69
4.
Efectos biológicos de los campos
electromagné-ticos
4.1.
Efectos térmicos y no térmicos
La mayor parte de los casos las radiaciones EM producidas artificialmente están dentro del rango de frecuencias de las radiaciones no ionizantes.
Los efectos de estas radiaciones pueden dividirse en:
• Efectos térmicos. Los principales son hipertermia, quemaduras, cata-ratas y esterilidad. A frecuencias de RF y MO (el extremo alto del es-pectro EM industrial) se producen corrientes inducidas que pueden pro-ducir daño por calentamiento, alterando los procesos bioquímicos fun-damentales de las células. En el peor de los escenarios, este calentamien-to puede matar células. Si mueren suficientes células se pueden producir quemaduras y, tal vez, otros daños permanentes en los tejidos. En cual-quier caso, cuando la cantidad de energía inducida es superior a la gene-rada en procesos corporales normales, pueden esperarse alteraciones en los tejidos y otros efectos.
• Efectos no térmicos. Los principales son alteraciones celulares, cromo-sómicas y genéticas; alteraciones del ritmo cardíaco y de la presión arte-rial; efectos endocrinos; efectos auditivos; efectos hematopoyéticos. En la biología celular el intercambio de iones a través de la membrana es un mecanismo fundamental que pudiera verse alterado por la incidencia de radiaciones EM. A pesar de la gran cantidad de estudios sobre estos efectos no térmicos, por la complejidad de los mecanismos de intercam-bio celular, no hay una evidencia de su importancia y eventual riesgo.
4.2.
Directrices de la ICNIRP
El documento “GUIDELINES FOR LIMITING EXPOSURE TO TIME-VARYING ELECTRIC, MAGNETIC AND ELECTROMAGNETICS FIELDS (UP TO 300 GHZ)” [31] ha sido, y es, el más influyente en el establecimiento de límites de exposición a campos EM.
Se presentan dos clases de guía:
a) Restricciones básicas. Las restricciones a la exposición a campos eléctri-cos, magnéticos y electromagnéticos variables en el tiempo que se basan
di-70 rectamente en los efectos sobre la salud, se denominan “restricciones bási-cas”. Dependiendo de la frecuencia del campo, las magnitudes físicas usadas para especificar estas restricciones son densidad de corriente ( ), tasa de ab-sorción específica de energía (SAR) 17 y densidad de potencia ( ). Sólo la densidad de potencia en el aire, fuera del cuerpo, puede medirse en indivi-duos expuestos.
El SAR es un parámetro que cuantifica los efectos térmicos en el cuerpo hu-mano de las radiaciones EM con frecuencias en el rango de 100 10 . Se defi-ne como la potencia electromagnética absorbida por el tejido por unidad de masa,
donde y son, respectivamente la conductividad y la densidad del tejido. es el valor eficaz (rms) del campo eléctrico en el interior del cuerpo que, en general, es mucho menor que en el exterior.
Se establece preventivamente que un aumento de 1º de la temperatura corpo-ral es el máximo aceptable para evitar efectos adversos para la salud. El consenso gene-ralizado es que un SAR de 4 / , durante más de 6 minutos, promediado en todo el cuerpo, es suficiente para elevar en 1º la temperatura de los tejidos. Una cantidad inferior a 4 / supone una disipación de calor comparable a una actividad física moderada y, por tanto está dentro de los márgenes de actuación de los mecanismos de termorregulación del cuerpo humano. Se propone un valor máximo admisible (restric-ción básica) resultante de aplicar un coeficiente de seguridad de 10, 0,4 / g.
En realidad tanto la conductividad como la densidad, en medios no isótropos, no son magnitudes escalares sino tensoriales, por lo que la fórmula más correcta es,
# # # $ % % % $ & & &
donde ' es el valor rms de la componente x del campo eléctrico monocromáti-co, ' la componente correspondiente de la conductividad, etc.
Las propiedades eléctricas # y () , dependen de la frecuencia y, naturalmente del tipo de tejido:
71 Tipo de tejido Densidad* +, -/ . Conductividad
0 1 - 2 Permitividad relativa 34 grasa, hueso 1850 0.0508 9.67 músculo 1070 1.26 59.0 nervio, cerebro 1030 1.05 52.7 ojos 1000 1.90 70.0 sangre 1000 1.18 62.0
Tabla 7. Parámetros de tejidos humanos a 900 MHz. Tipo de tejido Densidad * +, -/ . Conductividad 0 1 - 2
Permitividad relativa 34 grasa, hueso 1850 0.105 7.75 músculo 1070 2.00 55.3 nervio, cerebro 1030 1.65 46.0 ojos 1000 2.20 67.5 sangre 1000 1.25 62.3
Tabla 8. Parámetros de tejidos humanos a 1800 MHz.
b) Niveles de referencia. Estos niveles se definen para la evaluación práctica de una exposición determinada si se exceden las restricciones básicas. Algu-nos niveles de referencia se derivan de las restricciones básicas usando técni-cas de medición y/o computacionales, y otros se dirigen a la percepción y efectos indirectos adversos de la exposición a campos EM. Las cantidades derivadas son: intensidad de campo eléctrico , intensidad de campo magné-tico ( ), densidad de flujo magnémagné-tico (N), densidad de potencia ( ) y las co-rrientes que fluyen por los miembros (OP). Las cantidades que se dirigen a la percepción y otros efectos indirectos son: la corriente de contacto (OQ) y,
pa-ra campos pulsantes, la absorción específica de energía ( ). En cualquier si-tuación de exposición particular, valores medidos o calculados de cualquiera de estas cantidades pueden compararse con el apropiado nivel de referencia. El cumplimiento de los niveles de referencia asegurará el cumplimiento de la relevante restricción básica. Si el valor medido o calculado excede el nivel de referencia, no necesariamente se sigue que se excederá la restricción básica. Sin embargo, cuando un nivel de referencia se excede es necesario probar el cumplimiento de la restricción básica y determinar si son necesarias medidas adicionales de protección.
72 Las cantidades dosimétricas usadas en estas directrices, dependiendo del rango de frecuencia y de la forma de onda son:
o Densidad de corriente ( ), en el rango de frecuencias de hasta 10 R . o Corriente (O), en el rango de frecuencias de hasta 110 R .
o Tasa de absorción específica de energía (SAR), en el rango de frecuencias de
100 S a 10 .
o Absorción específica de energía (SA), para campos pulsantes, en el rango de
fre-cuencias de 300 R T a 10 .
o Densidad de potencia ( ), en el rango de frecuencias de 10 a 300 .
En los tejidos, la SAR es proporcional al cuadrado de la intensidad del campo eléctrico interior. El valor promedio de la SAR y su distribución pueden ser estudiados o calculados con mediciones de laboratorio. Los valores de la SAR dependen de los siguientes factores:
o Parámetros del campo incidente, por ejemplo, frecuencia, intensidad,
polariza-ción y configurapolariza-ción objeto-fuente (campo cercano o lejano).
o Las características del cuerpo expuesto, i.e., tamaño y geometría interna y
ex-terna, propiedades dieléctricas de los diferentes tejidos.
o Efectos de puesta a tierra y objetos que pudieran provocar reflexión de objetos
del cuerpo expuesto en condiciones de campo cercano.
Cuando la longitud axial del cuerpo humano es paralela al vector campo eléctri-co (la polarización vertical es norma en telefonía móvil) y bajo eléctri-condiciones de exposi-ción de onda plana (exposiexposi-ción en condiciones de campo lejano), la SAR en el cuerpo entero alcanza valores máximos. La cantidad de energía absorbida depende de diversos factores, incluyendo el tamaño del cuerpo expuesto. Si el cuerpo no está conectado a tierra, hay una frecuencia de absorción resonante cercana a los 70 R . Para indivi-duos más altos, la frecuencia de absorción resonante es algo menor, y para adultos más bajos, niños e individuos sentados puede exceder los 100 R . Los valores de los nive-les de referencia de campo eléctrico se basan en la dependencia de la frecuencia de la absorción del cuerpo humano. En individuos conectados a tierra, las frecuencias de re-sonancia son menores en un factor de 2.
Para algunos dispositivos que operan a frecuencias por encima de los 10 R , la exposición humana puede ocurrir bajo condiciones de campo cercano. En estas condi-ciones la dependencia respecto a la frecuencia de la absorción de energía es muy dife-rente a la descrita bajo condiciones de campo lejano. Estudios recientes han demostrado que con fuentes de radiación EM como teléfonos móviles, walkie-talkies, calentadores dieléctricos, etc., la exposición a campos cercanos puede resultar en una elevada SAR local (por ejemplo, en cabeza, muñecas y tobillos) y que los valores globales y locales de la SAR dependen fuertemente de la distancia que separa la fuente del cuerpo.
73 Cuando el cuerpo está expuesto a las ondas de radio, un efecto directo es aquel que produce el calentamiento de los tejidos del cuerpo (Organización Mundial de la Salud, 1993). El contacto con una antena de radio o conductor metálico colocado en un campo de RF puede llevar en algunos casos a una descarga eléctrica o quemadura, efec-tos indirecefec-tos que resultan de flujo de corriente en los tejidos del cuerpo.
4.3.
Factores que afectan a la exposición
a) Densidad de potencia. La densidad de potencia es uno de los factores más importantes que influyen en la cantidad de energía absorbida en el cuerpo. De-pende principalmente de la potencia de salida del dispositivo de transmisión de radio y la configuración de la antena de transmisión. A más distancia de la an-tena, la densidad de potencia disminuye de acuerdo con una ley cuadrática in-versa. La densidad de potencia cercana a las antenas varía de una manera com-pleja con la distancia y es generalmente menor que la que se predice a partir de las consideraciones de la ley cuadrática inversa.
b) Distancia a la fuente. El potencial de las personas a ser expuestos no sólo depende de la fuerza de los campos electromagnéticos generados sino también de su distancia a la fuente y, en el caso de antenas direccionales tales como las uti-lizadas en el radar y los sistemas de satélites de comunicaciones, la proximidad a la viga principal. La transmisión de alta potencia y los sistemas de radar al-tamente direccionales no presentan necesariamente una fuente de exposición material, excepto a trabajadores especializados de mantenimiento o ingenieros. Millones de personas, sin embargo, se acercan a pocos centímetros de transmiso-res de baja potencia de RF, tales como los utilizados en los teléfonos móviles y en la seguridad y el acceso a sistemas de control.
c) Tipo de tejido. Cuando las ondas de radio son incidentes sobre un material, se producen tres procesos principales conocidos: reflexión, absorción y la trans-misión. La medida en que cada uno de los procesos se produce depende del tipo de material y su espesor en relación con la frecuencia de las ondas. Cuando las ondas de radio son incidente sobre superficies metálicas, la reflexión es el proce-so dominante; cierta abproce-sorción se produce, y no habrá apenas transmisión. En el caso de materiales biológicos, habrá parte reflejada y las proporciones relativas de absorción y la transmisión dependerá del espesor del material. Las ondas de radio en las radiocomunicaciones generalmente penetran en los tejidos del cuer-po unos cuer-pocos centímetros y tienden a ser absorbidas. Al ser absorbidas, ceden su energía a los tejidos del cuerpo y esto se suma a la energía que se produce por el metabolismo del cuerpo.
74 El SAR es distinto en las diferentes partes del cuerpo debido a que los diferentes tejidos del cuerpo tienen diferentes propiedades eléctricas - por ejemplo, algunos tejidos son conductores eléctricos mejor que otros -. En la exposición a ondas de radio, la energía no se deposita uniformemente por todo el cuerpo, incluso si la radiación incidente tiene densidad de potencia uniforme. Cuando las ondas de radio son incidentes sobre una losa de material homogéneo, la proporción de energía transmitida disminuye exponencialmente con el espesor de la losa. Por consiguiente, más energía será absorbida por el material debido a las ondas que impactan en la superficie frontal que las ondas entrantes por la parte posterior. d) Frecuencia. Las ondas de radio son menos penetrantes en los tejidos del
cuerpo a medida que aumenta la frecuencia. El campo eléctrico de una onda que penetra en un material se reduce a 37% de su valor inicial después de una dis-tancia conocida como la profundidad de la piel (véase la Figura 14). La profun-didad de penetración de los tejidos depende de su permitividad eléctrica V y de su conductividad . La expresión general para la profundidad de la piel W para malos conductores (no metálicos) a alta frecuencias es la siguiente [50]:
W X Y1 V (2 Z 1 $ [X (\ / 1]^
/
Las profundidades de penetración de los tejidos con bajo contenido en agua, ta-les como grasa y hueso son mayores que los de mayor contenido en agua tal co-mo los músculos y la piel. La Tabla 9 proporciona las profundidades típicas de la piel para tejidos con bajo y alto contenido en frecuencias seleccionadas.
Figura 14. Absorción de energía mostrando cómo la profundidad de penetración decrece conforme incrementa la frecuencia.
75
Tabla 9. Conductividad y profundidad de penetración W con baja y alta concentración de agua a las frecuencias seleccionadas.
A 100 R , la frecuencia utilizada para la radio FM, el hueso y la grasa son malos conductores por lo que absorben energía débilmente y la señal de radio-frecuencia penetra profundamente en los tejidos. Alto contenido de agua en teji-dos como los músculos y la piel, sin embargo, son buenos conductores y estos se absorben más fuertemente la energía. A mayores frecuencias, disminuye la pro-fundidad de la piel, por lo tanto, la absorción en el cuerpo se vuelve cada vez más limitada a superficie de los tejidos. En frecuencias de telefonía móvil, del orden de 900 R o más, la profundidad de la piel en el cerebro es de un unos pocos centímetros. Consecuencia, la mayoría de energía de la radiación incidente es absorbida en un lado de la cabeza unos centímetros del teléfono. A 10 la profundidad de la piel en la mayoría de los tejidos es de unos pocos milímetros por lo que casi toda la energía se absorbe en la piel y otros tejidos superficiales y habrá muy poca penetración en los tejidos profundos del cuerpo.
e) Resonancia del cuerpo.
El cuerpo humano es particularmente eficaz en la absorción de las ondas de ra-dio en condiciones de resonancia, lo cual se produce cuando la longitud de onda de la radiación es comparable con las dimensiones del cuerpo. A frecuencias por encima de aproximadamente 1 R , la orientación del cuerpo con respecto al campo incidente se vuelve cada vez más importante. El cuerpo se comporta en-tonces como una antena, que absorbe la energía dependiendo de la longitud del cuerpo en relación con la longitud de onda. La frecuencia de resonancia depende de un número de factores tales como la altura de la persona, su postura, la faci-lidad que las corrientes pueden fluir desde los pies al suelo, la conductividad de
Freq.
Tejidos con bajo contenido en agua Tejidos con alto contenido en agua
Grasa Hueso Músculo Piel
σ S m δ mm σ S m δ mm σ S m δ mm σ S m δ mm 150 MHz 0.04 366.1 0.07 301.0 0.7 67.2 0.5 85.0 450 MHz 0.04 301.9 0.10 202.2 0.8 51.3 0.7 52.9 835 MHz 0.05 252.0 0.14 139.5 0.9 43.5 0.8 41.5 1.8 GHz 0.08 157.1 0.25 66.7 1.3 29.2 1.2 28.3 2.45 GHz 0.10 117.1 0.39 45.8 1.7 22.3 1.5 22.6 3 GHz 0.13 93.6 0.51 35.2 2.1 18.0 1.7 18.9 5 GHz 0.24 49.4 0.96 17.7 4.0 9.3 3.1 10.5 10 GHz 0.58 19.6 2.13 7.3 10.6 3.3 8.01 3.8
76 la tierra debajo de sus pies, y la polarización u orientación del campo eléctrico con respecto al cuerpo. Para adultos de pie, el pico de esta absorción resonante se produce en el rango de frecuencia de 70 80 R si están aislados eléctrica-mente del suelo y en la mitad de esta banda si están conectados a tierra. Peque-ños adultos y niPeque-ños presentan las características de resonancia a frecuencias más altas (Figura 15). La resonancia puede variar según en qué parte del cuerpo se estudie, como en el caso de las extremidades.
Figura 15. SAR de cuerpo entero producido en humanos de diferentes edades debido a una exposición uniforme, asumiendo buen contacto con el suelo.
f) Volumen y duración de la exposición.
En términos generales, las normas de exposición que tienen por objeto proteger al ser humano contra los efectos nocivos del calentamiento, tenderá a promediar los niveles de campo en todo el cuerpo. Esto se basa en la suposición de que el cuerpo tiene medios efectivos de control de la temperatura, y que el equilibrio de la temperatura local se produce a través de conducción de calor y convección (incluyendo el flujo de sangre). Si sólo una parte del cuerpo, tal como un brazo o una pierna, va a ser expuestos a una fuente de RF, absorbería mucha menos energía a partir de una intensidad de campo dada que si el cuerpo entero fuera a estar expuesto. Las directrices de exposición del ICNIRP, tienden a permitir ex-posiciones más elevadas en volúmenes pequeños de tejido en la cabeza, el cuerpo y las extremidades que la exposición que se promedia en toda la masa del cuer-po. Algunos órganos, tales como los ojos, son particularmente vulnerables para calefacción.
La duración de la exposición es otro factor importante en la determinación de la cantidad de calentamiento del cuerpo. En general, el cuerpo humano sólo puede sobrevivir un muy corto plazo a exposición a condiciones extremas de calor o frío, y la mayoría de las normas que tienen por objeto proteger al ser humano
77 contra los efectos adversos de la calefacción tienden a promediar la exposición durante un cierto intervalo de tiempo, típicamente del orden de varios minutos o menos.
4.4.
Evidencia científica y epidemiología
Actualmente, y como se ha comentado anteriormente, existe una gran preocupa-ción creciente sobre las antenas de telefonía y las radiaciones que producen los teléfonos móviles. A esta preocupación, se le suma la percepción y la asociación de radiaciones electromagnéticas con efectos cancerígenos, debido a muchos factores como la falta de eficiencia de las autoridades e instituciones en exponer información al público, la falta de rigor periodístico con artículos alarmistas, etc. Es por ello que se va exponer a conti-nuación la evidencia científica existente en este tema hasta ahora y los fallos que se están cometiendo en muchos de los estudios.
El cáncer es la reproducción incontrolada de una célula, que ocurre por una acumulación de errores en los genes que controlan los mecanismos de regula-ción (oncogenes y genes supresores de tumores: Rb, p53, p21, Fas…). Por lo tanto, para causar un cáncer hay que alterar esos genes, por ejemplo mediante agentes químicos que modifiquen las hebras de ADN, o con radiaciones ionizantes. Éstas son las que tie-nen la capacidad de alterar los átomos y los enlaces de la cadena de ADN, rompiéndola o formando puentes “artificiales”, bien de forma directa (neutrones, partículas beta) o bien creando productos intermedios (especies reactivas de oxígeno) como hacen los fo-tones. Pero para que un fotón sea capaz de ionizar un átomo y, en último término, cau-sar cáncer, debe tener una energía mínima, que oscila entre 7,5-30 electronvoltios [51] (o incluso 1 eV, de manera experimental[52]).
La energía que emiten los fotones de la radiación electromagnética se puede cal-cular mediante la Ley de Planck, que dice que la energía del fotón es igual a la
constan-te de Planck multiplicada por la frecuencia de la onda: f Qg . Un móvil funciona a
una frecuencia de 900-1800 MHz: a eso le corresponde una energía de 0,000008 eV, o sea una millonésima parte de la que haría falta para romper el ADN y poder producir cáncer (por el contrario, los rayos X de las radiografías tienen una energía de 124 eV). La duda sería si al aumentar la potencia de emisión estas radiaciones no ionizantes pueden llegar a ser ionizantes. Esta duda se despaja fácilmente ya que la interacción entre fotón y ADN se hace a nivel individual. Si un fotón no puede romper el ADN, tampoco podrá hacerlo una gran cantidad de ellos.
Una de las fechas más importante en cuanto a estudios de radiación electromag-nética y posible impacto sobre la salud humana, se produjo en 2011 cuando la OMS (más concretamente, la Agencia Internacional para la Investigación sobre el Cáncer, IARC, dependiente de la OMS) hizo notar que un estudio epidemiológico (estudio In-terphone [53]) llevado a cabo hasta el año 2004 mostraba un aumento de hasta el 40% en la probabilidad de contraer un tipo de cáncer conocido como glioma. Esto les llevó a
78 clasificar los móviles en la categoría 2B (“potencialmente cancerígenos”) en la cual también hay sustancias como el café o los polvos de talco.
Durante este proyecto, se ha realizado una investigación sobre el estudio Interp-hone para conocer el rigor de este estudio, ya que implicó a 12.000 personas aproxima-damente y a 13 países. En al año 2011, al mismo tiempo que los científicos divulgaron los resultados del estudio Interphone, se observaron artículos periodísticos proclamando la relación entre radiaciones móviles y cáncer [54]. Sin embargo, este estudio tiene con-clusiones muy diferentes a lo que se divulgó esos días en los medios.
El paper del estudio Interphone que recoge los resultados para diferentes tipos de cáncer saca la siguiente conclusión:
“Overall, no increase in risk of glioma or meningioma was observed with use of mobile phones. There were suggestions of an increased risk of glioma at the highest ex-posure levels, but biases and error prevent a causal interpretation. The possible effects of long-term heavy use of mobile phones require further investigation.”
“En general, no se ha observado un incremento del riesgo de glioma o
menin-gioma con el uso de teléfonos móviles. Hubo sugerencias de un incremento del riesgo
de glioma en los niveles de exposición más altos, pero los sesgos y los errores previenen de una interpretación causal. Los posibles efectos a largo plazo del uso intensivo de móviles requieren mayor investigación.”
Si se indaga en el texto del estudio, no existe relación dosis-respuesta (a mayor exposición, mayores efectos si los hay). Muchos grupos con distintas horas de uso de móvil mostraron una especie de «efecto protector» con significancia estadística para todos los tipos de tumores. Y, finalmente, el grupo con mayor uso de móvil (y única-mente en el caso del glioma) fue el único que mostró «efecto perjudicial» con signifi-cancia estadística, observando un «efecto protector» con más relevancia estadística jus-tamente en el grupo anterior de usuarios con respecto al tiempo de uso del móvil. Es decir, los resultados indican que un uso alto del teléfono móvil es perjudicial, sin em-bargo, un uso medio-alto puede ser beneficioso. Una conclusión que hace pensar en el rigor del estudio.
En la realización del proyecto, se ha tenido la posibilidad de conocer multitud de estudios científicos relacionados con las radiaciones no ionizantes y los efectos contra la salud, en este caso, cáncer. Es significativo encontrar errores de epidemiología y es-tadística en muchos de ellos, que provocan unos resultados u otros. A continuación, se concreta tres errores muy comunes, y que pueden servir para destacar los errores del estudio Interphone que ha utilizado el IARC para clasificar lo móviles en categoría 2B:
• Sesgo de memoria. La mayoría de estudios epidemiológico, incluido el Interpho-ne, son estudios retrospectivos, en los que se pregunta hoy cuánto se usó el móvil
79 mucho tiempo atrás. Obviamente, quienes sufren un cáncer craneal se acordarán mejor de aquello que creen que lo pudo causar. Por lo tanto, el estudio posiblemen-te tienda a sobrestimar el efecto.
• Estudio comparativo. Se dispone de datos sobre miles de personas y se aprove-cha para comparar todo con todo. Así pues, sólo por azar encontraremos resulta-dos “estadísticamente significativos” (la significación estadística se fija en un 5% de probabilidades de aceptar como válidos esos resultados cuando realmente no lo son). Por lo tanto, cuantas más comparaciones hagamos, más probabilidades ten-dremos de encontrar falsos positivos, resultados significativos donde realmente no los hay.
• Ausencia de relación dosis-respuesta. El segundo grupo de mayor uso de telé-fono móvil es el que menor cáncer tiene. Además, para realizar estudios válidos y conocer cómo evoluciona un parámetro, el resto de parámetros debe quedar cons-tante, rasgo que no se cumple en muchos estudios.
En definitiva, el estudio más importante encontró una reducción de cáncer en usuarios habituales de móvil y un aumento del 40% en el 10% que más los usa, pero la publicación habla de un intervalo de confianza bajo; el riesgo no debe ser descartado, pero no ha sido probado. Los estudios publicados, que se han consultado durante el proyecto, coinciden casi unánimemente en afirmar que no existe una relación entre mó-viles y cáncer, y los pocos que encuentra una relación (a favor o en contra) pueden ser explicados perfectamente como resultado del error estadístico.
Por último, dejar constancia en la bibliografía, una serie de artículos científicos interesantes acerca de la influencia de las ondas electromagnéticas en el cuerpo hu-mano. Todos estos estudios están publicados en PUBMED, base de datos de estudios médicos de referencia y cumplen con criterios estadísticos para reconocerlos con rigor [55] [56] [57] [58].
