L'énergie électromagnétique des radiofréquences (RF) et le rayonnement micro-ondes sont utilisés dans une variété d'applications dans l'industrie, le commerce, la médecine et la recherche, ainsi qu'à la maison. Dans la gamme de fréquence de 3 à 3 x 108 kHz (c'est-à-dire 300 GHz), nous reconnaissons facilement des applications telles que la radiodiffusion et la télévision, les communications (téléphone longue distance, téléphone cellulaire, radiocommunication), les radars, les radiateurs diélectriques, les radiateurs à induction, les alimentations commutées et les écrans d'ordinateur.
Le rayonnement RF de haute puissance est une source d'énergie thermique qui porte toutes les implications connues du chauffage pour les systèmes biologiques, y compris les brûlures, les changements temporaires et permanents de la reproduction, les cataractes et la mort. Pour la large gamme de radiofréquences, la perception cutanée de la chaleur et de la douleur thermique n'est pas fiable pour la détection, car les récepteurs thermiques sont situés dans la peau et ne détectent pas facilement le réchauffement profond du corps causé par ces champs. Des limites d'exposition sont nécessaires pour se protéger contre ces effets néfastes sur la santé de l'exposition aux champs de radiofréquence.
Exposition professionnelle
Chauffage par induction
En appliquant un champ magnétique alternatif intense, un matériau conducteur peut être chauffé par induction courants de Foucault. Un tel chauffage est utilisé pour le forgeage, le recuit, le brasage et le brasage. Les fréquences de fonctionnement vont de 50/60 à plusieurs millions de Hz. Étant donné que les dimensions des bobines produisant les champs magnétiques sont souvent petites, le risque d'exposition de tout le corps à un niveau élevé est faible ; cependant, l'exposition aux mains peut être élevée.
Chauffage diélectrique
L'énergie radiofréquence de 3 à 50 MHz (principalement aux fréquences de 13.56, 27.12 et 40.68 MHz) est utilisée dans l'industrie pour une variété de processus de chauffage. Les applications comprennent l'étanchéité et le gaufrage du plastique, le séchage de la colle, le traitement des tissus et des textiles, le travail du bois et la fabrication de produits aussi divers que les bâches, les piscines, les doublures de lit à eau, les chaussures, les chemises de chèques de voyage, etc.
Les mesures rapportées dans la littérature (Hansson Mild 1980 ; IEEE COMAR 1990a, 1990b, 1991) montrent que dans de nombreux cas, les champs de fuite sont très élevés à proximité de ces appareils RF. Souvent, les opératrices sont des femmes en âge de procréer (c'est-à-dire de 18 à 40 ans). Les champs de fuite sont souvent étendus dans certaines situations professionnelles, entraînant une exposition du corps entier des opérateurs. Pour de nombreux appareils, les niveaux d'exposition aux champs électriques et magnétiques dépassent toutes les directives de sécurité RF existantes.
Ces dispositifs pouvant engendrer une très forte absorption d'énergie RF, il est intéressant de contrôler les champs de fuite qui en émanent. Ainsi, une surveillance RF périodique devient essentielle pour déterminer si un problème d'exposition existe.
Systèmes de communication
Les travailleurs dans les domaines de la communication et du radar ne sont exposés qu'à des champs de faible intensité dans la plupart des situations. Cependant, l'exposition des travailleurs qui doivent escalader des tours FM/TV peut être intense et des précautions de sécurité sont nécessaires. L'exposition peut également être importante à proximité d'armoires d'émetteurs dont les verrouillages sont désactivés et les portes ouvertes.
Exposition médicale
L'une des premières applications de l'énergie RF a été la diathermie à ondes courtes. Des électrodes non blindées sont généralement utilisées pour cela, ce qui peut entraîner des champs parasites élevés.
Récemment, des champs RF ont été utilisés en conjonction avec des champs magnétiques statiques dans imagerie par résonance magnétique (IRM). Étant donné que l'énergie RF utilisée est faible et que le champ est presque entièrement contenu dans l'enceinte du patient, l'exposition des opérateurs est négligeable.
Effets biologiques
Le taux d'absorption spécifique (DAS, mesuré en watts par kilogramme) est largement utilisé comme grandeur dosimétrique, et les limites d'exposition peuvent être dérivées des DAS. Le DAS d'un corps biologique dépend de paramètres d'exposition tels que la fréquence du rayonnement, l'intensité, la polarisation, la configuration de la source de rayonnement et du corps, les surfaces de réflexion et la taille, la forme et les propriétés électriques du corps. De plus, la distribution spatiale du SAR à l'intérieur du corps est très non uniforme. Le dépôt d'énergie non uniforme entraîne un échauffement non uniforme du corps profond et peut produire des gradients de température internes. Aux fréquences supérieures à 10 GHz, l'énergie se dépose près de la surface du corps. Le SAR maximum se produit à environ 70 MHz pour le sujet standard et à environ 30 MHz lorsque la personne est en contact avec le sol RF. Dans des conditions extrêmes de température et d'humidité, des DAS corps entier de 1 à 4 W/kg à 70 MHz devraient provoquer une augmentation de la température centrale d'environ 2 ºC chez les êtres humains en bonne santé en une heure.
Le chauffage RF est un mécanisme d'interaction qui a été largement étudié. Des effets thermiques ont été observés à moins de 1 W/kg, mais les seuils de température n'ont généralement pas été déterminés pour ces effets. Le profil temps-température doit être pris en compte dans l'évaluation des effets biologiques.
Des effets biologiques se produisent également lorsque le chauffage RF n'est ni un mécanisme adéquat ni un mécanisme possible. Ces effets impliquent souvent des champs RF modulés et des longueurs d'onde millimétriques. Diverses hypothèses ont été proposées mais n'ont pas encore fourni d'informations utiles pour dériver les limites d'exposition humaine. Il est nécessaire de comprendre les mécanismes fondamentaux de l'interaction, car il n'est pas pratique d'explorer chaque champ RF pour ses interactions biophysiques et biologiques caractéristiques.
Des études humaines et animales indiquent que les champs RF peuvent avoir des effets biologiques nocifs en raison d'un échauffement excessif des tissus internes. Les capteurs de chaleur du corps sont situés dans la peau et ne détectent pas facilement la chaleur au plus profond du corps. Les travailleurs peuvent donc absorber des quantités importantes d'énergie RF sans être immédiatement conscients de la présence de champs de fuite. Il a été rapporté que le personnel exposé aux champs RF provenant d'équipements radar, de radiateurs et de scellants RF et de tours de radio-TV a ressenti une sensation de réchauffement quelque temps après avoir été exposé.
Il y a peu de preuves que le rayonnement RF puisse initier le cancer chez l'homme. Néanmoins, une étude a suggéré qu'il pourrait agir comme promoteur du cancer chez les animaux (Szmigielski et al. 1988). Les études épidémiologiques du personnel exposé aux champs RF sont peu nombreuses et ont généralement une portée limitée (Silverman 1990; NCRP 1986; OMS 1981). Plusieurs enquêtes sur les travailleurs professionnellement exposés ont été menées dans l'ex-Union soviétique et les pays d'Europe de l'Est (Roberts et Michaelson 1985). Cependant, ces études ne sont pas concluantes en ce qui concerne les effets sur la santé.
L'évaluation humaine et les études épidémiologiques sur les opérateurs de chasseurs de phoques RF en Europe (Kolmodin-Hedman et al. 1988 ; Bini et al. 1986) indiquent que les problèmes spécifiques suivants peuvent survenir :
- Brûlures RF ou brûlures par contact avec des surfaces thermiquement chaudes
- engourdissement (c'est-à-dire paresthésie) dans les mains et les doigts ; sensibilité tactile perturbée ou altérée
- irritation des yeux (probablement due aux émanations de matériaux contenant du vinyle)
- réchauffement et inconfort importants des jambes des opérateurs (peut-être en raison de la circulation du courant entre les jambes et le sol).
Smartphones
L'utilisation des radiotéléphones personnels augmente rapidement, ce qui a entraîné une augmentation du nombre de stations de base. Ceux-ci sont souvent situés dans des espaces publics. Cependant, l'exposition du public à ces stations est faible. Les systèmes fonctionnent généralement sur des fréquences proches de 900 MHz ou 1.8 GHz en utilisant une technologie analogique ou numérique. Les combinés sont de petits émetteurs radio de faible puissance qui sont maintenus à proximité de la tête lors de leur utilisation. Une partie de la puissance émise par l'antenne est absorbée par la tête. Des calculs numériques et des mesures dans des têtes fantômes montrent que les valeurs de DAS peuvent être de l'ordre de quelques W/kg (voir plus loin la déclaration de l'ICNIRP, 1996). L'inquiétude du public concernant le danger pour la santé des champs électromagnétiques s'est accrue et plusieurs programmes de recherche sont consacrés à cette question (McKinley et al., rapport non publié). Plusieurs études épidémiologiques sont en cours concernant l'utilisation du téléphone mobile et le cancer du cerveau. Jusqu'à présent, une seule étude animale (Repacholi et al. 1997) avec des souris transgéniques exposées 1 h par jour pendant 18 mois à un signal similaire à celui utilisé dans la communication mobile numérique a été publiée. À la fin des expériences, 43 des 101 animaux exposés avaient des lymphomes, contre 22 sur 100 dans le groupe exposé de manière fictive. L'augmentation était statistiquement significative (p > 0.001). Ces résultats ne peuvent pas être facilement interprétés avec pertinence pour la santé humaine et des recherches supplémentaires à ce sujet sont nécessaires.
Normes et lignes directrices
Plusieurs organisations et gouvernements ont publié des normes et des directives pour la protection contre une exposition excessive aux champs RF. Une revue des normes de sécurité mondiales a été donnée par Grandolfo et Hansson Mild (1989); la discussion ici ne concerne que les directives émises par l'IRPA (1988) et la norme IEEE C 95.1 1991.
La justification complète des limites d'exposition aux RF est présentée dans l'IRPA (1988). En résumé, les directives de l'IRPA ont adopté une valeur DAS limite de base de 4 W/kg, au-dessus de laquelle on considère qu'il y a une probabilité croissante que des conséquences néfastes pour la santé puissent se produire en raison de l'absorption d'énergie RF. Aucun effet néfaste sur la santé n'a été observé en raison d'expositions aiguës inférieures à ce niveau. En intégrant un facteur de sécurité de dix pour tenir compte des conséquences possibles d'une exposition à long terme, 0.4 W/kg est utilisé comme limite de base pour dériver les limites d'exposition pour l'exposition professionnelle. Un autre facteur de sécurité de cinq est incorporé pour dériver des limites pour le grand public.
Limites d'exposition dérivées pour l'intensité du champ électrique (E), l'intensité du champ magnétique (H) et la densité de puissance spécifiée en V/m, A/m et W/m2 respectivement, sont illustrés à la figure 1. Les carrés des E ainsi que H les champs sont moyennés sur six minutes, et il est recommandé que l'exposition instantanée ne dépasse pas les valeurs moyennées dans le temps de plus d'un facteur de 100. De plus, le courant corps-terre ne doit pas dépasser 200 mA.
Figure 1. Limites d'exposition IRPA (1988) pour l'intensité du champ électrique E, l'intensité du champ magnétique H et la densité de puissance
La norme C 95.1, établie en 1991, par l'IEEE donne des valeurs limites pour l'exposition professionnelle (environnement contrôlé) de 0.4 W/kg pour le DAS moyen sur l'ensemble du corps d'une personne et de 8 W/kg pour le DAS maximal délivré à un gramme de tissu pendant 6 minutes ou plus. Les valeurs correspondantes pour l'exposition du grand public (environnement non contrôlé) sont de 0.08 W/kg pour le DAS corps entier et de 1.6 W/kg pour le DAS crête. Le courant corps-terre ne doit pas dépasser 100 mA dans un environnement contrôlé et 45 mA dans un environnement non contrôlé. (Voir IEEE 1991 pour plus de détails.) Les limites dérivées sont présentées dans la figure 2.
Figure 2. Limites d'exposition IEEE (1991) pour l'intensité du champ électrique E, l'intensité du champ magnétique H et la densité de puissance
De plus amples informations sur les champs de radiofréquences et les micro-ondes peuvent être trouvées, par exemple, dans Elder et al. 1989, Greene 1992, et Polk et Postow 1986.