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Incidences des rayonnements électromagnétiques sur la santé

Nocivité des rayonnements électromagnétiques (III)

Un jour ou l'autre, nous avons probablement tous subi de petites décharges électriques en touchant un métal (la clenche d'une porte de voiture) ou même en embrassant une amie. Le corps humain est "sous tension" en raison des réactions chimiques qui se manifestent à travers notre activité métabolique. Ces courants sont même présents en absence de champ électrique externe : dans le cerveau bien sûr ou durant la digestion. Même le coeur est électriquement actif (rappelez-vous l'électrocardiogramme).

Les champs électriques de basses fréquences affectent notre corps de la même manière qu'ils influencent n'importe quel autre objet chargé électriquement. Lorsque les tissus deviennent conducteurs, ils influencent la distribution des charges électriques à leur surface; en d'autres termes il s'établit une circulation de courant à travers le corps vers le sol.

Les champs magnétiques de basses fréquences induisent une circulation de courant dans le corps humain. L'intensité de ces courants dépend de l'intensité du champ magnétique extérieur. S'il est suffisamment puissant, ces courants peuvent stimuler les nerfs et les muscles ou affecter les processus biologiques jusqu'au niveau intracellulaire.

Les champs électriques et magnétiques génèrent des tensions et des courants dans notre corps, mais même si nous nous plaçons juste en-dessous d'une ligne à haute tension, les courants induits sont très faibles comparativement aux seuils requis pour provoquer un électrochoc ou d'autres effets électriques.

La chaleur est le principal effet biologique des champs EM radiofréquences (RF). Dans les fours micro-ondes, cette propriété est utilisée pour réchauffer ou cuire les aliments grâce à l'excitation (agitation) des molécules d'eau contenue dans la matière.

Les niveaux d'énergie des champs radiofréquences auxquels nous sommes généralement exposés sont très faibles comparés à ceux nécessaires pour produire une chaleur significative. L'effet thermique des ondes radioélectriques sert de référence à la plupart des recommandations. 

Les premières signes des effets des rayonnements électromagnétiques sur la santé sont apparus après la Seconde guerre mondiale chez des militaires de l'US Navy. Des scientifiques américains ont été alertés par un syndrome qui ressemblait à un empoisonnement par de faibles niveaux de radiations. Ils découvrirent en examinant une population d'opérateurs radars un degré élevé de victimes de saignements internes, deux cas de leucémie parmi 600 opérateurs, 2 tumeurs cérébrales dans une équipe de chercheurs de 5 hommes travaillant sur une installation micro-onde et de nombreux cas de mal de tête. Le rapport des médecins fut transmis au Pentagone en 1953. Des ingénieurs en électricité de la Navy ont ensuite tenté d'évaluer la limite minimale d'inoquité des installations radars pour les militaires. Le biophysicien Herman Schwan joua un rôle majeur dans cette étude et fixa le seuil de nocivité thermique à 10 mW/cm2. Aujourd'hui nous avons vu que la FCC tolère un seuil de 5 mW/cm2 dans les environnements contrôlés tandis que les recommendations européennes sont 8 fois supérieures !

Les scientifiques ont également étudié la possibilité d'existence d'effets sous le seuil d'inocuité thermique suite à une très longue exposition. A ce jour, pour des champs de très faibles intensités subis durant de très longues périodes, aucun effet dangereux pour la santé n'a été confirmé, mais les scientifiques continuent activement à étudier la question car on ignore notamment s'il existe ou non des effets secondaires à long terme (30-40 ans).

Les effets biologiques sont des réponses mesurables à une stimulus ou à un changement environnemental. Ces modifications ne sont pas nécessairement dangereuses pour la santé. Ainsi, écouter de la musique, lire un livre, manger une pomme ou jouer au tennis produiront divers effets biologiques. Néanmoins, personne ne s'attend à ce que l'une de ces activités ait un effet négatif sur la santé.

Le corps humain dispose de mécanismes sophistiqués pour temporiser les influences nombreuses et variées des facteurs que nous rencontrons dans l'environnement. Un organisme qui ne réagirait pas face à son environnement est un organisme mort. Il ne peut pas survivre car il ne peut s'adapter. Réagir aux changements constitue donc une manière normale de vivre et d'évoluer. Mais évidemment, notre corps ne peut pas toujours compenser de manière adéquate face à tous les effets biologiques. Les changements qui sont irréversibles et stressent l'organisme durant de longues périodes ou de manière très intense peuvent représenter un risque pour la santé. Le meilleur exemple est l'effet de la radioactivité ou d'une température trop élevée.

A lire : Centrale nucléaire et cancer: un lien de cause à effet ? (sur le blog, 2007)

Etudes statistiques des risques de cancer près des centrales nucléaires et des lignes à HT

Effet d'un rayonnement équivalent à celui des téléphones cellulaires sur l'ADN de rats et de souris. Documents RF Safe/Dr. Lai et Singh.

Un effet néfaste pour la santé provoque une détérioration sensible des réactions de défense de l'individu concerné. C'est par exemple le cas de la leucémie ou du développement d'une tumeur. D'un autre côté, un effet biologique peut ou ne peut pas résulter d'un effet sanitaire néfaste.

Personne ne conteste qu'au dessus d'un certain seuil, les champs électromagnétiques peuvent déclencher des effets biologiques. Des expériences réalisées sur des volontaires en bonne santé indiquent qu'une exposition de courte durée à des niveaux de rayonnements présents dans l'environnement ou à domicile ne provoque aucun effet apparent préjudiciable. Les expositions à des intensités d'énergies importantes peuvent être dangereuses et sont réglementées par des lois nationales et internationales. Le débat actuel est centré sur la question de savoir si oui ou non une exposition à long terme à de faibles rayonnements peut induire une réponse biologique et infuencer le bien être de la personne. Le sujet de tous ces débats concerne évidemment avant tout les lignes à haute tension.

Les lignes à haute tension et ELF

Du fait qu'elles transportent beaucoup d'énergie, les lignes à haute tension (HT) présentent un cas particulier. Directement sous une ligne à HT, les champs sont beaucoup plus intenses et des études épidémiologiques confirment qu'elles sont la source de cancers si l'exposition est très longue. Le niveau d'intensité du champ électrique sous une ligne à HT et jusqu'à 25 m des conducteurs peut s'élever à 10 kV/m et présente donc potentiellement un risque après une longue exposition. Mais après combien de temps ? Probablement une vie... Des gens vivent en effet à proximité immédiate de telles installations et sont toujours bien portants. Le risque n'est donc pas supérieur à celui de la vie elle-même (on peut plus facilement mourir d'un accident de la route, d'une explosion de gaz ou par noyage par exemple !). Toutefois, l'intensité des champs électriques et magnétiques chute d'un facteur 4 chaque fois que la distance double (loi en carré inverse). A 50 ou 100 m de distance les champs sont généralement redescendus à des niveaux comparables à ceux de la région environnante éloignée des lignes à haute tension. Toutefois, l'IRPA a noté que le développement de leucémies chez les personnes exposées à des champs électromagnétiques équivalant à une distance de 75 m d'une ligne à HT de 400 kV.

Selon l'OMS, des études épidémiologiques conduites entre 2002 et 2003 apportent quelques indices probants qui ont joué un rôle pivot dans l'évaluation des risques cancérigènes établie par l'IARC

Les principales sources naturelles et artificielles (en dégradés de rouge) de rayonnements.

Ces études suggèrent que dans une population exposée à des champs magnétiques moyens de plus de 0.3 à 0.4 μT, deux fois plus d'enfants pouvaient développer une leucémie comparés à une population exposée à des énergies plus faibles. Malgré le grand nombre de données, il reste certaines incertitudes sur le fait de savoir si une exposition au champ magnétique ou à d'autre(s) facteur(s) doit ou non être considéré dans l'augmentation constatée des leucémies. 

Il faut savoir que l'IARC a déjà listé quelque 900 agents cancérigènes !... Personne ne peut appréhender toutes les permutations possibles et les effets de bords impliqués par autant de réactions potentielles, d'où l'incertitude qui plane souvent sur ce genre d'étude. 

L'incertitude est encore plus grande quand on parle du risque potentiel pour le foetus porté par les futurs mamans restant à la maison près de lignes à haute tension ou dans le cas de cataractes que certains travailleurs auraient contracté après avoir travaillé sur des pylônes à HT.

Le cas le plus étudié concerne la leucémie infantile. C'est une maladie rare qui apparaît chaque année chez 4 enfants sur 100000 âgés entre 0 et 14 ans. Une exposition à des champs magnétiques supérieurs à 0.3 ou 0.4 μT dans les habitations est également rare. On estime à partir d'études épidémiologiques que moins de 1% de la population utilisant des lignes de 220/240V est exposée à ces niveaux d'énergie. Le pourcentage pourrait être supérieur dans les pays alimentés en 110/120V.

D'un autre côté, les compagnies d'électricité ont remarqué d'étranges comportements dans les appareils électriques utilisés dans les fermes situées juste en-dessous de lignes à HT : clignotement des néons, interruption temporaire des moteurs, etc. Ces effets sont concrèts, quantifiables et ajoutent un risque épidémiologique confirmant que ces lignes à HT induisent des effets inattendus, et plus que probablement des risques biologiques à courte distance (< 100 m). 

Quant à savoir s'il faut ou non manger les pommes ou les fraises qui ont muri sous de tels champs électromagnétiques ou manger la viande des animaux qui ont vécu sous ces rayonnements, nul ne peut répondre car les effets sont d'une part peu étudiés en tant que tels et d'autre part difficilement quantifiables. Mais si risque sanitaire il devait y avoir, il semble en tout cas de loin inférieur à celui des aliments transgéniques du fait que nous n'avons pas encore constaté d'altération biologique dans la nature des fruits ou dans le métabolisme des animaux concernés (voir plus bas les normes d'exposition). Dans tous les cas, la nature a toujours créé de nouvelles espèces ou variétés de fruits ou d'animaux sans que leur consommation soit préjuciable à l'être humain.

Directives

Intensité du champ électromagnétique émis par une antenne UHF simulé avec le logiciel REMS. Document I2Stech.

Ayant rassemblé tous les éléments et connaissant les risques potentiels, que peut-on conclure à partir de toutes ces données ? Ainsi que nous l'avons dit un peu plus haut, l'ensemble des données rassemblées à ce jour ne donne pas de résultat bien clair, noir ou blanc en cette matière.

Dans ce contexte il faut remarquer qu'aucun guide ne donnera jamais une limite précise entre zone à risque et zone sécurisée. Il n'existe pas un niveau au-dessus duquel les expositions deviennent dangereuses pour la santé; en fait, le risque potentiel pour l'être humain augmente graduellement avec le degré d'exposition (la dose). Les guides indiquent qu'en-dessous d'un seuil donné, l'exposition à un champ électromagnétique est inoffensive en l'état actuel de nos connaissances. Toutefois, cela n'implique pas automatiquement qu'au-dessus du seuil donné, l'exposition devient risquée, d'où le laisser-aller en cette matière du chef des autorités. Il y a toutefois une tendance générale à dimininuer les seuils à risque.

Néanmoins, le public ne réagit pas comme les autorités ! D'une part, nous savons de tristes expériences que certains gouvernements et beaucoup d'industriels, privés ou publics, nous ont parfois caché des accidents au cours desquels la population fut contaminée (Bophal, Mururoa, NTS, Tchernobyl, etc). Nous devons donc correctement interpréter ces études et surveiller l'attitude de nos dirigeants comme celle des industriels parfois criminels. D'autre part, le public à tendance à craindre ce qu'il ne connaît pas. Dans le cas des champs EM, ceux-ci étant invisibles, inodores et silencieux, le public non informé a tendance à leur faire porter tous les maux de la terre malgré la transparence et les conclusions pour la plupart négatives qui ressortent des études scientifiques.

Pour être en mesure de fixer des limites d'exposition, les études scientifiques doivent être en mesure d'identifier les seuils à partir desquels les premiers effets deviennent apparents. Comme les êtres humains ne peuvent pas être utilisés dans de telles expériences, sauf accidentellement (tous les cas de leucémie entrent dans cette catégorie), les conseils se fondent sur l'étude animale. Des changements subtils dans le comportement des animaux sous l'emprise de faibles champs EM précèdent souvent des changements plus sévères de leur santé sous des rayonnements plus intenses. Un comportement anormal est un indicateur très probant d'une réponse biologique et représente l'observable la plus faible d'un effet sanitaire nuisible. Les guides recommandent notamment d'éviter de s'exposer à des champs EM sous lequels un changement comportemental est détectable.

Résumé des normes d'exposition

 

Fréquence de  l'alimentation

Fréquence des téléphones mobiles (GSM)

Fréquence des fours micro-ondes

Fréquence

50 Hz

50 Hz

900 MHz

1.8 GHz

2.45 GHz

Champ EM

Champ Electrique

(V/m)

Champ Magnétique

(μT)

Densité de Puissance

(W/m2)

Densité de Puissance

(W/m2)

Densité 

de Puissance

(W/m2)

Limite d'exposition publique

5000

100

4.5

9

10

Limite d'exposition professionnelle

10000

500

22.5

45

 -

Table 3 - Source : ICNIRP, "EMF guidelines", Health Physics 74, 494-522 (1998)

Ce seuil d'inocuité sanitaire n'est pas équivalent à la limite recommandée par les institutions ou légalement. Par sécurité, l'ICNIRP applique un facteur réducteur de 10 dans les zones de travail exposées et un facteur de 50 dans les lieux publics (privés ou non contrôlés).

C'est pourquoi dans le spectre RF (10 MHz - 300 GHz) les niveaux d'énergie maximum auxquels nous pouvons être soumis dans l'environnement ou à domicile sont au moins 50 fois inférieurs au seuil auquel apparaissent les premiers changements de comportement chez les animaux. C'est une bonne nouvelle ! Peut être moins pour votre petit rat ou votre souris sortie d'un laboratoire.

Niveaux d'expositions maximum (Densité de puissance)

Appareil

Exposition maximale pour le public

(W/m2)

Emetteur radio ou TV

0.1

Téléphone mobile (GSM)

0.1

Radar

0.2

Four à micro-onde

0.5

Table 4 - Source : OMS Bureau Régional pour l'Europe

Equations

Dans la plupart des cas où la densité de puissance devient suffisant élevée pour présenter un risque cela concerne le champ proche, une zone située dans un rayon de quelques longueurs d'ondes autour de l'antenne. Si cela représente un espace de 12 cm pour un GSM, pour une antenne HF cela couvre une zone d'environ 20 mètres de rayon. 

Dans le champ proche, les interactions avec le sol et d'autres variables génèrent des valeurs qui ne peuvent pas être déterminées par une simple arithmétique. Il faut donc faire appel à des programmes de simulations tel que MININEC, etc.

A consulter : Amateur Radio RF Safety Calculator

RF Field Strength Meter (en kit)

Conversion de la puissance en champ électrique ou magnétique

La PIRE (Puissance Isotrope Rayonnée Equivalente ou EIRP) est la puissance P multipliée par le gain G de l'antenne (comparé à une antenne isotrope dont on a soustrait les pertes) :

PIRE(W) = G(dBi) x P(W)

La relation fondamentale donnant le champ électrique en focntion de la puissance et de la distance :

E(V/m) = √(30 x PIRE(W)) / d(m)

On en déduit la relation donnant la distance de sécurité :

d(m) = √(30 x PIRE(W)) / E(V/m)

Puisque le champ électrique (E) et le champ magnétique (H) sont unis par la relation E/H = Zo = 377, nous pouvons également calculer la force du champ magnétique :

H(A/m) = √(2.11x10-4 x PIRE(W)) / d(m)

Pour une distance d, on peut considérer une surface dont la surface s = πd² où d=2r. Toute la puissance est rayonnée dans cette sphère et la densité de puissance est dont égale à S = P/s ou S = E x H, d'où :

S(W/m²) = 0.0795 x PIRE / d²(m)

NB. Pour convertir des dBm en V/m, il faut connaître le "Facteur d'Antenne" ou FA. Il donne le courant terminal en charge (50 ohm) pour un dipôle immergé dans un champ électrique. Bien que la formule mélange les unités et ne soit pas précise, une règle permet de dire qu'un dipôle de 30 MHz présente un FA de 0 dB. Un dipôle de 60 MHz présente un FA de 6 dB et un dipôle de 15 MHz présente un FA de -6 dB. La relation ets la suivante :

FA dipôle = 20 log (F/30), avec F = la fréquence.

Un dipôle de 30 MHz plongé dans un champ électrique de 1 V/m affiche 1 volt. Un dipôle de 60 MHz affiche 0.5 volt et un dipôle de 15 MHz affiche 2 volts. Il faut ensuite convertir par exemple une valeur de 20 dBm en niveau de signal dbuV : dans un système de 50 ohms ajouter 107 dB pour obtenir 127 dBuV. Ajouter le FA. Si FA = -19 dB (pour un dipôle de 80 m coupé accordé sur 3.5 MHz), le champ électrique vaut 127 - 19 = 108 dBuV. Convertir la valeur de 108 dBuV en volts, on obtient 0.25 volts.

En guise de conclusion

L'Organisation Mondiale de la Santé (OMS) a resumé en quelques mots les effets associés aux champs EM :

- Un large éventail d'influences environnementales provoquent des effets biologiques. "Effet biologique" n'est pas synonyme de "danger pour la santé". Des recherches spécifiques sont encore nécessaires pour identifier et évaluer les dangers qui menacent la santé.

- A basse fréquence, les champs électriques et magnétiques extérieurs engendrent des courants de faible intensité qui circulent dans l'organisme. Dans l'environnement habituel, l'intensité de ces courants induits dans l'organisme est pratiquement toujours trop faible pour avoir des effets marqués.

- Le principal effet des radiofréquences est un échauffement des tissus exposés.

- Il est indubitable qu'une exposition de courte durée à des champs électromagnétiques très intenses peut être dangereuse pour la santé. Les craintes qui se manifestent dans le public concernent surtout les éventuels effets à long terme que pourrait avoir une exposition à des champs électromagnétiques d'intensité inférieure au seuil d'apparition de réactions biologiques aiguës.

- Le projet international pour l'étude des champs électromagnétiques a été lancé par l'OMS dans le but d'apporter une réponse objective et scientifiquement validée aux préoccupations du public à l'égard des dangers que pourrait comporter l'exposition à des champs électromagnétiques de faible intensité.

- Malgré de nombreuses recherches, rien n'indique pour l'instant que l'exposition à des champs électromagnétiques de faible intensité soit dangereuse pour la santé humaine.

- Au niveau international, la recherche porte principalement sur l'étude des liens qui pourraient exister entre certains cancers et les champs électromagnétiques produits par les lignes électriques ou les générateurs de radiofréquences. Sans indication contraire, pour votre propre santé, rester à plus de 100 m des lignes à haute tension.

Derniers conseils

Le risque de nocivité potentiel associé aux champs électromagnétiques doit être pris au sérieux. Une analyse plus complète que cette article, complétée par des références a été publiée par Ivan Shulman, WC2S dans le magazine radioamateur QST (Cf la bibliographie ci-dessous). De plus, QST tient ses lecteurs au courant des derniers développements en matière de sécurité RF et sur la réglementation tant locale que fédérale. Les associations étrangères équivalentes (RSGB, UBA, etc) assurent le même service.

Si vous voulez acheter un détecteur/mesureur de champ électromagnétique, je vous suggère deux modèles américains : CellSensor et EM eye. Leur prix avoisine $100. Beaucoup d'autres marques à travers le monde proposent des appareils similaires.

Pour plus d'informations

- RF Field Strength Meter (en kit)

- Using a cell phones for one hour increases cancer risk by 500% study shows, Natural News, 2016

- Une tumeur au cerveau due à l'usage intensif du GSM (sur le blog, 2012)

- Les ondes des portables 2x plus intenses en voiture, Auto Plus, 2008

- Centrale nucléaire et cancer: un lien de cause à effet ? (sur le blog, 2007)

- Centrale nucléaire, GSM et cancer: un lien de cause à effet ?

- Tout sur les effets des ondes, gouv.fr

- IEEE Standard for Safety Levels with Respect to Human Exposure to Radio Frequency Electromagnetic Fields, 3 kHz to 300 GHz", ref. IEEE Standard C95.3-2002, 2002 (data 1991)

- Le livre RF Exposure and You publié par l'ARRL ($23)

- EMF guidelines, ICNIRP, Health Physics, 74, spécialement la section pp. 494-522 sur le champs EM jusqu'à 300 GHz (1998)

- Dans leurs pages techniques (TIS), l'ARRL propose également des études très intéressantes telle que Power-Line Noise Mitigation Handbook for Naval and Other Receiving Sites.

- PCE Instr. : propose des instruments de mesures et des systèmes de contrôles, y compris un détecteur de champ EM (PCE EMF 823)

- Radiofrequency Meters

- Les consultants belges Delvaux-Danze proposent sur leur site une revue de divers appareils de mesure des rayonnements

- Benoit Louppe, directeur de la société belge Etudes et vie propose ses services pour mesurer les nuisances électromagnétiques.

- L'Institut National de Recherche et de Sécurité (INRS) a publié une brochure au format PDF sur les sources de rayonnements non ionisants jusque 60 GHz.

- L'Institute of Electrical and Electronics Engineers a publié en 1992 "IEEE Standard for Safety Levels with Respect to Human Exposure to Radio Frequency Electromagnetic Fields, 3 KHz to 300 GHz", Ref. IEEE Standard C95.1-1991. Cette publication a été complétée et remplacée en 2002 par le IEEE Standard C95.3-2002 ($77).

- Une liste complète de publications concernant les effets biologiques des RF et d'autres interactions des champs EM avec les tissus est disponible sur le site Spread Spectrum Scene.

- Un excellent document sur les effets des GSM sur la santé a été publié par la FDA américaine sous la rubrique "Cell Phone".

- L'Organisation Mondiale de la Santé (OMS) a également écrit un long article intitulé Que sont les champs électromagnétiques ?, complété par des tables.

- L'Environmental Protection Agency a publié gratuitement un livret intitulé EMF in Your Environment, document Réf. 402-R-92-008, daté de décembre 1992.

- L'ICNIRP a publié un rapport complet intitulé "International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection Guidelines for limiting exposure to time varying electric, magnetic and electromagnetic fields (up to 300 GHz)", dans Health Physics 74(4), p494-522, (1998).

- Le Medical College of Wisconsin a publié une FAQ *très complète* intitulée Cellular Phone Antennas and Human Health, comprenant des liens externes.

- Le physicien John W. Farley a publié en 2003 un article intitulé "Power Lines and Cancer: Nothing to Fear" dans lequel il critique certaines conclusions hâtives et fausses et propose de nombreux liens externes.

- RF Safe a publié un article intitulé "Effects of RF radiation" dans lequel il discute de l'effet biologique des émissions des GSM. Ce site propose plusieurs articles sur le même thème.

- Le Finnish Institute of Occupational Health (FIOH) a publié un rapport très compréhensible au format PDF (2.3 MB) intitulé Overview of Effects and Protection of Non-Ionizing radiation, qui décrit quelques mesures intéressantes réalisées sur différents appareils.

- Pour une revue générale des mesures électromagnétiques, l'ITS propose quelques documents en ligne au format PDF.

I2Stech vend un logiciel appelé REMS pour simuler en 3D le champ électromagnétique émis par les antennes travaillant au-dessus de 30 MHz.

- Enfin, l'association radioamateur belge UBA propose un programme de calcul du rayonnement des antennes au format Excel associé à une base de données Access. Choisir le menu Français puis la section Download ou Dossiers. Le programme a été appelé "RFHZD".

° Ce document est une réimpression de l'article publié dans l'ouvrage "1997 ARRL Handbook for Radio Amateurs", Copyright ©1996 American Radio Relay League, Inc. Les textes complémentaires sur les risques sanitaires, la température des semiconducteurs, les commentaires concernant les GSM, systèmes Wi-Fi, ELF, les références et les tables sont de l'auteur, LX4SKY. Ce document peut être reproduit pour tout usage non commercial à condition de mentionner les sources.

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