Pagina Web a cura della Linea di Ricerca su Protezione dai campi elettromagnetici a bassa frequenza, radiofrequenza e microonde.

LIVELLI TIPICI DI CAMPO ELETTROMAGNETICO NELL'AMBIENTE

Relazione al Seminario PMM sull'Elettrosmog tenutosi presso l'IROE-CNR
il 10 novembre 1999

Daniele Andreuccetti

Consiglio Nazionale delle Ricerche
Istituto di Ricerca sulle Onde Elettromagnetiche "Nello Carrara"
Via Panciatichi, 64 - 50127 FIRENZE

Introduzione

In questa relazione verranno sinteticamente presentate le principali sorgenti ambientali di campi elettromagnetici, intendendo con questo termine le sorgenti a cui si può trovare esposta la popolazione nella vita di tutti i giorni, tanto nell'ambiente esterno (esposizioni outdoor) quanto negli ambienti confinati (abitazioni etc., esposizioni indoor). Quest'ultima distinzione è alquanto schematica: in realtà le sorgenti che provocano esposizione outdoor sono in grado di interessare anche gli ambienti confinati, anche se in modo molto diverso a seconda della frequenza e delle caratteristiche della sorgente.

Come è noto, le sorgenti ambientali si contrappongono a quelle professionali, che riguardano invece chi è esposto per motivi inerenti la propria attività lavorativa.

Per quanto tutte le più autorevoli normative internazionali (ICNIRP, CENELEC [a]) regolamentino separatamente queste due tipologie di sorgenti, tuttavia in Italia abbiamo disposizioni con valore di legge solo per quanto riguarda le esposizioni ambientali: il Decreto del Presidente del Consiglio dei Ministri 23 aprile 1992 per i campi a frequenza di rete (50 Hz) ed il Decreto del Ministero dell'Ambiente 10 settembre 1998, n.381 per i campi a radiofrequenza e microonde (da 100 kHz a 300 GHz) generati da impianti fissi di telecomunicazione. Neanche la Raccomandazione del Consiglio Europeo del 12 luglio 1999 [b] colma questa lacuna, che dovrebbe invece essere eliminata dalla legge attualmente in discussione presso il nostro Parlamento.

Non si deve pensare che questa situazione sia motivata dalla scarsa rilevanza delle esposizioni in ambito professionale: al contrario, i più alti valori di esposizione vengono riscontrati proprio negli ambienti di lavoro dove si fa uso di tecnologie basate sull'impiego di campi elettromagnetici.

Ciò che rende significative le esposizioni NON professionali non sono tanto i livelli di campo, quanto (1) l'ampiezza dei campioni di popolazione esposti, (2) l'apprensione che il problema ha generato nel pubblico e (3) il conseguente interesse che ciò ha suscitato nei mezzi di comunicazione.

Presenteremo pertanto una breve rassegna delle principali classi di sorgenti ambientali di campi elettromagnetici indicando, per le più significative tra di esse, i livelli tipici che esse generano nell'ambiente circostante.

Le principali classi di sorgenti ambientali di campi elettromagnetici

La tabella seguente elenca le principali classi di sorgenti ambientali di campi elettromagnetici, distinguendo tre bande di frequenza secondo una terminologia ("basse frequenze", "frequenze intermedie" e "alte frequenze") non proprio rigorosissima ma che è entrata nel linguaggio comune ed ha anche avuto un certo riconoscimento nell'ambito del progetto europeo COST-244-bis.

Per ogni classe di sorgente, la tabella riporta, oltre alla banda di frequenza interessata, anche le seguenti informazioni.

Tipo di emissione

Si distinguono le sorgenti la cui emissione elettromagnetica è accidentale, cioè non direttamente collegata all'espletamento del servizio svolto dalla sorgente (casi tipici: elettrodotti ed elettrodomestici) da quelle intenzionali, per le quali l'emissione di campi elettrici, magnetici od elettromagnetici è funzionale allo svolgimento del servizio. Per queste ultime è, si distingue ancora tra emissione intenzionale localizzata, quando i campi raggiungono intensità di interesse sanitario solo in stretta prossimità della sorgente, intenzionale a diffusione, quando la sorgente irradia in tutte le direzioni campi di una certa intensità anche a distanza dalla sorgente (caso tipico: impianti di diffusione radiofonica e televisiva) ed infine intenzionale focalizzata, quando l'emissione è concentrata in uno stretto cono attorno alla direzione di massima irradiazione.

Tipo di esposizione

Come detto sopra, si distingue tra esposizione indoor, che interessa per lo più solo gli ambienti confinati, ed esposizione outdoor, che interessa anche l'ambiente esterno.

Campi emessi

Viene precisato quale tipo di campo (elettrico, magnetico o elettromagnetico) è presente, prevalentemente, nella zona di maggior interesse sanitario.

Zona di misura

Si specifica se le misure (con riferimento a quelle di di interesse per la protezione sanitaria) riguardano di solito i campi reattivi o i campi radiativi.

Banda di frequenza		Sorgente	Tipo di emissione	Tipo di esposizione	Campi emessi	Zona di misura
Basse frequenze	fino a 3 kHz	Produzione, trasporto e distribuzione dell'energia elettrica (centrali, cabine, elettrodotti aerei ed interrati)	Accidentale	Outdoor	Elettrico e magnetico	Campi reattivi
		Utilizzo dell'energia elettrica (impianti elettrici ed apparecchi utilizzatori)		Indoor	Magnetico
		Varchi magnetici (sistemi antifurto e per la rilevazione dei transiti)	Intenzionale localizzata
Frequenze intermedie	da 3 kHz a 3 MHz	Sistemi domestici per la cottura ad induzione magnetica (frequenze tipiche 25 ÷ 50 kHz, potenze dell'ordine di qualche chilowatt)	Intenzionale localizzata	Indoor	Magnetico	Campi reattivi
		Varchi magnetici (sistemi antifurto e per la rilevazione dei transiti)
		Emittenti radiofoniche a onde medie	Intenzionale a diffusione	Outdoor	Elettrico e magnetico
Alte frequenze	oltre 3 MHz	Varchi magnetici (sistemi antifurto e per la rilevazione dei transiti - fino a 10 MHz)	Intenzionale localizzata	Indoor	Magnetico (ed elettrico)	Campi reattivi
		Emittenti radiofoniche a modulazione di frequenza (88 ÷ 108 MHz)	Intenzionale a diffusione	Outdoor	Elettromagnetico	Campi radiativi
		Emittenti televisive VHF e UHF (fino a circa 900 MHz)
		Stazioni radiobase per la telefonia cellulare (900 MHz e 1800 MHz circa)
		Ponti radio	Intenzionale focalizzata
		Radioaiuti alla navigazione aerea (radar, radiofari)

Elettrodotti in aria

La Figura 1-E mostra il profilo laterale del campo elettrico a 50 Hz prodotto al suolo da un elettrodotto aereo 380 kV semplice terna da 1000 MW (1500 A), a partire dall'asse della linea fino a 200 m di distanza, con altezza dal suolo del conduttore più basso di 7.78 m (valore minimo sul terreno e su specchi d'acqua non navigabili ammesso dalla normativa italiana DMLP 16 gennaio 1991) e di 40 m (assunto come valore massimo).

Nel primo caso (curva rossa, altezza 7.78 m) il campo elettrico raggiunge una intensità massima di circa 9200 V/m. Nel secondo caso (curva azzurra, altezza 40 m) il valore massimo è di circa 500 V/m.

Si ricorda che il limite massimo attualmente previsto dalla legislazione italiana per le esposizioni prolungate ("una parte significativa della giornata") della popolazione è di 5000 V/m, che divengono 10000 V/m per le esposizioni più brevi. L'intensità resta sotto i 5000 V/m solo se l'elettrodotto ha una altezza minima dal suolo di almeno 11 metri, ed in effetti 11.34 m è la minima altezza consentita dal DMLP del 1991 sul terreno "popolato".

La Figura 1-B mostra il profilo laterale del campo magnetico a 50 Hz prodotto al suolo da un elettrodotto aereo 380 kV semplice terna da 1000 MW (1500 A), a partire dall'asse della linea fino a 200 m di distanza, con altezza dal suolo del conduttore più basso di 7.78 m (valore minimo sul terreno e su specchi d'acqua non navigabili ammesso dalla normativa italiana DMLP 16 gennaio 1991) e di 40 m (assunto come valore massimo).

Nel primo caso (curva rossa, altezza 7.78 m) il campo magnetico raggiunge una intensità massima di circa 36 µT (sull'asse della linea) mentre il tanto citato valore di 0.2 µT si raggiunge a circa 139 m dall'asse. Nel secondo caso (curva azzurra, altezza 40 m) il valore massimo è di circa 2.3 µT e la distanza per gli 0.2 µT scende a 133 m.

Si ricorda che il limite massimo attualmente previsto dalla legislazione italiana per le esposizioni prolungate ("una parte significativa della giornata") della popolazione è di 100 µT.

Elettrodotti interrati

La Figura 2 mostra il campo magnetico generato al livello del suolo da un elettrodotto 380 kV doppia terna piana da 1000 MW (790 A) interrato ad una profondità di 1.85 metri. Come si vede, il campo magnetico massimo (pari a circa 14.5 µT) è confrontabile con quello dell'elettrodotto in aria, tenendo conto del diverso livello di corrente trasportata (circa la metà). Esso però si riduce più rapidamente con la distanza: gli 0.2 µT si raggiungono a soli 24 metri circa dall'asse della linea.

Campo magnetico a 50 Hz in ambiente domestico: livello di fondo

All'IROE abbiamo eseguito diverse campagne di misura del campo magnetico a 50 Hz in ambienti abitativi. Dall'analisi dei dati rilevati fino ad oggi sono emerse alcune considerazioni abbastanza generali.

1. Il campo magnetico del fondo a 50 Hz negli ambienti domestici presenta una notevole variabilità temporale a breve e medio termine, nella quale è possibile talvolta riconoscere una ciclicità giorno/notte.
2. Esso risulta più elevato negli appartamenti condominiali e minore nelle abitazioni singole; ciò potrebbe essere dovuto all'influenza del cablaggio comune e al contributo degli appartamenti limitrofi.
3. I valori tipici del fondo ambientale sono in genere non solo abbondantemente al di sotto del limite di sicurezza di 100 µT, ma anche inferiori (seppur di poco) agli 0.2 µT.

Queste considerazioni sono ben documentate dalla Figura 3, che riporta e confronta le misure di induzione magnetica eseguite su un arco di 20 ore, una misura ogni 5 minuti, in un punto di un tipico appartamento in condominio urbano (linea superiore) e di una abitazione singola in quartiere periferico semirurale (linea inferiore).

Campo magnetico a 50 Hz in ambiente domestico: piccoli elettrodomestici

All'IROE sono state eseguite anche delle serie di misure del campo magnetico a 50 Hz generato da numerosi piccoli elettrodomestici di uso comune. In Figura 4 sono riportati, a titolo di esempio, i dati rilevati su di un asciugacapelli (linea in colore azzurro) e uno spremiagrumi (linea in colore rosso), ma le conclusioni che riportiamo sono abbastanza generali.

1. Nelle immediate vicinanze di un elettrodomestico (meno di 10 cm) può essere facilmente superato il limite di sicurezza di 100 µT.
2. L'intensità del campo decade rapidamente con la distanza; gli 0.2 µT vengono raggiunti a distanze dell'ordine di 30-80 cm, a seconda del tipo di elettrodomestico.

Varchi magnetici

L'impiego di varchi magnetici come barriere anti-taccheggio per la prevenzione dei furti si va sempre più diffondendo nei supermercati, nei grandi magazzini ed in alcune catene di negozi specializzati. Dispositivi analoghi vengono impiegati per rilevare il transito di individui o merci in ingresso o in uscita da ambienti controllati (per esempio per la rilevazione automatica delle presenze sul lavoro). Sebbene nella varie applicazioni siano impiegate molte tecniche diverse, per lo più il funzionamento di questi sistemi richiede che nella regione di spazio da controllare sia generato un campo magnetico (più raramente elettrico) a frequenza compresa tra poche decine di hertz ed alcuni megahertz. Per mezzo di esso, il sistema è in grado di rilevare la presenza, nella zona controllata, di un apposito dispositivo applicato agli articoli in vendita o sugli individui o merci in transito.

In Figura 5 si riportano i valori di campo magnetico rilevati in prossimità di tre diversi varchi antitaccheggio, operanti rispettivamente alle frequenze di 73 Hz, 120 kHz e 8.2 MHz. Il punto di valutazione è situato approssimativamente al centro del passaggio percorso dal cliente dopo il pagamento alla cassa. I valori riscontrati (simboli rossi) sono confrontati con i limiti raccomandati dalle recenti linee guida ICNIRP (linea azzurra). Per maggior chiarezza, gli stessi valori sono anche riportati in tabella, dove, nel caso del varco operante a 8.2 MHz, sono stati inclusi anche il valore rilevato ed il limite ICNIRP relativi al campo elettrico. Vale la pena di ricordare che, a frequenze oltre 100 kHz, i valori indicati devono essere mediati su un periodo di 6 minuti, portando così ad una notevole riduzione dell'esposizione, la cui durata tipica non supera qualche secondo.

	Campo magnetico [µT]		Campo elettrico [V/m]
Frequenza [kHz]	Limite ICNIRP	Valore rilevato	Limite ICNIRP	Valore rilevato
0.073	68.5	160	N/A	N/A
134.2	6.25	11	N/A	N/A
8200	0.11	0.32	30.4	3

Nota
I valori riportati sono risultati di misure nel caso dei varchi funzionanti a 73 Hz e ad 8.2 MHz, sono valutazioni ottenute con metodi numerici nel caso del varco a 134.2 kHz.

Impianti di telecomunicazione

Comprenderemo in questa categoria le sorgenti a cui si applicano le disposizioni del Decreto del Ministero dell'Ambiente 10 settembre 1998, n.381 e che abbiano frequenza di lavoro nella banda "centrale" del Decreto stesso, ovvero compresa tra 3 MHz e 3 GHz. Le principali classi di sorgenti in questa categoria sono, ovviamente, le emittenti radio FM, le emittenti televisive e le stazioni radio base per la telefonia cellulare. Nella tabella che segue si riportano, per ciascuna di queste classi, i valori tipici di frequenza, di potenza in antenna, di guadagno e di EIRP (Equivalent Isotropic Radiated Power).

Tipo	Frequenza	Potenza	Guadagno	EIRP
Emittenti radio FM	88 ÷ 108 MHz	1 ÷ 12 kW	5 ÷ 50	10 ÷ 500 kW
Emittenti TV	VHF I-II: 52.5 ÷ 88 MHz VHF III: 174 ÷ 223 MHz UHF IV: 470 ÷ 590 MHz UHF V: 614 ÷ 838 MHz	0.1 ÷ 1 kW	1 ÷ 100	5 ÷ 100 kW
Stazioni RB	TACS: 910 ÷ 950 MHz GSM: 925 ÷ 960 MHz DCS: 1805 ÷ 1880 MHz	30 ÷ 300 W	3 ÷ 30	fino a 2 kW

La prossima tabella sintetizza i limiti previsti dal Decreto 381 nella banda di frequenza 3 MHz ÷ 3 GHz.

Grandezza	Limite per esposizioni brevi	Limite per esposizioni prolungate ("non inferiori a quattro ore")
Campo elettrico	20 V/m	6 V/m
Campo magnetico	0.05 A/m	0.016 A/m
Densità di potenza	1 W/m2	0.1 W/m2

La Figura 6 riporta la distanza dal centro elettrico della sorgente a cui si raggiunge il limite di 20 V/m (linea azzurra) oppure di 6 V/m (linea rossa) in funzione del valore di EIRP della sorgente, nella direzione di massimo irraggiamento della stessa.

Le figure seguenti prendono in considerazione il problema della presenza simultanea delle emissioni di più stazioni radio e TV. Le figure riportano dati rilevati in prossimità del sito di Monte Serra (e precisamente sulla cima di Monte Cascetto, un colle posto a circa 1 km dall'area degli impianti). Quello di Monte Serra è uno dei più significativi siti di impianti di teleradiodiffusione in Toscana. Le misure riguardano l'intervallo di frequenza da 88 a 900 MHz e sono state eseguite utilizzando una antenna biconica Ailtech 94455-1 (per la banda da 88 a 200 MHz) e una antenna a spirale conica logaritmica Ailtech 93490-1 (per la banda da 200 a 900 MHz), collegate ad uno spettroanalizzatore Hewlett & Packard 8567A.

La Figura 7 illustra la situazione panoramica dell'intera banda 88 ÷ 900 MHz. Il corrispondente valore complessivo del campo elettrico (somma quadratica) è di circa 6 V/m (per confronto, il valore misurato con uno strumento a larga banda è di 0.02 mW/cm², pari a 8.7 V/m), imputabili soprattutto alle emittenti FM (88 ÷ 108 MHz - 5.5 V/m), in secondo luogo alle TV-UHF (450 ÷ 850 MHz - 2.2 V/m) e per la parte rimanente ad altre emittenti (TV-VHF o altro, 0.6 V/m). Un semplice calcolo mostra che la distanza a cui si raggiungono i 20 V/m complessivi è di circa 300 m dall'area del sito.

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Daniele Andreuccetti, IROE-CNR, 1999.