili: Popolazione generale Autisti locomotori Installatori linee el. Saldatori Operatori stazioni el. Campo elettrico Indizione magnetica 5-50 V/m 0.01-0.2 T 4.0 T 3.6 T 2.0 T 1.4 T In generale la problematica di esposizione in ambito lavorativo è certamente maggiore rispetto alle esposizioni ambientali. Sorgenti Basse f: 0Hz-100 KHz Qualunque utilizzo dell’energia elettrica determina il generarsi di campi elettrici e magnetici. La corrente di rete in Italia è prodotta alla frequenza di 50 Hz, la problematica dell’esposizione della popolazione e dei lavoratori investe tutto il ciclo produttivo dell’energia; produzione – trasformazione – distribuzione fino all’utilizzo finale dell’utente. Come evidente tali tipologie di sorgenti investono problematiche di esposizione sia della popolazione sia dei lavoratori. Produzione energia elettrica (Centrali di potenza) Trasmissione (Stazioni e sottostazioni) Distribuzione (Elettrodotti aerei e in cavo) Trasformazione (cabine di trasformazione) Utilizzo Sistemi di trasporto pubblico a trazione elettrica Ferroviaria Tramviaria Metropolitana Varchi magnetici Magnetoterapia Videoterminali (60 Hz-15-100 kHz) La distribuzione dell’energia rappresenta la problematica ambientale più significativa in considerazione della diffusa presenza di elettrodotti sul territorio. Di seguito si fornisce uno schema sulle varie tipologie di sistemi di distribuzione. Linee ad altissima tensione AAT 380 KV 220 KV Linee ad alta tensione AT 150 KV 132 KV Linee a media tensione 30 fino a 10 KV Bassa tensione 220-380 V In funzione del carico della linea si generano campi elettrici e magnetici di intensità proporzionale all’aumentare della tensione e della intensità di corrente che attraversa i cavi. I cavi interrarti abbassano notevolmente l’intensità del campo elettrico ma non hanno quasi effetto sulla distribuzione del campo magnetico che non viene schermato dai materiali (a differenza del campo elettrico) ma li attraversa quasi indisturbato. Valori di campo riscontrabili nelle immediate vicinanze di elettrodotti (Fonte:CEI 2001) Campo elettrico Induzione magnetica Linee AAT 380 kV 4-8 KV/m 15-20 µT Linee AT 150; 132 kV 2-3 KV/m 10 µT Linee MT 10-30 kV 200 V/m 5 µT Valori di induzione magnetica in ambito domestico a 3 cm dalla sorgente (fonte NRPB v. 3/1992) Frigorifero 0.15-1.7 T Lavatrice 0.8-50 T TV 25-50 T Ferro da stiro 80-30 T Aspirapolvere 200-800 T Frullatore 60-700 T Trapano elettrico 400-800 T Rasoio elettrico 15-1500 T Asciugacapelli 6-2000 T Apriscatole 1000-2000 T Videoterminali Nei modelli con tubo catodico vi è all’interno una sorgente di campo magnetico che serve per deflettere (in verticale ed orizzontale) il fascio di elettroni e consentire la visione sullo schermo. Verticale 50-80 Hz esp.trascurabile Orizzontale 15-100 kHZ 0,1-0,5 µT (esposizione solo nelle immediate vicinanze in genere della parte posteriore del monitor) Sorgenti alte f: 100 kHz-300 GHz I principali ambiti di utilizzo di sorgenti ad alte frequenze sono riconducibili a: Sistemi per telecomunicazioni Impieghi industriali Varchi magnetici Diagnostica - terapeutica Ricerca Sistemi per telecomunicazione Radio AM Onde medie 500÷1600 Onde corte 4-26 Radio FM 88÷108 TV VHF I-II 52.5÷88 VHF III 174÷223 UHF IV 470÷590 UHF V 614÷838 Stazioni RB TACS 450-470 GSM 890÷960 DCS 1805÷1880 Ponti Radio/Radar 3-30 kHz MHz MHz MHz MHz MHz MHz MHz MHz MHz GHz 1÷500 kW 1÷12 kW 0.1÷1 kW 30÷300 W Stazioni RB Nel sistema di telefonia mobile la stazione RB (radiobas) è un’antenna (trasmettitore) che emette radiofrequenze a bassa potenza (10 W) e si collega con le antenne dei telefonini presenti nella propria cella (telefoni cellulari). E’ un sistema bidirezionale che comporta la presenza di due sorgenti di campo, la stazione e l’antenna del cellulare. Cella: area servita da una stazione radio base (macrocelle, microcelle , picocelle) la dimensione dipende dalla densità degli utenti. Radar Il campo em generato da un radar (micro onde) ha una forma d’onda modulata ad impulsi, l’energia si trasmette con picchi ad elevata intensità e di brevissima durata (microsecondi). Forte direzionalità Elevata potenza (2-10 MW) Usi:Navigazione Volo Sicurezza (militare) Meteorologia Impieghi Industriali Le radiofrequenze (RF) e le microonde (MW) vengono utilizzate in moltissimi processi industriali prevalentemente per le loro versatili proprietà di riscaldamento dei materiali. Il principio di funzionamento è riconducibile ai riscaldatori ad induzione e ai riscaldatori a perdite dielettriche. Sono molto diffuse saldatrice a radiofrequenza per materiali plastici, presse dielettriche per incollaggio del legno o varie applicazioni per l’essiccazione di alimenti o materiali ceramici. Nel seguito si riportano il dettaglio delle principali applicazioni nell’industria separati per comparto. Metalmeccanica/metallurgia Trattamenti termici dei metalli (fusione, saldatura, brasatura, tempera, ricottura, riscaldamento), incollaggio, verniciatura, plastificazione, essiccamento anime da fonderia, tecnologia plasmi, fusione e degasaggio sottovuoto di semiconduttori Automobilistico: Stampa pannelli di rivestimento – saldatura accessori Metallurgia dei pregiati Industria del Legno Incollaggio rapido del legno Sagomatura e curvatura di parti prefabbricate del mobile Fabbricazione di compensati, pannelli di fibre e agglomerati Essiccatura Impiallacciatura Laminazione Alimentare Essiccamento paste, biscotti Cottura Sterilizzazione Pastorizzazione Disidratazione sottovuoto Ricottura cioccolato Disinfestazione farine Settore chimico farmaceutico Preriscaldamento delle resine termoindurenti Essiccatura e sterilizzazione di prodotti chimico-farmaceutici Sterilizzazione saldatura resine termoplastiche fabbricazione oggetti in polistirene espasnso Vulcanizzazione della gomma Incollaggio Fissaggio di film plastici Produzione industriale di ozono Tessile Riscaldamento balle di lana e cotone Essiccazione fibre Fissaggio tinte Incollaggio Correttivo valori di umidità Elettronica Fusione uranio Degasaggio sottovuoto per tubi elettronici Produzione di sistemi radar e apparecchi per radiodiffusione Realizzazione di componenti e di circuiti integrati Varie Essiccazione della carta Applicazione di colla su buste e stampati Fabbricazione della lana di vetro Riscaldamento del vetro Essiccazione di tabacco-ceramiche-vernici Sterilizzazione di acque reflue Diagnostica -Terapeutica - Ricerca Marconiterapia, Radarterapia Diatermia ipertermia Elettromagnetoterapia Risonanza magnetica nucleare Accelerazione di ciclotroni Spettroscopia a microonde Radioastronomia Radar metrologici Valori tipici di B e E in ambito industriale Sorgente Frequenza Induzione magnetica B Campo elettrico E Forni industriali 250-790kHz 2-8000 V/m Saldatrici dielettriche 27 MHz 1.2-12.5 T 100-800 V/m Saldatori ad induzione 50 Hz-1MHz 12.5-1250 T 10-100 V/m Forno ad induzione 25 kHz 15-1250 T Saldatrice elettrica 10 kHz 2200-62 T Riscaldatore ad induzione 100 kHz 1000 T Valori tipici di Campo elettrico in ambito sanitario Sorgente Frequenza Emissione E Diatermia a onde corte 27 MHz 2-315 V/m (al paziente 400-4000 V/m) Diatermia a microonde 2.45 GHz 17-70 V/m Apparati per ipertermia 900 MHz 100-200 V/m Quadro normativo Legge quadro 36/2001 Legge quadro sulla protezione dalle esposizioni a campi elettrici, magnetici ed elettromagnetici riguarda sia i lavoratori sia la popolazione Due DPCM del 8 luglio 2003 Valgono per la popolazione e non per i lavoratori professionalmente esposti, stabiliscono i limiti di esposizione per la popolazione e riguardano uno le basse frequenze e uno le alte frequenze. Direttiva Europea 2004/40/CE valida per i lavoratori professionalmente esposti Raccomandazione europea 12 luglio 1999 Linee Guida ICNIRP D.M. 10 settembre 1998 n. 381 “Regolamento recante norme per la determinazione dei tetti di radiofrequenza compatibili con la salute umana” da 100 kHz a 300 GHz DPCM 8 luglio 2003: Fissazione dei limiti di esposizione, dei valori di attenzione e degli obiettivi di qualità per la protezione della popolazione dalle esposizioni ai campi elettrici e magnetici alla frequenza di rete (50 Hz) generati da elettrodotti. (gu N. 200 DEL 29/08/2003) Tale normativa ha come obiettivo la tutela dagli effetti acuti (tutela assicurata dai limiti di esposizione) e anche la tutela dai possibili effetti a lungo termine ancora in corso di studio (tutela assicurata dal rispetto dei valori di attenzione e per le progettazioni future dagli obiettivi di qualità. Riguarda il range delle basse frequenze: 0 Hz-100 KHz Limiti di esposizione: Valore di attenzione: Obiettivi di qualità: 5000 V/m - 100 µT 10 µT 3 µT Per le sorgenti (0-100 KHz) diverse dagli elettrodotti il decreto dice che si applica la Raccomandazione del Consiglio UE del 12 luglio 1999 “Limitazione dell’esposizione della popolazione ai cem da 0Hz a 300 GHz.” la quale a sua volta mutua i valori limite dettati dall’ICNIRP, valori che proteggono dagli effetti acuti. ICNIRP: International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection Limiti di riferimento ICNIRP per la popolazione Range di f E-Campo H-Campo elettrico magnetico A/m V/m Fino a 1 Hz 3,2 x104 1-8 Hz 10.000 3,2 x 104/f2 B-Induzione magnetica µT S-Densità di potenza W/m2 4 x 104 4 x 104/f2 - 8-25 Hz 0,025-0,8 KHz 10.000 250/f 4.000/f 4/f 5.000/f 5/f - 0,8-3 KHz 250/f 5 6,25 - 3-150 KHz 87 5 6,25 - 0,15-1 MHz 87 0,73/f 0,92/f - 1-10 MHz 87/f½ 0,73/f 0,92/f - 10-400 MHz 28 0,073 0,092 2 400-2.000 MHz 1,375f½ 0,0037f½ 0,0046f½ f/200 2-300 GHz 61 0,16 0,20 10 Livelli di riferimento ICNIRP per i lavoratori Range di f E-Campo elettrico V/m 20.000 H-Campo magnetico A/m 1,63 x105 1,63 x 105/f2 2 x 105 2 x 105/f2 - 8-25 Hz 0,025-0,82 KHz 20.000 500/f 2 x 104/f 20/f 2,5 x 104/f 25/f - 0,82-65 KHz 610 24,4 30,7 - 0,065-1 MHz 610 1,6/f 2,0/f - 1-10 MHz 610/f 1,6/f 2,0/f - 10-400 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 Fino a 1 Hz 1-8 Hz B-Induzione magnetica µT S-Densità di potenza W/m2 Limiti di base: si riferiscono a effetti sanitari accertati e si esprimono con grandezze dosimetriche (SAR, densità di corrente e densità di potenza) difficili da misurare operativamente Livelli di riferimento: si valutano con grandezze fisiche facilmente misurabili. Caratterizzano l’ambiente in assenza del soggetto esposto e se rispettate garantiscono il non superamento dei limiti di base. DPCM 8 luglio 2003: Fissazione dei limiti di esposizione, dei valori di attenzione e degli obiettivi di qualità per la protezione della popolazione dalle esposizioni ai campi elettrici, magnetici ed elettromagnetici generati a frequenze comprese tra 100kHz e 300 GHz Riguarda tutte le sorgenti Completa il precedente 381/98 che si riferiva unicamente agli impianti fissi di telecomunicazione e radiotelevisivi (antenne e ripetitori) Sono esclusi i radar e le sorgenti di campi pulsati (decreto da emanare) Limiti di esposizione Range di f 0,1-3 MHz 3-3.000 MHz 3-300 GHz E V/m 60 20 40 - H A/m 0,2 0,05 0,1 B - µT D W/m2 0,25 0,0625 0,125 1 4 Valori di attenzione 0,1 MHz-300 GHz 6 0,016 0,02 0,1 (>3MHz) Obiettivi di qualità 0,1 MHz-300 GHz 6 0,016 0,02 0,1 (>3MHz) 1 µT = 0,80 A/m Lavoratori professionalmente esposti Direttiva 2004/40/ce del 29 aprile 2004 Detta prescrizioni minime di sicurezza e salute relative all’esposizione dei lavoratori ai rischi derivanti dai campi elettromagnetici. Tutela dai rischi a breve termine (correnti indotte, effetti termici, correnti di contatto) Esplicitamente (art.1) non riguarda ipotizzati effetti a lungo termine. Stabilisce valori limite Valori di azione (livelli di riferimento) Mutua i riferimenti ICNIRP esposti nella tabella precedente Importante: Art. 12 della L 36/01 a tutela dei consumatori: chi commercializza prodotti per uso domestico individuale o lavorativo che emettono CEM devono riportare l’indicazione dei livelli di campo emesso nelle condizioni di uso. Norme di buona tecnica Sono norme tecniche emanate da organismi riconosciuti. Sono pubblicazioni che specificano come vanno correttamente effettuate le misure e devono essere osservata da coloro che effettuano le indagini strumentali sul campo. In Italia le norme di riferimento sono emanate dal CEI che rappresenta l’organismo normatore nazionale riconosciuto. Organismi Normatori Internazionale IEC (International Electrotechnical Commission) Europeo CELNEC (Comitè Europeen de Normalisation Electrotechnique) Nazionale CEI (Comitato Elettrotecnico Italiano) CEI 211-6 del 1 febbraio 2001 “Guida per la misura e per la valutazione dei campi elettrici e magnetici nell’intervallo di frequenza 0 Hz – 10 kHz, con riferimento all’esposizione umana” CEI 211-7 del 1 febbraio 2001 “Guida per la misura e per la valutazione dei campi elettrici e magnetici nell’intervallo di frequenza 10 kHz – 300 GHz, con riferimento all’esposizione umana”