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INDICE |
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Introduzione |
In questi ultimi anni parecchi motivi hanno
portato non solo l’ambiente scientifico, ma più in generale
l’opinione pubblica, ad interessarsi dei fenomeni relativi
all’elettromagnetismo, ed in particolare alla sua influenza sulla
salute delle persone. All’aumento di interesse ha certamente
contribuito quanto è riportato quasi quotidianamente sui mezzi di
comunicazione di massa (stampa, televisione, radio, ecc), quasi
sempre con toni allarmistici sugli effetti nocivi dei campi
elettromagnetici. A giustificazione del crescente interesse va
tenuto presente il notevole impiego dell’energia elettromagnetica
che si è verificato nella seconda metà del ventesimo secolo in ogni
tipo di ambiente, sia residenziale, sia industriale, con parecchi
vantaggi, ma anche con qualche dubbio sull’influenza che può avere
un campo elettromagnetico sulla salute dei lavoratori e della
popolazione. Nella presente nota si illustreranno a livello
divulgativo alcuni aspetti tecnici e normativi relativi al campo
elettromagnetico ambientale, mettendo in risalto in particolare i
diversi aspetti delle varie “norme” (leggi, decreti, direttive,
ecc.) che in questo settore sono emanate in continuazione a vari
livelli: regionale, nazionale, europeo ed
internazionale.
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Il fenomeno
elettromagnetico |
Non è semplice, e forse neppure conveniente in
questa sede, affrontare un’illustrazione, seppur grossolana, delle
varie leggi fisiche che governano i fenomeni relativi
all’elettromagnetismo. Tali relazioni sono, in genere, abbastanza
complesse, e richiedono delle conoscenze di base non indifferenti
nelle discipline matematiche e fisiche. Si può tuttavia affermare
con una certa generalità che l’elettromagnetismo è una
particolare forma di energia, in grado di propagarsi
nei materiali e nello spazio libero, con caratteristiche note; le
specifiche proprietà di questa forma di energia sono state
intensivamente utilizzate nel ventesimo secolo per molti scopi, che
hanno profondamente influito sulle modalità di produzione di beni e
servizi, e sullo stile di vita di ogni persona. Si pensi a questo
proposito alla notevole varietà di apparecchiature che fanno uso
dell’energia elettrica attualmente presenti sia nell’ambiente
industriale, sia in quello residenziale. L’intima natura del
fenomeno elettromagnetico presenta ancora degli aspetti non del
tutto chiari, anche se si conoscono le leggi che governano le sue
principali proprietà. Scendendo ad un livello microscopico, si fa
presente che un qualsiasi atomo è costituito da un insieme di
particelle, fra le quali si ricordano i protoni e gli elettroni;
ognuna di queste particelle è dotata di una carica elettrica
elementare, negativa per gli elettroni e positiva per i
protoni. Una carica elettrica elementare esercita un’azione nello
spazio circostante, caratterizzata da un campo di forze, che
complessivamente prende il nome di campo elettrico.
Ogni carica elementare è in grado di attirare cariche di segno
opposto, e respingere quelle dello stesso segno. Se ad una carica
elettrica si imprime un movimento, si ha la generazione di una
corrente elettrica. Questo movimento di cariche manifesta la sua
azione all’esterno contornandosi di un ulteriore campo di forze, che
prende il nome di campo magnetico. E’ possibile in
pratica avere separatamente un campo elettrico ed un campo
magnetico, le cui proprietà ed applicazioni sono certamente
interessanti; ma ancora più interessanti sono gli aspetti che si
manifestano quando le cariche elettriche sono dotate di un movimento
con velocità non costante, in particolare con caratteristiche
ondulatorie. Le più interessanti proprietà del fenomeno
elettromagnetico si riscontrano, infatti, a causa di un movimento a
velocità variabile delle cariche elettriche. In tutte queste
situazioni si ha la presenza contemporanea di un campo elettrico e
di un campo magnetico, fra loro intimamente legati, che prende
complessivamente il nome di campo elettromagnetico.
Tale campo è in grado di propagarsi, con modalità diverse, nei mezzi
materiali, nello spazio libero ed in particolare nell’aria e può
avere delle influenze sulla funzionalità di un organismo vivente, in
particolare sull’uomo.
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Il moto
ondoso |
Un esempio abbastanza espressivo, che può servire
per mettere in risalto a livello intuitivo alcune proprietà del
campo elettromagnetico, si può avere osservando il moto ondoso che
si verifica in uno stagno quando si getta nell’acqua un sasso;
questa situazione è riportata in forma schematizzata nella figura
qui sotto.
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Come è noto dall’esperienza, la caduta di un
sasso sull’acqua genera delle onde concentriche, che si allontanano
dal punto di impatto con una certa velocità, e con un’intensità
decrescente. Queste onde increspano l’acqua facendola localmente
innalzare ed abbassare. Lo spostamento verticale, o intensità
dell’onda, è direttamente legato alla dimensione e velocità del
sasso lanciato, cioè all’energia impressa all’acqua
nell’impatto. Si prenda in considerazione l’osservazione del
fenomeno ondulatorio in un certo istante t1 dopo il lancio del sasso
e si consideri una sezione verticale, come indicato nella seguente
figura.
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Si può osservare che i picchi delle onde sono
fra loro distanziati di una quantità, che prende il nome di
lunghezza d'onda. Se si fissa l’attenzione su uno
di questi picchi, positivi o negativi (picco X in figura), si può
osservare che tale picco si sposta, allontanandosi dal punto di
impatto con una certa velocità, che prende il nome di velocità
di propagazione. Si può dedurre la velocità di propagazione
prendendo in esame la stessa sezione verticale di figura (parte a)
in un successivo istante t2, come riportato in figura (parte b),
valutando lo spazio percorso dal picco X nell’intervallo di tempo
(t2–t1) considerato e facendo il rapporto tra queste due
grandezze. Anche se non messo in risalto dalla schematizzazione
di figura, è noto dall’esperienza che il moto ondoso attenua la sua
intensità man mano che ci si allontana dalla posizione dove è caduto
il sasso; si ha cioè un’attenuazione dell’altezza delle increspature
dell’acqua.
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Alcune
caratteristiche del fenomeno elettromagnetico |
Parecchie caratteristiche riscontrate nel
moto ondoso provocato dal lancio di un sasso sull’acqua si ritrovano
nell’analisi dei campi elettromagnetici, per quanto ci siano delle
sostanziali differenze nelle due diverse tipologie di fenomeni.
Anche l’energia elettromagnetica, infatti, si propaga mediante onde,
da cui il nome di onde elettromagnetiche. Un’analisi
dettagliata del fenomeno elettromagnetico mette in risalto che si
possono individuare due tipi di onde, una dovuta al campo elettrico
e l’altra a quello magnetico; questi due campi sono strettamente
legati fra loro, in generale da relazioni alquanto complesse, mentre
in determinate situazioni queste relazioni si semplificano. In
particolare si può dimostrare che se sono soddisfatte alcune
condizioni, il campo elettromagnetico assume le caratteristiche di
un’onda piana, con i vettori campo elettrico e campo magnetico fra
loro ortogonali ed a loro volta ortogonali alla direzione r di
propagazione, come rappresentato schematicamente in figura sotto.
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Si può dimostrare che la velocità di
propagazione dell’onda è funzione delle caratteristiche elettriche e
magnetiche del mezzo; in particolare nel vuoto, o in pratica
nell’aria, la velocità di propagazione è con ottima approssimazione
pari a 300.000 km al secondo (velocità “c” della luce nel
vuoto). In condizioni di onda piana le intensità del campo
elettrico e quello magnetico sono fra loro legate da una relazione
nota e costante; infatti in questa situazione il rapporto fra il
campo elettrico e di quello magnetico assume il valore di 377 ohm
(impedenza d'onda). L’onda elettromagnetica è
caratterizzata, oltre che dalla intensità dei campi, anche dalla
frequenza, cioè dal numero di volte che l’onda si ripete in un
secondo; questa grandezza può assumere valori in un campo molto
esteso. Nell’analisi dell’inquinamento elettromagnetico
ambientale il campo di frequenza di interesse parte da frequenze
molto basse, o quasi nulle, e si estende fino a circa 300 GHz. E’ un
campo di valori particolarmente ampio, con notevoli conseguenze
sulle caratteristiche dell’onda elettromagnetica, sulla sua
influenza sugli organismi viventi, sulla strumentazione da
utilizzare per valutarne l’intensità, ecc.. Si ricorda che per
frequenze superiori a 300 GHz si hanno delle onde in grado di
interferire con la materia e rompere i legami che tengono uniti gli
elettroni ai nuclei in ogni atomo, producendo, se sono soddisfatte
determinate condizioni, un ione e degli elettroni liberi. Queste
radiazioni prendono il nome di ionizzanti; esse trovano interessanti
applicazioni, come ad esempio nella diagnostica mediante raggi X, ed
hanno degli effetti non trascurabili, anche nocivi, sugli organismi
viventi. Nell’analisi dell’inquinamento elettromagnetico
ambientale non è presa in esame questa tipologia di radiazioni. Le
onde che interessano i normali fenomeni elettromagnetici e
l’inquinamento ambientale sono, infatti, non ionizzanti. Nel seguito
si farà riferimento solo a quest’ultimo tipo di radiazioni. Un
qualsiasi corpo, colpito da radiazioni elettromagnetiche, subisce
l’azione delle forze associate al campo. L’effetto che si può avere
consiste in una influenza sulle particelle elementari degli atomi
presenti, come ad esempio uno spostamento delle orbite degli
elettroni, o altro. Tale spostamento è funzione sia dell’intensità,
sia della frequenza dell’onda elettromagnetica. Queste azioni a
livello atomico possono essere considerate di tipo reversibile, nel
senso che l’atomo ritorna nello stato primitivo al cessare della
radiazione. Quali siano le influenze di una radiazione
elettromagnetica sulla materia vivente non è ancora stato appurato
in modo rigoroso; è però ragionevole supporre che un qualche effetto
sia prodotto. Infatti, queste deformazioni degli atomi sottoposti ad
una radiazione potrebbero avere delle conseguenze finora non note
sulle delicate strutture molecolari degli elementi che costituiscono
le cellule di un organismo vivente, con alterazione temporanea e non
sempre reversibile della loro funzionalità.
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Fenomeni elettromagnetici naturali |
L’ambiente in cui viviamo è sempre stato
influenzato da fenomeni elettromagnetici naturali, anche se in forma
non consapevolmente percepita da parte dell’uomo. Certamente i
fenomeni di tipo “elettrico” con cui l’uomo è venuto a contatto fin
dalla sua comparsa sulla terra, sono le scariche atmosferiche
durante i temporali. Le scariche atmosferiche sono eventi
transitori, di durata molto breve, ma di intensità elevatissima, con
effetti distruttivi anche notevoli. Già gli antichi si erano
anche accorti di alcune proprietà “elettriche” della materia, come
ad esempio la debole forza esercitata dall’ambra debitamente
strofinata; così pure erano state notate le proprietà di attirare
piccoli pezzi di ferro possedute da alcuni minerali provenienti da
Magnesia, una località dell’Asia Minore, da cui il nome di
magnetismo. Nella civiltà occidentale solo a partire da non tanti
secoli fa si è sfruttato il campo magnetico terrestre per
l’orientamento. Nelle civiltà orientali, pur senza conoscere gli
aspetti scientifici dei fenomeni elettromagnetici, già qualche
millennio fa si davano delle regole di comportamento delle persone,
che molto probabilmente avevano a che fare con l’influenza del campo
magnetico terrestre. Si ricorda in particolare la pratica ancora
oggi largamente diffusa tra i popoli orientali, e parzialmente anche
negli ultimi anni in occidente, di orientare il letto in modo che
durante il riposo la testa sia rivolta a nord ed i piedi a sud. Si
fa presente che all’epoca della formulazione di questa pratica di
vita, le conoscenze del fenomeno elettromagnetico erano nulle. Quali
siano state le osservazioni sull’influenza di questa posizione
sull’organismo umano non è dato a sapere.
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Effetti
macroscopici dell'energia elettrica sul corpo umano |
Si deve tenere presente che la quasi totalità
degli organismi viventi è governata da un sistema nervoso, il quale
basa il suo funzionamento su fenomeni elettrici. Nel sistema nervoso
si verificano, infatti, movimenti di cariche elettriche, anche se
con modalità diverse rispetto alla normale corrente di elettroni che
circola nei conduttori di una generica apparecchiatura. E’
intuitivo che l’energia elettrica, in particolare la corrente
elettrica, se fatta circolare intenzionalmente da una sorgente
esterna su un organismo vivente ed in particolare sull’organismo
umano, può interferire con il funzionamento del sistema nervoso. Le
conseguenze di questa interferenza possono essere molto varie.
Spesso si hanno delle alterazioni sulla funzionalità dei vari organi
comandati dal sistema nervoso, a volte con conseguenze positive,
come nei casi di applicazioni terapeutiche dell’elettromagnetismo,
ma spesso con conseguenze negative, in particolare quando
l’applicazione è casuale, e non controllata. Gli effetti negativi
si possono suddividere in due grandi categorie: quelli acuti e
quelli a lungo termine. I primi sono gli effetti che si
manifestano in forma palese e sono quasi sempre avvertiti
dall’organismo stesso. A loro volta gli effetti acuti si possono
suddividere a seconda delle caratteristiche dell’energia elettrica
che investe l’organismo. I più comuni effetti acuti si verificano
quando si viene in contatto con parti in tensione di apparecchiature
normalmente alimentate prelevando l’energia elettrica dalla rete di
distribuzione alla frequenza di 50 Hz. Ognuno di noi ha certamente
avuto l’esperienza di una scossa elettrica nell’operare
imprudentemente con l’impianto elettrico domestico, o con
un’apparecchiatura difettosa. In questi casi l’effetto dannoso
dell’energia elettrica a bassa frequenza è causato dalla corrente,
mentre erroneamente si considera pericolosa la tensione. E’ la
corrente che penetra nel nostro organismo per effetto di una
tensione applicata; tale corrente si sovrappone a quella naturale
prodotta dal sistema nervoso, provocando vari tipi di effetti acuti,
in qualche caso di tipo reversibile, ma in alcune condizioni anche
irreversibili, con conseguenze che possono essere addirittura
letali. A parità di tensione, la corrente che circola sul corpo
dell’operatore dipende dalle parti del corpo che vengono in
contatto, dalla condizione dell’epidermide nei punti di contatto,
dalla tipologia di indumenti indossati, in particolare dal tipo di
calzature, ecc.. L’intensità di corrente proveniente dall’esterno
e che circola nel corpo può essere molto modesta, tanto che non si
avverte nessuna sensazione; ciò significa che esiste una soglia di
sensibilità nel nostro organismo, al di sotto della quale non si ha
nessuna sensazione della circolazione di una corrente estranea. Tale
valore è dell’ordine di frazioni di mA in condizioni normali, cioè
quando il contatto con parti attive di apparati elettrici avviene
con l’epidermide, e può invece essere di pochi mA nel caso la
circolazione di corrente interessi dei cateteri impiantati sul
corpo, oppure elettrodi intenzionalmente posti a contatto con
l’epidermide. Superata la soglia di sensibilità, la circolazione
di una corrente estranea provoca nell’organismo una reazione
involontaria, come la maggiore parte di noi ha certamente
sperimentato toccando per distrazione una parte in tensione di un
impianto elettrico. A parte questa reazione immediata, gli effetti
di questa circolazione di corrente sembrano nulli, o almeno si
ritengono tali in base alle conoscenze finora acquisite. Se la
corrente che circola all’interno dell’organismo aumenta, si arriva a
perdere il controllo della muscolatura interessata; il valore minimo
che porta a tali effetti prende il nome di soglia di
rilascio. L’intensità di corrente della soglia di
rilascio è di circa 15 mA. A causa della perdita del controllo della
muscolatura, si possono avere conseguenze anche gravi in quanto il
soggetto colpito non è in grado di interrompere autonomamente il
contatto. Se ad esempio il contatto interessa una mano, si ha in
genere un aumento della presa, con sudorazione, che comporta quindi
una diminuzione della resistenza superficiale della pelle, con
conseguente aumento della corrente che circola, e peggioramento
della situazione globale. Se la corrente interessa i muscoli del
torace, il soggetto non è più in grado di respirare e si possono
avere conseguenze anche letali. Un ulteriore aumento della
corrente può addirittura andare ad influire sul funzionamento del
cuore, con innesco di una fibrillazione ventricolare, processo
irreversibile, dal quale si può uscire solo con l’intervento entro
pochi minuti di un defibrillatore. Infatti, in condizioni di
fibrillazione ventricolare il cuore pulsa in forma non coordinata;
in particolare le contrazioni degli atri e dei ventricoli non sono
sincronizzate e non si ha la normale immissione del sangue nel
sistema circolatorio. Oltre agli effetti appena descritti, il
passaggio della corrente può avere altre conseguenze negative, come
aumento della temperatura degli organi interessati, con bruciature
anche gravi, e con alterazioni della funzionalità degli organi
colpiti. Tutti questi effetti sono noti, e parecchi sono stati
gli accorgimenti per evitare danni alle persone ed alle cose. A
questo scopo, da molto tempo tutti gli stati hanno emanato delle
norme, o dei regolamenti, che stabiliscono in modo molto dettagliato
le caratteristiche tecniche che devono avere gli impianti elettrici
e le apparecchiature che utilizzano energia elettrica. Tutte
queste norme possono essere conglobate nella categoria della
sicurezza elettrica, attualmente applicate con
accettabile impegno da parte sia degli installatori, sia delle ditte
costruttrici di apparecchiature. Si può quindi affermare che, dal
punto di vista della sicurezza elettrica, si ha una situazione
generale accettabilmente soddisfacente, sia come normative
disponibili, sia come precauzioni attualmente adottate nella
realizzazione degli impianti.
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Frequenza, lunghezza d'onda, dimensione
elettrica |
Gli effetti acuti descritti in precedenza,
provocati dall’energia elettrica, si verificano quando una persona
viene a contatto, anche in modo accidentale, con parti in
tensione. Come è noto, un qualsiasi circuito elettrico genera
delle onde elettromagnetiche, che si propagano nello spazio. Si
vuole indagare sull’influenza di queste onde sul corpo umano.
Esistono parecchi parametri che influenzano l’effetto di un’onda
elettromagnetica su un organismo. In questa sede si prendono in
considerazione solamente i due principali e precisamente la
frequenza e l’intensità del campo. Altri parametri, come la
polarizzazione o l’angolo di incidenza dell’onda elettromagnetica,
non sono presi in esame, e nel seguito si supporrà che siano sempre
verificate le condizioni del caso peggiore nei confronti degli
effetti di questi parametri sull’organismo. Non è semplice
analizzare l’influenza del campo elettromagnetico al variare della
frequenza, anche tenuto presente il campo di valori molto elevato
entro cui può variare questa grandezza. Con la frequenza è
opportuno associare un’altra grandezza, che prende il nome di
lunghezza d’onda lambda, definita in precedenza nella presentazione
del moto ondoso. Ha un notevole interesse mettere in relazione la
dimensione fisica D di un qualsiasi oggetto con la lunghezza d’onda
l. Si introduce cioè il concetto di dimensione
elettrica DE di un oggetto, data dal rapporto fra la sua
dimensione fisica D e la lunghezza d’onda l che interessa. La
dimensione elettrica è quindi funzione della frequenza, cioè
dell’inverso della lunghezza d’onda. Mentre la dimensione fisica D
di uno stesso oggetto rimane costante, all’aumentare della
frequenza, cioè al diminuire della lunghezza d’onda, aumenta la
dimensione elettrica DE. Se si considera una frequenza di 50 Hz,
a cui corrisponde nel vuoto una lunghezza d’onda di lambda = c/f =
300.000/50 = 6000 km, un qualsiasi oggetto, o apparecchiatura di uso
comune, ha dimensioni elettriche DE molto piccole. Lo stesso
oggetto può invece diventare di dimensioni elettriche non
trascurabili se la frequenza è ad esempio di 1 GHz, a cui
corrisponde una lunghezza d’onda di 30 cm.
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Campo
vicino e campo lontano |
A partire dalla sorgente di irradiazione, lo
spazio circostante è interessato dalla propagazione di un’onda
elettromagnetica, la cui lunghezza d’onda dipende dalla frequenza
della sorgente. Si può grossolanamente suddividere lo spazio
circostante la sorgente in due parti, che prendono il nome di
campo vicino e campo lontano, come schematicamente
indicato in figura.
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Non si vuole in questa sede entrare in una
dettagliata descrizione delle diverse proprietà del fenomeno
elettromagnetico nel campo vicino e nel campo lontano. Si vuole
innanzi tutto fare presente che non si ha una netta separazione dei
due spazi, come apparentemente potrebbe sembrare da quanto riportato
in figura, ma una graduale modifica delle proprietà del fenomeno
elettromagnetico all’aumentare della distanza dalla sorgente di
irradiazione. Come si può notare dalla figura, la separazione fra
campo vicino e lontano è funzione della lunghezza d’onda, e quindi
della frequenza della sorgente. A parità di distanza fisica dalla
sorgente, ci si può trovare in condizioni di campo vicino per
frequenze basse, e di campo lontano per frequenze elevate. Nel
campo vicino la configurazione del campo elettromagnetico è
piuttosto complessa: il campo elettrico e quello magnetico sono fra
loro legati da relazioni non semplici ed un’indagine analitica
presenta delle notevoli difficoltà. Quando è possibile, si cerca di
evitare l’analisi del campo elettromagnetico irradiato in condizioni
di campo vicino, non solo per la sua complessità, ma anche per la
sua notevole variabilità con la posizione geometrica del punto
considerato rispetto alla sorgente. Ma non sempre si può evitare di
analizzare le caratteristiche di un campo vicino, in particolare
quando la sorgente di radiazione è in bassa frequenza, come nel caso
degli elettrodotti. Più semplice è invece l’analisi di un campo
lontano. In questo caso, infatti, i campi elettrico e magnetico sono
fra loro legati da una relazione costante e nota, che prende il nome
di impedenza d’onda ed assume nel vuoto il valore di 377 ohm. E’
quindi possibile prendere in esame uno solo dei due campi, di solito
il campo elettrico, e con una semplice relazione analitica ricavare
l’altro.
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Il campo
elettromagnetico in bassa frequenza |
Una delle principali sorgenti coinvolte
nell’inquinamento elettromagnetico ambientale alle frequenze
industriali è la rete di distribuzione dell’energia
elettrica. Poiché la frequenza adottata nella rete europea è pari
a 50 Hz, la corrispondente lunghezza d’onda in aria è di 6000 km. Ne
consegue che qualsiasi punto posto a non eccessiva distanza dalla
rete di distribuzione si trova certamente in condizioni di campo
vicino. La caratterizzazione completa dell’irraggiamento prodotto
da un elettrodotto in condizioni di campo vicino è piuttosto
complessa, e richiede la conoscenza sia del campo elettrico, sia di
quello magnetico. La valutazione dei due campi richiede l’impiego
di sistemi di misura leggermente diversi fra loro. Dalle indagini
effettuate a livello internazionale relativamente alla nocività dei
campi elettromagnetici, è opinione ormai consolidata che è il campo
magnetico quello che deve essere preso in maggiore considerazione, e
che può essere nocivo per l’organismo, supposte soddisfatte alcune
condizioni. A questo proposito si ricorda che una delle leggi
dell’elettrotecnica stabilisce che un campo magnetico variabile
genera una forza elettromotrice (fem) indotta su qualsiasi percorso
chiuso; tale fem produce una circolazione di corrente, la cui
intensità è legata sia all’intensità del campo, sia alle relazioni
geometriche fra campo e percorso chiuso. Ovviamente anche nel corpo
umano investito da un campo magnetico variabile si genera una fem,
la quale provoca una circolazione di corrente, di difficile
determinazione sperimentale in quanto una sua valutazione diretta
sarebbe di tipo invasivo. La corrente indotta dal campo magnetico
può provocare dei danni, o degli effetti acuti nell’organismo;
infatti, ogni corrente dovuta a cause esterne si sovrappone alle
correnti biologiche, alterando quindi il funzionamento di vari
organi. Non potendo misurare direttamente tale intensità di
corrente, ma volendo che in ogni caso essa non assuma valori elevati
al fine di evitare danni acuti, si fissano dei limiti all’intensità
del campo magnetico. In realtà per la caratterizzazione del campo
magnetico sono disponibili più grandezze. La prima è l’intensità del
campo magnetico, indicata generalmente con H, e misurata in A/m. A
parità di campo magnetico, l’effetto che si ottiene è anche
influenzato dalle caratteristiche del materiale presente nello
spazio interessato dal campo. Per tener conto di questo effetto si
utilizza un’altra grandezza, che prende il nome di induzione
magnetica B, legata ad H dalla relazione B= mH, essendo m la
permeabilità magnetica del mezzo. L’unità di misura di questa
grandezza ha subito negli anni varie trasformazioni. Attualmente è
adottato come unità il Tesla. L’intensità di un tesla è molto
grande, difficilmente ottenibile in pratica; per i limiti da imporre
alla massima intensità dell’induzione magnetica si preferisce quindi
ricorrere a dei sottomultipli, fra i quali il più usato è il mT.
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Gli
elettrodotti |
Gli elettrodotti sono fra le principali
sorgenti di inquinamento elettromagnetico ambientale in bassa
frequenza. Si fa presente che, da un punto di vista tecnico, gli
elettrodotti sono caratterizzati dalla loro tensione nominale di
esercizio, pari in genere a parecchie migliaia di volt. Gli
impianti e le strutture adottate per il trasporto e la distribuzione
dell’energia elettrica sono organizzati in modo da mantenere
accettabilmente costante il valore efficace della tensione nelle
diverse sezioni dell’elettrodotto in qualunque condizione di
esercizio. La differenza di potenziale fra i conduttori produce
un campo elettrico, che ovviamente fa sentire il suo effetto nello
spazio circostante. Per una determinata linea, essendo il valore
efficace della tensione di esercizio costante, tale sarà anche
l’intensità del campo elettrico prodotto. Una protezione contro
l’irradiazione del campo elettrico è relativamente semplice. In un
normale edificio costruito con elementi portanti in cemento armato,
la struttura metallica utilizzata, se opportunamente costruita,
costituisce un’efficiente gabbia di Faraday. Tenuta presente la
lunghezza d’onda dell’irradiazione a 50 Hz, all’interno di
un’abitazione si può ritenere praticamente nullo il campo elettrico
generato da un elettrodotto che passa nelle vicinanze. Altrettanto
però non si può affermare relativamente al campo elettrico generato
dai circuiti interni ad un edificio, che però sono alimentati con
una tensione notevolmente inferiore, in genere pari a 220 V. La
struttura metallica interna al cemento armato esercita invece
un’azione schermante trascurabile nei confronti del campo magnetico
irradiato dall’elettrodotto. Si ricorda inoltre che il campo
magnetico prodotto da un elettrodotto è direttamente legato alla
corrente circolante in linea, la quale dipende dal carico ad essa
collegato. All’interno di un ambiente residenziale la pericolosità
di un elettrodotto non è quindi legata alla sua tensione di
esercizio, ma alla corrente che circola, la quale avrà un valore
massimo stabilito in sede di progettazione, ma che difficilmente è
raggiunta nel normale esercizio. Inoltre la corrente che circola
risulta fortemente dipendente dal tempo (nell’arco della giornata,
della settimana e dell’anno). Ad esempio si riscontrano dei picchi
di corrente durante le ore lavorative, dovuti all’alimentazione
delle industrie. In inverno il picco massimo si ha verso le ore
16-17 in quanto, alla corrente necessaria per l’alimentazione delle
industrie, si somma quella utilizzata per l'illuminazione negli
ambienti residenziali e pubblici. Va inoltre tenuto presente che
quanto interessa ottenere con un elettrodotto è il trasporto di
potenza elettrica, data dal prodotto della tensione per la corrente
(potenza apparente). La società distributrice di energia ha
interesse a far circolare la minore intensità di corrente possibile
per diminuire le perdite in linea, le quali rappresentano una
potenza dissipata e non pagata dagli utenti. A parità di potenza
trasportata dall’elettrodotto, per limitare l’intensità di corrente
si aumenta la tensione. Si deduce quindi che un aumento della
tensione di esercizio di una linea non corrisponde automaticamente
un aumento della corrente, parametro che genera il campo magnetico,
considerato pericoloso. Nei normali mezzi di comunicazione di
massa (stampa, televisione, ecc.) per dare un’indicazione della
pericolosità di un elettrodotto è di solito specificata solamente la
sua tensione di esercizio, cosa che induce a credere che un aumento
di tale tensione porti ad un effetto dannoso maggiore, mentre il
parametro da prendere in esame è la corrente.
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Effetti
biologici dei campi elettromagnetici a bassa
frequenza |
Come prima ricordato, in bassa frequenza
l’elemento di maggiore interesse è il campo magnetico, la cui
intensità risulta direttamente legata all’intensità di corrente che
circola sui conduttori. Sono state effettuate varie ricerche,
soprattutto di tipo epidemiologico, relativamente all’influenza
degli elettrodotti, con risultati abbastanza in disaccordo fra di
loro. Nonostante queste discordanze, esiste tuttavia un fondato
motivo di supporre che il campo magnetico a bassa frequenza possa
essere causa di alcune forme patologiche, in particolare di alcune
forme di leucemie, che si manifestano con maggiore frequenza
nell’infanzia. Parecchi gruppi di ricercatori a livello
internazionale hanno condotto delle indagini sulle popolazioni
residenti in prossimità di elettrodotti, oppure su lavoratori la cui
attività si svolge in ambienti con campi magnetici di una discreta
intensità, come ad esempio elettricisti, addetti alle centrali e
sottostazioni elettriche, ecc. In tutti questi studi
epidemiologici è stata presa in considerazione l’influenza del campo
magnetico su diverse forme di patologie, per alcune delle quali non
si è mai riscontrata una significativa influenza dei campi
magnetici, mentre per altre si può affermare che esiste più che
qualche ragionevole dubbio, anche se non si è ottenuto un risultato
certo. La difficoltà di ottenere dei risultati accettabilmente
sicuri è determinata da un numero di fattori non trascurabile. Studi
sistematici su questo argomento sono stati effettuati solo a partire
dagli ultimi decenni del secolo scorso, cioè da un tempo appena
paragonabile a quello che si suppone consenta ad un effetto a lungo
termine di manifestarsi. L’organizzazione mondiale della sanità
ha preso in esame i risultati delle numerose ricerche finora
condotte. Ancora non ha potuto esprimere un parere decisivo
relativamente all’influenza a lungo termine dei campi
elettromagnetici, ma nella classificazione di elementi che possono
influenzare la salute umana ha momentaneamente posto i campi
elettromagnetici fra i possibili agenti cancerogeni. Non si ha
dunque una certezza scientificamente dimostrata della nocività dei
campi elettromagnetici a lungo termine, però non si ha neppure una
certezza dell’assenza di nocività. E’ quindi comprensibile
l’opportunità di imporre quanto meno delle limitazioni all’intensità
dei campi elettromagnetici al fine di evitare delle conseguenze
sulla salute della popolazione.
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I
problemi dei campi elettromagnetici in alta
frequenza |
All’aumentare della frequenza il fenomeno
elettromagnetico rimane confinato sempre più difficilmente
all’interno dei conduttori, e tende più facilmente a propagarsi
nello spazio, con conseguente aumento dell’inquinamento
elettromagnetico ambientale. Un aspetto del campo
elettromagnetico in alta frequenza è la sua discreta facilità a
penetrare nella materia e quindi anche nell’organismo umano, con un
primo immediato effetto di trasformazione di energia
elettromagnetica in energia termica, oltre ad altri effetti, non
sempre noti con dettaglio. Si vuole sottolineare che quando si
parla di effetti sull’organismo dei campi elettromagnetici, in
particolare in alta frequenza, non si devono automaticamente
considerare solo effetti dannosi. Esistono degli effetti che invece
sono utili e benefici; ci sono varie applicazioni nell’ambiente
medico, di tipo diagnostico e terapeutico, sperimentate già da
decenni e che sono applicate regolarmente nelle strutture sanitarie,
con ottimi risultati per diagnosticare e curare specifiche
patologie. Si tratta però di applicazioni controllate, sotto la
sorveglianza di personale qualificato, utilizzate solamente in casi
ben determinati. In questa sede ha maggiore interesse il fenomeno
elettromagnetico di tipo normalmente non intenzionale, che va ad
interessare il corpo di una qualsiasi persona. Mentre con le
irradiazioni in bassa frequenza si è in pratica sempre in condizioni
di campo vicino, in alta frequenza si può verificare che in un certo
punto dello spazio ci si trovi rispetto alla sorgente in condizioni
di campo vicino, oppure lontano. L’analisi degli effetti in
condizioni di campo vicino ed in alta frequenza è molto complessa.
E’ necessaria la contemporanea conoscenza sia del campo elettrico,
sia di quello magnetico, con difficoltà di una loro valutazione, per
giunta fortemente variabile anche per spostamenti nello spazio
relativamente piccoli. Più semplice è invece l’analisi dei campi
in condizioni di campo lontano, alla quale per semplicità
normalmente ci si riferisce, se non espressamente specificato il
contrario. Nella valutazione dell’intensità di campo è però
necessario verificare di volta in volta che le condizioni di campo
lontano siano rispettate. Gli effetti acuti dovuti al campo
elettromagnetico in alta frequenza assumono aspetti diversi da
quelli presentati in precedenza a causa di un contatto con parti in
tensione in bassa frequenza, o per irradiazione del campo
magnetico. Si deve inoltre tenere presente che le situazioni
nelle quali una persona si viene a trovare irradiata da campi
elettromagnetici di notevole intensità ed alta frequenza sono state
finora nel complesso relativamente limitate, certamente molto meno
numerose di quelle in bassa frequenza. E’ quindi giustificato il
maggiore interesse delle ricerche finora condotte per gli effetti
dovuti ai campi magnetici, prodotti in particolare dagli
elettrodotti. Ma l’attuale diffusione della telefonia cellulare,
che si è verificata in questi ultimi anni, ha suscitato un notevole
interesse di ricerca anche per gli effetti a lungo termine delle
radiazioni ad alta frequenza. I risultati finora ottenuti sono meno
consistenti di quelli relativi agli elettrodotti, con le incertezze
che queste indagini comportano. E’ però più che giustificata una
cautela nei confronti di queste radiazioni, ritenute a ragione più
pericolose delle radiazioni in bassa frequenza. La generazione di
campi elettromagnetici di elevata intensità e frequenza si può
riscontrare in ambiente industriale nell’utilizzazione di
particolari attrezzature. I lavoratori addetti a questi apparati di
solito sono sottoposti a controlli medici periodici per tenere sotto
controllo l’influenza di questi campi sulla loro salute. A
livello della popolazione si possono verificare esposizioni che
comportano effetti acuti in vicinanza di stazioni trasmittenti radio
o televisive, oppure di impianti radar. Attualmente sono guardate
con notevole sospetto, creando dei più o meno giustificati
allarmismi, le stazioni radio base per la telefonia cellulare,
dislocate con densità sempre crescente nell’ambiente urbano. Gli
effetti che si manifestano a causa di radiazioni a frequenze elevate
sono molto vari: possono andare dalla perdita dell’equilibrio,
oppure allucinazioni nei casi più gravi, ad irritabilità, mal di
testa, mancanza di appetito in altre situazioni. Al cessare
dell’irraggiamento, questi effetti acuti di solito spariscono
velocemente. Si può quindi ritenere che l’influenza del fenomeno
elettromagnetico sia reversibile, almeno per quanto riguarda gli
effetti a breve termine. Molto scarse sono invece le conoscenze
sugli effetti a lungo termine di queste radiazioni di notevole
intensità. Comunque, poiché è verificata la presenza di effetti a
breve termine dovuti a radiazioni elettromagnetiche in alta
frequenza, è naturale che siano state emanate delle disposizioni
legislative per la tutela della salute della
popolazione.
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