Le radiazioni NIR

Le radiazioni NIR
I campi elettromagnetici a frequenza
industriale (ELF
(ELF, extremely low frequency
frequency, 30300 Hz), a radiofrequenza e alle microonde,
rientrano nella gamma delle radiazioni non
ionizzanti,, sono cioè caratterizzati da una
lunghezza d’onda maggiore di
100 nm e da un’energia associata inferiore a
12 eV. Tale energia è di intensità insufficiente
per indurre fenomeni di ionizzazione delle
molecole o per rompere legami chimici anche
molto deboli. Per questo motivo, per lungo
t
tempo
tali
t li radiazioni
di i i non erano considerate
id t iin
grado di interagire con i sistemi biologici. Solo
più recentemente, a causa dell’utilizzo sempre
più frequente di campi elettromagnetici a
diverse frequenze e intensità, è stata avviata
una vasta attività di ricerca volta alla
definizione dei p
principali
p effetti biologici
g e
sanitari
Effetti biologici dei campi elettromagnetici
Il problema elettromagnetico
Quando un organismo biologico (per esempio
un individuo) si trova immerso in un campo
elettromagnetico, ha inevitabilmente luogo una
interazione tra il campo e le cariche e le
correnti elettriche presenti nei tessuti
dell’organismo. Come conseguenza
dell’interazione, all’interno dell’organismo
vengono indotte
i d tt grandezze
d
fifisiche
i h (H
(H, B,
B E,
E J)
legate alla intensità e frequenza dei campi, alle
caratteristiche dell’organismo ed alle modalità
di esposizione.
p
A secondo del rapporto tra la distanza dalla
sorgente e lunghezza d’onda il campo
presenta caratteristiche di induzione (λ >> D) o
di radiazione (λ << D)
D). In ogni caso
i campi elettrico e magnetico si distribuiscono
sulla superficie di discontinuità e all’interno
dell’organismo
g
biologico
g
secondo i vincoli
imposti dalle condizioni al contorno.
Il campo elettrico mantiene la sua componente
tangenziale mentre, vista la differenza dei valori
delle costanti dielettriche relative del vuoto e dei
tessuti biologici,
biologici presenta una discontinuità
significativa della componente normale.
Il campo magnetico non conosce praticamente
discontinuità. I tessuti biologici sono pressochè
trasparenti al campo magnetico la cui
distribuzione è pertanto uguale a quella che si
avrebbe in assenza dell’individuo esposto.
Da un punto di vista elettromagnetico possiamo
quindi dire che l’interazione tra campo EM e
organismo biologico dà origine a due effetti:
• Alterazione
Alt
i
d
delle
ll di
distribuzioni
t ib i i di campo ((e
quindi anche dei fenomeni di polarizzazione)
all’interno dell’organismo
• Induzione di correnti artificiali, e quindi di
eventuali dissipazioni per effetto Joule, in modo
tale che la densità di corrente totale è data da:
Jtot = Jend + Jart
Gli effetti biologici
La perturbazione delle condizioni di equilibrio
elettromagnetico a livello molecolare
dell’organismo non consente di per sé di poter
parlare propriamente di effetto biologico, in
questo caso infatti si deve poter verificare una
variazione (morfologica o funzionale) in
strutture di livello superiore (tessuti, organi,
sistemi). Inoltre un effetto biologico non
costituisce necessariamente un danno: perché
questo si verifichi, occorre che l’effetto superi la
capacità di compensazione di cui dispone
l’organismo, che dipende ovviamente anche
dalle condizioni ambientali.
Da un punto di vista che tiene conto dei
processi di interazione fisica
fisica, gli effetti
biologici dei campi elettromagnetici possono
esser distinti in:
• effetti termici
• effetti non termici
Gli effetti termici sono dovuti alla
trasformazione di energia elettromagnetica in
calore; la quantità di calore prodotta è
dipendente dalle caratteristiche dielettriche del
materiale biologico, dalla frequenza, dalla
direzione, polarizzazione e intensità del
campo dalla durata dell’esposizione
campo,
dell esposizione.
L’incremento di temperatura è in grado di
provocare danni, che possono anche risultare
irreversibili, a organi e apparati. In questo
contesto,
t t i meccanismi
i i di termoregolazione
t
l i
(macro- e microcircolazione) assumono un
ruolo fondamentale nella difesa biologica degli
organismi
g
esposti.
p
Gli effetti non termici sono rappresentati da
alterazioni biologiche in assenza di incremento
apprezzabile di temperatura e consistono in
una interferenza delle correnti indotte con i
meccanismi fisiologici coinvolgenti in
particolare il sistema nervoso, l’apparato
cardiovascolare e il sistema endocrino.
Profondità di penetrazione zp
Distanza dal piano di discontinuità in cui
l’ampiezza del campo di un’onda piana
uniforme incidente su un materiale
conduttore si riduce di 1/e:
zp 
2
 0 g
Si nota come
come, soprattutto alle alte frequenze
frequenze,
la profondità di penetrazione sia molto
piccola. Ciò indica che il campo è
apprezzabilmente diverso da zero solo in un
sottilissimo strato superficiale (effetto pelle).
Inoltre, dato che la profondità di penetrazione
decresce con la frequenza, gli organi interni
del corpo ne sono interessati solo per
frequenza al di sotto del centinaio di MHz.
Da un punto di vista che tiene conto
dell’eventuale condizionamento delle attività
biologiche, gli effetti dei campi elettromagnetici
vengono invece distinti in:
• effetti acuti
• effetti a lungo termine
Gli effetti acuti sono di tipo immediato e
oggettivo accertabili sperimentalmente su
oggettivo,
volontari. Essi sono generalmente associati a
valori di campo più elevati. Gli effetti a lungo
termine sono invece associati a valori di
campo più deboli. Essi comprendono sia
sintomi più o meno soggettivi (quali ad
esempio affaticamento, irritabilità, difficoltà di
concentrazione insonnia)
concentrazione,
insonnia), sia sintomi oggettivi
ed in genere gravissimi quali tumori o malattie
degenerative. Per questo tipo di effetti è
difficile accertare il rapporto causa effetto.
Effetti acuti
A bassa frequenza, tali effetti consistono in una
“interferenza”
interferenza delle correnti indotte con i
meccanismi fisiologici della percezione
sensoriale e della attivazione muscolare, per cui
l’esposizione, se sufficientemente intensa, si
manifesta con sensazioni tattili o visive spurie o
disturbate o con contrazioni muscolari
involontarie. Le soglie di densità di corrente
calcolate per i principali effetti acuti sono le
seguenti:
•Valore minimo per la generazione di fosfeni (allucinazioni
ottiche): 10 mA/m2
(20Hz)
•Valore minimo per la stimolazione dei recettori nervosi
periferici (percezione di formicolii e sensazioni analoghe):
100 mA/m2
(10 – 400 Hz)
•Valore tipico per la stimolazione di contrazioni nella
muscolatura scheletrica: 0.5 A/m2
(10 – 100 Hz)
•Valore minimo per l’eccitazione di extrasistole ventricolari:
0.8 A/m2
((10 – 100 Hz))
•Soglia minima di innesco della fibrillazione ventricolare:
•2 A/m2
(10 – 100 Hz)
Ad alta frequenza i principali effetti di tipo
acuto sono riconducibili all’aumento di
t
temperatura
t
neii tessuti.
t
ti La
L stima
ti
di ttale
l
aumento in funzione della potenza della
potenza assorbita è tuttavia è abbastanza
complicata.
p
Il corpo
p infatti,, a uno stimolo
esterno che tenderebbe ad aumentarne la
temperatura, reagisce con meccanismi di
termoregolazione che aiutano a disperdere il
calore Tra i principali troviamo la sudorazione
calore.
e la vasodilatazione.
Si è comunque stimato che, da una parte le
prime alterazioni comportamentali ed effetti
dannosi per l’organismo hanno luogo in
seguito ad aumenti di temperatura dei tessuti o
del corpo maggiori di 1° C, dall’altra che
occorre un assorbimento pari ad almeno 4
W/kg per avere differenze di temperatura
maggiori di 1° C. In questi casi gli effetti
sull’organismo riguardano soprattutto le parti
più superficiali e caratterizzate da bassa
circolazione sanguigna.
Possibili effetti acuti sono:
• opacizzazione
i
i
d
dell cristallino
i t lli con
insorgenza di cataratte
• patologie a carico delle gonadi maschili
(t ti li) con possibili
(testicoli)
ibili conseguenze per i
tubuli seminiferi e quindi sulla fertilità
• influenze sul sistema neuronale e lo
sviluppo fetale
Effetti a lungo termine
DIFFICOLTÀ
À DEL PROBLEMA
i risultati delle indagini di laboratorio o di tipo
epidemiologico sono generalmente
contraddittori e/o largamente incompleti.
incompleti Ciò è
dovuto a diversi fattori:
difficoltà di valutare con sufficiente affidabilità i
livelli di campo elettromagnetico all’interno
degli organismi quando questi sono esposti a
un determinato campo esterno. I legami sono
complessi e la disuniformità dei tessuti
tessuti,
congiunta alle loro forme irregolari, porta a
distribuzioni disuniformi dei campi interni e
della potenza dissipata localmente
difficoltà di determinare il campo che le diverse
apparecchiature producono
difficoltà di stabilire i meccanismi di interazione di
tipo biofisico e biochimico. Tali difficoltà sono
p
della materia vivente
dovute sia alla complessità
a livello molecolare, cellulare o da organo, sia
per le interazioni tra i diversi organi in un
individuo
difficoltà di estrapolare agli esseri umani i risultati
degli studi sugli effetti dell’esposizione che sono
condotti in generale su animali da laboratorio
Inoltre nel caso di esseri umani:
• I sintomi sono spesso soggettivi, difficilmente
quantizzabili o definibili
• Gli esseri umani non sono solo esposti al
campo elettromagnetico, ma a vari altri fattori
ambientali, inclusi quelli alimentari o terapeutici,
che possono influire sul loro stato
• Il numero dei casi considerati, necessariamente
limitato per l’occasionalità dell’esposizione , è
spesso insufficiente a definire la statistica delle
osservazioni
i i
Esempio 1
La mobilità (μ) di uno ione è definita come la
velocità con cui esso si muove sotto l’azione
l azione
di un campo elettrico. Supposto quindi il
campo elettrico endogeno Cend il singolo
ione è caratterizzato da una velocità
v = μ Cend
Sotto l’azione di una campo magnetico
esterno B artificiale lo stesso ione sarà
soggetto
gg
ad un nuovo campo
p caratterizzato
dal prodotto
Cart = v x B
Il rapporto tra campo indotto e campo
endogeno risulterà:
Cart/Cend = μ B
Per gli ioni nei fluidi biologici: μ~ 10-7 m2/Vs
Quindi se consideriamo B < 10-4 il valore del
rapporto tra campo artificiale e campo
endogeno è < 10-11 .
Si noti che il valore della mobilità degli elettroni
nel DNA o nelle membrane mitocondriali non è
noto
Esempio 2
La membrana cellulare sembra essere il sito
di interazione elettromagnetica
elettromagnetica. Essa è
attraversata dalle proteine, che agiscono
come trasportatori specifici di ioni tra il fluido
esterno è la membrana cellulare, e che
possono essere caratterizzate da un
momento di dipolo.
Si è stimato che un campo elettrico del
valore di 10-3 V/m possa produrre all
all’interno
interno
della membrana (spessa circa 20 nm) una
coppia di valore 2 10-26 Nm.
In confronto, la coppia di tipo endogeno
agente sulla proteina ATPase, inclusa nella
membrana, risulterebbe 4.5 10-20 Nm
L analisi delle forze e delle energie coinvolte
L’analisi
nei processi biochimici naturali sembra
indicare che queste siano di gran lunga
maggiori di quelle di tipo indotto
corrispondenti ai campi elettromagnetici
artificiali. Tuttavia….
• I tessuti biologici e cellulari sono estremamente
disomogenei e i campi possono raggiungere
p
aq
quelli medi anche di
localmente valori superiori
alcuni ordini di grandezza
• I sistemi vitali contengono molte strutture che
integrano i loro ingressi nel tempo e nello spazio.
Esistono quindi processi cumulativi in cui tanti
piccoli segnali coerenti si possono sommare e
diventare significativi
• Se la quantità di scambio energetico è
importante, ugualmente importante è la velocità
con la quale gli scambi avvengono: la vita non
sarebbe possibile senza la presenza degli
enzimi che caratterizzano l’accelerazione
enzimi,
l accelerazione di
alcune reazioni biochimiche
• La natura stocastica dei processi elettrochimici
vitali ha più probabilità di aumentare, piuttosto
che di diminuire, la sensibilità di questi ultimi a
deboli segnali
• Tutte le teorie sugli effetti biologici dei campi
elettromagnetici di piccola ampiezza,
ampiezza sia quelle
che li negano sia quelle che ne dichiarano
l’esistenza, sono ancora da dimostrare
RASSEGNA DEGLI STUDI
Studi sul campo magnetico
Vi è poca evidenza sperimentale
sperimentale, confermata
confermata,
che i campi magnetici ELF possano
influenzare la fisiologia e il comportamento
dell’uomo, alle intensità che si riscontrano in
casa o nell’ambiente
nell ambiente. L’esposizione
L esposizione di
volontari, per diverse ore, a campi magnetici
ELF fino a 5 mT ha avuto poco effetto su
numerosi parametri clinici e fisiologici, tra cui
variazioni nel sangue, ECG, ritmo cardiaco,
pressione sanguigna e temperatura corporea.
Ipotesi della melatonina.
Alcuni ricercatori hanno segnalato che
p
a campi
p ELF p
può sopprimere
pp
la
l’esposizione
secrezione di melatonina, un ormone collegato
ai nostri ritmi biologici (giorno-notte) secreto
dalla ghiandola pineale. È stato suggerito che
la melatonina possa essere un fattore
protettivo
t tti contro
t il ttumore mammario,
i cosicchè
i hè
questa soppressione potrebbe contribuire ad
un numero dell’incidenza di tumori mammari
già iniziati da altri agenti. Mentre esiste
qualche evidenza di effetti sulla melatonina di
animali da laboratorio, gli studi su volontari non
hanno confermato queste variazioni sull’uomo
Ipotesi trasduttiva
I deboli segnali dei campi elettromagnetici
potrebbero interferire con lo scambio di
messaggi tra cellule. Questa ipotesi si riferisce in
special modo ai flussi di ioni calcio, che sono
coinvolti nella comunicazione tra cellula e cellula:
alcuni ricercatori ritengono che, interferendo con
i meccanismi
i i di comunicazione
i
i
cellulare,
ll l
i campii
possano modificare l’azione degli ormoni, dei
neurotrasmettitori, del sistema immunitario e
delle molecole promotrici della crescita cellulare.
Ipotesi della magnetite
Poiché il cervello umano contiene cristalli di
magnetite, alcuni ricercatori ipotizzano che deboli
campi magnetici possano interagire a livello
cellulare
Effetti sullo sviluppo corporeo
Alcuni studi hanno evidenziato che la riparazione
delle fratture ossee è ritardata in ratti e topi
esposti
p
a campi
p a 60 Hz da 5 a 100 kV/m,,
mentre è accelerata se sottoposti a campi
magnetici pulsanti. L’azione benefica dei campi
magnetici pulsanti nella riparazione delle fratture
ossee è stata dimostrata in numerosi
esperimenti, in cui emerge una maggiore
fissazione di calcio da parte della matrice ossea
Studi epidemiologici
Nel 1979, Wertheimer e Leeper segnalarono
un’associazione tra la leicemia infantile e certe
caratteristiche dei circuiti che collegavano le
case dei soggetti alle linee di distribuzione
dell’elettricità. Da allora, è stato condotto un gran
numero di studi per verificare questo importante
risultato. Un’analisi di questi lavori, spesso
contraddittori,
t dditt i da
d parte
t dell’Accademia
d ll’A
d i N
Nazionale
i
l
delle Scienze degli Stati Uniti nel 1996 ha
suggerito che la residenza vicino a elettrodotti
fosse associata ad un aumento del rischio di
leucemia (rischio relativo RR=1
RR=1,5),
5) ma non di
altre forme di cancro. Da questi studi non
emergeva un’analoga associazione tra il cancro
e l’esposizione residenziale degli adulti.
Molti studi su soggetti esposti per motivi
professionali a campi ELF, condotti nell’ultimo
decennio, presentano molte contraddizioni. Essi
suggeriscono che possa esserci un piccolo
aumento del rischio di leucemia tra i lavoratori
elettrici. Tuttavia, in molti di questi studi non sono
stati tenuti in appropriata considerazione i fattori
di confondimento, come ad esempio
l’esposizione agli agenti chimici presenti negli
ambienti di lavoro
RR: la probabilità che un soggetto, appartenente ad un gruppo esposto a
determinati fattori, sviluppi la malattia, rispetto alla probabilità che un
soggetto appartenente ad un gruppo non esposto sviluppi la stessa
malattia.
Gruppo di lavoro del NIEHS.
L'Istituto Nazionale per le Scienze di Sanità Ambientale
(National Institute of Environmental Health Sciences
Sciences,
NIEHS) degli Stati Uniti ha completato il suo programma
RAPID (Research and Public Information Dissemination),
durato 5 anni. Il programma RAPID ha replicato ed esteso
quegli studi che segnalavano effetti con potenziali
implicazioni per la salute ed ha condotto ulteriori studi per
stabilire se effettivamente l'esposizione a campi ELF
avesse qualche conseguenza sulla salute umana.
Nel giugno 1998, il NIEHS ha convocato un gruppo di
lavoro internazionale per una revisione critica dei risultati
della ricerca. Il gruppo di lavoro, usando i criteri stabiliti
dall'Agenzia Internazionale per la Ricerca sul Cancro
(International Agency for Research on Cancer, IARC), ha
concluso che i campi ELF debbano essere considerati
come un "possibile cancerogeno per l'uomo".
"Possibile cancerogeno per l'uomo" è la più bassa di tre
categorie ("possibilmente cancerogeno per l'uomo",
"probabilmente
probabilmente cancerogeno per l'uomo"
l uomo e "cancerogeno
cancerogeno
per l'uomo") usate dalla IARC per classificare l'evidenza
scientifica relativa ad agenti potenzialmente cancerogeni.
La IARC ha due ulteriori classificazioni dell'evidenza
scientifica: "non classificabile" e "probabilmente non
cancerogeno per l'uomo", ma il gruppo di lavoro del NIEHS
ha ritenuto che vi fosse abbastanza evidenza per eliminare
queste categorie.
"Possibile cancerogeno per l'uomo" è una
classificazione usata per denotare un agente per il
quale vi sia una limitata evidenza di cancerogenecità
nell’uomo e una evidenza meno che sufficiente negli
animali da esperimento.
esperimento Quindi la classificazione è
basata sulla solidità dell'evidenza scientifica, non su
quanto l'agente sia cancerogeno, ovvero su quanto
elevato sia il suo rischio di cancro. Quindi, "possibile
cancerogeno per l'uomo" significa che esiste una
limitata evidenza credibile che suggerisca che
l'esposizione a campi ELF può provocare il cancro.
Mentre non si può escludere, in base all'evidenza
disponibile, che l'esposizione a campi ELF causi il
cancro,, sono necessarie ulteriori ricerche,, focalizzate e
di alta qualità, per risolvere il problema. La conclusione
del gruppo di lavoro del NIEHS si basava soprattutto sul
fatto che quegli studi epidemiologici che suggeriscono
che la residenza in prossimità di elettrodotti dia luogo
ad un aumento del rischio di leucemia infantile
mostrano una certa coerenza. Elementi a sostegno di
questa associazione sono stati trovati negli studi che
collegavano l'incidenza di leucemia infantile alla
vicinanza alle linee ed ai campi magnetici nelle case,
questi ultimi misurati nell'arco
nell arco di 24 ore
ore. Inoltre
Inoltre, il
gruppo di lavoro ha trovato una limitata evidenza di un
aumento anche dei casi di leucemia linfatica cronica in
ambienti di lavoro.
N.B.
N
B “Si valuta
al ta che nell’ipotesi che I campi magnetici siano
realmente cancerogeni, l’intera rete degli elettrodotti italiani
sarebbe responsabile di un nuovo caso di leucemia ogni 2
anni e di un caso di morte ogni 4-5 anni nei bambini esposti
al di sopra di 0.5 μT (ISS 2001).
Classification
Examples of Agents
Carcinogenic to
humans (Group 1)
usually based on strong
evidence of
carcinogenicity in
humans
Asbestos
Mustard g
gas
Tobacco
(smoked and smokeless)
Gamma radiation
Probably carcinogenic
to humans (Group 2A)
usually based on strong
evidence of
carcinogenicity in
animals
Diesel engine exhaust
Sun lamps
UV radiation
Formaldehyde
y carcinogenic
g
to
Possibly
humans (Group 2B)
usually based on evidence
in humans which is
considered credible, but
for which other
explanations could not be
ruled out
Coffee
Styrene
Gasoline engine
exhaust
Welding fumes
ELF magnetic fields
Group
p 3: the agent
g
is not classifiable as to its carcinogenity
g
y to
humans
Group 4: the agent is probably not carcinogenic to humans
Effetti a lungo termine per alte frequenze
La IARC ha annunciato il 31 maggio 2011 che un
gruppo di 31 scienziati provenienti da 14 paesi,
esperti di radiazioni elettromagnetiche, si è
riunito dal 24 al 31 maggio a Lione per prendere
i esame e di
in
discutere
t
i risultati
i lt ti di ttutti
tti glili studi
t di già
ià
pubblicati, volti ad accertare “il rischio
cancerogeno potenziale dovuto all’esposizione a
campi
p elettromagnetici
g
a radiofrequenza”
q
I risultati di questa analisi approfondita sono stati
pubblicati in una monografia della IARC e sulla
rivista The Lancet Oncology il primo luglio 2011.
Il gruppo di lavoro “ha classificato i campi
elettromagnetici a radiofrequenza come
possibilmente cancerogeni per gli esseri umani
(gruppo 2B), in base a un aumentato rischio di
sviluppare un glioma, un tumore maligno del
cervello, associato all’uso di telefoni cellulari”.
In particolare i bambini e i giovani sembrano i
soggetti più a rischio di tumori cerebrali
ASPETTI DOSIMETRICI
Poiché le soglie degli effetti biologici acuti sono
note in funzione dei valori dei campi o delle
densità di corrente indotti, queste ultime
vengono considerate grandezze primarie dalle
norme di sicurezza ed i loro rispettivi valori
massimi ammissibili sono considerati limiti
primari.
Misurare i valori delle grandezze primarie nelle
condizioni
di i i realili di esposizione
i i
è di ffatto
tt
estremamente difficile (è tutt’al più possibile
calcolarli in condizioni standardizzate e
semplificate)
p
)
Le norme di sicurezza specificano allora anche
i cosiddetti limiti derivati, cioè i valori massimi
ammissibili delle intensità dei campi in
assenza dell’individuo
dell individuo esposto
I modelli dosimetrici costituiscono gli strumenti
fisico-matematici che permettono di risalire
dalle grandezze derivate a quelle primarie,
cioè di stabilire la distribuzione di densità di
corrente indotta in un individuo esposto
In alta frequenza, oltre a considerare le
grandezze solitamente considerate anche
per la bassa frequenza (E
(E, B
B, H
H, J)
J),
vengono ad avere un ruolo molto
importante anche altre grandezze
dosimetriche:
Densità di potenza
2
(W/m )
Soprattutto considerata per i campi al di
sopra dei 10 GHz
SAR
(W/kg)
Tasso di assorbimento specifico (specific
absorption rate). Considerato fondamentale
soprattutto per i campi tra 1 MHz e 10 GHz,
il SAR rappresenta la potenza assorbita per
unità di massa.
Il SAR riferito a tutto il corpo è un
parametro generalmente accettato per
caratterizzare gli effetti termici legati
all’esposizione a campi a radiofrequenze.
È evidente che oltre al valore SAR mediato
su tutto il corpo è necessario anche
questo scopo
p si fa
considerare valori locali. A q
riferimento a porzioni di tessuto contiguo di
massa pari a 1 g o 10 g. Si intende che la
suddetta porzione di tessuto deve avere
proprietà elettriche apprezzabilmente
omogenee.
Misurare direttamente il SAR è
estremamente difficile. Il SAR può stimarsi a
partire dal campo elettrico (V/m) e,
specialmente a frequenze superiori a 10
MHz, viene espresso come:
2
gE eff
SAR 
ρ
Dove g è la conducibilità equivalente del
tessuto biologico irradiato [S/m], Eeff è il
valore efficace dell’intensità del campo
elettrico nel tessuto [V/m] e ρ è la densità del
tessuto [kg/m3].
[k / 3]
Si può notare che alle microonde la
conducibilità equivalente g dei tessuti del
corpo umano assume valori intorno a 1 S/m,
mentre la densità ρ vale circa 1000 kg/m3: la
potenza dissipata da un campo elettrico di 30
V/m sarà quindi circa 1 W/kg. Gli esperimenti
fatti sull
sull’uomo
uomo e sugli animali indicano che un
assorbimento esteso a tutto il corpo fra 1 e 4
W/kg comporta un aumento di temperatura
inferiore a 1° C. Per frequenze inferiori a 10
MHz può essere più conveniente esprimere il
SAR tramite il valore efficace della densità di
corrente indotta nel tessuto corporeo Jeff
2
J eff
[A/m2]:
SAR  ff
ρg
Si osservi che, dato un segnale periodico il
cuii valore
l
nell ttempo varia
i con lla llegge s(t),
(t)
si definisce come valore efficace Seff del
segnale quello dato dall’espressione:
s eff

1
T
T
s ( t ) 2 dt
Esposizione individuale alla telefonia
cellulare
L esposizione a campi elettromagnetici dovuti
L’esposizione
ai telefoni portatili ha parecchie variabili che ne
influenzano l’assorbimento individuale: fra i
numerosi fattori principalmente la durata
d ll’
dell’uso,
il numero d
delle
ll chiamate
hi
t e lla
condizione di esposizione durante le chiamate.
Normalmente i telefoni cellulari presentano
p
una struttura radiante che opera nelle
immediate vicinanze della testa
dell’utilizzatore. Durante l’uso del cellulare si
hanno rilevanti livelli di esposizione solo nelle
immediate vicinanze dell’antenna (entro 2 cm).
L’esposizone consiste in RF nelle bande di
frequenza in uso.
Oltre il 50% dell’energia assorbita (circa il 50%
della potenza emessa) si concentra in 5 cm3 di
tessuti:
• 70-80% cute, ghiandole salivari e orecchio
• 20-30% meningi e encefalo
In particolare l’esposizione a livello delle
meningi e dell’encefalo
dell encefalo è ridotta di un
fattore 2 rispetto all’esposizione cutanea,
con un’attenuazione del 90% a cm di
profondità
I livelli
li lli più
iù elevati
l
ti di SAR (1
(1.1
1e0
0.9
9 W/k
W/kg))
si hanno subito davanti e sopra l’orecchio.
Livelli inferiori lungo la guancia e sopra
l’orecchio.
Tuttavia, le dimensioni della testa
dell’utiilizzatore, per effetto dei fenomeni
di risonanza, potrebbero anche
comportare in alcuni punti (hot spots) un
assorbimento di energia elettromagnetica
alle frequenze UHF (300 MHz – 3 GHz)
particolarmente elevato.
La pericolosità dei cellulari viene spesso
studiata attraverso approcci modellistici e
sperimentali
Approcci modellistici
Si cerca di calcolare il SAR, medio e di picco,
nella testa di un utilizzatore,, medianti metodi
numerici e di simulazione automatica, quali
FDTD (Finite Differences Time Domain) e MoM
(Methods of Moments) al variare delle condizioni
di espos
d
esposizione.
o e
La distribuzione di SAR all’interno della testa
umana calcolata facendo uso del metodo FDTD,
si basa sulla risoluzione numerica delle leggi di
Maxwell. L’analisi del fenomeno di radiazione
viene studiato in un dominio discretizzato nello
spazio e nel tempo; in uno spazio suddiviso in
moltissime celle cubiche identiche (per es.
200x200x200) con dimensioni dello spigolo
estremamente basse (ordine del mm), sono
inseriti il modello della testa umana e
dell’elemento
dell
elemento radiante: il telefono portatile.
Il metodo dei momenti ha un approccio opposto,
in quanto cerca di risolvere numericamente
l’i t
l’integrale
l che
h esprime
i
lla di
distribuzione
t ib i
di campo
Approcci sperimentali
Si effettuano misure di SAR su fantocci
dielettrici equivalenti, cioè fantocci che
rappresentino, dal punto di vista delle costanti
dielettriche, tessuti reali.
I fantocci omogenei sono generalmente
formati da un contenitore di fibra di vetro o di
altro materiale elettromagneticamente
trasparente o quasi (permittività e conducibilità
con valori rispettivamente tendenti ad 1 e 0),
riempito di materiale semiliquido,
elettromagneticamente equivalente a tessuto
cerebrale in funzione della frequenza del test,
cioè nell’intorno di 900 MHz o 1800 MHz.
Un secondo tipo di fantoccio è realizzato con
una serie di materiali solidi simulanti
pelle/muscolo osso
pelle/muscolo,
osso, cervello che ovviamente
prevede accessi limitati e predefiniti per
misure particolari.
Sono anche utilizzati fantocci di tipo
intermedio, cioè con una parziale
stratificazione superficiale solida, ma con
materiale cervello-equivalente liquido, in modo
da semplificare le misure interne
Sonde di campo elettrico, sia isotrope che
monocomponenti, vengono impiegate per
rilevare la distribuzione della potenza
elettromagnetica dissipata, ed i loro
movimenti sono governati da un sistema di
scansione tridimensionale in grado di
i di id
individuare
i valori
l i massimi
i i di SAR
SAR. T
Tutto
tt il
sistema è solitamente collegato ad un
computer per programmare le necessarie
scansioni del sensore nel mezzo indagato
e per memorizzare i dati raccolti.
Simulatore dielettrico antropomorfo omogeneo per test
di conformità di dispositivi radiomobili
Altri rischi sanitari
Guida automobilistica.
Le ricerche hanno chiaramente dimostrato
un aumento del rischio di incidenti stradali
i connessione
in
i
all’utilizzo
ll’ tili
di ttelefoni
l f i
cellulari durante la guida (siano essi tenuti
in mano o usati con dispositivi “a viva
voce”))
Interferenza elettromagnetica
Quando i telefoni cellulari sono utilizzati in
prossimità di dispositivi medicali è
possibile che si provochino interferenze.
Per esempio ciò può avvenire in presenza
di pacemaker, g
generatori di impulsi
elettrici che servono a stimolare il muscolo
cardiaco.
Sono potenzialmente possibili anche
interferenze tra telefoni cellulari e
dispositivi elettronici degli aerei