36. Augmentation de la pression barométrique
Éditeur de chapitre : TJR François
Table des matières
Travailler sous une pression barométrique accrue
Éric Kindwall
Dees F.Gorman
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1. Instructions pour les travailleurs de l'air comprimé
2. Maladie de décompression : classification révisée
37. Pression barométrique réduite
Éditeur de chapitre : Walter Dummer
Acclimatation ventilatoire à la haute altitude
John T. Reeves et John V. Weil
Effets physiologiques de la pression barométrique réduite
Kenneth I. Berger et William N. Rom
Considérations sanitaires pour la gestion du travail à haute altitude
John B. Ouest
Prévention des risques professionnels en haute altitude
Walter Dummer
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38. Dangers biologiques
Éditeur de chapitre : Zuheir Ibrahim Fakhri
Risques biologiques sur le lieu de travail
Zuheir I. Fakhri
Animaux aquatiques
D.Zannini
Animaux venimeux terrestres
JA Rioux et B. Juminer
Caractéristiques cliniques de la morsure de serpent
David A. Warrell
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1. Milieux de travail avec agents biologiques
2. Virus, bactéries, champignons et plantes sur le lieu de travail
3. Les animaux comme source de risques professionnels
39. Catastrophes naturelles et technologiques
Éditeur de chapitre : Quai Alberto Bertazzi
Catastrophes et accidents majeurs
Quai Alberto Bertazzi
Convention de l'OIT concernant la prévention des accidents industriels majeurs, 1993 (n° 174)
Préparation aux catastrophes
Peter J.Baxter
Activités post-catastrophe
Benedetto Terracini et Ursula Ackermann-Liebrich
Problèmes liés aux conditions météorologiques
jean français
Avalanches : dangers et mesures de protection
Gustav Pointtingl
Transport de matières dangereuses : chimiques et radioactives
Donald M.Campbell
Accidents radiologiques
Pierre Verger et Denis Winter
Étude de cas : Que signifie dose ?
Mesures de santé et de sécurité au travail dans les zones agricoles contaminées par des radionucléides : l'expérience de Tchernobyl
Yuri Kundiev, Leonard Dobrovolsky et VI Chernyuk
Étude de cas : L'incendie de l'usine de jouets Kader
Subvention Casey Cavanaugh
Impacts des catastrophes : leçons d'un point de vue médical
José Luis Zeballos
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1. Définitions des types de catastrophes
2. Nombre moyen de victimes sur 25 ans par type et région-déclencheur naturel
3. Nombre moyen de victimes sur 25 ans par type et région - déclencheur non naturel
4. Nombre moyen de victimes sur 25 ans par type de déclencheur naturel (1969-1993)
5. Nombre moyen de victimes sur 25 ans par type de déclencheur non naturel (1969-1993)
6. Déclencheur naturel de 1969 à 1993 : événements sur 25 ans
7. Déclencheur non naturel de 1969 à 1993 : événements sur 25 ans
8. Déclencheur naturel : Nombre par région mondiale et type en 1994
9. Déclencheur non naturel : nombre par région du monde et type en 1994
10. Exemples d'explosions industrielles
11. Exemples d'incendies majeurs
12. Exemples de rejets toxiques majeurs
13. Rôle de la gestion des installations à risques majeurs dans la maîtrise des risques
14. Méthodes de travail pour l'évaluation des dangers
15. Critères de la directive CE pour les installations à risques majeurs
16. Produits chimiques prioritaires utilisés pour identifier les installations à risques majeurs
17. Risques professionnels liés aux conditions météorologiques
18. Radionucléides typiques, avec leurs demi-vies radioactives
19. Comparaison de différents accidents nucléaires
20. Contamination en Ukraine, Biélorussie et Russie après Tchernobyl
21. Contamination strontium-90 après l'accident de Khyshtym (Oural 1957)
22. Sources radioactives impliquant le grand public
23. Principaux accidents impliquant des irradiateurs industriels
24. Registre des accidents radiologiques d'Oak Ridge (États-Unis) (mondial, 1944-88)
25. Schéma d'exposition professionnelle aux rayonnements ionisants dans le monde
26. Effets déterministes : seuils pour certains organes
27. Patients atteints du syndrome d'irradiation aiguë (AIS) après Tchernobyl
28. Études épidémiologiques sur le cancer de l'irradiation externe à haute dose
29. Cancers de la thyroïde chez les enfants en Biélorussie, en Ukraine et en Russie, 1981-94
30. Échelle internationale des incidents nucléaires
31. Mesures de protection génériques pour la population générale
32. Critères pour les zones de contamination
33. Catastrophes majeures en Amérique latine et dans les Caraïbes, 1970-93
34. Pertes dues à six catastrophes naturelles
35. Hôpitaux et lits d'hôpitaux endommagés/détruits par 3 catastrophes majeures
36. Victimes dans 2 hôpitaux effondrés par le tremblement de terre de 1985 au Mexique
37. Lits d'hôpitaux perdus à la suite du tremblement de terre chilien de mars 1985
38. Facteurs de risque de dommages sismiques aux infrastructures hospitalières
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40. Électricité
Éditeur de chapitre : Dominique Folliot
Électricité—Effets physiologiques
Dominique Folliot
Électricité statique
Claude Menguy
Prévention et normes
Renzo Comini
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1. Estimations du taux d'électrocution-1988
2. Relations de base en électrostatique-Collection d'équations
3. Affinités électroniques de polymères sélectionnés
4. Limites inférieures d'inflammabilité typiques
5. Redevance spécifique associée à certaines opérations industrielles
6. Exemples d'équipements sensibles aux décharges électrostatiques
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41. Feu
Éditeur de chapitre : Casey C.Grant
Concepts de base
Dougal Drysdale
Sources de risques d'incendie
Tamás Banky
Mesures de prévention des incendies
Peter F.Johnson
Mesures passives de protection contre l'incendie
Yngve Anderberg
Mesures actives de protection contre l'incendie
Gary Taylor
Organisation pour la protection contre les incendies
S. Dheri
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1. Limites inférieure et supérieure d'inflammabilité dans l'air
2. Points d'éclair et points de feu des combustibles liquides et solides
3. Sources d'allumage
4. Comparaison des concentrations des différents gaz nécessaires à l'inertage
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42. Chaleur et froid
Éditeur de chapitre : Jean-Jacques Vogt
Réponses physiologiques à l'environnement thermique
W.Larry Kenney
Effets du stress thermique et du travail dans la chaleur
Bodil Nielsen
Troubles liés à la chaleur
Tokuo Ogawa
Prévention du stress thermique
Sarah A. Nunneley
La base physique du travail dans la chaleur
Jacques Malchaire
Évaluation du stress thermique et des indices de stress thermique
Kenneth C.Parsons
Étude de cas : Indices de chaleur : formules et définitions
Échange de chaleur à travers les vêtements
Wouter A.Lotens
Environnements froids et travail à froid
Ingvar Holmer, Per-Ola Granberg et Goran Dahlstrom
Prévention du stress dû au froid dans des conditions extérieures extrêmes
Jacques Bittel et Gustave Savourey
Indices et normes de froid
Ingvar Holmer
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1. Concentration d'électrolytes dans le plasma sanguin et la sueur
2. Indice de stress thermique et durées d'exposition admissibles : calculs
3. Interprétation des valeurs de l'indice de stress thermique
4. Valeurs de référence pour les critères de contrainte thermique et de déformation
5. Modèle utilisant la fréquence cardiaque pour évaluer le stress thermique
6. Valeurs de référence WBGT
7. Pratiques de travail pour les environnements chauds
8. Calcul de l'indice SWreq & méthode d'évaluation : équations
9. Description des termes utilisés dans l'ISO 7933 (1989b)
10. Valeurs WBGT pour quatre phases de travail
11. Données de base pour l'évaluation analytique selon ISO 7933
12. Évaluation analytique selon ISO 7933
13. Températures de l'air de divers environnements professionnels froids
14. Durée du stress dû au froid non compensé et réactions associées
15. Indication des effets anticipés d'une exposition au froid léger et sévère
16. Température des tissus corporels et performances physiques humaines
17. Réponses humaines au refroidissement : réactions indicatives à l'hypothermie
18. Recommandations sanitaires pour le personnel exposé au stress du froid
19. Programmes de conditionnement pour les travailleurs exposés au froid
20. Prévention et atténuation du stress dû au froid : stratégies
21. Stratégies et mesures liées à des facteurs et équipements spécifiques
22. Mécanismes généraux d'adaptation au froid
23. Nombre de jours où la température de l'eau est inférieure à 15 ºC
24. Températures de l'air de divers environnements professionnels froids
25. Classification schématique du travail à froid
26. Classification des niveaux de taux métabolique
27. Exemples de valeurs d'isolation de base des vêtements
28. Classification de la résistance thermique au refroidissement des gants
29. Classification de la résistance thermique de contact des gants
30. Indice de refroidissement éolien, température et temps de congélation de la chair exposée
31. Pouvoir refroidissant du vent sur la chair exposée
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43. Heures de travail
Éditeur de chapitre : Pierre Knauth
Heures de travail
Pierre Knauth
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1. Intervalles de temps depuis le début du travail posté jusqu'à trois maladies
2. Travail posté et incidence des troubles cardiovasculaires
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44. Qualité de l'air intérieur
Éditeur de chapitre : Xavier Guardino Sola
Qualité de l'air intérieur : introduction
Xavier Guardino Sola
Nature et sources des contaminants chimiques intérieurs
Derrick Crump
Radon
Maria José Berenguer
Fumée de tabac
Dietrich Hoffmann et Ernst L. Wynder
Règlement sur le tabagisme
Xavier Guardino Sola
Mesure et évaluation des polluants chimiques
M. Gracia Rosell Farras
Contamination biologique
Brian Flannigan
Règlements, recommandations, lignes directrices et normes
Maria José Berenguer
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1. Classification des polluants organiques intérieurs
2. Émission de formaldéhyde à partir d'une variété de matériaux
3. Tttl. composés organiques volatils concs, revêtements de mur/sol
4. Produits de consommation et autres sources de composés organiques volatils
5. Principaux types et concentrations dans le Royaume-Uni urbain
6. Mesures sur le terrain des oxydes d'azote et du monoxyde de carbone
7. Agents toxiques et tumorigènes dans la fumée secondaire de cigarette
8. Agents toxiques et tumorigènes de la fumée de tabac
9. Cotinine urinaire chez les non-fumeurs
10. Méthodologie de prélèvement des échantillons
11. Méthodes de détection des gaz dans l'air intérieur
12. Méthodes utilisées pour l'analyse des polluants chimiques
13. Limites de détection inférieures pour certains gaz
14. Types de champignons pouvant causer une rhinite et/ou de l'asthme
15. Micro-organismes et alvéolite allergique extrinsèque
16. Micro-organismes dans l'air intérieur non industriel et la poussière
17. Normes de qualité de l'air établies par l'US EPA
18. Directives de l'OMS pour les nuisances non cancéreuses et non olfactives
19. Valeurs guides de l'OMS basées sur les effets sensoriels ou la gêne
20. Valeurs de référence pour le radon de trois organisations
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45. Contrôle de l'environnement intérieur
Éditeur de chapitre : Juan Guasch Farras
Contrôle des environnements intérieurs : principes généraux
A. Hernández Calleja
Air intérieur : méthodes de contrôle et de nettoyage
E. Adán Liébana et A. Hernández Calleja
Objectifs et principes de la ventilation générale et par dilution
Emilio Castejon
Critères de ventilation pour les bâtiments non industriels
A. Hernández Calleja
Systèmes de chauffage et de climatisation
F. Ramos Pérez et J. Guasch Farrás
Air intérieur : Ionisation
E. Adán Liébana et J. Guasch Farrás
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1. Les polluants intérieurs les plus courants et leurs sources
2. Exigences de base-système de ventilation à dilution
3. Mesures de contrôle et leurs effets
4. Ajustements à l'environnement de travail et aux effets
5. Efficacité des filtres (norme ASHRAE 52-76)
6. Réactifs utilisés comme absorbants pour les contaminants
7. Niveaux de qualité de l'air intérieur
8. Contamination due aux occupants d'un bâtiment
9. Degré d'occupation des différents bâtiments
10. Contamination due au bâtiment
11. Niveaux de qualité de l'air extérieur
12. Normes proposées pour les facteurs environnementaux
13. Températures de confort thermique (basées sur Fanger)
14. Caractéristiques des ions
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46. Éclairage
Éditeur de chapitre : Juan Guasch Farras
Types de lampes et d'éclairage
Richard Forster
Conditions requises pour le visuel
Fernando Ramos Pérez et Ana Hernández Calleja
Conditions générales d'éclairage
N.Alan Smith
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1. Amélioration de la puissance et de la puissance de certaines lampes à tube fluorescent de 1,500 XNUMX mm
2. Efficacité typique des lampes
3. Système international de codage des lampes (ILCOS) pour certains types de lampes
4. Couleurs et formes courantes des lampes à incandescence et codes ILCOS
5. Types de lampe au sodium haute pression
6. Contrastes de couleurs
7. Facteurs de réflexion de différentes couleurs et matériaux
8. Niveaux recommandés d'éclairement maintenu pour les emplacements/tâches
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47. bruit
Éditeur de chapitre : Alice H.Suter
La nature et les effets du bruit
Alice H.Suter
Mesure du bruit et évaluation de l'exposition
Eduard I. Denisov et German A. Suvorov
Contrôle du bruit d'ingénierie
Dennis P. Driscoll
Programmes de préservation de l'ouïe
Larry H.Royster et Julia Doswell Royster
Normes et réglementations
Alice H.Suter
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1. Limites d'exposition admissibles (PEL) pour l'exposition au bruit, par pays
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48. Rayonnement : Ionisant
Éditeur de chapitre : Robert N. Cherry, Jr.
Introduction
Robert N. Cherry, Jr.
Biologie des rayonnements et effets biologiques
Arthur C.Upton
Sources de rayonnement ionisant
Robert N. Cherry, Jr.
Conception du lieu de travail pour la radioprotection
Gordon M.Lodde
Radioprotection
Robert N. Cherry, Jr.
Planification et gestion des accidents radiologiques
Sydney W. Porter, Jr.
49. Rayonnement, non ionisant
Éditeur de chapitre : Bengt Knave
Champs électriques et magnétiques et résultats pour la santé
Bengt Knave
Le spectre électromagnétique : caractéristiques physiques de base
Kjell Hansson Doux
Rayonnement ultraviolet
David H.Sliney
Rayonnement infrarouge
R.Matthes
Rayonnement lumineux et infrarouge
David H.Sliney
Lasers
David H.Sliney
Champs radiofréquences et micro-ondes
Kjell Hansson Doux
Champs électriques et magnétiques VLF et ELF
Michael H. Repacholi
Champs électriques et magnétiques statiques
Martino Grandolfo
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1. Sources et expositions aux IR
2. Fonction de risque thermique rétinien
3. Limites d'exposition pour les lasers typiques
4. Applications d'équipement utilisant la gamme > 0 à 30 kHz
5. Sources professionnelles d'exposition aux champs magnétiques
6. Effets des courants traversant le corps humain
7. Effets biologiques de diverses plages de densité de courant
8. Limites d'exposition professionnelle - champs électriques/magnétiques
9. Études sur des animaux exposés à des champs électriques statiques
10. Technologies majeures et grands champs magnétiques statiques
11. Recommandations de l'ICNIRP pour les champs magnétiques statiques
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50. Vibrations
Éditeur de chapitre : Michael J. Griffin
Vibration
Michael J. Griffin
Vibration globale du corps
Helmut Seidel et Michael J. Griffin
Vibration transmise à la main
Massimo Bovenzi
Motion Sickness
Alan J. Benson
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1. Activités avec effets néfastes des vibrations globales du corps
2. Mesures préventives contre les vibrations globales du corps
3. Expositions aux vibrations transmises à la main
4. Étapes, échelle d'atelier de Stockholm, syndrome des vibrations main-bras
5. Phénomène de Raynaud et syndrome des vibrations main-bras
6. Valeurs limites de seuil pour les vibrations transmises à la main
7. Directive du Conseil de l'Union européenne : Vibrations transmises à la main (1994)
8. Amplitudes de vibration pour le blanchiment des doigts
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51. La violence
Éditeur de chapitre : Léon J. Warshaw
Violence au travail
Léon J. Warshaw
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1. Taux d'homicides professionnels les plus élevés, lieux de travail américains, 1980-1989
2. Taux les plus élevés d'homicides professionnels Professions aux États-Unis, 1980-1989
3. Facteurs de risque des homicides en milieu de travail
4. Guides des programmes de prévention de la violence au travail
52. Unités d'affichage visuel
Éditeur de chapitre : Diane Berthelette
Vue d’ensemble
Diane Berthelette
Caractéristiques des postes de travail à affichage visuel
Ahmet Çakir
Problèmes oculaires et visuels
Paule Rey et Jean Jacques Meyer
Dangers pour la reproduction - Données expérimentales
Ulf Bergqvist
Effets sur la reproduction - Preuve humaine
Claire Infante-Rivard
Étude de cas : résumé des études sur les résultats de la reproduction
Troubles musculo-squelettiques
Gabrielle Bammer
Problèmes de peau
Mats Berg et Sture Lidén
Aspects psychosociaux du travail sur écran
Michael J. Smith et Pascale Carayon
Aspects ergonomiques de l'interaction homme-ordinateur
Jean Marc Robert
Normes d'ergonomie
Tom FM Stewart
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1. Distribution d'ordinateurs dans diverses régions
2. Fréquence & importance des éléments d'équipement
3. Prévalence des symptômes oculaires
4. Etudes tératologiques chez le rat ou la souris
5. Etudes tératologiques chez le rat ou la souris
6. L'utilisation d'écrans de visualisation comme facteur d'issue défavorable de la grossesse
7. Analyses pour étudier les causes des problèmes musculo-squelettiques
8. Facteurs supposés causer des problèmes musculo-squelettiques
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Cet article décrit les aspects des programmes de sûreté radiologique. L'objectif de la radioprotection est d'éliminer ou de minimiser les effets nocifs des rayonnements ionisants et des matières radioactives sur les travailleurs, le public et l'environnement tout en permettant leurs utilisations bénéfiques.
La plupart des programmes de radioprotection n'auront pas à mettre en œuvre chacun des éléments décrits ci-dessous. La conception d'un programme de radioprotection dépend des types de sources de rayonnements ionisants en cause et de la manière dont elles sont utilisées.
Principes de radioprotection
La Commission internationale de protection radiologique (CIPR) a proposé que les principes suivants guident l'utilisation des rayonnements ionisants et l'application des normes de radioprotection :
Normes de radioprotection
Des normes existent pour l'exposition aux rayonnements des travailleurs et du grand public et pour les limites annuelles d'incorporation (ALI) de radionucléides. Les normes pour les concentrations de radionucléides dans l'air et dans l'eau peuvent être dérivées des ALI.
La CIPR a publié des tableaux détaillés des ALI et des concentrations dérivées dans l'air et dans l'eau. Un résumé de ses limites de dose recommandées se trouve dans le tableau 1.
Tableau 1. Limites de dose recommandées par la Commission internationale de protection radiologique1
Application |
Limite de dose |
|
Professionnel |
public |
|
Dose efficace |
20 mSv par an en moyenne sur |
1 mSv en un an3 |
Dose annuelle équivalente en : |
||
Lentille de l'oeil |
150 mSv |
15 mSv |
Peau4 |
500 mSv |
50 mSv |
Mains et pieds |
500 mSv |
- |
1 Les limites s'appliquent à la somme des doses pertinentes provenant de l'exposition externe au cours de la période spécifiée et de la dose engagée sur 50 ans (jusqu'à 70 ans pour les enfants) provenant des incorporations au cours de la même période.
2 Avec la disposition supplémentaire que la dose efficace ne doit pas dépasser 50 mSv au cours d'une seule année. Des restrictions supplémentaires s'appliquent à l'exposition professionnelle des femmes enceintes.
3 Dans des circonstances particulières, une valeur plus élevée de dose efficace pourrait être autorisée en une seule année, à condition que la moyenne sur 5 ans ne dépasse pas 1 mSv par an.
4 La limitation de la dose efficace assure une protection suffisante de la peau contre les effets stochastiques. Une limite supplémentaire est nécessaire pour les expositions localisées afin d'éviter les effets déterministes.
Dosimétrie
La dosimétrie est utilisée pour indiquer les équivalents de dose que les travailleurs reçoivent de externe champs de rayonnement auxquels ils peuvent être exposés. Les dosimètres sont caractérisés par le type d'appareil, le type de rayonnement qu'ils mesurent et la partie du corps pour laquelle la dose absorbée doit être indiquée.
Trois principaux types de dosimètres sont les plus couramment utilisés. Ce sont des dosimètres thermoluminescents, des dosimètres à film et des chambres d'ionisation. D'autres types de dosimètres (non abordés ici) comprennent les feuilles de fission, les dispositifs de gravure de piste et les dosimètres à « bulles » en plastique.
Les dosimètres thermoluminescents sont le type de dosimètre personnel le plus couramment utilisé. Ils tirent parti du principe selon lequel, lorsque certains matériaux absorbent l'énergie des rayonnements ionisants, ils la stockent de manière à pouvoir ensuite la récupérer sous forme de lumière lorsque les matériaux sont chauffés. Dans une large mesure, la quantité de lumière libérée est directement proportionnelle à l'énergie absorbée par le rayonnement ionisant et donc à la dose absorbée par le matériau. Cette proportionnalité est valable sur une très large gamme d'énergie de rayonnement ionisant et de débit de dose absorbée.
Un équipement spécial est nécessaire pour traiter avec précision les dosimètres thermoluminescents. La lecture du dosimètre thermoluminescent détruit les informations de dose qu'il contient. Cependant, après un traitement approprié, les dosimètres thermoluminescents sont réutilisables.
Le matériau utilisé pour les dosimètres thermoluminescents doit être transparent à la lumière qu'il émet. Les matériaux les plus couramment utilisés pour les dosimètres thermoluminescents sont le fluorure de lithium (LiF) et le fluorure de calcium (CaF2). Les matériaux peuvent être dopés avec d'autres matériaux ou fabriqués avec une composition isotopique spécifique à des fins spécialisées telles que la dosimétrie neutronique.
De nombreux dosimètres contiennent plusieurs puces thermoluminescentes avec différents filtres devant eux pour permettre la discrimination entre les énergies et les types de rayonnement.
Le film était le matériau le plus populaire pour la dosimétrie du personnel avant que la dosimétrie thermoluminescente ne devienne courante. Le degré d'assombrissement du film dépend de l'énergie absorbée par le rayonnement ionisant, mais la relation n'est pas linéaire. La dépendance de la réponse du film à la dose totale absorbée, au débit de dose absorbée et à l'énergie de rayonnement est supérieure à celle des dosimètres thermoluminescents et peut limiter la plage d'applicabilité du film. Cependant, le film a l'avantage de fournir un enregistrement permanent de la dose absorbée à laquelle il a été exposé.
Diverses formulations de films et agencements de filtres peuvent être utilisés à des fins particulières, telles que la dosimétrie neutronique. Comme pour les dosimètres thermoluminescents, un équipement spécial est nécessaire pour une analyse correcte.
Le film est généralement beaucoup plus sensible à l'humidité et à la température ambiantes que les matériaux thermoluminescents et peut donner des lectures faussement élevées dans des conditions défavorables. En revanche, les équivalents de dose indiqués par les dosimètres thermoluminescents peuvent être affectés par le choc de leur chute sur une surface dure.
Seules les plus grandes organisations exploitent leurs propres services de dosimétrie. La plupart obtiennent ces services auprès d'entreprises spécialisées dans leur fourniture. Il est important que ces entreprises soient agréées ou accréditées par les autorités indépendantes appropriées afin que des résultats dosimétriques précis soient assurés.
Petites chambres d'ionisation à lecture automatique, également appelées chambres de poche, permettent d'obtenir des informations dosimétriques immédiates. Leur utilisation est souvent nécessaire lorsque le personnel doit entrer dans des zones de rayonnement élevé ou très élevé, où le personnel peut recevoir une dose absorbée importante en peu de temps. Les chambres de poche sont souvent calibrées localement et sont très sensibles aux chocs. Par conséquent, ils doivent toujours être complétés par des dosimètres thermoluminescents ou à film, qui sont plus précis et fiables mais ne fournissent pas de résultats immédiats.
La dosimétrie est requise pour un travailleur lorsqu'il a une probabilité raisonnable d'accumuler un certain pourcentage, généralement 5 ou 10 %, de l'équivalent de dose maximal admissible pour le corps entier ou certaines parties du corps.
Un dosimètre corps entier doit être porté quelque part entre les épaules et la taille, à un point où l'exposition la plus élevée est anticipée. Lorsque les conditions d'exposition le justifient, d'autres dosimètres peuvent être portés aux doigts ou aux poignets, à l'abdomen, sur un bandeau ou un chapeau au niveau du front, ou sur un col, pour évaluer l'exposition localisée aux extrémités, un fœtus ou un embryon, la thyroïde ou le lentilles des yeux. Reportez-vous aux directives réglementaires appropriées pour savoir si les dosimètres doivent être portés à l'intérieur ou à l'extérieur des vêtements de protection tels que les tabliers, les gants et les colliers en plomb.
Les dosimètres personnels indiquent uniquement le rayonnement auquel dosimètre a été exposé. L'attribution de l'équivalent de dose du dosimètre à la personne ou aux organes de la personne est acceptable pour les petites doses insignifiantes, mais les fortes doses de dosimètre, en particulier celles qui dépassent largement les normes réglementaires, doivent être analysées avec soin en ce qui concerne le placement du dosimètre et les champs de rayonnement réels auxquels le travailleur a été exposé lors de l'estimation de la dose travailleur effectivement reçu. Une déclaration doit être obtenue du travailleur dans le cadre de l'enquête et incluse dans le dossier. Cependant, bien plus souvent qu'autrement, de très fortes doses de dosimètre sont le résultat d'une exposition délibérée au rayonnement du dosimètre alors qu'il n'était pas porté.
Essai biologique
Essai biologique (aussi appelé radiobiologique) s'entend de la détermination des types, quantités ou concentrations et, dans certains cas, de l'emplacement des matières radioactives dans le corps humain, que ce soit par mesure directe (in vivo comptage) ou par analyse et évaluation des matières excrétées ou retirées du corps humain.
L'essai biologique est généralement utilisé pour évaluer l'équivalent de dose d'un travailleur dû à la matière radioactive absorbée dans l'organisme. Il peut également fournir une indication de l'efficacité des mesures actives prises pour prévenir un tel apport. Plus rarement, il peut être utilisé pour estimer la dose reçue par un travailleur suite à une exposition massive à des rayonnements externes (par exemple, en comptant les globules blancs ou les défauts chromosomiques).
Un essai biologique doit être effectué lorsqu'il existe une possibilité raisonnable qu'un travailleur absorbe ou ait absorbé dans son organisme plus d'un certain pourcentage (habituellement 5 ou 10 %) de la LAI pour un radionucléide. La forme chimique et physique du radionucléide recherché dans l'organisme détermine le type de dosage biologique nécessaire pour le détecter.
Le dosage biologique peut consister à analyser des échantillons prélevés sur le corps (par exemple, urine, matières fécales, sang ou cheveux) pour les isotopes radioactifs. Dans ce cas, la quantité de radioactivité dans l'échantillon peut être liée à la radioactivité dans le corps de la personne et par la suite à la dose de rayonnement que le corps de la personne ou certains organes ont reçu ou s'engagent à recevoir. Le dosage biologique du tritium dans l'urine est un exemple de ce type de dosage biologique.
Le balayage du corps entier ou partiel peut être utilisé pour détecter les radionucléides qui émettent des rayons x ou gamma d'énergie raisonnablement détectables à l'extérieur du corps. Test biologique de la thyroïde pour l'iode-131 (131I) est un exemple de ce type de dosage biologique.
L'essai biologique peut être effectué en interne ou des échantillons ou du personnel peuvent être envoyés à une installation ou à une organisation spécialisée dans l'essai biologique à effectuer. Dans les deux cas, un étalonnage approprié de l'équipement et l'accréditation des procédures de laboratoire sont essentiels pour garantir des résultats d'essais biologiques exacts, précis et défendables.
Vêtements de protection
Les vêtements de protection sont fournis par l'employeur au travailleur pour réduire la possibilité de contamination radioactive du travailleur ou de ses vêtements ou pour protéger partiellement le travailleur des rayonnements bêta, x ou gamma. Des exemples des premiers sont les vêtements, les gants, les cagoules et les bottes anti-contamination. Des exemples de ces derniers sont les tabliers, les gants et les lunettes au plomb.
Protection respiratoire
Un appareil de protection respiratoire est un appareil, tel qu'un respirateur, utilisé pour réduire l'absorption par un travailleur de matières radioactives en suspension dans l'air.
Les employeurs doivent utiliser, dans la mesure du possible, des processus ou d'autres contrôles techniques (par exemple, confinement ou ventilation) pour limiter les concentrations de matières radioactives dans l'air. Lorsque cela n'est pas possible pour contrôler les concentrations de matières radioactives dans l'air à des valeurs inférieures à celles qui définissent une zone de radioactivité aéroportée, l'employeur, conformément au maintien de l'équivalent de dose efficace total ALARA, doit augmenter la surveillance et limiter les apports d'un ou plusieurs des moyens suivants :
Les équipements de protection respiratoire remis aux travailleurs doivent être conformes aux normes nationales applicables à ces équipements.
L'employeur doit mettre en place et maintenir un programme de protection respiratoire qui comprend :
L'employeur doit aviser chaque utilisateur de respirateur que l'utilisateur peut quitter la zone de travail à tout moment pour être soulagé de l'utilisation du respirateur en cas de dysfonctionnement de l'équipement, de détresse physique ou psychologique, de défaillance de procédure ou de communication, de détérioration importante des conditions de fonctionnement ou de toute autre condition. qui pourrait exiger un tel soulagement.
Même si les circonstances ne nécessitent pas l'utilisation systématique de respirateurs, des conditions d'urgence crédibles peuvent exiger leur disponibilité. Dans de tels cas, les respirateurs doivent également être certifiés pour une telle utilisation par un organisme d'accréditation approprié et maintenus dans un état prêt à l'emploi.
Surveillance de la santé au travail
Les travailleurs exposés aux rayonnements ionisants devraient bénéficier des mêmes services de santé au travail que les travailleurs exposés à d'autres risques professionnels.
Les examens généraux de préembauche évaluent l'état de santé général du futur employé et établissent des données de référence. Les antécédents médicaux et d'exposition doivent toujours être obtenus. Des examens spécialisés, tels que le cristallin de l'œil et la numération des cellules sanguines, peuvent être nécessaires selon la nature de l'exposition aux rayonnements prévue. Cela doit être laissé à l'appréciation du médecin traitant.
Enquêtes sur la contamination
Une étude de contamination est une évaluation des conditions radiologiques liées à la production, à l'utilisation, au rejet, à l'élimination ou à la présence de matières radioactives ou d'autres sources de rayonnement. Le cas échéant, une telle évaluation comprend une étude physique de l'emplacement des matières radioactives et des mesures ou des calculs des niveaux de rayonnement, ou des concentrations ou quantités de matières radioactives présentes.
Des études de contamination sont effectuées pour démontrer la conformité aux réglementations nationales et pour évaluer l'étendue des niveaux de rayonnement, les concentrations ou les quantités de matières radioactives, ainsi que les risques radiologiques potentiels qui pourraient être présents.
La fréquence des enquêtes de contamination est déterminée par le degré de danger potentiel présent. Des enquêtes hebdomadaires doivent être effectuées dans les zones de stockage des déchets radioactifs et dans les laboratoires et les cliniques où des quantités relativement importantes de sources radioactives non scellées sont utilisées. Des enquêtes mensuelles suffisent pour les laboratoires qui travaillent avec de petites quantités de sources radioactives, comme les laboratoires qui effectuent in vitro tests utilisant des isotopes tels que le tritium, le carbone 14 (14C), et l'iode-125 (125I) avec des activités inférieures à quelques kBq.
L'équipement de radioprotection et les radiamètres doivent être adaptés aux types de matières radioactives et de rayonnements concernés, et doivent être correctement calibrés.
Les études de contamination consistent en des mesures des niveaux de rayonnement ambiant avec un compteur Geiger-Mueller (GM), une chambre d'ionisation ou un compteur à scintillation ; mesures d'une éventuelle contamination de surface α ou βγ avec des compteurs à scintillation GM ou au sulfure de zinc (ZnS) à fenêtre mince appropriés ; et des tests d'essuyage des surfaces à compter ultérieurement dans un compteur à puits à scintillation (iodure de sodium (NaI)), un compteur au germanium (Ge) ou un compteur à scintillation liquide, selon le cas.
Des seuils d'intervention appropriés doivent être établis pour les résultats de mesure du rayonnement ambiant et de la contamination. Lorsqu'un seuil d'intervention est dépassé, des mesures doivent être prises immédiatement pour atténuer les niveaux détectés, les rétablir dans des conditions acceptables et empêcher l'exposition inutile du personnel aux rayonnements ainsi que l'absorption et la propagation de matières radioactives.
Surveillance de l'environnement
La surveillance de l'environnement fait référence à la collecte et à la mesure d'échantillons environnementaux pour les matières radioactives et à la surveillance des zones à l'extérieur des environs du lieu de travail pour les niveaux de rayonnement. Les objectifs de la surveillance environnementale comprennent l'estimation des conséquences pour l'homme résultant du rejet de radionucléides dans la biosphère, la détection des rejets de matières radioactives dans l'environnement avant qu'ils ne deviennent graves et la démonstration de la conformité aux réglementations.
Une description complète des techniques de surveillance environnementale dépasse le cadre de cet article. Cependant, des principes généraux seront discutés.
Des échantillons environnementaux doivent être prélevés pour surveiller la voie la plus probable des radionucléides de l'environnement à l'homme. Par exemple, des échantillons de sol, d'eau, d'herbe et de lait dans les régions agricoles autour d'une centrale nucléaire doivent être prélevés régulièrement et analysés pour l'iode-131 (131I) et le strontium-90 (90Sr) contenu.
La surveillance environnementale peut comprendre le prélèvement d'échantillons d'air, d'eau souterraine, d'eau de surface, de sol, de feuillage, de poisson, de lait, de gibier, etc. Le choix des échantillons à prélever et la fréquence à laquelle les prélever doivent être basés sur les objectifs de la surveillance, bien qu'un petit nombre d'échantillons aléatoires puisse parfois identifier un problème jusque-là inconnu.
La première étape de la conception d'un programme de surveillance de l'environnement consiste à caractériser les radionucléides rejetés ou susceptibles d'être rejetés accidentellement, en fonction du type, de la quantité et de la forme physique et chimique.
La possibilité de transport de ces radionucléides dans l'air, les eaux souterraines et les eaux de surface est la prochaine considération. L'objectif est de prédire les concentrations de radionucléides atteignant l'homme directement par l'air et l'eau ou indirectement par les aliments.
La bioaccumulation des radionucléides résultant du dépôt dans les milieux aquatiques et terrestres est le prochain sujet de préoccupation. L'objectif est de prédire la concentration des radionucléides une fois qu'ils entrent dans la chaîne alimentaire.
Enfin, le taux de consommation humaine de ces aliments potentiellement contaminés et la façon dont cette consommation contribue à la dose de rayonnement humaine et au risque pour la santé qui en résulte sont examinés. Les résultats de cette analyse sont utilisés pour déterminer la meilleure approche d'échantillonnage environnemental et pour s'assurer que les objectifs du programme de surveillance environnementale sont atteints.
Tests d'étanchéité des sources scellées
Une source scellée désigne une matière radioactive qui est enfermée dans une capsule conçue pour empêcher la fuite ou la fuite de la matière. Ces sources doivent être testées périodiquement pour vérifier que la source ne laisse pas échapper de matière radioactive.
Chaque source scellée doit faire l'objet d'un test d'étanchéité avant sa première utilisation sauf si le fournisseur a fourni un certificat indiquant que la source a été testée dans les six mois (trois mois pour les émetteurs α) avant le transfert au propriétaire actuel. Chaque source scellée doit être testée pour détecter les fuites au moins une fois tous les six mois (trois mois pour les émetteurs α) ou à un intervalle spécifié par l'autorité de réglementation.
Généralement, les tests de fuite sur les sources suivantes ne sont pas requis :
Un test d'étanchéité est effectué en prélevant un échantillon de lingette sur la source scellée ou sur les surfaces de l'appareil dans lequel la source scellée est montée ou stockée sur lesquelles on peut s'attendre à ce qu'une contamination radioactive s'accumule ou en lavant la source dans un petit volume de détergent solution et en traitant le volume entier comme l'échantillon.
L'échantillon doit être mesuré de manière à ce que le test d'étanchéité puisse détecter la présence d'au moins 200 Bq de matière radioactive sur l'échantillon.
Les sources de radium scellées nécessitent des procédures de test d'étanchéité spéciales pour détecter les fuites de gaz radon (Rn). Par exemple, une procédure consiste à conserver la source scellée dans un pot avec des fibres de coton pendant au moins 24 heures. A la fin de la période, les fibres de coton sont analysées pour la présence de descendance Rn.
Une source scellée dont la fuite dépasse les limites autorisées doit être retirée du service. Si la source n'est pas réparable, elle doit être traitée comme un déchet radioactif. L'autorité de réglementation peut exiger que les sources de fuite soient signalées si la fuite résulte d'un défaut de fabrication méritant une enquête plus approfondie.
Achat
Le personnel de radioprotection doit tenir un inventaire à jour de toutes les matières radioactives et autres sources de rayonnements ionisants dont l'employeur est responsable. Les procédures de l'organisme doivent garantir que le personnel de radioprotection est au courant de la réception, de l'utilisation, du transfert et de l'élimination de toutes ces matières et sources afin que l'inventaire puisse être tenu à jour. Un inventaire physique de toutes les sources scellées doit être effectué au moins une fois tous les trois mois. L'inventaire complet des sources de rayonnements ionisants devrait être vérifié lors de l'audit annuel du programme de sûreté radiologique.
Affichage des zones
La figure 1 montre le symbole de rayonnement standard international. Cela doit apparaître bien en vue sur tous les panneaux indiquant les zones contrôlées aux fins de la radioprotection et sur les étiquettes des conteneurs indiquant la présence de matières radioactives.
Figure 1. Symbole de rayonnement
Les zones contrôlées aux fins de la radioprotection sont souvent désignées en termes de niveaux de débit de dose croissants. Ces zones doivent être signalées bien en vue par un ou des panneaux portant le symbole de rayonnement et les mots « ATTENTION, ZONE DE RAYONNEMENT », « ATTENTION (or DANGER), ZONE DE RAYONNEMENT ÉLEVÉ » ou « DANGER GRAVE, ZONE DE RAYONNEMENT TRÈS ÉLEVÉ », selon le cas.
Si une zone ou une pièce contient une quantité importante de matières radioactives (telles que définies par l'organisme de réglementation), l'entrée de cette zone ou pièce doit être signalée bien en vue par un panneau portant le symbole de rayonnement et les mots « ATTENTION (or DANGER), MATIÈRES RADIOACTIVES ».
Une zone de radioactivité aéroportée est une pièce ou une zone dans laquelle la radioactivité aéroportée dépasse certains niveaux définis par l'autorité de régulation. Chaque zone de radioactivité aéroportée doit être signalée par un ou plusieurs panneaux bien en vue portant le symbole de rayonnement et les mots « ATTENTION, ZONE DE RADIOACTIVITÉ AÉROPORTÉE » ou « DANGER, ZONE DE RADIOACTIVITÉ AÉROPORTÉE ».
Des exceptions à ces exigences d'affichage peuvent être accordées pour les chambres de patients dans les hôpitaux où ces chambres sont par ailleurs sous contrôle adéquat. Il n'est pas nécessaire d'afficher les zones ou les pièces dans lesquelles les sources de rayonnements doivent se trouver pendant des périodes de huit heures ou moins et sont par ailleurs constamment surveillées sous contrôle adéquat par du personnel qualifié.
Contrôle d'accès
Le degré auquel l'accès à une zone doit être contrôlé est déterminé par le degré de danger radiologique potentiel dans la zone.
Contrôle d'accès aux zones à haut rayonnement
Chaque entrée ou point d'accès à une zone à rayonnement élevé doit avoir une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
Au lieu des contrôles requis pour une zone à fort rayonnement, une surveillance continue directe ou électronique capable d'empêcher l'entrée non autorisée peut être substituée.
Les contrôles doivent être établis de manière à ne pas empêcher les personnes de quitter la zone à haut rayonnement.
Contrôle d'accès aux zones à très haut rayonnement
En plus des exigences pour une zone de rayonnement élevé, des mesures supplémentaires doivent être instituées pour s'assurer qu'un individu ne peut pas accéder sans autorisation ou par inadvertance à des zones dans lesquelles des niveaux de rayonnement pourraient être rencontrés à 5 Gy ou plus en 1 h à 1 m d'une source de rayonnement ou de toute surface à travers laquelle le rayonnement pénètre.
Marquages sur les conteneurs et l'équipement
Chaque conteneur de matières radioactives au-delà d'une quantité déterminée par l'autorité de réglementation doit porter une étiquette durable et clairement visible portant le symbole de rayonnement et les mots « ATTENTION, MATIÈRES RADIOACTIVES » ou « DANGER, MATIÈRES RADIOACTIVES ». L'étiquette doit également fournir suffisamment d'informations - telles que le(s) radionucléide(s) présent(s), une estimation de la quantité de radioactivité, la date à laquelle l'activité est estimée, les niveaux de rayonnement, les types de matériaux et l'enrichissement en masse - pour permettre aux personnes manipulant ou utilisant conteneurs, ou travaillant à proximité des conteneurs, à prendre des précautions pour éviter ou minimiser les expositions.
Avant le retrait ou l'élimination des conteneurs vides non contaminés dans des zones non réglementées, l'étiquette des matières radioactives doit être retirée ou effacée, ou il doit être clairement indiqué que le conteneur ne contient plus de matières radioactives.
Les contenants n'ont pas besoin d'être étiquetés si :
Dispositifs d'avertissement et alarmes
Les zones à rayonnement élevé et les zones à rayonnement très élevé doivent être équipées de dispositifs d'avertissement et d'alarmes, comme indiqué ci-dessus. Ces dispositifs et alarmes peuvent être visibles ou audibles ou les deux. Les dispositifs et les alarmes des systèmes tels que les accélérateurs de particules doivent être automatiquement activés dans le cadre de la procédure de démarrage afin que le personnel ait le temps de quitter la zone ou d'éteindre le système avec un bouton "scram" avant que le rayonnement ne soit produit. Les boutons « Scram » (boutons dans la zone contrôlée qui, lorsqu'ils sont enfoncés, font chuter immédiatement les niveaux de rayonnement à des niveaux sûrs) doivent être facilement accessibles et marqués et affichés de manière bien visible.
Les dispositifs de surveillance, tels que les moniteurs d'air continus (CAM), peuvent être préréglés pour émettre des alarmes sonores et visuelles ou pour éteindre un système lorsque certains niveaux d'action sont dépassés.
Instrumentation
L'employeur doit mettre à disposition des instruments adaptés au degré et aux types de rayonnement et de matières radioactives présents sur le lieu de travail. Cette instrumentation peut être utilisée pour détecter, surveiller ou mesurer les niveaux de rayonnement ou de radioactivité.
L'instrumentation doit être étalonnée à des intervalles appropriés à l'aide de méthodes et de sources d'étalonnage accréditées. Les sources d'étalonnage doivent être autant que possible semblables aux sources à détecter ou à mesurer.
Les types d'instrumentation comprennent les instruments de surveillance portatifs, les moniteurs d'air continus, les moniteurs portiques mains-pieds, les compteurs à scintillation liquide, les détecteurs contenant des cristaux Ge ou NaI, etc.
Transport de matières radioactives
L'Agence internationale de l'énergie atomique (AIEA) a établi des réglementations pour le transport des matières radioactives. La plupart des pays ont adopté des réglementations compatibles avec les réglementations de l'AIEA sur les expéditions radioactives.
Figure 2. Catégorie I - Label BLANC
Les figures 2, 3 et 4 sont des exemples d'étiquettes d'expédition que les règlements de l'AIEA exigent à l'extérieur des colis présentés pour l'expédition qui contiennent des matières radioactives. L'indice de transport sur les étiquettes illustrées à la figure 3 et à la figure 4 fait référence au débit de dose efficace le plus élevé à 1 m de toute surface du colis en mSv/h multiplié par 100, puis arrondi au dixième supérieur. (Par exemple, si le débit de dose efficace le plus élevé à 1 m de toute surface d'un colis est de 0.0233 mSv/h, alors l'indice de transport est de 2.4.)
Figure 3. Catégorie II - Étiquette JAUNE
La figure 5 montre un exemple de plaquette que les véhicules terrestres doivent afficher bien en vue lorsqu'ils transportent des colis contenant des matières radioactives au-delà de certaines quantités.
Figure 5. Plaque du véhicule
Les emballages destinés à être utilisés pour l'expédition de matières radioactives doivent être conformes à des exigences strictes en matière d'essais et de documentation. Le type et la quantité de matières radioactives expédiées déterminent les spécifications auxquelles l'emballage doit répondre.
La réglementation du transport des matières radioactives est compliquée. Les personnes qui n'expédient pas régulièrement des matières radioactives doivent toujours consulter des experts expérimentés dans ce type d'expéditions.
Déchet radioactif
Diverses méthodes d'élimination des déchets radioactifs sont disponibles, mais toutes sont contrôlées par les autorités réglementaires. Par conséquent, une organisation doit toujours consulter son autorité de réglementation pour s'assurer qu'une méthode d'élimination est autorisée. Les méthodes d'élimination des déchets radioactifs comprennent la conservation du matériau pour la désintégration radioactive et l'élimination ultérieure sans tenir compte de la radioactivité, l'incinération, l'élimination dans le système d'égouts sanitaires, l'enfouissement à terre et l'enfouissement en mer. L'inhumation en mer n'est souvent pas autorisée par la politique nationale ou un traité international et ne sera pas discutée plus avant.
Les déchets radioactifs des cœurs de réacteurs (déchets hautement radioactifs) posent des problèmes particuliers en matière de stockage. La manipulation et l'élimination de ces déchets sont contrôlées par les autorités réglementaires nationales et internationales.
Souvent, les déchets radioactifs peuvent avoir une propriété autre que la radioactivité qui, à elle seule, les rendrait dangereux. Ces déchets sont appelés déchets mixtes. Les exemples incluent les déchets radioactifs qui présentent également un risque biologique ou qui sont toxiques. Les déchets mixtes nécessitent une manipulation spéciale. Se référer aux autorités réglementaires pour l'élimination appropriée de ces déchets.
Détention pour désintégration radioactive
Si la demi-vie de la matière radioactive est courte (généralement moins de 65 jours) et si l'organisation dispose d'un espace de stockage suffisant, les déchets radioactifs peuvent être conservés pour désintégration avec élimination ultérieure sans tenir compte de leur radioactivité. Une période de maintien d'au moins dix demi-vies est généralement suffisante pour rendre les niveaux de rayonnement indiscernables du bruit de fond.
Les déchets doivent être inspectés avant d'être éliminés. L'enquête doit utiliser des instruments appropriés pour le rayonnement à détecter et démontrer que les niveaux de rayonnement sont indiscernables du bruit de fond.
Iincinération
Si l'autorité de réglementation autorise l'incinération, il doit généralement être démontré que cette incinération n'entraîne pas une concentration de radionucléides dans l'air dépassant les niveaux admissibles. Les cendres doivent être inspectées périodiquement pour vérifier qu'elles ne sont pas radioactives. Dans certaines circonstances, il peut être nécessaire de surveiller la cheminée pour s'assurer que les concentrations atmosphériques admissibles ne sont pas dépassées.
Élimination dans le réseau d'égouts sanitaires
Si l'autorité de réglementation autorise une telle élimination, il doit généralement être démontré que cette élimination n'entraîne pas une concentration de radionucléides dans l'eau supérieure aux niveaux admissibles. Le matériau à éliminer doit être soluble ou autrement facilement dispersible dans l'eau. L'autorité de sûreté fixe souvent des limites annuelles spécifiques à une telle élimination par radionucléide.
Enterrement terrestre
Les déchets radioactifs non éliminables par d'autres moyens seront éliminés par enfouissement terrestre dans des sites agréés par les autorités réglementaires nationales ou locales. Les autorités réglementaires contrôlent étroitement cette élimination. Les producteurs de déchets ne sont généralement pas autorisés à éliminer des déchets radioactifs sur leur propre terrain. Les coûts associés à l'enfouissement terrestre comprennent les frais d'emballage, d'expédition et de stockage. Ces coûts s'ajoutent au coût de l'espace d'enfouissement lui-même et peuvent souvent être réduits en compactant les déchets. Les coûts d'enfouissement des terres pour l'élimination des déchets radioactifs augmentent rapidement.
Audits de programme
Les programmes de radioprotection doivent être audités périodiquement pour vérifier leur efficacité, leur exhaustivité et leur conformité avec les autorités réglementaires. L'audit doit être effectué au moins une fois par an et être complet. Les auto-audits sont généralement autorisés, mais des audits par des agences extérieures indépendantes sont souhaitables. Les audits des agences externes ont tendance à être plus objectifs et ont un point de vue plus global que les audits locaux. Une agence d'audit non associée aux opérations quotidiennes d'un programme de radioprotection peut souvent identifier des problèmes non vus par les opérateurs locaux, qui peuvent avoir pris l'habitude de les ignorer.
Formation
Les employeurs doivent fournir une formation en radioprotection à tous les travailleurs exposés ou potentiellement exposés à des rayonnements ionisants ou à des matières radioactives. Ils doivent fournir une formation initiale avant qu'un travailleur ne commence à travailler et une formation de recyclage annuelle. En outre, chaque travailleuse en âge de procréer doit recevoir une formation et des informations spéciales sur les effets des rayonnements ionisants sur l'enfant à naître et sur les précautions qu'elle doit prendre. Cette formation spéciale doit être donnée lors de son premier emploi, lors de la formation annuelle de remise à niveau et si elle avise son employeur qu'elle est enceinte.
Toutes les personnes travaillant ou fréquentant toute partie d'une zone dont l'accès est restreint pour des raisons de radioprotection :
L'étendue des consignes de radioprotection doit être proportionnée aux problèmes potentiels de radioprotection sanitaire dans la zone contrôlée. Les instructions doivent être étendues, le cas échéant, au personnel auxiliaire, comme les infirmières qui s'occupent des patients radioactifs dans les hôpitaux et les pompiers et les policiers qui pourraient répondre aux urgences.
Qualifications des travailleurs
Les employeurs doivent s'assurer que les travailleurs utilisant des rayonnements ionisants sont qualifiés pour effectuer le travail pour lequel ils sont employés. Les travailleurs doivent avoir les connaissances et l'expérience nécessaires pour effectuer leur travail en toute sécurité, notamment en ce qui concerne l'exposition et l'utilisation des rayonnements ionisants et des matières radioactives.
Le personnel de radioprotection doit avoir les connaissances et les qualifications appropriées pour mettre en œuvre et faire fonctionner un bon programme de radioprotection. Leurs connaissances et leurs qualifications doivent être au moins en rapport avec les problèmes potentiels de protection radiologique de la santé qu'eux-mêmes et les travailleurs sont raisonnablement susceptibles de rencontrer.
Planification d'urgence
Toutes les opérations, sauf les plus petites, qui utilisent des rayonnements ionisants ou des matières radioactives doivent avoir des plans d'urgence en place. Ces plans doivent être tenus à jour et exercés périodiquement.
Les plans d'urgence doivent traiter toutes les situations d'urgence crédibles. Les plans d'une grande centrale nucléaire seront beaucoup plus étendus et impliqueront une zone et un nombre de personnes beaucoup plus importants que les plans d'un petit laboratoire de radio-isotopes.
Tous les hôpitaux, en particulier dans les grandes zones métropolitaines, devraient avoir des plans pour recevoir et soigner les patients contaminés par la radioactivité. Les services de police et de lutte contre les incendies devraient avoir des plans pour faire face aux accidents de transport mettant en cause des matières radioactives.
Tenue de dossiers
Les activités de radioprotection d'une organisation doivent être entièrement documentées et conservées de manière appropriée. Ces enregistrements sont essentiels si le besoin se fait sentir pour les expositions antérieures aux rayonnements ou les rejets de radioactivité et pour démontrer la conformité aux exigences des autorités réglementaires. Une tenue de dossiers cohérente, précise et complète doit recevoir une priorité élevée.
Considérations organisationnelles
Le poste de la personne principalement responsable de la radioprotection doit être placé dans l'organisation de manière à ce qu'elle ait un accès immédiat à tous les échelons des travailleurs et de la direction. Il ou elle doit avoir libre accès aux zones dont l'accès est restreint pour des raisons de radioprotection et le pouvoir de mettre fin immédiatement aux pratiques dangereuses ou illégales.
Cet article décrit plusieurs accidents radiologiques importants, leurs causes et les réponses à y apporter. Un examen des événements qui ont précédé, pendant et après ces accidents peut fournir aux planificateurs des informations leur permettant d'éviter de futurs accidents de ce type et d'améliorer une réponse appropriée et rapide au cas où un accident similaire se reproduirait.
Mort par irradiation aiguë résultant d'une excursion nucléaire critique accidentelle le 30 décembre 1958
Ce rapport est remarquable car il impliquait la plus grande dose accidentelle de rayonnement reçue par l'homme (à ce jour) et en raison de l'examen extrêmement professionnel et approfondi de l'affaire. Cela représente l'un des meilleurs, sinon le meilleur, documenté syndrome de rayonnement aigu descriptions qui existent (JOM 1961).
Le 4 décembre 35 à 30 h 1958, une excursion critique accidentelle causant des lésions radiologiques mortelles à un employé (K) se produit dans l'usine de récupération de plutonium du Laboratoire national de Los Alamos (Nouveau-Mexique, États-Unis).
L'heure de l'accident est importante car six autres ouvriers se trouvaient dans la même pièce que K trente minutes plus tôt. La date de l'accident est importante car le flux normal de matières fissiles dans le système a été interrompu pour l'inventaire physique de fin d'année. Cette interruption a rendu une procédure routinière non routinière et a conduit à une « criticité » accidentelle des solides riches en plutonium introduits accidentellement dans le système.
Résumé des estimations de l'exposition au rayonnement de K
La meilleure estimation de l'exposition corporelle totale moyenne de K se situait entre 39 et 49 Gy, dont environ 9 Gy étaient dus aux neutrons de fission. Une portion considérablement plus importante de la dose a été délivrée à la moitié supérieure du corps qu'à la moitié inférieure. Le tableau 1 montre une estimation de l'exposition au rayonnement de K.
Tableau 1. Estimations de l'exposition au rayonnement de K
Région et conditions |
Neutron rapide |
La Gamme |
Total |
Tête (incident) |
26 |
78 |
104 |
Abdomen supérieur |
30 |
90 |
124 |
Corps total (moyenne) |
9 |
30-40 |
39-49 |
Évolution clinique du patient
Rétrospectivement, l'évolution clinique du patient K peut être divisée en quatre périodes distinctes. Ces périodes différaient en termes de durée, de symptômes et de réponse au traitement de soutien.
La première période, d'une durée de 20 à 30 minutes, a été caractérisée par son effondrement physique immédiat et son incapacité mentale. Son état a évolué vers une semi-conscience et une grave prostration.
La deuxième période a duré environ 1.5 heure et a commencé avec son arrivée sur une civière à la salle d'urgence de l'hôpital et s'est terminée par son transfert de la salle d'urgence à la salle pour une thérapie de soutien supplémentaire. Cet intervalle était caractérisé par un choc cardiovasculaire si grave que la mort semblait imminente pendant tout ce temps. Il semblait souffrir de fortes douleurs abdominales.
La troisième période a duré environ 28 heures et a été caractérisée par une amélioration subjective suffisante pour encourager des tentatives continues pour soulager son anoxie, son hypotension et son insuffisance circulatoire.
La quatrième période a commencé avec l'apparition non annoncée d'une irritabilité et d'un antagonisme augmentant rapidement, frisant la manie, suivis d'un coma et de la mort en environ 2 heures. L'ensemble de l'évolution clinique a duré 35 heures à partir du moment de l'exposition aux radiations jusqu'au décès.
Les changements clinicopathologiques les plus spectaculaires ont été observés dans les systèmes hématopoïétique et urinaire. Les lymphocytes n'ont pas été trouvés dans le sang circulant après la huitième heure, et il y a eu un arrêt urinaire pratiquement complet malgré l'administration d'une grande quantité de liquides.
La température rectale de K a varié entre 39.4 et 39.7°C pendant les 6 premières heures, puis est tombée précipitamment à la normale, où elle est restée toute sa vie. Cette température initiale élevée et son maintien pendant 6 heures ont été considérés comme étant en accord avec sa dose massive présumée de rayonnement. Son pronostic était grave.
De toutes les diverses déterminations effectuées au cours de la maladie, les changements dans le nombre de globules blancs se sont révélés être l'indicateur pronostique le plus simple et le meilleur d'une irradiation sévère. La quasi-disparition des lymphocytes de la circulation périphérique dans les 6 heures suivant l'exposition était considérée comme un signe grave.
Seize agents thérapeutiques différents ont été employés dans le traitement symptomatique de K sur une période d'environ 30 heures. Malgré cela et l'administration continue d'oxygène, ses tonalités cardiaques sont devenues très distantes, lentes et irrégulières environ 32 heures après l'irradiation. Son cœur s'affaiblit alors progressivement et s'arrête brusquement 34 heures 45 minutes après l'irradiation.
Accident du réacteur n° 1 de Windscale du 9 au 12 octobre 1957
Le réacteur n° 1 de Windscale était un réacteur de production de plutonium à uranium naturel, refroidi par air et modéré au graphite. Le cœur a été partiellement détruit par un incendie le 15 octobre 1957. Cet incendie a entraîné un rejet d'environ 0.74 PBq (10+15 Bq) d'iode-131 (131I) à l'environnement sous le vent.
Selon un rapport d'information sur l'accident de la Commission américaine de l'énergie atomique sur l'incident de Windscale, l'accident a été causé par des erreurs de jugement de l'opérateur concernant les données de thermocouple et a été aggravé par une mauvaise manipulation du réacteur qui a permis à la température du graphite d'augmenter trop rapidement. Le fait que les thermocouples de température du combustible étaient situés dans la partie la plus chaude du réacteur (c'est-à-dire là où les débits de dose les plus élevés se produisaient) pendant les opérations normales, plutôt que dans les parties du réacteur qui étaient les plus chaudes lors d'un rejet anormal, a également contribué. Un deuxième défaut d'équipement était le wattmètre du réacteur, qui a été étalonné pour les opérations normales et lu bas pendant le recuit. Conséquence du deuxième cycle de chauffage, la température du graphite a augmenté le 9 octobre, en particulier dans la partie avant inférieure du réacteur où certaines gaines avaient cédé en raison de la montée rapide en température antérieure. Bien qu'il y ait eu un certain nombre de petits rejets d'iode le 9 octobre, les rejets n'ont été reconnus que le 10 octobre lorsque l'indicateur d'activité de la cheminée a montré une augmentation significative (qui n'a pas été considérée comme très significative). Enfin, dans l'après-midi du 10 octobre, d'autres surveillances (site de Calder) indiquent le dégagement de radioactivité. Les efforts pour refroidir le réacteur en y forçant de l'air ont non seulement échoué, mais ont en fait augmenté l'ampleur de la radioactivité libérée.
Les rejets estimés de l'accident de Windscale étaient de 0.74 PBq de 131I, 0.22 PBq de césium-137 (137Cs), 3.0 TBq (1012Bq) de strontium-89 (89Sr), et 0.33 TBq de strontium-90
(90Sr). Le débit de dose gamma absorbé hors site le plus élevé était d'environ 35 μGy/h en raison de l'activité aéroportée. Les relevés d'activité atmosphérique autour des usines de Windscale et de Calder étaient souvent de 5 à 10 fois les niveaux maximaux admissibles, avec des pics occasionnels de 150 fois les niveaux admissibles. Une interdiction du lait s'étendait sur un rayon d'environ 420 km.
Lors des opérations de mise sous contrôle du réacteur, 14 travailleurs ont reçu des équivalents de dose supérieurs à 30 mSv par trimestre calendaire, l'équivalent de dose maximum étant de 46 mSv par trimestre calendaire.
Les leçons apprises
De nombreux enseignements ont été tirés concernant la conception et l'exploitation des réacteurs à uranium naturel. Les insuffisances concernant l'instrumentation du réacteur et la formation des opérateurs du réacteur soulèvent également des points analogues à l'accident de Three Mile Island (voir ci-dessous).
Il n'existait aucune ligne directrice sur l'exposition admissible à court terme à l'iode radioactif dans les aliments. Le British Medical Research Council a effectué une enquête et une analyse rapides et approfondies. Beaucoup d'ingéniosité a été utilisée pour dériver rapidement les concentrations maximales admissibles pour 131moi dans la nourriture. L'étude Niveaux de référence d'urgence qui a résulté de cet accident sert de base aux guides de planification d'urgence maintenant utilisés dans le monde entier (Bryant 1969).
Une corrélation utile a été dérivée pour prédire une contamination significative par l'iode radioactif dans le lait. Il a été constaté que les niveaux de rayonnement gamma dans les pâturages qui dépassaient 0.3 μGy/h produisaient du lait qui dépassait 3.7 MBq/m3.
La dose absorbée par inhalation de l'exposition externe aux iodes radioactifs est négligeable par rapport à celle de la consommation de lait ou de produits laitiers. En cas d'urgence, la spectroscopie gamma rapide est préférable aux procédures de laboratoire plus lentes.
Quinze équipes de deux personnes ont effectué des relevés de rayonnement et obtenu des échantillons. Vingt personnes ont été utilisées pour la coordination de l'échantillon et la communication des données. Environ 150 radiochimistes ont participé à l'analyse des échantillons.
Les filtres à cheminée en laine de verre ne sont pas satisfaisants en conditions accidentelles.
Accident de l'accélérateur pétrolier du Golfe du 4 octobre 1967
Les techniciens de la Gulf Oil Company utilisaient un accélérateur Van de Graaff de 3 MeV pour l'activation d'échantillons de sol le 4 octobre 1967. La combinaison d'une panne de verrouillage sur la touche d'alimentation de la console de l'accélérateur et de l'enregistrement de plusieurs des verrouillages sur le tunnel de sécurité porte et la pièce cible à l'intérieur de la porte ont provoqué de graves expositions accidentelles à trois personnes. Un individu a reçu environ 1 Gy d'équivalent de dose au corps entier, le second a reçu près de 3 Gy d'équivalent de dose au corps entier et le troisième a reçu environ 6 Gy d'équivalent de dose au corps entier, en plus d'environ 60 Gy aux mains et 30 Gy aux mains. les pieds.
Une des victimes de l'accident s'est présentée au service médical, se plaignant de nausées, de vomissements et de douleurs musculaires généralisées. Ses symptômes ont d'abord été diagnostiqués à tort comme des symptômes de grippe. Lorsque le deuxième patient est arrivé avec à peu près les mêmes symptômes, il a été décidé qu'il avait peut-être reçu des expositions importantes aux rayonnements. Les badges de film l'ont vérifié. Le Dr Niel Wald, Division de la santé radiologique de l'Université de Pittsburgh, a supervisé les tests de dosimétrie et a également agi en tant que médecin coordinateur dans le bilan et le traitement des patients.
Le Dr Wald a très rapidement fait transporter par avion des unités de filtrage absolu à l'hôpital de l'ouest de la Pennsylvanie à Pittsburgh où les trois patients avaient été admis. Il a mis en place ces filtres absolus/filtres à flux laminaire pour nettoyer l'environnement des patients de tout contaminant biologique. Ces unités « d'isolement inversé » ont été utilisées sur le patient exposé à 1 Gy pendant environ 16 jours, et sur les patients exposés à 3 et 6 Gy pendant environ un mois et demi.
Le Dr E. Donnal Thomas de l'Université de Washington est arrivé pour effectuer une greffe de moelle osseuse sur le patient de 6 Gy le huitième jour après l'exposition. Le frère jumeau du patient a servi de donneur de moelle osseuse. Bien que ce traitement médical héroïque ait sauvé la vie du patient de 6 Gy, rien n'a pu être fait pour sauver ses bras et ses jambes, qui ont chacun reçu une dose absorbée de dizaines de grays.
Les leçons apprises
Si la procédure opératoire simple consistant à toujours utiliser un mètre à l'entrée de la salle d'exposition avait été suivie, ce tragique accident aurait été évité.
Au moins deux sas avaient été fermés avec du ruban adhésif pendant de longues périodes avant cet accident. Le contournement des verrouillages de protection est intolérable.
Des vérifications d'entretien régulières doivent avoir été effectuées sur les verrouillages d'alimentation à clé de l'accélérateur.
Une attention médicale opportune a sauvé la vie de la personne la plus exposée. La procédure héroïque d'une greffe complète de moelle osseuse ainsi que l'utilisation d'un isolement inversé et de soins médicaux de qualité ont tous été des facteurs majeurs pour sauver la vie de cette personne.
Les filtres d'isolation inversés peuvent être obtenus en quelques heures et être installés dans n'importe quel hôpital pour soigner les patients fortement exposés.
Rétrospectivement, les autorités médicales impliquées auprès de ces patients auraient recommandé une amputation plus tôt et à un niveau définitif dans les deux ou trois mois suivant l'exposition. Une amputation plus précoce diminue la probabilité d'infection, donne une période plus courte de douleur intense, réduit les analgésiques nécessaires pour le patient, réduit éventuellement le séjour à l'hôpital du patient et contribue éventuellement à une rééducation plus précoce. Une amputation plus précoce doit, bien sûr, être effectuée en corrélant les informations dosimétriques avec les observations cliniques.
L'accident du réacteur prototype SL-1 (Idaho, États-Unis, 3 janvier 1961)
Il s'agit du premier (et à ce jour le seul) accident mortel de l'histoire de l'exploitation des réacteurs américains. Le SL-1 est un prototype d'un petit réacteur de puissance de l'armée (APPR) conçu pour le transport aérien vers des régions éloignées pour la production d'énergie électrique. Ce réacteur a été utilisé pour les essais de combustible et pour la formation de l'équipage du réacteur. Il a été exploité dans le désert éloigné de la station d'essai du réacteur national à Idaho Falls, Idaho, par Combustion Engineering pour l'armée américaine. Le SL-1 était ne sauraient un réacteur de puissance commercial (AEC 1961; American Nuclear Society 1961).
Au moment de l'accident, le SL-1 était chargé de 40 éléments combustibles et de 5 pales de barres de commande. Il pouvait produire une puissance de 3 MW (thermique) et était un réacteur refroidi et modéré à l'eau bouillante.
L'accident a entraîné la mort de trois militaires. L'accident a été causé par le retrait d'une seule barre de commande sur une distance supérieure à 1 m. Cela a amené le réacteur à entrer dans une criticité rapide. La raison pour laquelle un opérateur de réacteur qualifié et agréé ayant une grande expérience des opérations de ravitaillement a retiré la barre de commande au-delà de son point d'arrêt normal est inconnue.
L'une des trois victimes de l'accident était encore en vie lorsque le personnel d'intervention initial est arrivé sur les lieux de l'accident. Des produits de fission à haute activité recouvraient son corps et étaient incrustés dans sa peau. Des parties de la peau de la victime ont enregistré plus de 4.4 Gy/h à 15 cm et ont entravé les secours et les soins médicaux.
Les leçons apprises
Aucun réacteur conçu depuis l'accident du SL-1 ne peut être amené à l'état « prompt-critique » avec une seule barre de contrôle.
Tous les réacteurs doivent avoir sur place des compteurs de mesure portables ayant des plages supérieures à 20 mGy/h. Des compteurs topographiques d'une portée maximale de 10 Gy/h sont recommandés.
Remarque : L'accident de Three Mile Island a montré que 100 Gy/h est la plage requise pour les mesures gamma et bêta.
Des installations de traitement sont nécessaires là où un patient hautement contaminé peut recevoir un traitement médical définitif avec des garanties raisonnables pour le personnel soignant. Étant donné que la plupart de ces installations seront dans des cliniques avec d'autres missions en cours, le contrôle des contaminants radioactifs en suspension dans l'air et dans l'eau peut nécessiter des dispositions particulières.
Machines à rayons X, industrielles et analytiques
Les expositions accidentelles aux systèmes à rayons X sont nombreuses et impliquent souvent des expositions extrêmement élevées à de petites parties du corps. Il n'est pas rare que les systèmes de diffraction des rayons X produisent des débits de dose absorbée de 5 Gy/s à 10 cm du foyer du tube. À des distances plus courtes, des débits de 100 Gy/s ont souvent été mesurés. Le faisceau est généralement étroit, mais même une exposition de quelques secondes peut entraîner des lésions locales graves (Lubenau et al. 1967 ; Lindell 1968 ; Haynie et Olsher 1981 ; ANSI 1977).
Parce que ces systèmes sont souvent utilisés dans des circonstances « non routinières », ils se prêtent à la production d'expositions accidentelles. Les systèmes à rayons X couramment utilisés dans les opérations normales semblent raisonnablement sûrs. La défaillance de l'équipement n'a pas causé d'exposition grave.
Leçons tirées des expositions accidentelles aux rayons X
La plupart des expositions accidentelles se sont produites lors d'utilisations non routinières lorsque l'équipement a été partiellement démonté ou que les couvercles de protection ont été retirés.
Dans les cas d'exposition les plus graves, il n'y avait pas eu d'instruction adéquate pour le personnel et le personnel d'entretien.
Si des méthodes simples et sûres avaient été utilisées pour s'assurer que les tubes à rayons X étaient éteints pendant les réparations et l'entretien, de nombreuses expositions accidentelles auraient été évitées.
Des dosimètres personnels au doigt ou au poignet doivent être utilisés pour les opérateurs et le personnel de maintenance travaillant avec ces machines.
Si des verrouillages avaient été nécessaires, de nombreuses expositions accidentelles auraient été évitées.
L'erreur de l'opérateur était une cause contributive dans la plupart des accidents. Le manque d'enceintes adéquates ou une mauvaise conception du blindage a souvent aggravé la situation.
Inaccidents de radiographie industrielle
Des années 1950 aux années 1970, le taux d'accidents radiologiques le plus élevé pour une seule activité a toujours été celui des opérations radiographiques industrielles (IAEA 1969, 1977). Les organismes nationaux de réglementation continuent de lutter pour réduire le taux en combinant des réglementations améliorées, des exigences de formation strictes et des politiques d'inspection et d'application toujours plus strictes (USCFR 1990). Ces efforts réglementaires ont généralement réussi, mais de nombreux accidents liés à la radiographie industrielle se produisent encore. Une législation autorisant d'énormes amendes monétaires peut être l'outil le plus efficace pour maintenir la sécurité radiologique dans l'esprit des responsables de la radiographie industrielle (et donc aussi, dans l'esprit des travailleurs).
Causes des accidents de radiographie industrielle
Formation des travailleurs. La radiographie industrielle a probablement des exigences d'éducation et de formation inférieures à celles de tout autre type d'emploi sous rayonnement. Par conséquent, les exigences de formation existantes doivent être strictement appliquées.
Incitation à la production des travailleurs. Pendant des années, les radiographes industriels ont mis l'accent sur la quantité de radiographies réussies produites par jour. Cette pratique peut conduire à des actes dangereux ainsi qu'à la non-utilisation occasionnelle de la dosimétrie personnelle afin que le dépassement des limites d'équivalent de dose ne soit pas détecté.
Manque d'enquêtes appropriées. Une étude approfondie des porcs sources (conteneurs de stockage) (figure 1) après chaque exposition est très importante. La non-réalisation de ces enquêtes est la cause la plus probable d'expositions inutiles, dont beaucoup ne sont pas enregistrées, car les radiographes industriels utilisent rarement des dosimètres pour les mains ou les doigts (figure 1).
Figure 1. Caméra de radiographie industrielle
Problèmes d'équipement. En raison de l'utilisation intensive des caméras radiographiques industrielles, les mécanismes d'enroulement de la source peuvent se desserrer et empêcher la source de se rétracter complètement dans sa position de stockage sûre (point A sur la figure 1). Il existe également de nombreux cas de pannes de verrouillage de source de placard qui provoquent des expositions accidentelles du personnel.
Conception de plans d'urgence
Il existe de nombreuses excellentes lignes directrices, tant générales que spécifiques, pour la conception des plans d'urgence. Certaines références sont particulièrement utiles. Celles-ci sont données dans les lectures suggérées à la fin de ce chapitre.
Rédaction initiale du plan et des procédures d'urgence
Tout d'abord, il faut évaluer l'ensemble de l'inventaire des matières radioactives de l'installation en question. Ensuite, les accidents crédibles doivent être analysés afin de déterminer les termes maximaux probables de rejet à la source. Ensuite, le plan et ses procédures doivent permettre aux exploitants des installations de :
Types d'accidents associés aux réacteurs nucléaires
Une liste, du plus probable au moins probable, des types d'accidents associés aux réacteurs nucléaires suit. (L'accident de réacteur non nucléaire de type industriel général est de loin le plus probable.)
Radionucléides attendus des accidents de réacteurs refroidis à l'eau :
Figure 2. Exemple de plan d'urgence pour une centrale nucléaire, table des matières
Plan d'urgence typique d'une centrale nucléaire, table des matières
La figure 2 est un exemple de table des matières d'un plan d'urgence de centrale nucléaire. Un tel plan devrait inclure chaque chapitre illustré et être adapté pour répondre aux exigences locales. Une liste des procédures typiques de mise en œuvre des réacteurs de puissance est donnée à la figure 3.
Figure 3. Procédures typiques de mise en œuvre d'un réacteur de puissance
Surveillance radiologique de l'environnement lors d'accidents
Cette tâche est souvent appelée EREMP (Programme de surveillance radiologique d'urgence de l'environnement) dans les grandes installations.
L'une des leçons les plus importantes tirées par la Commission de réglementation nucléaire des États-Unis et d'autres agences gouvernementales de l'accident de Three Mile Island est qu'on ne peut pas mettre en œuvre avec succès l'EREMP en un ou deux jours sans une planification préalable approfondie. Bien que le gouvernement américain ait dépensé plusieurs millions de dollars pour surveiller l'environnement autour de la centrale nucléaire de Three Mile Island pendant l'accident, moins de 5% des rejets totaux ont été mesurés. Cela était dû à une planification préalable médiocre et inadéquate.
Concevoir des programmes de surveillance radiologique d'urgence de l'environnement
L'expérience a montré que le seul EREMP réussi est celui qui est intégré au programme de surveillance radiologique de routine de l'environnement. Au cours des premiers jours de l'accident de Three Mile Island, on a appris qu'un EREMP efficace ne peut pas être établi avec succès en un jour ou deux, peu importe la quantité de main-d'œuvre et d'argent appliquée au programme.
Lieux d'échantillonnage
Tous les emplacements du programme de surveillance radiologique de routine de l'environnement seront utilisés lors de la surveillance à long terme des accidents. De plus, un certain nombre de nouveaux emplacements doivent être aménagés afin que les équipes de levés motorisés aient des emplacements prédéterminés dans chaque portion de chaque secteur de 22½° (voir figure 3). Généralement, les emplacements d'échantillonnage seront dans des zones avec des routes. Cependant, des exceptions doivent être faites pour les sites normalement inaccessibles mais potentiellement occupés tels que les terrains de camping et les sentiers de randonnée dans un rayon d'environ 16 km sous le vent de l'accident.
Figure 3. Désignations des secteurs et des zones pour les points d'échantillonnage et de surveillance radiologiques dans les zones de planification d'urgence
La figure 3 montre la désignation du secteur et de la zone pour les points de surveillance des rayonnements et de l'environnement. On peut désigner des secteurs de 22½° par des directions cardinales (par exemple, N, NEet NE) ou par des lettres simples (par exemple, A à travers R). Cependant, l'utilisation de lettres n'est pas recommandée car elles sont facilement confondues avec la notation directionnelle. Par exemple, il est moins déroutant d'utiliser la direction W en ouest plutôt que la lettre N.
Chaque emplacement d'échantillonnage désigné doit être visité lors d'un exercice d'entraînement afin que les personnes responsables de la surveillance et de l'échantillonnage soient familiarisées avec l'emplacement de chaque point et soient conscientes des "espaces morts" de la radio, des routes en mauvais état, des problèmes pour trouver les emplacements dans l'obscurité. etc. Étant donné qu'aucun exercice ne couvrira tous les emplacements pré-désignés dans la zone de protection d'urgence de 16 km, les exercices doivent être conçus de manière à ce que tous les points d'échantillonnage soient éventuellement visités. Il est souvent utile de prédéterminer la capacité des véhicules de l'équipe d'enquête à communiquer avec chaque point pré-désigné. Les emplacements réels des points d'échantillonnage sont choisis en utilisant les mêmes critères que dans le REMP (NRC 1980); par exemple, ligne de site, zone d'exclusion minimale, personne la plus proche, communauté la plus proche, école la plus proche, hôpital, maison de retraite, troupeau d'animaux laitiers, jardin, ferme, etc.
Equipe d'enquête de surveillance radiologique
Lors d'un accident entraînant des rejets importants de matières radioactives, les équipes de surveillance radiologique doivent assurer une surveillance continue sur le terrain. Ils doivent également surveiller en permanence sur place si les conditions le permettent. Normalement, ces équipes surveilleront les rayonnements gamma et bêta ambiants et échantillonneront l'air pour détecter la présence de particules radioactives et d'halogènes.
Ces équipes doivent être bien formées à toutes les procédures de surveillance, y compris la surveillance de leurs propres expositions, et être en mesure de transmettre avec précision ces données à la station de base. Les détails tels que le type de compteur, le numéro de série et l'état de la fenêtre ouverte ou fermée doivent être soigneusement consignés sur des feuilles de journal bien conçues.
Au début d'une urgence, une équipe de surveillance d'urgence peut avoir à surveiller pendant 12 heures sans interruption. Après la période initiale, cependant, le temps de terrain pour l'équipe d'enquête devrait être réduit à huit heures avec au moins une pause de 30 minutes.
Étant donné qu'une surveillance continue peut être nécessaire, des procédures doivent être en place pour fournir aux équipes d'enquête de la nourriture et des boissons, des instruments et des piles de remplacement, et pour le transfert aller-retour des filtres à air.
Même si les équipes d'enquête travailleront probablement 12 heures par équipe, trois équipes par jour sont nécessaires pour assurer une surveillance continue. Lors de l'accident de Three Mile Island, un minimum de cinq équipes de surveillance ont été déployées à tout moment pendant les deux premières semaines. La logistique pour soutenir un tel effort doit être soigneusement planifiée à l'avance.
Équipe de prélèvement environnemental radiologique
Les types d'échantillons environnementaux prélevés lors d'un accident dépendent du type de rejets (aéroportés ou aquatiques), de la direction du vent et de la période de l'année. Des échantillons de sol et d'eau potable doivent être prélevés même en hiver. Bien que les rejets de radio-halogènes puissent ne pas être détectés, des échantillons de lait doivent être prélevés en raison du facteur de bioaccumulation important.
De nombreux prélèvements alimentaires et environnementaux doivent être effectués pour rassurer le public même si des raisons techniques ne justifient pas l'effort. De plus, ces données peuvent être précieuses lors d'éventuelles procédures judiciaires ultérieures.
Des feuilles de journal pré-planifiées utilisant des procédures de données hors site soigneusement pensées sont essentielles pour les échantillons environnementaux. Toutes les personnes prélevant des échantillons environnementaux doivent avoir démontré une compréhension claire des procédures et avoir suivi une formation documentée sur le terrain.
Si possible, la collecte de données d'échantillons environnementaux hors site doit être effectuée par un groupe hors site indépendant. Il est également préférable que les échantillons environnementaux de routine soient prélevés par le même groupe hors site, afin que le précieux groupe sur site puisse être utilisé pour d'autres collectes de données lors d'un accident.
Il est à noter que lors de l'accident de Three Mile Island, chaque échantillon environnemental qui aurait dû être prélevé a été collecté, et aucun échantillon environnemental n'a été perdu. Cela s'est produit même si le taux d'échantillonnage a augmenté d'un facteur de plus de dix par rapport aux taux d'échantillonnage antérieurs à l'accident.
Équipement de surveillance d'urgence
L'inventaire de l'équipement de surveillance d'urgence doit être au moins le double de celui nécessaire à un moment donné. Des casiers devraient être placés autour des complexes nucléaires à divers endroits afin qu'aucun accident ne puisse empêcher l'accès à tous ces casiers. Pour assurer la préparation, l'équipement doit être inventorié et son calibrage vérifié au moins deux fois par an et après chaque exercice. Les camionnettes et les camions des grandes installations nucléaires doivent être entièrement équipés pour la surveillance d'urgence sur site et hors site.
Les laboratoires de comptage sur site peuvent être inutilisables en cas d'urgence. Par conséquent, des dispositions préalables doivent être prises pour un laboratoire de comptage alternatif ou mobile. C'est maintenant une exigence pour les centrales nucléaires américaines (USNRC 1983).
Le type et la sophistication de l'équipement de surveillance de l'environnement doivent répondre aux exigences d'assister au pire accident crédible de l'installation nucléaire. Voici une liste des équipements de surveillance environnementale typiques requis pour les centrales nucléaires :
Figure 4. Un radiographe industriel portant un badge TLD et un dosimètre thermoluminescent annulaire (facultatif aux États-Unis)
L'analyse des données
L'analyse des données environnementales lors d'un accident grave doit être transférée dès que possible vers un emplacement hors site tel que l'installation hors site d'urgence.
Des lignes directrices prédéfinies sur le moment où les données d'échantillons environnementaux doivent être communiquées à la direction doivent être établies. La méthode et la fréquence de transfert des données d'échantillons environnementaux aux agences gouvernementales doivent être convenues dès le début de l'accident.
Physique de la santé et radiochimie leçons tirées de l'accident de Three Mile Island
Des consultants extérieurs ont été nécessaires pour effectuer les activités suivantes car les physiciens de la santé des végétaux étaient entièrement occupés par d'autres tâches pendant les premières heures de l'accident de Three Mile Island le 28 mars 1979 :
La liste ci-dessus comprend des exemples d'activités que le personnel typique de radioprotection des services publics ne peut pas accomplir de manière adéquate lors d'un accident grave. Le personnel de radioprotection de Three Mile Island était très expérimenté, bien informé et compétent. Ils ont travaillé 15 à 20 heures par jour pendant les deux premières semaines de l'accident sans interruption. Pourtant, les besoins supplémentaires causés par l'accident étaient si nombreux qu'ils étaient incapables d'effectuer de nombreuses tâches de routine importantes qui seraient normalement exécutées facilement.
Les leçons tirées de l'accident de Three Mile Island comprennent:
Entrée du bâtiment auxiliaire lors d'un accident
Prélèvement de liquide de refroidissement primaire lors d'un accident
Entrée salle des vannes d'appoint
Actions de protection et surveillance environnementale hors site du point de vue du gouvernement local
L'accident radiologique de Goiânia de 1985
Un 51 TBq 137L'unité de téléthérapie Cs a été volée dans une clinique abandonnée à Goiânia, au Brésil, le 13 septembre 1985 ou vers cette date. Deux personnes à la recherche de ferraille ont ramené chez elles l'assemblage source de l'unité de téléthérapie et ont tenté de démonter les pièces. Le débit de dose absorbée par l'ensemble source était d'environ 46 Gy/h à 1 m. Ils n'ont pas compris la signification du symbole de rayonnement à trois pales sur la capsule source.
La capsule source s'est rompue lors du démontage. Chlorure de césium 137 hautement soluble (137La poudre de CsCl) a été déversée dans une partie de cette ville de 1,000,000 XNUMX XNUMX d'habitants et a provoqué l'un des plus graves accidents de source scellée de l'histoire.
Après le démontage, les restes de l'assemblage de la source ont été vendus à un brocanteur. Il a découvert que le 137La poudre de CsCl brillait dans le noir avec une couleur bleue (vraisemblablement, c'était le rayonnement Cerenkov). Il pensait que la poudre pouvait être une pierre précieuse ou même surnaturelle. De nombreux amis et parents sont venus voir la "merveilleuse" lueur. Des parties de la source ont été données à un certain nombre de familles. Ce processus s'est poursuivi pendant environ cinq jours. À cette époque, un certain nombre de personnes avaient développé des symptômes de syndrome gastro-intestinal à la suite d'une exposition aux rayonnements.
Les patients qui se sont rendus à l'hôpital avec des troubles gastro-intestinaux graves ont été diagnostiqués à tort comme ayant des réactions allergiques à quelque chose qu'ils ont mangé. Un patient qui a eu des effets cutanés graves suite à la manipulation de la source a été suspecté d'avoir une maladie cutanée tropicale et a été envoyé à l'hôpital des maladies tropicales.
Cette séquence tragique d'événements s'est poursuivie sans être détectée par le personnel compétent pendant environ deux semaines. Beaucoup de gens se sont frottés 137Poudre de CsCl sur leur peau afin qu'ils puissent briller en bleu. La séquence aurait pu durer beaucoup plus longtemps sauf qu'une des personnes irradiées a finalement relié les maladies à la capsule source. Elle a emporté les restes du 137Source CsCl dans un bus pour le Département de la santé publique de Goiânia où elle l'a laissé. Un physicien médical en visite a inspecté la source le lendemain. Il a pris des mesures de sa propre initiative pour évacuer deux zones de dépotoir et informer les autorités. La rapidité et l'ampleur globale de la réponse du gouvernement brésilien, une fois qu'il a pris connaissance de l'accident, ont été impressionnantes.
Environ 249 personnes ont été contaminées. Cinquante-quatre ont été hospitalisés. Quatre personnes sont décédées, dont une fillette de six ans qui avait reçu une dose interne d'environ 4 Gy après avoir ingéré environ 1 GBq (109 Bq) de 137Cs.
Réponse à l'accident
Les objectifs de la phase de réponse initiale étaient de :
L'équipe médicale dans un premier temps :
Physiciens de la santé :
Résultats
Patients atteints du syndrome d'irradiation aiguë
Quatre patients sont décédés à la suite de doses absorbées allant de 4 à 6 Gy. Deux patients ont présenté une dépression médullaire sévère, mais ont survécu malgré des doses absorbées de 6.2 et 7.1 Gy (estimation cytogénétique). Quatre patients ont survécu avec des doses absorbées estimées de 2.5 à 4 Gy.
Lésions cutanées radio-induites
Dix-neuf des vingt patients hospitalisés avaient des lésions cutanées radio-induites, qui ont commencé par un gonflement et des cloques. Ces lésions se sont ensuite rompues et ont sécrété du liquide. Dix des dix-neuf lésions cutanées ont développé des lésions profondes environ quatre à cinq semaines après l'irradiation. Ces lésions profondes indiquaient une exposition gamma significative des tissus plus profonds.
Toutes les lésions cutanées étaient contaminées par 137Cs, avec des débits de dose absorbée jusqu'à 15 mGy/h.
La fillette de six ans qui a ingéré 1 TBq de 137Cs (et décédé un mois plus tard) avait une contamination cutanée généralisée de 3 mGy/h en moyenne.
Un patient a dû être amputé environ un mois après l'exposition. L'imagerie du pool sanguin a été utile pour déterminer la démarcation entre les artérioles blessées et normales.
Résultat de contamination interne
Les tests statistiques n'ont montré aucune différence significative entre les charges corporelles déterminées par le comptage du corps entier et celles déterminées par les données d'excrétion urinaire.
Des modèles reliant les données d'essais biologiques aux apports et à la charge corporelle ont été validés. Ces modèles étaient également applicables à différents groupes d'âge.
Le bleu de Prusse a été utile pour promouvoir l'élimination de 137CsCl du corps (si la dose était supérieure à 3 Gy/j).
Dix-sept patients ont reçu des diurétiques pour l'élimination des 137Charges corporelles en CsCl. Ces diurétiques étaient inefficaces pour dé-corporer 137Cs et leur utilisation a été arrêtée.
Décontamination cutanée
Décontamination de la peau à l'eau et au savon, à l'acide acétique et au dioxyde de titane (TiO2) a été réalisée chez tous les patients. Cette décontamination n'a été qu'en partie réussie. On a supposé que la transpiration entraînait une recontamination de la peau par 137Cs charge corporelle.
Les lésions cutanées contaminées sont très difficiles à décontaminer. La desquamation de la peau nécrotique a considérablement réduit les niveaux de contamination.
Étude de suivi sur l'évaluation de la dose d'analyse cytogénétique
La fréquence des aberrations dans les lymphocytes à différents moments après l'accident a suivi trois schémas principaux :
Dans deux cas, les fréquences d'incidence des aberrations sont restées constantes jusqu'à un mois après l'accident et ont diminué jusqu'à environ 30% de la fréquence initiale trois mois plus tard.
Dans deux cas, une diminution progressive d'environ 20% tous les trois mois a été trouvé.
Dans deux des cas de contamination interne la plus élevée, il y a eu des augmentations de la fréquence d'incidence des aberrations (d'environ 50% 100%) sur une période de trois mois.
Des études de suivi sur 137Cs charges corporelles
Niveaux d'intervention pour l'intervention
L'évacuation de l'habitation était recommandée pour les débits de dose absorbés supérieurs à 10 μGy/h à 1 m de hauteur à l'intérieur de l'habitation.
La décontamination corrective des biens, des vêtements, du sol et des aliments était basée sur une personne ne dépassant pas 5 mGy par an. L'application de ce critère à différentes voies conduit à décontaminer l'intérieur d'une habitation si la dose absorbée peut dépasser 1 mGy en un an et à décontaminer le sol si le débit de dose absorbé peut dépasser 4 mGy en un an (3 mGy de rayonnement externe et 1 mGy de rayonnement interne).
L'accident de l'unité 4 du réacteur nucléaire de Tchernobyl en 1986
Description générale de l'accident
Le pire accident de réacteur nucléaire au monde s'est produit le 26 avril 1986 lors d'un test de génie électrique à très faible puissance. Pour effectuer ce test, plusieurs systèmes de sécurité ont été éteints ou bloqués.
Cette unité était un modèle RBMK-1000, le type de réacteur qui produisait environ 65% de toute l'énergie nucléaire produite en URSS. Il s'agissait d'un réacteur à eau bouillante modéré au graphite qui produisait 1,000 1000 MW d'électricité (MWe). Le RBMK-XNUMX n'a pas de bâtiment de confinement testé sous pression et n'est pas couramment construit dans la plupart des pays.
Le réacteur est rapidement devenu critique et a produit une série d'explosions de vapeur. Les explosions ont soufflé tout le haut du réacteur, détruit la fine structure recouvrant le réacteur et déclenché une série d'incendies sur les épais toits d'asphalte des unités 3 et 4. Les rejets radioactifs ont duré dix jours et 31 personnes sont mortes. La délégation de l'URSS auprès de l'Agence internationale de l'énergie atomique a étudié l'accident. Ils ont déclaré que les expériences RBMK de l'unité 4 de Tchernobyl qui ont causé l'accident n'avaient pas reçu l'approbation requise et que les règles écrites sur les mesures de sécurité du réacteur étaient inadéquates. La délégation a en outre déclaré : "Le personnel impliqué n'était pas suffisamment préparé pour les tests et n'était pas conscient des dangers possibles". Cette série d'essais a créé les conditions de la situation d'urgence et a conduit à un accident de réacteur dont la plupart pensaient qu'il ne pourrait jamais se produire.
Libération des produits de fission de l'accident de l'unité 4 de Tchernobyl
Activité totale libérée
Environ 1,900 XNUMX PBq de produits de fission et de combustible (qui ensemble étaient étiquetés corium par l'équipe de récupération de l'accident de Three Mile Island) ont été libérés au cours des dix jours qu'il a fallu pour éteindre tous les incendies et sceller l'unité 4 avec un matériau de protection absorbant les neutrons. L'unité 4 est maintenant un sarcophage en acier et en béton scellé de façon permanente qui contient correctement le corium résiduel dans et autour des restes du cœur du réacteur détruit.
Vingt-cinq pour cent des 1,900 XNUMX PBq ont été rejetés le premier jour de l'accident. Le reste a été libéré au cours des neuf jours suivants.
Les rejets les plus significatifs sur le plan radiologique étaient de 270 PBq de 131I, 8.1 PBq de 90Sr et 37 PBq of 137Cs. Cela peut être comparé à l'accident de Three Mile Island, qui a libéré 7.4 TBq of 131Je et non mesurable 90Sr ou 137Cs.
Dispersion environnementale de matières radioactives
Les premiers rejets se sont dirigés généralement vers le nord, mais les rejets suivants se sont dirigés vers l'ouest et le sud-ouest. Le premier panache est arrivé en Suède et en Finlande le 27 avril. Les programmes de surveillance radiologique de l'environnement des centrales nucléaires ont immédiatement découvert le rejet et alerté le monde sur l'accident. Une partie de ce premier panache a dérivé vers la Pologne et l'Allemagne de l'Est. Des panaches ultérieurs ont balayé l'Europe orientale et centrale les 29 et 30 avril. Après cela, le Royaume-Uni a vu les rejets de Tchernobyl le 2 mai, suivi du Japon et de la Chine le 4 mai, de l'Inde le 5 mai et du Canada et des États-Unis les 5 et 6 mai. L'hémisphère sud n'a pas signalé avoir détecté ce panache.
Le dépôt du panache était régi principalement par les précipitations. Le schéma de retombées des principaux radionucléides (131I, 137Cs, 134Cs, et 90Sr) était très variable, même au sein de l'URSS. Le risque majeur provenait de l'irradiation externe due aux dépôts de surface, ainsi qu'à l'ingestion d'aliments contaminés.
Conséquences radiologiques de l'accident de la tranche 4 de Tchernobyl
Conséquences aiguës générales sur la santé
Deux personnes sont décédées immédiatement, une lors de l'effondrement du bâtiment et une 5.5 heures plus tard des suites de brûlures thermiques. 28 autres membres du personnel du réacteur et de l'équipe de lutte contre l'incendie sont morts des suites de radiolésions. Les doses de rayonnement à la population hors site étaient inférieures aux niveaux pouvant entraîner des effets immédiats des rayonnements.
L'accident de Tchernobyl a presque doublé le total mondial des décès dus aux accidents radiologiques jusqu'en 1986 (de 32 à 61). (Il est intéressant de noter que les trois morts de l'accident du réacteur SL-1 aux États-Unis sont répertoriés comme dus à une explosion de vapeur et que les deux premiers à mourir à Tchernobyl ne sont pas non plus répertoriés comme décès par accident radiologique.)
Facteurs ayant influencé les conséquences de l'accident sur la santé sur place
La dosimétrie du personnel pour les personnes sur place les plus à risque n'était pas disponible. L'absence de nausées ou de vomissements pendant les six premières heures suivant l'exposition indiquait de manière fiable les patients qui avaient reçu des doses absorbées inférieures aux doses potentiellement mortelles. C'était également une bonne indication des patients qui n'avaient pas besoin de soins médicaux immédiats en raison de l'exposition aux radiations. Ces informations ainsi que les données sanguines (diminution du nombre de lymphocytes) étaient plus utiles que les données de dosimétrie du personnel.
Les lourds vêtements de protection des pompiers (toile poreuse) permettent aux produits de fission à haute activité spécifique d'entrer en contact avec la peau nue. Ces doses bêta ont causé de graves brûlures cutanées et ont été un facteur important dans de nombreux décès. Cinquante-six travailleurs ont subi de graves brûlures cutanées. Les brûlures étaient extrêmement difficiles à traiter et constituaient un sérieux élément de complication. Ils ont rendu impossible la décontamination des patients avant leur transport vers les hôpitaux.
Il n'y avait pas de charges corporelles internes de matières radioactives cliniquement significatives à ce moment-là. Seules deux personnes présentaient des charges corporelles élevées (mais non cliniquement significatives).
Sur environ 1,000 115 personnes dépistées, XNUMX ont été hospitalisées en raison d'un syndrome d'irradiation aiguë. Huit préposés médicaux travaillant sur place ont contracté le syndrome d'irradiation aiguë.
Comme prévu, il n'y avait aucune preuve d'exposition aux neutrons. (Le test recherche le sodium-24 (24Na) dans le sang.)
Facteurs ayant influencé les conséquences sanitaires hors site de l'accident
Les actions de protection du public peuvent être divisées en quatre périodes distinctes.
Un grand effort a été déployé pour décontaminer les zones hors site.
La dose radiologique totale à la population de l'URSS a été signalée par le Comité scientifique des Nations Unies sur les effets des rayonnements atomiques (UNSCEAR) comme étant de 226,000 72,000 personnes-Sv (600,000 1988 personnes-Sv commises au cours de la première année). L'équivalent de dose collectif estimé dans le monde est de l'ordre de XNUMX XNUMX personnes-Sv. Le temps et une étude plus approfondie permettront d'affiner cette estimation (UNSCEAR XNUMX).
Organisations internationales
agence internationale de l'énergie atomique
Boîte postale 100
A-1400 Vienne
AUTRICHE
Commission internationale des unités et mesures de rayonnement
7910, avenue Woodmont
Bethesda, Maryland 20814
U.S.A.
Commission internationale de protection radiologique
Boîte postale n ° 35
Didcot, Oxfordshire
OX11 0RJ
Royaume-Uni
Association internationale de radioprotection
Eindhoven University of Technology
Boîte postale 662
5600 AR Eindhoven
PAYS-BAS
Comité des Nations Unies sur les effets des rayonnements ionisants
ASSOCIÉS BERNAM
Entraînement d'assemblage 4611-F
Lanham, Maryland 20706-4391
U.S.A.
Ces dernières années, l'intérêt s'est accru pour les effets biologiques et les effets possibles sur la santé des champs électriques et magnétiques faibles. Des études ont été présentées sur les champs magnétiques et le cancer, sur la reproduction et sur les réactions neurocomportementales. Dans ce qui suit, un résumé est donné de ce que nous savons, de ce qui doit encore être étudié et, en particulier, de la politique appropriée - qu'elle ne doive impliquer aucune restriction d'exposition, "évitement prudent" ou interventions coûteuses.
Ce que nous savons
Cancer
Des études épidémiologiques sur la leucémie infantile et l'exposition résidentielle aux lignes électriques semblent indiquer une légère augmentation du risque, et des excès de risque de leucémie et de tumeur cérébrale ont été signalés dans les professions « électriques ». Des études récentes avec des techniques améliorées d'évaluation de l'exposition ont généralement renforcé la preuve d'une association. Cependant, il y a encore un manque de clarté quant aux caractéristiques d'exposition, par exemple, la fréquence du champ magnétique et l'intermittence d'exposition ; et on ne sait pas grand-chose sur les éventuels facteurs de confusion ou modificateurs d'effet. De plus, la plupart des études professionnelles ont indiqué une forme particulière de leucémie, la leucémie aiguë myéloïde, tandis que d'autres ont trouvé des incidences plus élevées pour une autre forme, la leucémie lymphatique chronique. Les quelques études sur le cancer chez l'animal rapportées n'ont pas beaucoup aidé à l'évaluation des risques, et malgré un grand nombre d'études expérimentales sur cellules, aucun mécanisme plausible et compréhensible n'a été présenté pour expliquer un effet cancérogène.
Reproduction, avec une référence particulière aux résultats de la grossesse
Dans des études épidémiologiques, des issues de grossesse défavorables et des cancers infantiles ont été signalés après une exposition maternelle et paternelle à des champs magnétiques, l'exposition paternelle indiquant un effet génotoxique. Les efforts déployés par d'autres équipes de recherche pour reproduire les résultats positifs n'ont pas abouti. Les études épidémiologiques sur les opérateurs d'écrans de visualisation (VDU), qui sont exposés aux champs électriques et magnétiques émis par leurs écrans, ont été principalement négatives, et les études tératogènes animales avec des champs de type VDU ont été trop contradictoires pour étayer des conclusions fiables.
Réactions neurocomportementales
Des études de provocation sur de jeunes volontaires semblent indiquer des changements physiologiques tels qu'un ralentissement de la fréquence cardiaque et des modifications de l'électroencéphalogramme (EEG) après une exposition à des champs électriques et magnétiques relativement faibles. Le phénomène récent d'hypersensibilité à l'électricité semble être d'origine multifactorielle, et il n'est pas clair si les champs sont impliqués ou non. Une grande variété de symptômes et d'inconforts ont été rapportés, principalement de la peau et du système nerveux. La plupart des patients ont des affections cutanées diffuses au niveau du visage, telles que rougissement, rougeur, rougeurs, chaleur, chaleur, sensations de piqûres, courbatures et tiraillements. Des symptômes associés au système nerveux sont également décrits, comme des maux de tête, des étourdissements, de la fatigue et des évanouissements, des picotements et des picotements dans les extrémités, un essoufflement, des palpitations cardiaques, des sueurs abondantes, des dépressions et des troubles de la mémoire. Aucun symptôme caractéristique de maladie neurologique organique n'a été présenté.
Exposition
L'exposition aux champs se produit dans toute la société : à la maison, au travail, à l'école et par l'utilisation de moyens de transport électriques. Partout où il y a des fils électriques, des moteurs électriques et des équipements électroniques, des champs électriques et magnétiques sont créés. Des intensités de champ moyennes de 0.2 à 0.4 μT (microtesla) par jour de travail semblent être le niveau au-dessus duquel il pourrait y avoir un risque accru, et des niveaux similaires ont été calculés pour les moyennes annuelles pour les sujets vivant sous ou à proximité de lignes électriques.
De nombreuses personnes sont également exposées au-dessus de ces niveaux, bien que pour des périodes plus courtes, à leur domicile (via des radiateurs électriques, des rasoirs, des sèche-cheveux et d'autres appareils électroménagers, ou des courants vagabonds dus à des déséquilibres dans le système de mise à la terre électrique d'un bâtiment), au travail (dans certaines industries et bureaux à proximité d'équipements électriques et électroniques) ou lors de déplacements en train et autres moyens de transport électriques. L'importance d'une telle exposition intermittente n'est pas connue. Il existe d'autres incertitudes quant à l'exposition (impliquant des questions relatives à l'importance de la fréquence du champ, à d'autres facteurs modificateurs ou confondants, ou à la connaissance de l'exposition totale jour et nuit) et à l'effet (compte tenu de la cohérence des résultats quant au type de cancer) , et dans les études épidémiologiques, qui obligent à évaluer toutes les évaluations de risque avec une grande prudence.
Évaluations des risques
Dans les études résidentielles scandinaves, les résultats indiquent un risque de leucémie doublé au-dessus de 0.2 μT, les niveaux d'exposition correspondant à ceux généralement rencontrés à moins de 50 à 100 mètres d'une ligne électrique aérienne. Cependant, le nombre de cas de leucémie infantile sous les lignes électriques est peu élevé et le risque est donc faible par rapport aux autres risques environnementaux dans la société. Il a été calculé que chaque année en Suède, il y a deux cas de leucémie infantile sous ou à proximité de lignes électriques. L'un de ces cas peut être attribuable au risque de champ magnétique, le cas échéant.
Les expositions professionnelles aux champs magnétiques sont généralement plus élevées que les expositions résidentielles, et les calculs des risques de leucémie et de tumeurs cérébrales pour les travailleurs exposés donnent des valeurs plus élevées que pour les enfants vivant à proximité des lignes électriques. D'après des calculs basés sur le risque attribuable découvert dans une étude suédoise, environ 20 cas de leucémie et 20 cas de tumeurs cérébrales pourraient être attribués aux champs magnétiques chaque année. Ces chiffres sont à comparer au nombre total de 40,000 800 cas annuels de cancer en Suède, dont XNUMX ont été calculés comme ayant une origine professionnelle.
Ce qu'il reste à étudier
Il est tout à fait clair que davantage de recherches sont nécessaires afin d'assurer une compréhension satisfaisante des résultats des études épidémiologiques obtenus jusqu'à présent. D'autres études épidémiologiques sont en cours dans différents pays du monde, mais la question est de savoir si elles ajouteront davantage aux connaissances que nous avons déjà. En fait, on ne sait pas quelles caractéristiques des champs sont causales des effets, le cas échéant. Ainsi, nous avons certainement besoin de plus d'études sur les mécanismes possibles pour expliquer les résultats que nous avons rassemblés.
Il existe cependant dans la littérature un grand nombre de in vitro études consacrées à la recherche de mécanismes possibles. Plusieurs modèles de promotion du cancer ont été présentés, basés sur des modifications de la surface cellulaire et du transport des ions calcium dans la membrane cellulaire, la perturbation de la communication cellulaire, la modulation de la croissance cellulaire, l'activation de séquences de gènes spécifiques par la transcription modulée de l'acide ribonucléique (ARN), la dépression de la production de mélatonine pinéale, la modulation de l'activité de l'ornithine décarboxylase et une éventuelle perturbation des mécanismes de contrôle anti-tumoral hormonal et immunitaire. Chacun de ces mécanismes a des caractéristiques applicables pour expliquer les effets rapportés du cancer du champ magnétique ; cependant, aucune n'a été exempte de problèmes et d'objections essentielles.
Mélatonine et magnétite
Deux mécanismes possibles peuvent être pertinents pour la promotion du cancer et méritent donc une attention particulière. L'un d'eux est lié à la réduction des niveaux nocturnes de mélatonine induits par les champs magnétiques et l'autre est lié à la découverte de cristaux de magnétite dans les tissus humains.
Il est connu des études animales que la mélatonine, via un effet sur les taux d'hormones sexuelles circulantes, a un effet oncostatique indirect. Il a également été indiqué dans des études animales que les champs magnétiques suppriment la production de mélatonine pinéale, une découverte qui suggère un mécanisme théorique pour l'augmentation signalée (par exemple) du cancer du sein qui peut être due à l'exposition à de tels champs. Récemment, une autre explication du risque accru de cancer a été proposée. La mélatonine s'est avérée être un piégeur de radicaux hydroxyle très puissant et, par conséquent, les dommages à l'ADN qui pourraient être causés par les radicaux libres sont nettement inhibés par la mélatonine. Si les niveaux de mélatonine sont supprimés, par exemple par des champs magnétiques, l'ADN est laissé plus vulnérable aux attaques oxydatives. Cette théorie explique comment la dépression de la mélatonine par les champs magnétiques pourrait entraîner une incidence plus élevée de cancer dans n'importe quel tissu.
Mais les niveaux sanguins de mélatonine humaine diminuent-ils lorsque les individus sont exposés à de faibles champs magnétiques ? Il existe certaines indications que cela pourrait être le cas, mais des recherches supplémentaires sont nécessaires. Depuis quelques années, on sait que la capacité des oiseaux à s'orienter lors des migrations saisonnières est médiée par des cristaux de magnétite dans des cellules qui réagissent au champ magnétique terrestre. Maintenant, comme mentionné ci-dessus, il a également été démontré que les cristaux de magnétite existent dans les cellules humaines à une concentration suffisamment élevée théoriquement pour répondre aux champs magnétiques faibles. Ainsi, le rôle des cristaux de magnétite doit être pris en compte dans toute discussion sur les mécanismes possibles qui peuvent être proposés quant aux effets potentiellement nocifs des champs électriques et magnétiques.
Le besoin de connaissances sur les mécanismes
Pour résumer, il y a un besoin évident de plus d'études sur ces mécanismes possibles. Les épidémiologistes ont besoin d'informations sur les caractéristiques des champs électriques et magnétiques sur lesquelles ils doivent se concentrer dans leurs évaluations de l'exposition. Dans la plupart des études épidémiologiques, des intensités de champ moyennes ou médianes (avec des fréquences de 50 à 60 Hz) ont été utilisées ; dans d'autres, des mesures cumulatives d'exposition ont été étudiées. Dans une étude récente, les champs de fréquences plus élevées se sont révélés être liés au risque. Dans certaines études animales, enfin, les transitoires de champ se sont avérés importants. Pour les épidémiologistes, le problème n'est pas du côté des effets ; des registres sur les maladies existent aujourd'hui dans de nombreux pays. Le problème est que les épidémiologistes ne connaissent pas les caractéristiques d'exposition pertinentes à prendre en compte dans leurs études.
Quelle politique est appropriée
Systèmes de protection
En règle générale, il existe différents systèmes de protection à prendre en compte en ce qui concerne les réglementations, les lignes directrices et les politiques. Le plus souvent, le système basé sur la santé est sélectionné, dans lequel un effet néfaste spécifique sur la santé peut être identifié à un certain niveau d'exposition, quel que soit le type d'exposition, chimique ou physique. Un second système pourrait être caractérisé comme une optimisation d'un aléa connu et accepté, qui n'a pas de seuil en dessous duquel le risque est absent. Un exemple d'exposition relevant de ce type de système est le rayonnement ionisant. Un troisième système couvre les dangers ou les risques pour lesquels les relations causales entre l'exposition et les résultats n'ont pas été démontrées avec une certitude raisonnable, mais pour lesquels il existe des inquiétudes générales quant aux risques possibles. Ce dernier système de protection a été appelé le principe de prudence, ou plus récemment évitement prudent, que l'on peut résumer comme l'évitement futur à faible coût d'une exposition inutile en l'absence de certitude scientifique. L'exposition aux champs électriques et magnétiques a été discutée de cette manière, et des stratégies systématiques ont été présentées, par exemple, sur la manière dont les futures lignes électriques devraient être tracées, les lieux de travail aménagés et les appareils ménagers conçus afin de minimiser l'exposition.
Il apparaît que le système d'optimisation n'est pas applicable en rapport avec des restrictions de champs électriques et magnétiques, simplement parce qu'ils ne sont pas connus et acceptés comme risques. Cependant, les deux autres systèmes sont actuellement à l'étude.
Réglementations et lignes directrices pour la restriction de l'exposition dans le cadre du système fondé sur la santé
Dans les directives internationales, les limites des restrictions d'exposition au champ sont supérieures de plusieurs ordres de grandeur à ce qui peut être mesuré à partir de lignes électriques aériennes et trouvé dans les professions électriques. L'Association internationale de radioprotection (IRPA) émis Lignes directrices sur les limites d'exposition aux champs électriques et magnétiques 50/60 Hz en 1990, qui a servi de base à de nombreuses normes nationales. Comme de nouvelles études importantes ont été publiées par la suite, un addendum a été publié en 1993 par la Commission internationale de protection contre les rayonnements non ionisants (ICNIRP). En outre, en 1993, des évaluations des risques conformes à celles de l'IRPA ont également été effectuées au Royaume-Uni.
Ces documents soulignent que l'état actuel des connaissances scientifiques ne justifie pas de limiter les niveaux d'exposition du public et de la main-d'œuvre au niveau μT, et que des données supplémentaires sont nécessaires pour confirmer la présence ou non de risques pour la santé. Les directives de l'IRPA et de l'ICNIRP sont basées sur les effets des courants induits par le champ dans le corps, correspondant à ceux que l'on trouve normalement dans le corps (jusqu'à environ 10 mA/m2). Il est recommandé de limiter l'exposition professionnelle aux champs magnétiques de 50/60 Hz à 0.5 mT pour une exposition toute la journée et à 5 mT pour de courtes expositions allant jusqu'à deux heures. Il est recommandé de limiter l'exposition aux champs électriques à 10 et 30 kV/m. La limite de 24 heures pour le public est fixée à 5 kV/m et 0.1 mT.
Ces discussions sur la réglementation de l'exposition reposent entièrement sur des rapports sur le cancer. Dans les études d'autres effets possibles sur la santé liés aux champs électriques et magnétiques (par exemple, troubles de la reproduction et neurocomportementaux), les résultats sont généralement considérés comme insuffisamment clairs et cohérents pour constituer une base scientifique pour limiter l'exposition.
Le principe de prudence ou d'évitement prudent
Il n'y a pas de réelle différence entre les deux concepts ; cependant, l'évitement prudent a été utilisé plus spécifiquement dans les discussions sur les champs électriques et magnétiques. Comme indiqué ci-dessus, l'évitement prudent peut être résumé comme l'évitement futur et peu coûteux d'une exposition inutile tant qu'il existe une incertitude scientifique quant aux effets sur la santé. Il a été adopté en Suède, mais pas dans d'autres pays.
En Suède, cinq autorités gouvernementales (l'Institut suédois de radioprotection, le Conseil national de la sécurité électrique, le Conseil national de la santé et de la protection sociale, le Conseil national de la sécurité et de la santé au travail et le Conseil national du logement, de la construction et de la planification) ont déclaré conjointement que "la connaissance totale qui s'accumule actuellement justifie de prendre des mesures pour réduire la puissance de champ". Pourvu que le coût soit raisonnable, la politique consiste à protéger les personnes contre les expositions magnétiques élevées de longue durée. Lors de l'installation de nouveaux équipements ou de nouvelles lignes électriques susceptibles de provoquer des expositions élevées aux champs magnétiques, il convient de choisir des solutions offrant des expositions plus faibles, à condition que ces solutions n'impliquent pas d'inconvénients ou de coûts importants. En règle générale, comme l'indique le Radiation Protection Institute, des mesures peuvent être prises pour réduire le champ magnétique dans les cas où les niveaux d'exposition dépassent les niveaux normaux de plus d'un facteur dix, à condition que de telles réductions puissent être effectuées à un coût raisonnable. Dans les situations où les niveaux d'exposition des installations existantes ne dépassent pas les niveaux normaux d'un facteur dix, une reconstruction coûteuse doit être évitée. Inutile de dire que le concept actuel d'évitement a été critiqué par de nombreux experts dans différents pays, notamment par des experts de l'industrie de la fourniture d'électricité.
Conclusions
Dans le présent article, un résumé a été donné de ce que nous savons sur les effets possibles des champs électriques et magnétiques sur la santé, et de ce qui doit encore être étudié. Aucune réponse n'a été apportée à la question de savoir quelle politique adopter, mais des systèmes de protection optionnels ont été présentés. À cet égard, il semble clair que la base de données scientifiques disponible est insuffisante pour développer des limites d'exposition au niveau μT, ce qui signifie à son tour qu'il n'y a pas de raisons pour des interventions coûteuses à ces niveaux d'exposition. La question de savoir si une certaine forme de stratégie de prudence (par exemple, l'évitement prudent) doit être adoptée ou non relève de la décision des autorités de santé publique et professionnelle de chaque pays. Si une telle stratégie n'est pas adoptée, cela signifie généralement qu'aucune restriction d'exposition n'est imposée car les seuils sanitaires sont bien supérieurs à l'exposition quotidienne publique et professionnelle. Ainsi, si les opinions divergent aujourd'hui sur les réglementations, les lignes directrices et les politiques, il existe un consensus général parmi les normalisateurs sur le fait que des recherches supplémentaires sont nécessaires pour obtenir une base solide pour les actions futures.
La forme d'énergie électromagnétique la plus connue est la lumière du soleil. La fréquence de la lumière solaire (lumière visible) est la ligne de démarcation entre les rayonnements ionisants plus puissants (rayons X, rayons cosmiques) à des fréquences plus élevées et les rayonnements non ionisants plus bénins à des fréquences plus basses. Il existe un spectre de rayonnements non ionisants. Dans le contexte de ce chapitre, à l'extrémité supérieure juste en dessous de la lumière visible se trouve le rayonnement infrarouge. En dessous se trouve la large gamme de fréquences radio, qui comprend (par ordre décroissant) les micro-ondes, la radio cellulaire, la télévision, la radio FM et la radio AM, les ondes courtes utilisées dans les appareils de chauffage diélectriques et par induction et, à l'extrémité inférieure, les champs à fréquence industrielle. Le spectre électromagnétique est illustré à la figure 1.
Figure 1. Le spectre électromagnétique
Tout comme la lumière visible ou le son imprègne notre environnement, l'espace où nous vivons et travaillons, il en va de même pour les énergies des champs électromagnétiques. De plus, tout comme la majeure partie de l'énergie sonore à laquelle nous sommes exposés est créée par l'activité humaine, les énergies électromagnétiques le sont aussi : des faibles niveaux émis par nos appareils électriques quotidiens - ceux qui font fonctionner nos postes de radio et de télévision - aux niveaux élevés niveaux que les médecins appliquent à des fins bénéfiques, par exemple, la diathermie (traitements thermiques). En général, la force de ces énergies diminue rapidement avec la distance de la source. Les niveaux naturels de ces champs dans l'environnement sont faibles.
Le rayonnement non ionisant (NIR) intègre tous les rayonnements et champs du spectre électromagnétique qui n'ont pas assez d'énergie pour produire l'ionisation de la matière. C'est-à-dire que le NIR est incapable de transmettre suffisamment d'énergie à une molécule ou à un atome pour perturber sa structure en supprimant un ou plusieurs électrons. La frontière entre le NIR et le rayonnement ionisant est généralement fixée à une longueur d'onde d'environ 100 nanomètres.
Comme pour toute forme d'énergie, l'énergie NIR a le potentiel d'interagir avec les systèmes biologiques, et le résultat peut être sans importance, peut être nocif à différents degrés ou peut être bénéfique. Avec les radiofréquences (RF) et les rayonnements micro-ondes, le principal mécanisme d'interaction est le chauffage, mais dans la partie basse fréquence du spectre, les champs de haute intensité peuvent induire des courants dans le corps et donc être dangereux. Les mécanismes d'interaction pour les intensités de champ de bas niveau sont cependant inconnus.
Quantités et unités
Les champs à des fréquences inférieures à environ 300 MHz sont quantifiés en termes d'intensité de champ électrique (E) et l'intensité du champ magnétique (H). E est exprimé en volts par mètre (V/m) et H en ampères par mètre (A/m). Les deux sont des champs vectoriels, c'est-à-dire qu'ils sont caractérisés par l'amplitude et la direction à chaque point. Pour la gamme des basses fréquences, le champ magnétique est souvent exprimé en termes de densité de flux, B, avec l'unité SI tesla (T). Lorsque les champs de notre environnement quotidien sont discutés, la sous-unité microtesla (μT) est généralement l'unité préférée. Dans certaines publications, la densité de flux est exprimée en gauss (G), et la conversion entre ces unités est (pour les champs dans l'air):
1 10 T = XNUMX XNUMX4 G ou 0.1 μT = 1 mG et 1 A/m = 1.26 μT.
Des revues des concepts, des quantités, des unités et de la terminologie pour la protection contre les rayonnements non ionisants, y compris le rayonnement radiofréquence, sont disponibles (NCRP 1981; Polk et Postow 1986; OMS 1993).
Le terme radiation signifie simplement l'énergie transmise par les ondes. Les ondes électromagnétiques sont des ondes de forces électriques et magnétiques, où un mouvement ondulatoire est défini comme la propagation de perturbations dans un système physique. Une modification du champ électrique s'accompagne d'une modification du champ magnétique et inversement. Ces phénomènes ont été décrits en 1865 par JC Maxwell dans quatre équations connues sous le nom d'équations de Maxwell.
Les ondes électromagnétiques sont caractérisées par un ensemble de paramètres qui incluent la fréquence (f), longueur d'onde (λ), intensité du champ électrique, intensité du champ magnétique, polarisation électrique (P) (la direction de la E champ), vitesse de propagation (c) et vecteur de Poynting (S). Figure 2 illustre la propagation d'une onde électromagnétique dans l'espace libre. La fréquence est définie comme le nombre de changements complets du champ électrique ou magnétique en un point donné par seconde, et est exprimée en hertz (Hz). La longueur d'onde est la distance entre deux crêtes ou creux consécutifs de l'onde (maxima ou minima). La fréquence, la longueur d'onde et la vitesse des ondes (v) sont interdépendants comme suit :
v = f λ
Figure 2. Une onde plane se propageant à la vitesse de la lumière dans la direction x
La vitesse d'une onde électromagnétique dans l'espace libre est égale à la vitesse de la lumière, mais la vitesse dans les matériaux dépend des propriétés électriques du matériau, c'est-à-dire de sa permittivité (ε) et de sa perméabilité (μ). La permittivité concerne les interactions du matériau avec le champ électrique, et la perméabilité exprime les interactions avec le champ magnétique. Les substances biologiques ont des permittivités qui diffèrent considérablement de celles de l'espace libre, dépendant de la longueur d'onde (en particulier dans la gamme RF) et du type de tissu. La perméabilité des substances biologiques, cependant, est égale à celle de l'espace libre.
Dans une onde plane, comme illustré à la figure 2 , le champ électrique est perpendiculaire au champ magnétique et la direction de propagation est perpendiculaire à la fois aux champs électrique et magnétique.
Pour une onde plane, le rapport de la valeur de l'intensité du champ électrique à la valeur de l'intensité du champ magnétique, qui est constant, est appelé impédance caractéristique (Z):
Z = E/H
Dans l'espace libre, Z= 120π ≈ 377Ω mais sinon Z dépend de la permittivité et de la perméabilité du matériau traversé par l'onde.
Le transfert d'énergie est décrit par le vecteur de Poynting, qui représente l'amplitude et la direction de la densité de flux électromagnétique :
S = E x H
Pour une onde se propageant, l'intégrale de S sur toute surface représente la puissance instantanée transmise à travers cette surface (densité de puissance). La magnitude du vecteur de Poynting est exprimée en watts par mètre carré (W/m2) (dans certaines publications, l'unité mW/cm2 est utilisé - la conversion en unités SI est de 1 mW/cm2 = 10 W / m2) et pour les ondes planes est liée aux valeurs des champs électrique et magnétique :
S = E2 / 120π = E2 / 377
ainsi que
S =120π H2 = 377 H2
Toutes les conditions d'exposition rencontrées en pratique ne peuvent pas être représentées par des ondes planes. Aux distances proches des sources de rayonnement radiofréquence, les relations caractéristiques des ondes planes ne sont pas satisfaites. Le champ électromagnétique rayonné par une antenne peut être divisé en deux régions : la zone de champ proche et la zone de champ lointain. La frontière entre ces zones est généralement fixée à :
r = 2a2 /
De a est la plus grande dimension de l'antenne.
Dans la zone de champ proche, l'exposition doit être caractérisée à la fois par les champs électriques et magnétiques. Dans le champ lointain, l'un d'entre eux suffit, car ils sont liés par les équations ci-dessus impliquant E ainsi que H. En pratique, la situation de champ proche est souvent réalisée à des fréquences inférieures à 300 Mhz.
L'exposition aux champs RF est encore compliquée par les interactions des ondes électromagnétiques avec les objets. En général, lorsque des ondes électromagnétiques rencontrent un objet, une partie de l'énergie incidente est réfléchie, une partie est absorbée et une partie est transmise. Les proportions d'énergie transmise, absorbée ou réfléchie par l'objet dépendent de la fréquence et de la polarisation du champ ainsi que des propriétés électriques et de la forme de l'objet. Une superposition des ondes incidentes et réfléchies entraîne des ondes stationnaires et une distribution de champ spatialement non uniforme. Comme les ondes sont totalement réfléchies par les objets métalliques, des ondes stationnaires se forment à proximité de ces objets.
Étant donné que l'interaction des champs RF avec les systèmes biologiques dépend de nombreuses caractéristiques de champ différentes et que les champs rencontrés dans la pratique sont complexes, les facteurs suivants doivent être pris en compte dans la description des expositions aux champs RF :
Pour l'exposition aux champs magnétiques basse fréquence, il n'est toujours pas clair si l'intensité du champ ou la densité de flux est la seule considération importante. Il peut s'avérer que d'autres facteurs sont également importants, comme le temps d'exposition ou la rapidité des changements de champ.
Le terme Champ électromagnétique (EMF), tel qu'il est utilisé dans les médias d'information et la presse populaire, fait généralement référence aux champs électriques et magnétiques à l'extrémité basse fréquence du spectre, mais il peut également être utilisé dans un sens beaucoup plus large pour inclure l'ensemble du spectre de un rayonnement électromagnétique. Notez que dans la gamme des basses fréquences, E ainsi que B les champs ne sont pas couplés ou interdépendants de la même manière qu'ils le sont à des fréquences plus élevées, et il est donc plus exact de les appeler « champs électriques et magnétiques » plutôt que champs électromagnétiques.
Comme la lumière, qui est visible, le rayonnement ultraviolet (UV) est une forme de rayonnement optique avec des longueurs d'onde plus courtes et des photons plus énergétiques (particules de rayonnement) que son homologue visible. La plupart des sources lumineuses émettent également des rayons UV. Les UV sont présents dans la lumière du soleil et sont également émis par un grand nombre de sources ultraviolettes utilisées dans l'industrie, la science et la médecine. Les travailleurs peuvent être exposés aux rayons UV dans une grande variété de contextes professionnels. Dans certains cas, à de faibles niveaux de lumière ambiante, des sources très intenses de proche ultraviolet ("lumière noire") peuvent être vues, mais normalement les UVR sont invisibles et doivent être détectés par la lueur des matériaux qui deviennent fluorescents lorsqu'ils sont éclairés par les UVR.
Tout comme la lumière peut être divisée en couleurs qui peuvent être vues dans un arc-en-ciel, les UVR sont subdivisés et leurs composants sont généralement désignés par UVA, UVB ainsi que UVC. Les longueurs d'onde de la lumière et des rayons UV sont généralement exprimées en nanomètres (nm); 1 nm est un milliardième (10-9) d'un mètre. Les UVC (UV à très courte longueur d'onde) de la lumière solaire sont absorbés par l'atmosphère et n'atteignent pas la surface de la Terre. Les UVC ne sont disponibles qu'à partir de sources artificielles, telles que les lampes germicides, qui émettent la majeure partie de leur énergie à une seule longueur d'onde (254 nm) qui est très efficace pour tuer les bactéries et les virus sur une surface ou dans l'air.
Les UVB sont les rayons UV les plus nocifs sur le plan biologique pour la peau et les yeux, et bien que la majeure partie de cette énergie (qui est un composant de la lumière solaire) soit absorbée par l'atmosphère, elle produit toujours des coups de soleil et d'autres effets biologiques. Les rayons UV à grande longueur d'onde, les UVA, se trouvent normalement dans la plupart des sources de lampes et sont également les rayons UV les plus intenses atteignant la Terre. Bien que les UVA puissent pénétrer profondément dans les tissus, ils ne sont pas aussi nocifs sur le plan biologique que les UVB car les énergies des photons individuels sont inférieures à celles des UVB ou des UVC.
Sources de rayonnement ultraviolet
Soleil
La plus grande exposition professionnelle aux rayons UV est subie par les travailleurs à l'extérieur sous la lumière du soleil. L'énergie du rayonnement solaire est fortement atténuée par la couche d'ozone terrestre, limitant les rayons UV terrestres à des longueurs d'onde supérieures à 290-295 nm. L'énergie des rayons solaires à courte longueur d'onde (UVB) les plus dangereux est fortement fonction du trajet oblique atmosphérique et varie selon la saison et l'heure de la journée (Sliney 1986 et 1987; OMS 1994).
Sources artificielles
Les sources artificielles d'exposition humaine les plus importantes sont les suivantes :
Soudage à l'arc industriel. La source la plus importante d'exposition potentielle aux rayons UV est l'énergie rayonnante de l'équipement de soudage à l'arc. Les niveaux de rayons UV autour des équipements de soudage à l'arc sont très élevés et des lésions oculaires et cutanées aiguës peuvent survenir dans les trois à dix minutes suivant l'exposition à des distances d'observation rapprochées de quelques mètres. La protection des yeux et de la peau est obligatoire.
Lampes UV industrielles/de travail. De nombreux processus industriels et commerciaux, tels que le durcissement photochimique des encres, des peintures et des plastiques, impliquent l'utilisation de lampes qui émettent fortement dans la gamme UV. Bien que la probabilité d'une exposition nocive soit faible en raison du blindage, dans certains cas, une exposition accidentelle peut se produire.
"Lumières noires". Les lumières noires sont des lampes spécialisées qui émettent principalement dans la gamme UV, et sont généralement utilisées pour les tests non destructifs avec des poudres fluorescentes, pour l'authentification des billets de banque et des documents, et pour les effets spéciaux dans la publicité et les discothèques. Ces lampes ne présentent pas de danger d'exposition significatif pour l'homme (sauf dans certains cas pour la peau photosensibilisée).
Traitement médical. Les lampes UVR sont utilisées en médecine à diverses fins diagnostiques et thérapeutiques. Les sources UVA sont normalement utilisées dans les applications de diagnostic. Les expositions du patient varient considérablement selon le type de traitement et les lampes UV utilisées en dermatologie nécessitent une utilisation prudente par les membres du personnel.
Lampes UV germicides. Les rayons UV avec des longueurs d'onde comprises entre 250 et 265 nm sont les plus efficaces pour la stérilisation et la désinfection car ils correspondent à un maximum dans le spectre d'absorption de l'ADN. Les tubes à décharge de mercure à basse pression sont souvent utilisés comme source UV, car plus de 90% de l'énergie rayonnée se situe sur la ligne de 254 nm. Ces lampes sont souvent appelées « lampes germicides », « lampes bactéricides » ou simplement « lampes UVC ». Les lampes germicides sont utilisées dans les hôpitaux pour lutter contre l'infection tuberculeuse et sont également utilisées à l'intérieur des enceintes de sécurité microbiologique pour inactiver les micro-organismes en suspension dans l'air et en surface. Une installation correcte des lampes et l'utilisation de protections oculaires sont essentielles.
Bronzage cosmétique. Les bancs solaires se trouvent dans les entreprises où les clients peuvent obtenir un bronzage grâce à des lampes spéciales de bronzage, qui émettent principalement dans la gamme des UVA mais aussi des UVB. L'utilisation régulière d'un lit de bronzage peut contribuer de manière significative à l'exposition annuelle de la peau aux UV d'une personne ; de plus, le personnel travaillant dans les salons de bronzage peut également être exposé à de faibles niveaux. L'utilisation de protections oculaires telles que des lunettes de protection ou des lunettes de soleil devrait être obligatoire pour le client et, selon l'arrangement, même les membres du personnel peuvent avoir besoin de protections oculaires.
Éclairage général. Les lampes fluorescentes sont courantes sur le lieu de travail et sont utilisées depuis longtemps à la maison. Ces lampes émettent de petites quantités de rayons UV et ne contribuent que pour quelques pour cent à l'exposition annuelle aux UV d'une personne. Les lampes tungstène-halogène sont de plus en plus utilisées à la maison et sur le lieu de travail pour une variété d'objectifs d'éclairage et d'affichage. Les lampes halogènes non blindées peuvent émettre des niveaux d'UV suffisants pour causer des blessures aiguës à courte distance. L'installation de filtres en verre sur ces lampes devrait éliminer ce risque.
Effets biologiques
La peau
Érythème
L'érythème, ou « coup de soleil », est une rougeur de la peau qui apparaît normalement quatre à huit heures après l'exposition aux rayons UV et s'estompe progressivement après quelques jours. Un coup de soleil grave peut entraîner des cloques et une desquamation de la peau. Les UVB et les UVC sont environ 1,000 1982 fois plus efficaces pour provoquer l'érythème que les UVA (Parrish, Jaenicke et Anderson 295), mais l'érythème produit par les longueurs d'onde UVB plus longues (315 à 1928 nm) est plus grave et persiste plus longtemps (Hausser 295). La gravité et l'évolution temporelle accrues de l'érythème résultent d'une pénétration plus profonde de ces longueurs d'onde dans l'épiderme. La sensibilité maximale de la peau se produit apparemment à environ 1930 nm (Luckiesh, Holladay et Taylor 1931 ; Coblentz, Stair et Hogue 0.07) avec une sensibilité beaucoup plus faible (environ 315) à 1987 nm et à des longueurs d'onde plus longues (McKinlay et Diffey XNUMX).
La dose érythémale minimale (DEM) pour 295 nm qui a été rapportée dans des études plus récentes pour la peau non bronzée et légèrement pigmentée varie de 6 à 30 mJ/cm2 (Everett, Olsen et Sayer 1965 ; Freeman et al. 1966 ; Berger, Urbach et Davies 1968). La MED à 254 nm varie considérablement en fonction du temps écoulé après l'exposition et si la peau a été beaucoup exposée à la lumière du soleil extérieure, mais est généralement de l'ordre de 20 mJ/cm2, ou jusqu'à 0.1 J/cm2. La pigmentation et le bronzage de la peau, et, plus important encore, l'épaississement de la couche cornée, peuvent augmenter cette MED d'au moins un ordre de grandeur.
Photosensibilisation
Les spécialistes de la santé au travail sont fréquemment confrontés aux effets néfastes de l'exposition professionnelle aux rayons UV chez les travailleurs photosensibilisés. L'utilisation de certains médicaments peut produire un effet photosensibilisant lors de l'exposition aux UVA, de même que l'application topique de certains produits, dont certains parfums, lotions pour le corps, etc. Les réactions aux agents photosensibilisants impliquent à la fois une photoallergie (réaction allergique de la peau) et une phototoxicité (irritation de la peau) après une exposition aux UV provenant du soleil ou de sources UV industrielles. (Les réactions de photosensibilité lors de l'utilisation d'appareils de bronzage sont également courantes.) Cette photosensibilisation de la peau peut être causée par des crèmes ou des onguents appliqués sur la peau, par des médicaments pris par voie orale ou par injection, ou par l'utilisation d'inhalateurs sur ordonnance (voir figure 1 ). Le médecin prescrivant un médicament potentiellement photosensibilisant doit toujours avertir le patient de prendre les mesures appropriées pour se prémunir contre les effets indésirables, mais on dit souvent au patient d'éviter uniquement la lumière du soleil et non les sources de rayons UV (puisque celles-ci sont rares pour la population générale).
Figure 1. Quelques substances phonosensibilisantes
Effets différés
L'exposition chronique au soleil, en particulier la composante UVB, accélère le vieillissement de la peau et augmente le risque de développer un cancer de la peau (Fitzpatrick et al. 1974 ; Forbes et Davies 1982 ; Urbach 1969 ; Passchier et Bosnjakovic 1987). Plusieurs études épidémiologiques ont montré que l'incidence du cancer de la peau est fortement corrélée avec la latitude, l'altitude et la couverture du ciel, qui sont en corrélation avec l'exposition aux UV (Scotto, Fears et Gori 1980 ; OMS 1993).
Les relations dose-réponse quantitatives exactes pour la carcinogenèse cutanée humaine n'ont pas encore été établies, bien que les individus à la peau claire, en particulier ceux d'origine celtique, soient beaucoup plus susceptibles de développer un cancer de la peau. Néanmoins, il convient de noter que les expositions aux rayons UV nécessaires pour provoquer des tumeurs cutanées dans des modèles animaux peuvent être délivrées suffisamment lentement pour ne pas produire d'érythème, et l'efficacité relative (par rapport au pic à 302 nm) rapportée dans ces études varie dans le même sens. comme un coup de soleil (Cole, Forbes et Davies 1986; Sterenborg et van der Leun 1987).
L'oeil
Photokératite et photoconjonctivite
Ce sont des réactions inflammatoires aiguës résultant d'une exposition aux rayons UVB et UVC qui apparaissent en quelques heures après une exposition excessive et disparaissent normalement après un à deux jours.
Lésion rétinienne due à la lumière vive
Bien qu'une lésion thermique de la rétine due à des sources lumineuses soit peu probable, des dommages photochimiques peuvent survenir suite à une exposition à des sources riches en lumière bleue. Cela peut entraîner une réduction temporaire ou permanente de la vision. Cependant, la réponse d'aversion normale à la lumière vive devrait empêcher cet événement à moins qu'un effort conscient ne soit fait pour regarder les sources de lumière vive. La contribution des rayons UV aux lésions rétiniennes est généralement très faible car l'absorption par le cristallin limite l'exposition rétinienne.
Effets chroniques
L'exposition professionnelle à long terme aux rayons UV sur plusieurs décennies peut contribuer à la cataracte et à des effets dégénératifs non oculaires tels que le vieillissement cutané et le cancer de la peau associés à l'exposition au soleil. L'exposition chronique au rayonnement infrarouge peut également augmenter le risque de cataracte, mais cela est très peu probable, étant donné l'accès à une protection oculaire.
Le rayonnement ultraviolet actinique (UVB et UVC) est fortement absorbé par la cornée et la conjonctive. La surexposition de ces tissus provoque une kératoconjonctivite, communément appelée « éclair du soudeur », « œil d'arc » ou « cécité des neiges ». Pitts a rapporté le spectre d'action et l'évolution temporelle de la photokératite dans la cornée de l'homme, du lapin et du singe (Pitts 1974). La période de latence varie inversement avec la sévérité de l'exposition, allant de 1.5 à 24 heures, mais survient généralement en 6 à 12 heures ; l'inconfort disparaît généralement dans les 48 heures. La conjonctivite suit et peut être accompagnée d'un érythème de la peau du visage entourant les paupières. Bien sûr, l'exposition aux rayons UV entraîne rarement des lésions oculaires permanentes. Pitts et Tredici (1971) ont rapporté des données de seuil pour la photokératite chez l'homme pour des bandes d'ondes de 10 nm de largeur de 220 à 310 nm. La sensibilité maximale de la cornée s'est avérée se produire à 270 nm - différant nettement du maximum pour la peau. Vraisemblablement, le rayonnement à 270 nm est biologiquement plus actif en raison de l'absence d'une couche cornée pour atténuer la dose au tissu épithélial cornéen à des longueurs d'onde UVR plus courtes. La réponse en longueur d'onde, ou spectre d'action, n'a pas varié autant que les spectres d'action de l'érythème, avec des seuils variant de 4 à 14 mJ/cm2 à 270 nm. Le seuil rapporté à 308 nm était d'environ 100 mJ/cm2.
L'exposition répétée de l'œil à des niveaux potentiellement dangereux de rayons UV n'augmente pas la capacité de protection du tissu affecté (la cornée) comme le fait l'exposition de la peau, ce qui entraîne un bronzage et un épaississement de la couche cornée. Ringvold et associés ont étudié les propriétés d'absorption des rayons UV de la cornée (Ringvold 1980a) et de l'humeur aqueuse (Ringvold 1980b), ainsi que les effets du rayonnement UVB sur l'épithélium cornéen (Ringvold 1983), le stroma cornéen (Ringvold et Davanger 1985) et l'endothélium cornéen (Ringvold, Davanger et Olsen 1982; Olsen et Ringvold 1982). Leurs études au microscope électronique ont montré que le tissu cornéen possédait des propriétés de réparation et de récupération remarquables. Bien que l'on puisse facilement détecter des dommages significatifs à toutes ces couches apparaissant initialement dans les membranes cellulaires, la récupération morphologique était complète après une semaine. La destruction des kératocytes dans la couche stromale était apparente et la récupération endothéliale était prononcée malgré l'absence normale de renouvellement cellulaire rapide dans l'endothélium. Cullen et al. (1984) ont étudié les lésions endothéliales persistantes si l'exposition aux UV était persistante. Riley et al. (1987) ont également étudié l'endothélium cornéen à la suite d'une exposition aux UVB et ont conclu que des agressions uniques graves n'étaient pas susceptibles d'avoir des effets différés; cependant, ils ont également conclu qu'une exposition chronique pouvait accélérer les modifications de l'endothélium liées au vieillissement de la cornée.
Les longueurs d'onde supérieures à 295 nm peuvent être transmises à travers la cornée et sont presque totalement absorbées par le cristallin. Pitts, Cullen et Hacker (1977b) ont montré que les cataractes peuvent être produites chez les lapins par des longueurs d'onde dans la bande 295–320 nm. Les seuils pour les opacités transitoires allaient de 0.15 à 12.6 J/cm2, selon la longueur d'onde, avec un seuil minimal à 300 nm. Les opacités permanentes nécessitaient des expositions radiantes plus importantes. Aucun effet lenticulaire n'a été noté dans la gamme de longueurs d'onde de 325 à 395 nm, même avec des expositions radiantes beaucoup plus élevées de 28 à 162 J/cm2 (Pitts, Cullen et Hacker 1977a ; Zuclich et Connolly 1976). Ces études illustrent clairement le danger particulier de la bande spectrale 300-315 nm, comme on pouvait s'y attendre car les photons de ces longueurs d'onde pénètrent efficacement et ont une énergie suffisante pour produire des dommages photochimiques.
Taylor et al. (1988) ont fourni des preuves épidémiologiques que les UVB du soleil étaient un facteur étiologique de la cataracte sénile, mais n'ont montré aucune corrélation entre la cataracte et l'exposition aux UVA. Bien qu'autrefois une croyance populaire en raison de la forte absorption des UVA par le cristallin, l'hypothèse selon laquelle les UVA peuvent provoquer la cataracte n'a été étayée ni par des études expérimentales en laboratoire ni par des études épidémiologiques. D'après les données expérimentales de laboratoire qui ont montré que les seuils de photokératite étaient inférieurs à ceux de la cataractogenèse, il faut conclure que des niveaux inférieurs à ceux requis pour produire une photokératite quotidiennement doivent être considérés comme dangereux pour le tissu du cristallin. Même si l'on supposait que la cornée est exposée à un niveau presque équivalent au seuil de photokératite, on estimerait que la dose quotidienne de rayons UV au cristallin à 308 nm serait inférieure à 120 mJ/cm2 pendant 12 heures à l'extérieur (Sliney 1987). En effet, une exposition quotidienne moyenne plus réaliste serait inférieure à la moitié de cette valeur.
Ham et al. (1982) ont déterminé le spectre d'action de la photorétinite produite par les rayons UV dans la bande 320–400 nm. Ils ont montré que des seuils dans la bande spectrale visible, qui étaient de 20 à 30 J/cm2 à 440 nm, ont été réduites à environ 5 J/cm2 pour une bande de 10 nm centrée à 325 nm. Le spectre d'action augmentait de façon monotone avec la diminution de la longueur d'onde. Il faut donc conclure que des niveaux bien inférieurs à 5 J/cm2 à 308 nm devrait produire des lésions rétiniennes, bien que ces lésions ne deviennent apparentes que 24 à 48 heures après l'exposition. Il n'y a pas de données publiées pour les seuils de lésion rétinienne inférieurs à 325 nm, et on ne peut que s'attendre à ce que le modèle du spectre d'action pour les lésions photochimiques de la cornée et des tissus du cristallin s'applique également à la rétine, conduisant à un seuil de lésion de l'ordre de 0.1 J/cm2.
Bien qu'il ait été clairement démontré que le rayonnement UVB est mutagène et cancérigène pour la peau, l'extrême rareté de la carcinogenèse dans la cornée et la conjonctive est tout à fait remarquable. Il semble n'y avoir aucune preuve scientifique établissant un lien entre l'exposition aux rayons UV et les cancers de la cornée ou de la conjonctive chez l'homme, bien qu'il n'en soit pas de même pour les bovins. Cela suggérerait un système immunitaire très efficace fonctionnant dans l'œil humain, car il y a certainement des travailleurs extérieurs qui reçoivent une exposition aux rayons UV comparable à celle que reçoivent les bovins. Cette conclusion est en outre étayée par le fait que les individus souffrant d'une réponse immunitaire défectueuse, comme dans le xeroderma pigmentosum, développent fréquemment des néoplasies de la cornée et de la conjonctive (Stenson 1982).
Normes de sécurité
Des limites d'exposition professionnelle (LE) aux rayons UV ont été élaborées et comprennent une courbe du spectre d'action qui enveloppe les données de seuil pour les effets aigus obtenues à partir d'études sur l'érythème et la kératoconjonctivite minimes (Sliney 1972; IRPA 1989). Cette courbe ne diffère pas significativement des données seuils collectives, compte tenu des erreurs de mesure et des variations de réponse individuelle, et se situe bien en dessous des seuils cataractogènes UVB.
La EL pour les UV est la plus faible à 270 nm (0.003 J/cm2 à 270 nm), et, par exemple, à 308 nm est de 0.12 J/cm2 (ACGIH 1995, IRPA 1988). Que l'exposition provienne de quelques expositions pulsées au cours de la journée, d'une exposition unique très brève ou d'une exposition de 8 heures à quelques microwatts par centimètre carré, le risque biologique est le même et les limites ci-dessus s'appliquent au journée de travail complète.
Protection professionnelle
L'exposition professionnelle aux rayons UV doit être minimisée dans la mesure du possible. Pour les sources artificielles, dans la mesure du possible, la priorité doit être accordée aux mesures techniques telles que la filtration, le blindage et l'enceinte. Les contrôles administratifs, tels que la limitation de l'accès, peuvent réduire les exigences en matière de protection personnelle.
Les travailleurs de plein air tels que les travailleurs agricoles, les ouvriers, les ouvriers du bâtiment, les pêcheurs, etc. peuvent minimiser leur risque d'exposition aux UV solaires en portant des vêtements à tissage serré appropriés et, plus important encore, un chapeau à rebord pour réduire l'exposition du visage et du cou. Des écrans solaires peuvent être appliqués sur la peau exposée pour réduire l'exposition ultérieure. Les travailleurs extérieurs doivent avoir accès à l'ombre et bénéficier de toutes les mesures de protection nécessaires mentionnées ci-dessus.
Dans l'industrie, il existe de nombreuses sources capables de provoquer des lésions oculaires aiguës dans un court temps d'exposition. Une variété de protections oculaires est disponible avec différents degrés de protection adaptés à l'utilisation prévue. Ceux destinés à un usage industriel comprennent les casques de soudage (offrant en outre une protection contre les rayonnements intenses visibles et infrarouges ainsi qu'une protection faciale), des écrans faciaux, des lunettes de protection et des lunettes absorbant les UV. En général, les lunettes de protection fournies pour un usage industriel doivent être bien ajustées sur le visage, garantissant ainsi qu'il n'y a pas d'espace par lequel les rayons UV peuvent atteindre directement l'œil, et elles doivent être bien construites pour éviter les blessures physiques.
L'adéquation et le choix des lunettes de protection dépendent des points suivants :
Dans les situations d'exposition industrielle, le degré de danger oculaire peut être évalué par mesure et comparaison avec les limites d'exposition recommandées (Duchene, Lakey et Repacholi 1991).
Mesure
En raison de la forte dépendance des effets biologiques à la longueur d'onde, la principale mesure de toute source d'UV est sa puissance spectrale ou sa distribution d'irradiance spectrale. Cela doit être mesuré avec un spectroradiomètre qui se compose d'une optique d'entrée appropriée, d'un monochromateur et d'un détecteur UVR et d'une lecture. Un tel instrument n'est normalement pas utilisé en hygiène du travail.
Dans de nombreuses situations pratiques, un appareil de mesure UV à large bande est utilisé pour déterminer les durées d'exposition sans danger. Pour des raisons de sécurité, la réponse spectrale peut être adaptée pour suivre la fonction spectrale utilisée pour les directives d'exposition de l'ACGIH et de l'IRPA. Si des instruments appropriés ne sont pas utilisés, de graves erreurs d'évaluation des risques en résulteront. Des dosimètres UV personnels sont également disponibles (par exemple, film de polysulfone), mais leur application a été largement confinée à la recherche sur la sécurité au travail plutôt qu'aux enquêtes d'évaluation des risques.
Conclusions
Les dommages moléculaires des composants cellulaires clés résultant de l'exposition aux UV se produisent constamment, et des mécanismes de réparation existent pour faire face à l'exposition de la peau et des tissus oculaires aux rayons ultraviolets. Ce n'est que lorsque ces mécanismes de réparation sont dépassés qu'une lésion biologique aiguë devient apparente (Smith 1988). Pour ces raisons, la minimisation de l'exposition professionnelle aux rayons UV continue d'être un sujet de préoccupation important pour les travailleurs de la santé et de la sécurité au travail.
Le rayonnement infrarouge est la partie du spectre du rayonnement non ionisant située entre les micro-ondes et la lumière visible. C'est une partie naturelle de l'environnement humain et les gens y sont donc exposés en petites quantités dans tous les domaines de la vie quotidienne, par exemple à la maison ou lors d'activités récréatives au soleil. Une exposition très intense peut cependant résulter de certains processus techniques sur le lieu de travail.
De nombreux processus industriels impliquent le durcissement thermique de divers types de matériaux. Les sources de chaleur utilisées ou le matériau chauffé lui-même émettent généralement des niveaux de rayonnement infrarouge si élevés qu'un grand nombre de travailleurs risquent potentiellement d'être exposés.
Concepts et quantités
Le rayonnement infrarouge (IR) a des longueurs d'onde allant de 780 nm à 1 mm. Suite à la classification de la Commission Internationale de l'Eclairage (CIE), cette bande est subdivisée en IRA (de 780 nm à 1.4 μm), IRB (de 1.4 μm à 3 μm) et IRC (de 3 μm à 1 mm). Cette subdivision suit approximativement les caractéristiques d'absorption dépendant de la longueur d'onde de l'IR dans les tissus et les différents effets biologiques qui en résultent.
La quantité et la distribution temporelle et spatiale du rayonnement infrarouge sont décrites par différentes grandeurs et unités radiométriques. En raison des propriétés optiques et physiologiques, notamment de l'œil, une distinction est généralement faite entre les petites sources « ponctuelles » et les sources « étendues ». Le critère de cette distinction est la valeur en radians de l'angle (α) mesuré à l'œil sous-tendu par la source. Cet angle peut être calculé comme un quotient, la dimension de la source lumineuse DL divisé par la distance de visualisation r. Les sources étendues sont celles qui sous-tendent un angle de vision à l'œil supérieur à αm., qui est normalement de 11 milliradians. Pour toutes les sources étendues, il existe une distance de visualisation où α est égal à αm.; à de plus grandes distances d'observation, la source peut être traitée comme une source ponctuelle. En radioprotection optique, les grandeurs les plus importantes concernant les sources étendues sont les éclat (L, exprimé en Wm-2sr-1) Et le éclat intégré dans le temps (Lp en Jm-2sr-1), qui décrivent la "luminosité" de la source. Pour l'évaluation des risques pour la santé, les grandeurs les plus pertinentes concernant les sources ponctuelles ou les expositions à des distances telles que la source où α< αm., sont les irradiation (E, exprimé en Wm-2), qui équivaut au concept de débit de dose d'exposition, et le exposition rayonnante (H, en Jm-2), équivalent au concept de dose d'exposition.
Dans certaines bandes du spectre, les effets biologiques dus à l'exposition dépendent fortement de la longueur d'onde. Par conséquent, des grandeurs spectroradiométriques supplémentaires doivent être utilisées (par exemple, la luminance spectrale, Ll, exprimé en Wm-2 sr-1 nm-1) pour peser les valeurs physiques d'émission de la source par rapport au spectre d'action applicable lié à l'effet biologique.
Sources et exposition professionnelle
L'exposition aux IR résulte de diverses sources naturelles et artificielles. L'émission spectrale de ces sources peut être limitée à une seule longueur d'onde (laser) ou peut être répartie sur une large bande de longueur d'onde.
Les différents mécanismes de génération de rayonnement optique en général sont :
L'émission des sources les plus importantes utilisées dans de nombreux processus industriels résulte de l'excitation thermique et peut être approximée à l'aide des lois physiques du rayonnement du corps noir si la température absolue de la source est connue. L'émission totale (M, en Wm-2) d'un radiateur à corps noir (figure 1) est décrite par la loi de Stefan-Boltzmann :
M (T) = 5.67 x 10-8T4
et dépend de la puissance 4 de la température (T, en K) du corps rayonnant. La distribution spectrale de la luminance est décrite par la loi de rayonnement de Planck :
et la longueur d'onde d'émission maximale (λmax) est décrit selon la loi de Wien par :
λmax = (2.898x10-8) / T
Figure 1. Radiance spectrale λmaxd'un radiateur à corps noir à la température absolue indiquée en degrés Kelvin sur chaque courbe
De nombreux lasers utilisés dans les processus industriels et médicaux émettront des niveaux très élevés d'IR. En général, par rapport à d'autres sources de rayonnement, le rayonnement laser présente certaines caractéristiques inhabituelles qui peuvent influer sur le risque suivant une exposition, comme une durée d'impulsion très courte ou une irradiance extrêmement élevée. Par conséquent, le rayonnement laser est discuté en détail ailleurs dans ce chapitre.
De nombreux processus industriels nécessitent l'utilisation de sources émettant des niveaux élevés de rayonnement visible et infrarouge, et donc un grand nombre de travailleurs comme les boulangers, les souffleurs de verre, les travailleurs des fours, les fondeurs, les forgerons, les fondeurs et les pompiers sont potentiellement à risque d'exposition. En plus des lampes, des sources telles que des flammes, des chalumeaux à gaz, des chalumeaux à acétylène, des flaques de métal en fusion et des barres métalliques incandescentes doivent être prises en compte. On les rencontre dans les fonderies, les aciéries et dans de nombreuses autres installations industrielles lourdes. Le tableau 1 résume quelques exemples de sources IR et leurs applications.
Tableau 1. Différentes sources d'IR, population exposée et niveaux d'exposition approximatifs
Identifier |
Application ou population exposée |
Exposition |
Soleil |
Travailleurs de plein air, agriculteurs, ouvriers du bâtiment, gens de mer, grand public |
500 Wm-2 |
Lampes à filament de tungstène |
Population générale et travailleurs |
105-106 Wm-2sr-1 |
Lampes à incandescence halogène au tungstène |
(Voir lampes à filament de tungstène) |
50 à 200 Wm-2 (à 50cm) |
Diodes électroluminescentes (par exemple diode GaAs) |
Jouets, électronique grand public, technologie de transmission de données, etc. |
105 Wm-2sr-1 |
Lampes à arc au xénon |
Projecteurs, simulateurs solaires, projecteurs |
107 Wm-2sr-1 |
Fonte de fer |
Four en acier, ouvriers d'aciérie |
105 Wm-2sr-1 |
Réseaux de lampes infrarouges |
Chauffage et séchage industriels |
103 - 8.103 Wm-2 |
Lampes infrarouges dans les hôpitaux |
Incubateurs |
100 à 300 Wm-2 |
Effets biologiques
Le rayonnement optique en général ne pénètre pas très profondément dans les tissus biologiques. Par conséquent, les principales cibles d'une exposition aux infrarouges sont la peau et les yeux. Dans la plupart des conditions d'exposition, le principal mécanisme d'interaction de l'IR est thermique. Seules les impulsions très courtes que peuvent produire les lasers, mais qui ne sont pas considérées ici, peuvent également conduire à des effets mécanothermiques. Les effets de l'ionisation ou de la rupture des liaisons chimiques ne devraient pas apparaître avec le rayonnement infrarouge car l'énergie des particules, étant inférieure à environ 1.6 eV, est trop faible pour provoquer de tels effets. Pour la même raison, les réactions photochimiques ne deviennent significatives qu'à des longueurs d'onde plus courtes dans la région visuelle et ultraviolette. Les différents effets de l'IR sur la santé, dépendant de la longueur d'onde, découlent principalement des propriétés optiques dépendant de la longueur d'onde des tissus, par exemple, l'absorption spectrale du milieu oculaire (figure 2).
Figure 2. Absorption spectrale du milieu oculaire
Effets sur les yeux
En général, l'œil est bien adapté pour se protéger des rayonnements optiques du milieu naturel. De plus, l'œil est physiologiquement protégé contre les blessures causées par des sources lumineuses vives, telles que le soleil ou les lampes à haute intensité, par une réponse d'aversion qui limite la durée d'exposition à une fraction de seconde (environ 0.25 seconde).
L'IRA affecte principalement la rétine, en raison de la transparence des milieux oculaires. Lors de la visualisation directe d'une source ponctuelle ou d'un faisceau laser, les propriétés de focalisation dans la région IRA rendent en outre la rétine beaucoup plus susceptible d'être endommagée que toute autre partie du corps. Pour de courtes périodes d'exposition, l'échauffement de l'iris dû à l'absorption de l'infrarouge visible ou proche est considéré comme jouant un rôle dans le développement d'opacités dans le cristallin.
Avec l'augmentation de la longueur d'onde, au-dessus d'environ 1 μm, l'absorption par les milieux oculaires augmente. Par conséquent, l'absorption du rayonnement IRA par le cristallin et l'iris pigmenté est considérée comme jouant un rôle dans la formation des opacités lenticulaires. Les dommages à la lentille sont attribués aux longueurs d'onde inférieures à 3 μm (IRA et IRB). Pour un rayonnement infrarouge de longueurs d'onde supérieures à 1.4 µm, l'humeur aqueuse et la lentille sont particulièrement absorbantes.
Dans la région IRB et IRC du spectre, les milieux oculaires deviennent opaques en raison de la forte absorption par leur eau constitutive. L'absorption dans cette région se fait principalement dans la cornée et dans l'humeur aqueuse. Au-delà de 1.9 μm, la cornée est effectivement le seul absorbeur. L'absorption du rayonnement infrarouge à grande longueur d'onde par la cornée peut entraîner une augmentation des températures dans l'œil en raison de la conduction thermique. En raison d'un taux de renouvellement rapide des cellules cornéennes de surface, on peut s'attendre à ce que tout dommage limité à la couche cornéenne externe soit temporaire. Dans la bande IRC, l'exposition peut provoquer une brûlure de la cornée similaire à celle de la peau. Les brûlures cornéennes sont cependant peu susceptibles de se produire en raison de la réaction d'aversion déclenchée par la sensation douloureuse provoquée par une forte exposition.
Effets sur la peau
Le rayonnement infrarouge ne pénétrera pas la peau très profondément. Par conséquent, l'exposition de la peau à des infrarouges très puissants peut entraîner des effets thermiques locaux de gravité différente, voire des brûlures graves. Les effets sur la peau dépendent des propriétés optiques de la peau, telles que la profondeur de pénétration dépendant de la longueur d'onde (figure 3 ). Surtout à des longueurs d'onde plus longues, une exposition prolongée peut provoquer une forte élévation de température locale et des brûlures. Les valeurs seuils de ces effets dépendent du temps, en raison des propriétés physiques des processus de transport thermique dans la peau. Un rayonnement de 10 kWm-2, par exemple, peut provoquer une sensation douloureuse en 5 secondes, alors qu'une exposition de 2 kWm-2 ne provoquera pas la même réaction dans des périodes inférieures à environ 50 secondes.
Figure 3. Profondeur de pénétration dans la peau pour différentes longueurs d'onde
Si l'exposition est prolongée sur de très longues périodes, même à des valeurs bien inférieures au seuil de douleur, la charge de chaleur sur le corps humain peut être importante. Surtout si l'exposition couvre tout le corps comme, par exemple, devant une fonte d'acier. Le résultat peut être un déséquilibre du système de thermorégulation autrement physiologiquement bien équilibré. Le seuil de tolérance d'une telle exposition dépendra de différentes conditions individuelles et environnementales, telles que la capacité individuelle du système de thermorégulation, le métabolisme corporel réel pendant l'exposition ou la température, l'humidité et le mouvement de l'air (vitesse du vent) de l'environnement. Sans aucun travail physique, une exposition maximale de 300 Wm-2 peut être toléré plus de huit heures dans certaines conditions environnementales, mais cette valeur diminue à environ 140 Wm-2 lors d'efforts physiques intenses.
Normes d'exposition
Les effets biologiques de l'exposition aux IR, qui dépendent de la longueur d'onde et de la durée d'exposition, ne sont intolérables que si certaines valeurs seuils d'intensité ou de dose sont dépassées. Pour se prémunir contre ces conditions d'exposition intolérables, des organisations internationales telles que l'Organisation mondiale de la santé (OMS), le Bureau international du travail (BIT), le Comité international des rayonnements non ionisants de l'Association internationale de radioprotection (INIRC/IRPA) et ses successeur, la Commission internationale de protection contre les rayonnements non ionisants (ICNIRP) et la Conférence américaine des hygiénistes industriels gouvernementaux (ACGIH) ont suggéré des limites d'exposition au rayonnement infrarouge provenant de sources optiques cohérentes et incohérentes. La plupart des suggestions nationales et internationales sur les lignes directrices pour limiter l'exposition humaine aux rayonnements infrarouges sont basées sur ou même identiques aux valeurs limites de seuil suggérées (TLV) publiées par l'ACGIH (1993/1994). Ces limites sont largement reconnues et sont fréquemment utilisées dans des situations professionnelles. Ils sont basés sur les connaissances scientifiques actuelles et sont destinés à prévenir les lésions thermiques de la rétine et de la cornée et à éviter d'éventuels effets différés sur le cristallin.
La révision de 1994 des limites d'exposition de l'ACGIH est la suivante :
1. Pour la protection de la rétine contre les lésions thermiques en cas d'exposition à la lumière visible (par exemple, dans le cas de sources lumineuses puissantes), le rayonnement spectral Lλ en W/(m² sr nm) pondéré par la fonction de risque thermique rétinien Rλ (voir tableau 2) sur l'intervalle de longueur d'onde Δλ et additionnées sur la gamme de longueurs d'onde de 400 à 1400 nm, ne doivent pas dépasser :
De t est la durée de visualisation limitée à des intervalles de 10-3 à 10 secondes (c'est-à-dire pour des conditions d'observation accidentelles et non fixes), et α est le sous-tendu angulaire de la source en radians calculé par α = extension maximale de la source/distance à la source Rλ (Tableau 2 ).
2. Pour protéger la rétine des risques d'exposition des lampes chauffantes infrarouges ou de toute source infrarouge proche où un fort stimulus visuel est absent, la luminance infrarouge sur la plage de longueurs d'onde de 770 à 1400 nm telle que vue par l'œil (basée sur une pupille de 7 mm diamètre) pour une durée prolongée des conditions d'observation doit être limitée à :
Cette limite est basée sur un diamètre pupillaire de 7 mm car, dans ce cas, la réponse d'aversion (fermeture de l'œil par exemple) peut ne pas exister du fait de l'absence de lumière visible.
3. Pour éviter d'éventuels effets retardés sur le cristallin, comme une cataracte retardée, et pour protéger la cornée d'une surexposition, le rayonnement infrarouge à des longueurs d'onde supérieures à 770 nm doit être limité à 100 W/m² pendant des périodes supérieures à 1,000 XNUMX s et à:
ou pour des périodes plus courtes.
4. Pour les patients aphaques, des fonctions de pondération distinctes et les TLV résultantes sont données pour la gamme de longueurs d'onde de la lumière ultraviolette et visible (305–700 nm).
Tableau 2. Fonction de risque thermique rétinien
Longueur d'onde (nm) |
Rλ |
Longueur d'onde (nm) |
Rλ |
400 |
1.0 |
460 |
8.0 |
405 |
2.0 |
465 |
7.0 |
410 |
4.0 |
470 |
6.2 |
415 |
8.0 |
475 |
5.5 |
420 |
9.0 |
480 |
4.5 |
425 |
9.5 |
485 |
4.0 |
430 |
9.8 |
490 |
2.2 |
435 |
10.0 |
495 |
1.6 |
440 |
10.0 |
500-700 |
1.0 |
445 |
9.7 |
700-1,050 |
10((700 - λ )/500) |
450 |
9.4 |
1,050-1,400 |
0.2 |
455 |
9.0 |
Source : ACGIH 1996.
Mesure
Des techniques et instruments radiométriques fiables permettent d'analyser le risque cutané et oculaire lié à l'exposition à des sources de rayonnement optique. Pour caractériser une source lumineuse classique, il est généralement très utile de mesurer la luminance. Pour définir les conditions d'exposition dangereuses à partir de sources optiques, l'irradiance et l'exposition radiante sont d'une plus grande importance. L'évaluation des sources à large bande est plus complexe que l'évaluation des sources qui émettent à des longueurs d'onde uniques ou à des bandes très étroites, car les caractéristiques spectrales et la taille de la source doivent être prises en compte. Le spectre de certaines lampes se compose à la fois d'une émission continue sur une large bande de longueurs d'onde et d'une émission sur certaines longueurs d'onde uniques (raies). Des erreurs importantes peuvent être introduites dans la représentation de ces spectres si la fraction d'énergie dans chaque ligne n'est pas correctement ajoutée au continuum.
Pour l'évaluation des risques pour la santé, les valeurs d'exposition doivent être mesurées sur une ouverture limite pour laquelle les normes d'exposition sont spécifiées. Généralement, une ouverture de 1 mm a été considérée comme la plus petite taille d'ouverture pratique. Les longueurs d'onde supérieures à 0.1 mm présentent des difficultés en raison des effets de diffraction importants créés par une ouverture de 1 mm. Pour cette bande de longueur d'onde, une ouverture de 1 cm² (11 mm de diamètre) a été acceptée, car les points chauds dans cette bande sont plus grands qu'aux longueurs d'onde plus courtes. Pour l'évaluation des risques rétiniens, la taille de l'ouverture a été déterminée par une taille de pupille moyenne et donc une ouverture de 7 mm a été choisie.
En général, les mesures dans le domaine optique sont très complexes. Les mesures prises par du personnel non formé peuvent conduire à des conclusions invalides. Un résumé détaillé des procédures de mesure se trouve dans Sliney et Wolbarsht (1980).
Mesures protectives
La protection standard la plus efficace contre l'exposition aux rayonnements optiques est l'enceinte totale de la source et de toutes les voies de rayonnement qui peuvent sortir de la source. Par de telles mesures, le respect des limites d'exposition devrait être facile à réaliser dans la majorité des cas. Lorsque ce n'est pas le cas, la protection personnelle est applicable. Par exemple, une protection oculaire disponible sous la forme de lunettes ou de visières appropriées ou de vêtements de protection doit être utilisée. Si les conditions de travail ne permettent pas l'application de telles mesures, un contrôle administratif et un accès restreint à des sources très intenses peuvent être nécessaires. Dans certains cas, une réduction de la puissance de la source ou du temps de travail (pauses de travail pour récupérer du stress thermique), ou des deux, pourrait être une mesure possible pour protéger le travailleur.
Conclusion
En général, le rayonnement infrarouge des sources les plus courantes telles que les lampes, ou de la plupart des applications industrielles, ne causera aucun risque pour les travailleurs. Cependant, sur certains lieux de travail, les IR peuvent entraîner un risque pour la santé du travailleur. De plus, il y a une augmentation rapide de l'application et de l'utilisation des lampes à usage spécial et des processus à haute température dans l'industrie, la science et la médecine. Si l'exposition due à ces applications est suffisamment élevée, des effets nocifs (principalement dans les yeux mais aussi sur la peau) ne peuvent être exclus. On s'attend à ce que l'importance des normes d'exposition aux rayonnements optiques internationalement reconnues augmente. Pour protéger le travailleur d'une exposition excessive, des mesures de protection telles que des écrans protecteurs (écrans oculaires) ou des vêtements de protection devraient être obligatoires.
Les principaux effets biologiques néfastes attribués au rayonnement infrarouge sont les cataractes, appelées cataractes du souffleur de verre ou du fourneau. Une exposition à long terme, même à des niveaux relativement faibles, provoque un stress thermique pour le corps humain. Dans de telles conditions d'exposition, des facteurs supplémentaires tels que la température corporelle et la perte de chaleur par évaporation ainsi que des facteurs environnementaux doivent être pris en compte.
Afin d'informer et d'instruire les travailleurs, des guides pratiques ont été élaborés dans les pays industrialisés. Un résumé complet peut être trouvé dans Sliney et Wolbarsht (1980).
L'énergie rayonnante lumineuse et infrarouge (IR) sont deux formes de rayonnement optique et, avec le rayonnement ultraviolet, elles forment le spectre optique. Dans le spectre optique, différentes longueurs d'onde ont des potentiels considérablement différents pour provoquer des effets biologiques, et pour cette raison, le spectre optique peut être subdivisé davantage.
Le terme lumière doit être réservé aux longueurs d'onde d'énergie rayonnante entre 400 et 760 nm, qui évoquent une réponse visuelle au niveau de la rétine (CIE 1987). La lumière est le composant essentiel de la sortie des lampes d'éclairage, des affichages visuels et d'une grande variété d'illuminateurs. Outre l'importance de l'éclairage pour la vue, certaines sources lumineuses peuvent toutefois provoquer des réactions physiologiques indésirables telles que l'éblouissement, le scintillement et d'autres formes de stress oculaire en raison d'une mauvaise conception ergonomique des tâches sur le lieu de travail. L'émission de lumière intense est également un effet secondaire potentiellement dangereux de certains procédés industriels, tels que le soudage à l'arc.
Le rayonnement infrarouge (IRR, longueurs d'onde de 760 nm à 1 mm) peut également être appelé assez communément Radiation thermique (ou chaleur radiante), et est émis par tout objet chaud (moteurs chauds, métaux en fusion et autres sources de fonderie, surfaces traitées thermiquement, lampes électriques à incandescence, systèmes de chauffage par rayonnement, etc.). Le rayonnement infrarouge est également émis par une grande variété d'équipements électriques tels que les moteurs électriques, les générateurs, les transformateurs et divers équipements électroniques.
Le rayonnement infrarouge est un facteur contributif au stress thermique. Une température et une humidité élevées de l'air ambiant et un faible degré de circulation d'air peuvent se combiner à la chaleur rayonnante pour produire un stress thermique avec le potentiel de blessures par la chaleur. Dans les environnements plus frais, des sources de chaleur radiante indésirables ou mal conçues peuvent également produire de l'inconfort, une considération ergonomique.
Effets biologiques
Les risques professionnels présentés aux yeux et à la peau par les formes de rayonnement visibles et infrarouges sont limités par l'aversion de l'œil à la lumière vive et la sensation de douleur dans la peau résultant d'un chauffage radiant intense. L'œil est bien adapté pour se protéger contre les lésions aiguës par rayonnement optique (dues à l'énergie rayonnante ultraviolette, visible ou infrarouge) de la lumière ambiante du soleil. Il est protégé par une réaction d'aversion naturelle à la visualisation de sources lumineuses vives qui le protège normalement contre les blessures résultant de l'exposition à des sources telles que le soleil, les lampes à arc et les arcs de soudage, puisque cette aversion limite la durée d'exposition à une fraction (environ deux à dixièmes) de seconde. Cependant, les sources riches en IRR sans stimulus visuel fort peuvent être dangereuses pour le cristallin en cas d'exposition chronique. On peut aussi se forcer à fixer le soleil, un arc de soudage ou un champ de neige et subir ainsi une perte de vision temporaire (et parfois permanente). Dans un environnement industriel dans lequel les lumières vives apparaissent bas dans le champ de vision, les mécanismes de protection de l'œil sont moins efficaces et les précautions contre les risques sont particulièrement importantes.
Il existe au moins cinq types distincts de dangers pour les yeux et la peau provenant de sources de lumière intense et de RRI, et les mesures de protection doivent être choisies en tenant compte de chacun. En plus des dangers potentiels présentés par le rayonnement ultraviolet (UV) de certaines sources lumineuses intenses, il faut considérer les dangers suivants (Sliney et Wolbarsht 1980; OMS 1982) :
L'importance de la longueur d'onde et du temps d'exposition
Les lésions thermiques (1) et (4) ci-dessus sont généralement limitées à des durées d'exposition très brèves, et la protection oculaire est conçue pour prévenir ces lésions aiguës. Cependant, les lésions photochimiques, telles que celles mentionnées en (2) ci-dessus, peuvent résulter de faibles débits de dose répartis sur l'ensemble de la journée de travail. Le produit du débit de dose et de la durée d'exposition donne toujours la dose (c'est la dose qui détermine le degré de risque photochimique). Comme pour tout mécanisme de lésion photochimique, il faut considérer le spectre d'action qui décrit l'efficacité relative de différentes longueurs d'onde à provoquer un effet photobiologique. Par exemple, le spectre d'action des lésions rétiniennes photochimiques culmine à environ 440 nm (Ham 1989). La plupart des effets photochimiques sont limités à une gamme très étroite de longueurs d'onde ; alors qu'un effet thermique peut se produire à n'importe quelle longueur d'onde du spectre. Par conséquent, la protection des yeux contre ces effets spécifiques n'a besoin de bloquer qu'une bande spectrale relativement étroite pour être efficace. Normalement, plus d'une bande spectrale doit être filtrée dans la protection des yeux pour une source à large bande.
Sources de rayonnement optique
Soleil
La plus grande exposition professionnelle aux rayonnements optiques résulte de l'exposition des travailleurs extérieurs aux rayons du soleil. Le spectre solaire s'étend du seuil de coupure de la couche d'ozone stratosphérique d'environ 290-295 nm dans la bande ultraviolette à au moins 5,000 5 nm (1 μm) dans la bande infrarouge. Le rayonnement solaire peut atteindre un niveau aussi élevé que XNUMX kW/m2 pendant les mois d'été. Cela peut entraîner un stress thermique, en fonction de la température et de l'humidité de l'air ambiant.
Sources artificielles
Les sources artificielles les plus importantes d'exposition humaine aux rayonnements optiques sont les suivantes :
Mesure des propriétés de la source
La caractéristique la plus importante de toute source optique est sa distribution de puissance spectrale. Ceci est mesuré à l'aide d'un spectroradiomètre, qui se compose d'une optique d'entrée appropriée, d'un monochromateur et d'un photodétecteur.
Dans de nombreuses situations pratiques, un radiomètre optique à large bande est utilisé pour sélectionner une région spectrale donnée. Pour des raisons d'éclairage visible et de sécurité, la réponse spectrale de l'instrument sera adaptée pour suivre une réponse spectrale biologique ; par exemple, les luxmètres sont adaptés à la réponse photopique (visuelle) de l'œil. Normalement, mis à part les compteurs de risques UV, la mesure et l'analyse des risques des sources de lumière intense et des sources infrarouges sont trop complexes pour les spécialistes de la santé et de la sécurité au travail. Des progrès sont réalisés dans la normalisation des catégories de sécurité des lampes, de sorte que des mesures par l'utilisateur ne seront pas nécessaires pour déterminer les dangers potentiels.
Limites d'exposition humaine
A partir de la connaissance des paramètres optiques de l'œil humain et de l'éclairement d'une source lumineuse, il est possible de calculer des irradiances (débits de dose) au niveau de la rétine. L'exposition des structures antérieures de l'œil humain au rayonnement infrarouge peut également être intéressante, et il convient en outre de garder à l'esprit que la position relative de la source lumineuse et le degré de fermeture de la paupière peuvent grandement affecter le calcul correct d'une exposition oculaire. dose. Pour les expositions à la lumière ultraviolette et à courte longueur d'onde, la distribution spectrale de la source lumineuse est également importante.
Un certain nombre de groupes nationaux et internationaux ont recommandé des limites d'exposition professionnelle (LE) pour le rayonnement optique (ACGIH 1992 et 1994; Sliney 1992). Bien que la plupart de ces groupes aient recommandé des EL pour le rayonnement UV et laser, un seul groupe a recommandé des EL pour le rayonnement visible (c'est-à-dire la lumière), à savoir l'ACGIH, une agence bien connue dans le domaine de la santé au travail. L'ACGIH fait référence à ses EL comme des valeurs limites de seuil, ou TLV, et comme ceux-ci sont publiés annuellement, il est possible de les réviser annuellement (ACGIH 1992 et 1995). Ils sont basés en grande partie sur des données de lésions oculaires provenant d'études sur des animaux et sur des données de lésions rétiniennes humaines résultant de l'observation du soleil et des arcs de soudage. Les valeurs TLV sont en outre basées sur l'hypothèse sous-jacente selon laquelle les expositions environnementales extérieures à l'énergie rayonnante visible ne sont normalement pas dangereuses pour les yeux, sauf dans des environnements très inhabituels, tels que les champs de neige et les déserts, ou lorsque l'on fixe réellement les yeux sur le soleil.
Évaluation de la sécurité des rayonnements optiques
Étant donné qu'une évaluation complète des risques nécessite des mesures complexes de l'irradiance spectrale et de la radiance de la source, ainsi que des instruments et des calculs parfois très spécialisés, elle est rarement effectuée sur site par des hygiénistes industriels et des ingénieurs de sécurité. Au lieu de cela, l'équipement de protection oculaire à déployer est mandaté par les réglementations de sécurité dans les environnements dangereux. Des études de recherche ont évalué une large gamme d'arcs, de lasers et de sources thermiques afin de développer des recommandations générales pour des normes de sécurité pratiques et plus faciles à appliquer.
Mesures protectives
L'exposition professionnelle aux rayonnements visibles et infrarouges est rarement dangereuse et est généralement bénéfique. Cependant, certaines sources émettent une quantité considérable de rayonnement visible, et dans ce cas, la réponse d'aversion naturelle est évoquée, il y a donc peu de risque de surexposition accidentelle des yeux. En revanche, une exposition accidentelle est tout à fait probable dans le cas de sources artificielles n'émettant que des rayonnements proches de l'infrarouge. Les mesures qui peuvent être prises pour minimiser l'exposition inutile du personnel au rayonnement infrarouge comprennent une conception technique appropriée du système optique utilisé, le port de lunettes ou de visières appropriées, la limitation de l'accès aux personnes directement concernées par le travail et la garantie que les travailleurs sont conscients de les dangers potentiels associés à l'exposition à des sources intenses de rayonnement visible et IR. Le personnel de maintenance qui remplace les lampes à arc doit avoir une formation adéquate afin d'éviter toute exposition dangereuse. Il est inacceptable que les travailleurs souffrent d'érythème cutané ou de photokératite. Si ces conditions se produisent, les pratiques de travail doivent être examinées et des mesures doivent être prises pour s'assurer qu'une surexposition est rendue improbable à l'avenir. Les opératrices enceintes ne courent aucun risque spécifique aux rayonnements optiques en ce qui concerne l'intégrité de leur grossesse.
Conception et normes de protection des yeux
La conception de protecteurs oculaires pour le soudage et d'autres opérations présentant des sources de rayonnement optique industriel (par exemple, travaux de fonderie, fabrication d'acier et de verre) a commencé au début de ce siècle avec le développement du verre de Crooke. Les normes de protection des yeux qui ont évolué plus tard ont suivi le principe général selon lequel, puisque le rayonnement infrarouge et ultraviolet n'est pas nécessaire pour la vision, ces bandes spectrales doivent être bloquées au mieux par les matériaux en verre actuellement disponibles.
Les normes empiriques pour les équipements de protection oculaire ont été testées dans les années 1970 et il a été démontré qu'elles incluaient des facteurs de sécurité importants pour le rayonnement infrarouge et ultraviolet lorsque les facteurs de transmission étaient testés par rapport aux limites d'exposition professionnelle actuelles, alors que les facteurs de protection pour la lumière bleue étaient juste suffisants. Certaines exigences des normes ont donc été ajustées.
Protection contre les rayonnements ultraviolets et infrarouges
Un certain nombre de lampes UV spécialisées sont utilisées dans l'industrie pour la détection de fluorescence et pour le photodurcissement des encres, des résines plastiques, des polymères dentaires, etc. Bien que les sources d'UVA présentent normalement peu de risques, ces sources peuvent soit contenir des traces d'UVB dangereux, soit poser un problème d'éblouissement (à cause de la fluorescence du cristallin de l'œil). Les lentilles filtrantes UV, en verre ou en plastique, avec des facteurs d'atténuation très élevés sont largement disponibles pour protéger contre l'ensemble du spectre UV. Une légère teinte jaunâtre peut être détectable si la protection est accordée à 400 nm. Il est primordial pour ce type de lunettes (et pour les lunettes de soleil industrielles) de protéger le champ de vision périphérique. Les protections latérales ou les conceptions enveloppantes sont importantes pour protéger contre la focalisation des rayons temporaux obliques dans la zone équatoriale nasale de la lentille, d'où provient fréquemment la cataracte corticale.
Presque tous les matériaux de lentilles en verre et en plastique bloquent le rayonnement ultraviolet inférieur à 300 nm et le rayonnement infrarouge à des longueurs d'onde supérieures à 3,000 3 nm (3 μm), et pour quelques lasers et sources optiques, des lunettes de sécurité transparentes ordinaires résistantes aux chocs fourniront une bonne protection (par exemple, lentilles transparentes en polycarbonate bloquent efficacement les longueurs d'onde supérieures à 380 μm). Cependant, des absorbants tels que des oxydes métalliques dans le verre ou des colorants organiques dans les plastiques doivent être ajoutés pour éliminer les UV jusqu'à environ 400–780 nm et les infrarouges au-delà de 3 nm jusqu'à 87.1 μm. Selon le matériau, cela peut être soit facile, soit très difficile ou coûteux, et la stabilité de l'absorbeur peut varier quelque peu. Les filtres conformes à la norme ANSI ZXNUMX de l'American National Standards Institute doivent avoir les facteurs d'atténuation appropriés dans chaque bande spectrale critique.
Protection dans diverses industries
Lutte contre l'incendie
Les pompiers peuvent être exposés à un rayonnement proche infrarouge intense et, outre la protection cruciale de la tête et du visage, des filtres atténuateurs IRR sont fréquemment prescrits. Ici, la protection contre les chocs est également importante.
Lunetterie fonderie et verrerie
Les lunettes et masques conçus pour la protection oculaire contre le rayonnement infrarouge ont généralement une teinte légèrement verdâtre, bien que la teinte puisse être plus foncée si un certain confort contre le rayonnement visible est souhaité. Ces protections oculaires ne doivent pas être confondues avec les lentilles bleues utilisées dans les opérations sidérurgiques et de fonderie, où l'objectif est de vérifier visuellement la température de la masse fondue ; ces lunettes bleues n'offrent pas de protection et ne doivent être portées que brièvement.
Soudage
Les propriétés de filtration des infrarouges et des ultraviolets peuvent être facilement conférées aux filtres en verre au moyen d'additifs tels que l'oxyde de fer, mais le degré d'atténuation strictement visible détermine la numéro de teinte, qui est une expression logarithmique de l'atténuation. Normalement, un numéro de teinte de 3 à 4 est utilisé pour le soudage au gaz (qui nécessite des lunettes de protection) et un numéro de teinte de 10 à 14 pour les opérations de soudage à l'arc et à l'arc plasma (ici, une protection par casque est requise). La règle générale est que si le soudeur trouve l'arc confortable à voir, une atténuation adéquate est fournie contre les risques oculaires. Les superviseurs, les aides-soudeurs et les autres personnes dans la zone de travail peuvent exiger des filtres avec un indice de teinte relativement faible (par exemple, 3 à 4) pour se protéger contre la photokératite (« œil d'arc » ou « flash du soudeur »). Ces dernières années, un nouveau type de filtre de soudage, le filtre auto-obscurcissant, est apparu sur la scène. Quel que soit le type de filtre, il doit être conforme aux normes ANSI Z87.1 et Z49.1 pour les filtres de soudage fixes spécifiés pour la teinte foncée (Buhr et Sutter 1989; CIE 1987).
Filtres de soudage auto-assombrissants
Le filtre de soudage auto-assombrissant, dont le numéro de teinte augmente avec l'intensité du rayonnement optique qui le frappe, représente une avancée importante dans la capacité des soudeurs à produire des soudures de haute qualité constante de manière plus efficace et ergonomique. Auparavant, le soudeur devait abaisser et relever le casque ou le filtre chaque fois qu'un arc était amorcé et éteint. Le soudeur devait travailler « à l'aveugle » juste avant d'amorcer l'arc. De plus, le casque est généralement abaissé et relevé avec un brusque claquement du cou et de la tête, ce qui peut entraîner des tensions au cou ou des blessures plus graves. Face à cette procédure inconfortable et lourde, certains soudeurs initient fréquemment l'arc avec un casque classique en position relevée, entraînant une photokératite. Dans des conditions d'éclairage ambiant normales, un soudeur portant un casque équipé d'un filtre auto-assombrissant peut voir suffisamment bien avec la protection oculaire en place pour effectuer des tâches telles que l'alignement des pièces à souder, le positionnement précis de l'équipement de soudage et l'amorçage de l'arc. Dans les conceptions de casque les plus typiques, des capteurs de lumière détectent ensuite l'arc électrique pratiquement dès qu'il apparaît et dirigent une unité d'entraînement électronique pour faire passer un filtre à cristaux liquides d'une teinte claire à une teinte foncée présélectionnée, éliminant ainsi le besoin de manipulations maladroites et dangereuses. manœuvres pratiquées avec des filtres à teinte fixe.
La question a souvent été posée de savoir si des problèmes de sécurité cachés peuvent se développer avec les filtres à assombrissement automatique. Par exemple, les images rémanentes (« cécité par flash ») ressenties sur le lieu de travail peuvent-elles entraîner une altération permanente de la vision ? Les nouveaux types de filtres offrent-ils vraiment un degré de protection équivalent ou supérieur à celui que peuvent offrir les filtres fixes classiques ? Bien que l'on puisse répondre par l'affirmative à la deuxième question, il faut bien comprendre que tous les filtres d'auto-assombrissement ne sont pas équivalents. Les vitesses de réaction des filtres, les valeurs des nuances claires et sombres obtenues sous une intensité d'éclairement donnée, ainsi que le poids de chaque unité peuvent varier d'un modèle d'équipement à l'autre. La dépendance à la température des performances de l'unité, la variation du degré d'ombre avec la dégradation de la batterie électrique, «l'ombre à l'état de repos» et d'autres facteurs techniques varient en fonction de la conception de chaque fabricant. Ces considérations sont traitées dans de nouvelles normes.
Étant donné qu'une atténuation adéquate du filtre est offerte par tous les systèmes, l'attribut le plus important spécifié par les fabricants de filtres à assombrissement automatique est la vitesse de commutation du filtre. Les filtres à assombrissement automatique actuels varient en vitesse de commutation d'un dixième de seconde à plus rapide que 1/10,000 1989e de seconde. Buhr et Sutter (0.1) ont indiqué un moyen de spécifier le temps de commutation maximum, mais leur formulation varie en fonction du temps de commutation. La vitesse de commutation est cruciale, car elle donne le meilleur indice de la mesure très importante (mais non spécifiée) de la quantité de lumière qui entrera dans l'œil lorsque l'arc est frappé par rapport à la lumière admise par un filtre fixe du même numéro de teinte de travail. . Si trop de lumière pénètre dans l'œil à chaque commutation au cours de la journée, la dose d'énergie lumineuse accumulée produit une «adaptation transitoire» et des plaintes de «fatigue oculaire» et d'autres problèmes. (L'adaptation transitoire est l'expérience visuelle provoquée par des changements brusques de son environnement lumineux, qui peuvent être caractérisés par un inconfort, une sensation d'avoir été exposé à un éblouissement et une perte temporaire de la vision détaillée.) Produits actuels avec des vitesses de commutation de l'ordre de la dizaine de millisecondes fournira une meilleure protection adéquate contre la photorétinite. Cependant, le temps de commutation le plus court - de l'ordre de 1985 ms - a l'avantage de réduire les effets d'adaptation transitoires (Eriksen 1992 ; Sliney XNUMX).
Des tests de contrôle simples sont disponibles pour le soudeur, à moins de tests approfondis en laboratoire. On pourrait suggérer au soudeur qu'il regarde simplement une page d'impression détaillée à travers un certain nombre de filtres d'auto-assombrissement. Cela donnera une indication de la qualité optique de chaque filtre. Ensuite, le soudeur peut être invité à essayer d'amorcer un arc tout en l'observant à travers chaque filtre dont l'achat est envisagé. Heureusement, on peut compter sur le fait que les niveaux de lumière qui sont confortables à des fins de visualisation ne seront pas dangereux. L'efficacité de la filtration UV et IR doit être vérifiée dans la fiche technique du fabricant pour s'assurer que les bandes inutiles sont filtrées. Quelques amorçages répétés de l'arc devraient donner au soudeur une idée de l'inconfort qu'il ressentira à cause de l'adaptation transitoire, bien qu'un essai d'une journée soit préférable.
Le numéro de teinte de l'état de repos ou de défaillance d'un filtre auto-assombrissant (un état de défaillance se produit lorsque la batterie tombe en panne) doit fournir une protection à 100 % pour les yeux du soudeur pendant au moins une à plusieurs secondes. Certains fabricants utilisent un état sombre comme position "off" et d'autres utilisent une teinte intermédiaire entre les états sombre et clair. Dans les deux cas, la transmission à l'état de repos pour le filtre doit être sensiblement inférieure à la transmission à l'ombre claire afin d'éviter un risque rétinien. Dans tous les cas, l'appareil doit fournir un indicateur clair et évident à l'utilisateur quant au moment où le filtre est éteint ou quand une défaillance du système se produit. Cela garantira que le soudeur est averti à l'avance si le filtre n'est pas allumé ou ne fonctionne pas correctement avant le début du soudage. D'autres caractéristiques, telles que la durée de vie de la batterie ou les performances dans des conditions de température extrêmes, peuvent être importantes pour certains utilisateurs.
Conclusions
Bien que les spécifications techniques puissent sembler quelque peu complexes pour les dispositifs qui protègent l'œil des sources de rayonnement optique, il existe des normes de sécurité qui spécifient les numéros de teinte, et ces normes fournissent un facteur de sécurité conservateur pour le porteur.
Un laser est un appareil qui produit une énergie rayonnante électromagnétique cohérente dans le spectre optique allant de l'ultraviolet extrême à l'infrarouge lointain (submillimétrique). Le terme laser est en fait un acronyme pour Amplification de la lumière par émission stimulée de rayonnement. Bien que le processus laser ait été théoriquement prédit par Albert Einstein en 1916, le premier laser réussi n'a été démontré qu'en 1960. Ces dernières années, les lasers ont trouvé leur chemin du laboratoire de recherche au milieu industriel, médical et de bureau ainsi que sur les chantiers de construction et même ménages. Dans de nombreuses applications, telles que les lecteurs de vidéodisques et les systèmes de communication par fibre optique, la sortie d'énergie rayonnante du laser est enfermée, l'utilisateur ne court aucun risque pour sa santé et la présence d'un laser intégré dans le produit peut ne pas être évidente pour l'utilisateur. Cependant, dans certaines applications médicales, industrielles ou de recherche, l'énergie rayonnante émise par le laser est accessible et peut présenter un danger potentiel pour les yeux et la peau.
Étant donné que le processus laser (parfois appelé «laser») peut produire un faisceau de rayonnement optique hautement collimaté (c'est-à-dire une énergie rayonnante ultraviolette, visible ou infrarouge), un laser peut présenter un danger à une distance considérable, contrairement à la plupart des dangers rencontrés. sur le lieu de travail. C'est peut-être cette caractéristique plus que toute autre qui a suscité des préoccupations particulières exprimées par les travailleurs et par les experts en santé et sécurité du travail. Néanmoins, les lasers peuvent être utilisés en toute sécurité lorsque des contrôles de danger appropriés sont appliqués. Des normes pour l'utilisation sécuritaire des lasers existent dans le monde entier, et la plupart sont « harmonisées » les unes avec les autres (ANSI 1993; IEC 1993). Toutes les normes utilisent un système de classification des dangers, qui regroupe les produits laser dans l'une des quatre grandes classes de danger en fonction de la puissance ou de l'énergie de sortie du laser et de sa capacité à causer des dommages. Des mesures de sécurité sont alors appliquées en fonction de la classification du danger (Cleuet et Mayer 1980 ; Duchene, Lakey et Repacholi 1991).
Les lasers fonctionnent à des longueurs d'onde discrètes, et bien que la plupart des lasers soient monochromatiques (émettant une longueur d'onde ou une seule couleur), il n'est pas rare qu'un laser émette plusieurs longueurs d'onde discrètes. Par exemple, le laser argon émet plusieurs raies différentes dans le spectre proche ultraviolet et visible, mais est généralement conçu pour émettre une seule raie verte (longueur d'onde) à 514.5 nm et/ou une raie bleue à 488 nm. Lorsque l'on considère les risques potentiels pour la santé, il est toujours crucial d'établir la ou les longueurs d'onde de sortie.
Tous les lasers ont trois blocs de construction fondamentaux :
La plupart des systèmes laser pratiques en dehors du laboratoire de recherche ont également un système de livraison de faisceau, comme une fibre optique ou un bras articulé avec des miroirs pour diriger le faisceau vers un poste de travail, et des lentilles de focalisation pour concentrer le faisceau sur un matériau à souder, etc. Dans un laser, des atomes ou des molécules identiques sont amenés à un état excité par l'énergie délivrée par la lampe à pompe. Lorsque les atomes ou les molécules sont dans un état excité, un photon ("particule" d'énergie lumineuse) peut stimuler un atome ou une molécule excité pour émettre un deuxième photon de la même énergie (longueur d'onde) se déplaçant en phase (cohérent) et dans le même direction comme le photon stimulant. Ainsi, une amplification lumineuse d'un facteur deux a eu lieu. Ce même processus répété en cascade provoque l'élaboration d'un faisceau lumineux qui se réfléchit en aller-retour entre les miroirs de la cavité résonnante. L'un des miroirs étant partiellement transparent, une certaine énergie lumineuse sort de la cavité résonnante formant le faisceau laser émis. Bien qu'en pratique, les deux miroirs parallèles soient souvent incurvés pour produire une condition de résonance plus stable, le principe de base s'applique à tous les lasers.
Bien que plusieurs milliers de lignes laser différentes (c'est-à-dire des longueurs d'onde laser discrètes caractéristiques de différents milieux actifs) aient été démontrées dans le laboratoire de physique, seules une vingtaine ont été développées commercialement au point d'être couramment appliquées dans la technologie quotidienne. Des directives et des normes de sécurité laser ont été élaborées et publiées qui couvrent essentiellement toutes les longueurs d'onde du spectre optique afin de tenir compte des lignes laser actuellement connues et des futurs lasers.
Classification des risques laser
Les normes de sécurité laser actuelles à travers le monde suivent la pratique consistant à classer tous les produits laser en classes de danger. Généralement, le schéma suit un regroupement de quatre grandes classes de danger, 1 à 4. Les lasers de classe 1 ne peuvent pas émettre de rayonnement laser potentiellement dangereux et ne présentent aucun danger pour la santé. Les classes 2 à 4 présentent un danger croissant pour les yeux et la peau. Le système de classification est utile puisque des mesures de sécurité sont prescrites pour chaque classe de laser. Des mesures de sécurité plus strictes sont requises pour les classes les plus élevées.
La classe 1 est considérée comme un groupe « sans danger pour les yeux », sans risque. La plupart des lasers totalement fermés (par exemple, les enregistreurs laser à disque compact) sont de classe 1. Aucune mesure de sécurité n'est requise pour un laser de classe 1.
La classe 2 fait référence aux lasers visibles qui émettent une très faible puissance qui ne serait pas dangereuse même si toute la puissance du faisceau pénétrait dans l'œil humain et était focalisée sur la rétine. La réponse d'aversion naturelle de l'œil à la visualisation de sources lumineuses très brillantes protège l'œil contre les lésions rétiniennes si l'énergie pénétrant dans l'œil est insuffisante pour endommager la rétine dans le cadre de la réponse d'aversion. La réponse d'aversion est composée du réflexe de clignement (environ 0.16 à 0.18 seconde) et d'une rotation de l'œil et d'un mouvement de la tête lorsqu'il est exposé à une lumière aussi vive. Les normes de sécurité actuelles définissent de manière prudente la réponse d'aversion comme une durée de 0.25 seconde. Ainsi, les lasers de classe 2 ont une puissance de sortie de 1 milliwatt (mW) ou moins qui correspond à la limite d'exposition autorisée pendant 0.25 seconde. Des exemples de lasers de classe 2 sont les pointeurs laser et certains lasers d'alignement.
Certaines normes de sécurité intègrent également une sous-catégorie de classe 2, appelée « classe 2A ». Les lasers de classe 2A ne sont pas dangereux à regarder jusqu'à 1,000 16.7 s (2 min). La plupart des scanners laser utilisés dans les points de vente (caisses de supermarché) et les scanners d'inventaire sont de classe XNUMXA.
Les lasers de classe 3 présentent un danger pour les yeux, car la réponse d'aversion n'est pas suffisamment rapide pour limiter l'exposition rétinienne à un niveau momentanément sûr, et des dommages aux autres structures de l'œil (par exemple, la cornée et le cristallin) pourraient également avoir lieu. Les risques cutanés n'existent normalement pas pour une exposition accidentelle. Des exemples de lasers de classe 3 sont de nombreux lasers de recherche et télémètres laser militaires.
Une sous-catégorie spéciale de la classe 3 est appelée "classe 3A" (les autres lasers de classe 3 étant appelés "classe 3B"). Les lasers de classe 3A sont ceux dont la puissance de sortie est comprise entre une et cinq fois les limites d'émission accessibles (AEL) pour la classe 1 ou la classe 2, mais dont l'irradiance de sortie ne dépasse pas la limite d'exposition professionnelle pertinente pour la classe inférieure. Les exemples sont de nombreux instruments d'alignement laser et d'arpentage.
Les lasers de classe 4 peuvent présenter un risque potentiel d'incendie, un risque cutané important ou un risque de réflexion diffuse. Pratiquement tous les lasers chirurgicaux et les lasers de traitement des matériaux utilisés pour le soudage et le découpage sont de classe 4 s'ils ne sont pas fermés. Tous les lasers avec une puissance de sortie moyenne supérieure à 0.5 W sont de classe 4. Si une classe 3 ou 4 de puissance supérieure est totalement fermée de sorte que l'énergie rayonnante dangereuse n'est pas accessible, le système laser total peut être de classe 1. Le laser le plus dangereux à l'intérieur du l'enceinte est qualifiée de laser embarqué.
Limites d'exposition professionnelle
La Commission internationale de protection contre les rayonnements non ionisants (ICNIRP 1995) a publié des lignes directrices sur les limites d'exposition humaine aux rayonnements laser qui sont périodiquement mises à jour. Les limites d'exposition représentatives (EL) sont fournies dans le tableau 1 pour plusieurs lasers typiques. Pratiquement tous les faisceaux laser dépassent les limites d'exposition autorisées. Ainsi, dans la pratique, les limites d'exposition ne sont pas systématiquement utilisées pour déterminer les mesures de sécurité. Au lieu de cela, le schéma de classification laser - qui est basé sur les EL appliqués dans des conditions réalistes - est vraiment appliqué à cette fin.
Tableau 1. Limites d'exposition pour les lasers typiques
Type de laser |
Longueur(s) d'onde principale(s) |
Limite d'exposition |
Fluorure d'argon |
193 nm |
3.0 mJ/cm2 plus de 8h |
Chlorure de xénon |
308 nm |
40 mJ/cm2 plus de 8h |
Ion argon |
488, 514.5 nm |
3.2 mW / cm2 pendant 0.1 s |
Vapeur de cuivre |
510, 578 nm |
2.5 mW / cm2 pendant 0.25 s |
Hélium-néon |
632.8 nm |
1.8 mW / cm2 pendant 10 s |
Vapeur d'or |
628 nm |
1.0 mW / cm2 pendant 10 s |
Ion krypton |
568, 647 nm |
1.0 mW / cm2 pendant 10 s |
Néodyme-YAG |
1,064 nm |
5.0 μJ/cm2 pour 1 ns à 50 μs |
Gaz carbonique |
10–6 μm |
100 mW / cm2 pendant 10 s |
Monoxyde de carbone |
≈5 μm |
à 8 h, zone limitée |
Toutes les normes/directives ont des MPE à d'autres longueurs d'onde et durées d'exposition.
Remarque : Pour convertir les MPE en mW/cm2 en mJ/cm2, multiplier par le temps d'exposition t en secondes. Par exemple, l'EMT He-Ne ou Argon à 0.1 s est de 0.32 mJ/cm2.
Source : norme ANSI Z-136.1 (1993) ; ACGIH TLVs (1995) et Duchene, Lakey et Repacholi (1991).
Normes de sécurité laser
De nombreux pays ont publié des normes de sécurité laser, et la plupart sont harmonisées avec la norme internationale de la Commission électrotechnique internationale (CEI). La norme CEI 825-1 (1993) s'applique aux fabricants ; cependant, il fournit également des conseils de sécurité limités pour les utilisateurs. La classification des risques laser décrite ci-dessus doit être étiquetée sur tous les produits laser commerciaux. Une étiquette d'avertissement appropriée à la classe doit apparaître sur tous les produits des classes 2 à 4.
Mesures de sécurité
Le système de classification de la sécurité laser facilite grandement la détermination des mesures de sécurité appropriées. Les normes de sécurité laser et les codes de pratique exigent systématiquement l'utilisation de mesures de contrôle de plus en plus restrictives pour chaque classification supérieure.
En pratique, il est toujours plus souhaitable d'enfermer totalement le laser et le trajet du faisceau afin qu'aucun rayonnement laser potentiellement dangereux ne soit accessible. En d'autres termes, si seuls des produits laser de classe 1 sont utilisés sur le lieu de travail, une utilisation sûre est assurée. Cependant, dans de nombreuses situations, ce n'est tout simplement pas pratique et une formation des travailleurs à l'utilisation sûre et aux mesures de contrôle des risques est nécessaire.
À part la règle évidente de ne pas pointer un laser vers les yeux d'une personne, aucune mesure de contrôle n'est requise pour un produit laser de classe 2. Pour les lasers de classes supérieures, des mesures de sécurité sont clairement requises.
Si l'enceinte totale d'un laser de classe 3 ou 4 n'est pas réalisable, l'utilisation d'enceintes de faisceau (par exemple, tubes), de déflecteurs et de couvercles optiques peut pratiquement éliminer le risque d'exposition oculaire dangereuse dans la plupart des cas.
Lorsque les enceintes ne sont pas réalisables pour les lasers de classe 3 et 4, une zone contrôlée par laser avec entrée contrôlée doit être établie, et l'utilisation de protecteurs oculaires laser est généralement obligatoire dans la zone de danger nominal (NHZ) du faisceau laser. Bien que dans la plupart des laboratoires de recherche où des faisceaux laser collimatés sont utilisés, la NHZ englobe toute la zone contrôlée du laboratoire, pour les applications à faisceau focalisé, la NHZ peut être étonnamment limitée et ne pas englober toute la pièce.
Pour se prémunir contre une mauvaise utilisation et d'éventuelles actions dangereuses de la part d'utilisateurs de laser non autorisés, la clé de contrôle trouvée sur tous les produits laser fabriqués dans le commerce doit être utilisée.
La clé doit être sécurisée lorsque le laser n'est pas utilisé, si des personnes peuvent accéder au laser.
Des précautions particulières sont nécessaires lors de l'alignement laser et de la configuration initiale, car le risque de lésions oculaires graves est alors très élevé. Les travailleurs du laser doivent être formés aux pratiques sécuritaires avant la configuration et l'alignement du laser.
Les lunettes de protection laser ont été développées après que les limites d'exposition professionnelle aient été établies, et des spécifications ont été établies pour fournir les densités optiques (ou DO, une mesure logarithmique du facteur d'atténuation) qui seraient nécessaires en fonction de la longueur d'onde et de la durée d'exposition pour des lasers. Bien que des normes spécifiques pour la protection des yeux au laser existent en Europe, d'autres directives sont fournies aux États-Unis par l'American National Standards Institute sous les désignations ANSI Z136.1 et ANSI Z136.3.
Formation
Lors des enquêtes sur les accidents laser en laboratoire et en milieu industriel, un élément commun ressort : le manque de formation adéquate. La formation à la sécurité laser doit être à la fois appropriée et suffisante pour les opérations laser autour desquelles chaque employé travaillera. La formation doit être spécifique au type de laser et à la tâche à laquelle le travailleur est affecté.
Surveillance médicale
Les exigences en matière de surveillance médicale des travailleurs laser varient d'un pays à l'autre conformément aux réglementations locales en matière de médecine du travail. À une certaine époque, lorsque les lasers étaient confinés au laboratoire de recherche et que l'on savait peu de choses sur leurs effets biologiques, il était tout à fait typique que chaque travailleur au laser subisse périodiquement un examen ophtalmologique général approfondi avec photographie du fond d'œil (rétine) pour surveiller l'état de l'œil. . Cependant, au début des années 1970, cette pratique a été remise en question, car les résultats cliniques étaient presque toujours négatifs, et il est devenu clair que de tels examens ne pouvaient identifier que des lésions aiguës subjectivement détectables. Cela a conduit le groupe de travail de l'OMS sur les lasers, réuni à Don Leaghreigh, en Irlande, en 1975, à déconseiller de tels programmes de surveillance impliqués et à mettre l'accent sur les tests de la fonction visuelle. Depuis lors, la plupart des groupes nationaux de santé au travail ont continuellement réduit les exigences en matière d'examens médicaux. Aujourd'hui, des examens ophtalmologiques complets ne sont universellement requis qu'en cas de lésion oculaire au laser ou de surexposition suspectée, et un dépistage visuel avant le placement est généralement requis. Des examens supplémentaires peuvent être exigés dans certains pays.
Mesures laser
Contrairement à certains dangers sur le lieu de travail, il n'est généralement pas nécessaire d'effectuer des mesures pour la surveillance du lieu de travail des niveaux dangereux de rayonnement laser. En raison des dimensions de faisceau très confinées de la plupart des faisceaux laser, de la probabilité de modification des trajets du faisceau et de la difficulté et du coût des radiomètres laser, les normes de sécurité actuelles mettent l'accent sur les mesures de contrôle basées sur la classe de danger et non sur la mesure du lieu de travail (surveillance). Les mesures doivent être effectuées par le fabricant pour assurer la conformité aux normes de sécurité laser et la classification appropriée des risques. En effet, l'une des justifications originales de la classification des risques laser était liée à la grande difficulté d'effectuer des mesures appropriées pour l'évaluation des risques.
Conclusions
Bien que le laser soit relativement nouveau sur le lieu de travail, il devient rapidement omniprésent, tout comme les programmes concernés par la sécurité laser. Les clés d'une utilisation sûre des lasers sont d'abord de confiner l'énergie rayonnante du laser si possible, mais si ce n'est pas possible, de mettre en place des mesures de contrôle adéquates et de former tout le personnel travaillant avec des lasers.
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 :
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.
Les champs électriques et magnétiques à très basse fréquence (ELF) et à très basse fréquence (VLF) englobent la plage de fréquences au-dessus des champs statiques (> 0 Hz) jusqu'à 30 kHz. Pour cet article, ELF est défini comme étant dans la gamme de fréquences > 0 à 300 Hz et VLF dans la gamme > 300 Hz à 30 kHz. Dans la gamme de fréquences > 0 à 30 kHz, les longueurs d'onde varient de ∞ (infini) à 10 km et ainsi les champs électrique et magnétique agissent essentiellement indépendamment l'un de l'autre et doivent être traités séparément. L'intensité du champ électrique (E) est mesurée en volts par mètre (V/m), l'intensité du champ magnétique (H) est mesuré en ampères par mètre (A/m) et la densité de flux magnétique (B) en tesla (T).
Un débat considérable sur les effets néfastes possibles sur la santé a été exprimé par les travailleurs utilisant des équipements qui fonctionnent dans cette gamme de fréquences. La fréquence de loin la plus courante est 50/60 Hz, utilisée pour la production, la distribution et l'utilisation de l'énergie électrique. Les inquiétudes selon lesquelles l'exposition aux champs magnétiques de 50/60 Hz pourrait être associée à une augmentation de l'incidence du cancer ont été alimentées par des reportages dans les médias, la diffusion d'informations erronées et le débat scientifique en cours (Repacholi 1990; NRC 1996).
Le but de cet article est de fournir un aperçu des sujets suivants :
Des descriptions sommaires sont fournies pour informer les travailleurs des types et des forces des champs provenant des principales sources d'ELF et de VLF, des effets biologiques, des conséquences possibles sur la santé et des limites d'exposition actuelles. Un aperçu des précautions de sécurité et des mesures de protection est également donné. Bien que de nombreux travailleurs utilisent des unités d'affichage visuel (EVD), seuls de brefs détails sont donnés dans cet article car ils sont traités plus en détail ailleurs dans le Encyclopédie.
Une grande partie du matériel contenu ici peut être trouvée plus en détail dans un certain nombre de revues récentes (WHO 1984, 1987, 1989, 1993; IRPA 1990; ILO 1993; NRPB 1992, 1993; IEEE 1991; Greene 1992; NRC 1996).
Sources d'exposition professionnelle
Les niveaux d'exposition professionnelle varient considérablement et dépendent fortement de l'application particulière. Le tableau 1 donne un résumé des applications typiques des fréquences dans la gamme > 0 à 30 kHz.
Tableau 1. Applications des équipements fonctionnant dans la gamme > 0 à 30 kHz
La fréquence |
Longueur d'onde(km) |
Les applications typiques |
16.67, 50, 60Hz |
18,000-5,000 |
Production, transmissions et utilisation d'énergie, procédés électrolytiques, chauffage par induction, fours à arc et à poche, soudage, transport, etc., toute utilisation industrielle, commerciale, médicale ou de recherche de l'énergie électrique |
0.3-3 XNUMX kHz |
1,000-100 |
Modulation de diffusion, applications médicales, fours électriques, chauffage par induction, trempe, brasage, fusion, affinage |
3-30 XNUMX kHz |
100-10 |
Communications à très longue portée, radionavigation, modulation de diffusion, applications médicales, chauffage par induction, trempe, brasage, fusion, affinage, écrans de visualisation |
Production et distribution d'électricité
Les principales sources artificielles de champs électriques et magnétiques 50/60 Hz sont celles impliquées dans la production et la distribution d'énergie, ainsi que tout équipement utilisant du courant électrique. La plupart de ces équipements fonctionnent à des fréquences de puissance de 50 Hz dans la plupart des pays et de 60 Hz en Amérique du Nord. Certains systèmes de trains électriques fonctionnent à 16.67 Hz.
Les lignes de transmission et les sous-stations à haute tension (HT) sont associées aux champs électriques les plus puissants auxquels les travailleurs peuvent être régulièrement exposés. La hauteur du conducteur, la configuration géométrique, la distance latérale de la ligne et la tension de la ligne de transmission sont de loin les facteurs les plus importants pour considérer l'intensité maximale du champ électrique au niveau du sol. À des distances latérales d'environ deux fois la hauteur de la ligne, l'intensité du champ électrique diminue avec la distance de manière approximativement linéaire (Zaffanella et Deno 1978). À l'intérieur des bâtiments à proximité des lignes de transmission HT, les intensités de champ électrique sont généralement inférieures au champ non perturbé d'un facteur d'environ 100,000 XNUMX, selon la configuration du bâtiment et les matériaux de structure.
Les intensités de champ magnétique des lignes de transmission aériennes sont généralement relativement faibles par rapport aux applications industrielles impliquant des courants élevés. Les employés des services publics d'électricité travaillant dans les sous-stations ou sur la maintenance des lignes de transmission sous tension forment un groupe spécial exposé à des champs plus importants (de 5 mT et plus dans certains cas). En l'absence de matériaux ferromagnétiques, les lignes de champ magnétique forment des cercles concentriques autour du conducteur. Outre la géométrie du conducteur de puissance, la densité de flux magnétique maximale n'est déterminée que par l'amplitude du courant. Le champ magnétique sous les lignes de transmission HT est dirigé principalement transversalement à l'axe de la ligne. La densité de flux maximale au niveau du sol peut se situer sous la ligne médiane ou sous les conducteurs extérieurs, selon la relation de phase entre les conducteurs. La densité de flux magnétique maximale au niveau du sol pour un système typique de lignes de transmission aériennes à double circuit de 500 kV est d'environ 35 μT par kiloampère de courant transmis (Bernhardt et Matthes 1992). Des valeurs typiques pour la densité de flux magnétique jusqu'à 0.05 mT se produisent dans les lieux de travail à proximité des lignes aériennes, dans les sous-stations et dans les centrales électriques fonctionnant à des fréquences de 16 2/3, 50 ou 60 Hz (Krause 1986).
Processus industriels
L'exposition professionnelle aux champs magnétiques provient principalement du travail à proximité d'équipements industriels utilisant des courants élevés. Ces dispositifs comprennent ceux utilisés dans le soudage, l'affinage sous laitier électroconducteur, le chauffage (fours, appareils de chauffage par induction) et l'agitation.
Des enquêtes sur les appareils de chauffage par induction utilisés dans l'industrie, réalisées au Canada (Stuchly et Lecuyer 1985), en Pologne (Aniolczyk 1981), en Australie (Repacholi, données non publiées) et en Suède (Lövsund, Oberg et Nilsson 1982), montrent des densités de flux magnétique à emplacements des opérateurs allant de 0.7 μT à 6 mT, selon la fréquence utilisée et la distance de la machine. Dans leur étude des champs magnétiques de l'électrosidérurgie industrielle et des équipements de soudage, Lövsund, Oberg et Nilsson (1982) ont découvert que les machines de soudage par points (50 Hz, 15 à 106 kA) et les fours à poche (50 Hz, 13 à 15 kA) champs produits jusqu'à 10 mT à des distances jusqu'à 1 m. En Australie, une installation de chauffage par induction fonctionnant dans la plage de 50 Hz à 10 kHz s'est avérée donner des champs maximaux allant jusqu'à 2.5 mT (fours à induction de 50 Hz) à des positions où les opérateurs pouvaient se tenir debout. De plus, les champs maximaux autour des appareils de chauffage par induction fonctionnant à d'autres fréquences étaient de 130 μT à 1.8 kHz, 25 μT à 2.8 kHz et supérieurs à 130 μT à 9.8 kHz.
Étant donné que les dimensions des bobines produisant les champs magnétiques sont souvent petites, il y a rarement une exposition élevée à tout le corps, mais plutôt une exposition locale principalement aux mains. La densité de flux magnétique aux mains de l'opérateur peut atteindre 25 mT (Lövsund et Mild 1978 ; Stuchly et Lecuyer 1985). Dans la plupart des cas, la densité de flux est inférieure à 1 mT. L'intensité du champ électrique à proximité du chauffage par induction est généralement faible.
Les travailleurs de l'industrie électrochimique peuvent être exposés à des intensités de champs électriques et magnétiques élevées en raison de fours électriques ou d'autres appareils utilisant des courants élevés. Par exemple, près des fours à induction et des cellules électrolytiques industrielles, les densités de flux magnétique peuvent être mesurées jusqu'à 50 mT.
Unités d'affichage visuel
L'utilisation d'unités d'affichage visuel (VDU) ou de terminaux d'affichage vidéo (VDT), comme on les appelle aussi, se développe à un rythme toujours croissant. Les opérateurs de VDT ont exprimé des inquiétudes concernant les effets possibles des émissions de rayonnements de faible niveau. Des champs magnétiques (fréquence de 15 à 125 kHz) aussi élevés que 0.69 A/m (0.9 μT) ont été mesurés dans les pires conditions près de la surface de l'écran (Bureau of Radiological Health 1981). Ce résultat a été confirmé par de nombreuses enquêtes (Roy et al. 1984; Repacholi 1985 IRPA 1988). Des examens complets des mesures et des enquêtes sur les écrans de visualisation par des agences nationales et des experts individuels ont conclu qu'il n'y a pas d'émissions de rayonnement provenant des écrans de visualisation qui auraient des conséquences pour la santé (Repacholi 1985 ; IRPA 1988 ; OIT 1993a). Il n'est pas nécessaire d'effectuer des mesures de rayonnement de routine car, même dans les conditions les plus défavorables ou en mode de défaillance, les niveaux d'émission sont bien inférieurs aux limites de toute norme internationale ou nationale (IRPA 1988).
Un examen complet des émissions, un résumé de la littérature scientifique applicable, des normes et des lignes directrices a été fourni dans le document (OIT 1993a).
Les applications médicales
Des patients souffrant de fractures osseuses qui ne guérissent pas bien ou ne s'unissent pas ont été traités avec des champs magnétiques pulsés (Bassett, Mitchell et Gaston 1982 ; Mitbreit et Manyachin 1984). Des études sont également menées sur l'utilisation de champs magnétiques pulsés pour améliorer la cicatrisation des plaies et la régénération des tissus.
Divers dispositifs générant des impulsions de champ magnétique sont utilisés pour la stimulation de la croissance osseuse. Un exemple typique est le dispositif qui génère une densité de flux magnétique moyenne d'environ 0.3 mT, une intensité de crête d'environ 2.5 mT et induit des intensités de champ électrique de crête dans l'os de l'ordre de 0.075 à 0.175 V/m (Bassett, Pawluk et Pilla 1974). Près de la surface du membre exposé, l'appareil produit une densité de flux magnétique de crête de l'ordre de 1.0 mT provoquant des densités de courant ionique de crête d'environ 10 à 100 mA/m2 (1 à 10 μA/cm2) dans les tissus.
Mesure
Avant de commencer les mesures des champs ELF ou VLF, il est important d'obtenir autant d'informations que possible sur les caractéristiques de la source et la situation d'exposition. Cette information est requise pour l'estimation des intensités de champ attendues et la sélection de l'instrumentation d'enquête la plus appropriée (Tell 1983).
Les informations sur la source doivent inclure :
Les informations sur la situation d'exposition doivent inclure:
Les résultats des enquêtes menées en milieu professionnel sont résumés dans le tableau 2.
Tableau 2. Sources professionnelles d'exposition aux champs magnétiques
Identifier |
Flux magnétique |
Distance (m) |
TEV |
Jusqu'à 2.8 x 10-4 |
0.3 |
Lignes HT |
Jusqu'à 0.4 |
sous la ligne |
Centrales |
Jusqu'à 0.27 |
1 |
Arcs de soudage (0–50 Hz) |
0.1-5.8 |
0-0.8 |
Chauffages par induction (50–10 kHz) |
0.9-65 |
0.1-1 |
Four poche 50 Hz |
0.2-8 |
0.5-1 |
Four à arc 50 Hz |
Jusqu'à 1 |
2 |
Agitateur à induction 10 Hz |
0.2-0.3 |
2 |
Soudage sous laitier 50 Hz |
0.5-1.7 |
0.2-0.9 |
Équipement thérapeutique |
1-16 |
1 |
Source : Allen 1991 ; Bernhardt 1988; Krause 1986; Lövsund, Oberg et Nilsson 1982 ; Repacholi, données non publiées ; Stuchly 1986; Stuchly et Lecuyer 1985, 1989.
Instrumentation
Un instrument de mesure de champ électrique ou magnétique se compose de trois éléments de base : la sonde, les cordons et le moniteur. Pour garantir des mesures appropriées, les caractéristiques d'instrumentation suivantes sont requises ou souhaitables :
Etudes
Des enquêtes sont généralement menées pour déterminer si les champs existant sur le lieu de travail sont inférieurs aux limites fixées par les normes nationales. Ainsi, la personne prenant les mesures doit être parfaitement familiarisée avec ces normes.
Tous les emplacements occupés et accessibles doivent être inspectés. L'opérateur de l'équipement soumis à l'essai et l'inspecteur doivent être aussi éloignés que possible de la zone d'essai. Tous les objets normalement présents, susceptibles de réfléchir ou d'absorber de l'énergie, doivent être en place. L'expert doit prendre des précautions contre les brûlures et les chocs par radiofréquence (RF), en particulier à proximité de systèmes haute puissance et basse fréquence.
Mécanismes d'interaction et effets biologiques
Mécanismes d'interaction
Les seuls mécanismes établis par lesquels les champs ELF et VLF interagissent avec les systèmes biologiques sont :
Les deux premières interactions énumérées ci-dessus sont des exemples de couplage direct entre des personnes et des champs ELF ou VLF. Les quatre dernières interactions sont des exemples de mécanismes de couplage indirect car elles ne peuvent se produire que lorsque l'organisme exposé se trouve à proximité d'autres corps. Ces corps peuvent inclure d'autres humains ou animaux et des objets tels que des automobiles, des clôtures ou des dispositifs implantés.
Bien que d'autres mécanismes d'interaction entre les tissus biologiques et les champs ELF ou VLF aient été postulés ou qu'il existe des preuves à l'appui de leur existence (WHO 1993 ; NRPB 1993 ; NRC 1996), aucun n'a été démontré comme étant responsable de toute conséquence néfaste pour la santé.
Effets sur la santé
Les preuves suggèrent que la plupart des effets établis de l'exposition aux champs électriques et magnétiques dans la gamme de fréquences > 0 à 30 kHz résultent de réponses aiguës à la charge de surface et à la densité de courant induite. Les gens peuvent percevoir les effets de la charge de surface oscillante induite sur leur corps par les champs électriques ELF (mais pas par les champs magnétiques) ; ces effets deviennent gênants s'ils sont suffisamment intenses. Une synthèse des effets des courants traversant le corps humain (seuils de perception, lâcher-prise ou tétanos) est donnée dans le tableau 3.
Tableau 3. Effets des courants traversant le corps humain
d'Entourage |
Sujet |
Courant de seuil en mA |
||||
50 et 60 Hz |
300 Hz |
1000 Hz |
10 kHz |
30 kHz |
||
Perception |
Hommes Femme Enfants |
1.1 0.7 0.55 |
1.3 0.9 0.65 |
2.2 1.5 1.1 |
15 10 9 |
50 35 30 |
Choc de seuil de lâcher-prise |
Hommes Femme Enfants |
9 6 4.5 |
11.7 7.8 5.9 |
16.2 10.8 8.1 |
55 37 27 |
126 84 63 |
tétanisation thoracique ; |
Hommes Femme Enfants |
23 15 12 |
30 20 15 |
41 27 20.5 |
94 63 47 |
320 214 160 |
Source : Bernhardt 1988a.
Des cellules nerveuses et musculaires humaines ont été stimulées par les courants induits par l'exposition à des champs magnétiques de plusieurs mT et de 1 à 1.5 kHz ; on pense que les densités de courant de seuil sont supérieures à 1 A/m2. Des sensations visuelles scintillantes peuvent être induites dans l'œil humain par une exposition à des champs magnétiques aussi faibles qu'environ 5 à 10 mT (à 20 Hz) ou à des courants électriques directement appliqués à la tête. L'examen de ces réponses et des résultats d'études neurophysiologiques suggère que des fonctions subtiles du système nerveux central, telles que le raisonnement ou la mémoire, peuvent être affectées par des densités de courant supérieures à 10 mA/m.2 (NRPB 1993). Les valeurs de seuil resteront probablement constantes jusqu'à environ 1 kHz mais augmenteront ensuite avec une fréquence croissante.
Plusieurs in vitro des études (WHO 1993; NRPB 1993) ont signalé des changements métaboliques, tels que des altérations de l'activité enzymatique et du métabolisme des protéines et une diminution de la cytotoxicité des lymphocytes, dans diverses lignées cellulaires exposées à des champs et courants électriques ELF et VLF appliqués directement à la culture cellulaire. La plupart des effets ont été signalés à des densités de courant comprises entre environ 10 et 1,000 XNUMX mA/m2, bien que ces réponses soient moins clairement définies (Sienkiewicz, Saunder et Kowalczuk 1991). Cependant, il convient de noter que les densités de courant endogènes générées par l'activité électrique des nerfs et des muscles sont généralement aussi élevées que 1 mA/m2 et peut atteindre jusqu'à 10 mA/m2 dans le coeur. Ces densités de courant n'affecteront pas les nerfs, les muscles et les autres tissus. De tels effets biologiques seront évités en limitant la densité de courant induit à moins de 10 mA/m2 à des fréquences jusqu'à environ 1 kHz.
Plusieurs domaines possibles d'interaction biologique qui ont de nombreuses implications pour la santé et sur lesquels nos connaissances sont limitées comprennent : les changements possibles des niveaux nocturnes de mélatonine dans la glande pinéale et les altérations des rythmes circadiens induits chez les animaux par l'exposition aux champs électriques ou magnétiques ELF, et effets possibles des champs magnétiques ELF sur les processus de développement et de carcinogenèse. De plus, il existe des preuves de réponses biologiques à des champs électriques et magnétiques très faibles : celles-ci incluent la mobilité altérée des ions calcium dans le tissu cérébral, des changements dans les schémas de déclenchement neuronaux et un comportement altéré des opérandes. Des «fenêtres» d'amplitude et de fréquence ont été rapportées, ce qui remet en question l'hypothèse conventionnelle selon laquelle l'amplitude d'une réponse augmente avec l'augmentation de la dose. Ces effets ne sont pas bien établis et ne fournissent pas de base pour établir des restrictions sur l'exposition humaine, bien que d'autres investigations soient justifiées (Sienkievicz, Saunder et Kowalczuk 1991; OMS 1993; NRC 1996).
Le tableau 4 donne les gammes approximatives de densités de courant induit pour divers effets biologiques chez l'homme.
Tableau 4. Plages approximatives de densité de courant pour divers effets biologiques
d'Entourage |
Densité de courant (mA/m2) |
Stimulation nerveuse et musculaire directe |
1,000-10,000 |
Modulation de l'activité du système nerveux central |
100-1,000 |
Modifications de la fonction rétinienne |
|
Densité de courant endogène |
1-10 |
Source : Sienkiewicz et al. 1991.
Normes d'exposition professionnelle
Presque toutes les normes ayant des limites dans la plage > 0-30 kHz ont pour justification la nécessité de maintenir les champs et courants électriques induits à des niveaux sûrs. Habituellement, les densités de courant induites sont limitées à moins de 10 mA/m2. Le tableau 5 donne un résumé de certaines limites d'exposition professionnelle actuelles.
Tableau 5. Limites professionnelles d'exposition aux champs électriques et magnétiques dans la gamme de fréquences > 0 à 30 kHz (notez que f est en Hz)
Pays/Référence |
Gamme de fréquences |
Champ électrique (V/m) |
Champ magnétique (A/m) |
Internationale (LIPR 1990) |
50 / 60 Hz |
10,000 |
398 |
États-Unis (IEEE 1991) |
3-30 XNUMX kHz |
614 |
163 |
États-Unis (ACGIH 1993) |
1 à 100 XNUMX Hz 100 à 4,000 XNUMX Hz 4-30 XNUMX kHz |
25,000 2.5 x 106/f 625 |
60 /f 60 /f 60 /f |
Allemagne (1996) |
50 / 60 Hz |
10,000 |
1,600 |
Royaume-Uni (NRPB 1993) |
1 à 24 XNUMX Hz 24 à 600 XNUMX Hz 600 à 1,000 XNUMX Hz 1-30 XNUMX kHz |
25,000 6 x 105/f 1,000 1,000 |
64,000 /f 64,000 /f 64,000 /f 64 |
Mesures protectives
Les expositions professionnelles qui se produisent à proximité des lignes de transmission à haute tension dépendent de l'emplacement du travailleur, soit au sol, soit au niveau du conducteur pendant les travaux sous tension à haut potentiel. Lorsque vous travaillez dans des conditions sous tension, des vêtements de protection peuvent être utilisés pour réduire l'intensité du champ électrique et la densité de courant dans le corps à des valeurs similaires à celles qui se produiraient pour un travail au sol. Les vêtements de protection n'affaiblissent pas l'influence du champ magnétique.
Les responsabilités en matière de protection des travailleurs et du grand public contre les effets potentiellement néfastes de l'exposition aux champs électriques et magnétiques ELF ou VLF doivent être clairement attribuées. Il est recommandé aux autorités compétentes d'envisager les étapes suivantes :
Nos environnements naturels et artificiels génèrent des forces électriques et magnétiques de diverses amplitudes, à l'extérieur, dans les bureaux, les foyers et les lieux de travail industriels. Cela soulève deux questions importantes : (1) ces expositions ont-elles des effets néfastes sur la santé humaine, et (2) quelles limites peuvent être fixées pour tenter de définir des limites « sûres » de telles expositions ?
Cette discussion porte sur les champs électriques et magnétiques statiques. Des études sont décrites sur des travailleurs de diverses industries, ainsi que sur des animaux, qui ne démontrent aucun effet biologique négatif net aux niveaux d'exposition aux champs électriques et magnétiques habituellement rencontrés. Néanmoins, des tentatives sont faites pour discuter des efforts d'un certain nombre d'organisations internationales visant à établir des lignes directrices pour protéger les travailleurs et les autres contre tout niveau d'exposition potentiellement dangereux.
Définition des termes
Lorsqu'une tension ou un courant électrique est appliqué à un objet tel qu'un conducteur électrique, le conducteur se charge et des forces commencent à agir sur d'autres charges à proximité. Deux types de forces peuvent être distinguées : celles issues des charges électriques stationnaires, appelées force électrostatique, et ceux qui n'apparaissent que lorsque les charges se déplacent (comme dans un courant électrique dans un conducteur), connus sous le nom de une force magnétique. Pour décrire l'existence et la distribution spatiale de ces forces, les physiciens et les mathématiciens ont créé le concept de champ. On parle alors de champ de force, ou simplement de champs électriques et magnétiques.
Le terme statique décrit une situation où toutes les charges sont fixes dans l'espace ou se déplacent en un flux constant. En conséquence, les charges et les densités de courant sont constantes dans le temps. Dans le cas des charges fixes, nous avons un champ électrique dont l'intensité en tout point de l'espace dépend de la valeur et de la géométrie de toutes les charges. Dans le cas d'un courant stable dans un circuit, nous avons à la fois un champ électrique et un champ magnétique constants dans le temps (champs statiques), puisque la densité de charge en tout point du circuit ne varie pas.
L'électricité et le magnétisme sont des phénomènes distincts tant que les charges et le courant sont statiques ; toute interconnexion entre les champs électriques et magnétiques disparaît dans cette situation statique et ils peuvent donc être traités séparément (contrairement à la situation des champs variant dans le temps). Les champs électriques et magnétiques statiques sont clairement caractérisés par des intensités stables et indépendantes du temps et correspondent à la limite de fréquence nulle de la bande des fréquences extrêmement basses (ELF).
Champs électriques statiques
Exposition naturelle et professionnelle
Les champs électriques statiques sont produits par des corps chargés électriquement où une charge électrique est induite sur la surface d'un objet dans un champ électrique statique. En conséquence, le champ électrique à la surface d'un objet, en particulier là où le rayon est petit, comme en un point, peut être plus grand que le champ électrique non perturbé (c'est-à-dire le champ sans l'objet présent). Le champ à l'intérieur de l'objet peut être très petit ou nul. Les champs électriques sont ressentis comme une force par des objets chargés électriquement ; par exemple, une force sera exercée sur les poils du corps, qui peut être perçue par l'individu.
En moyenne, la charge de surface de la terre est négative tandis que la haute atmosphère porte une charge positive. Le champ électrique statique résultant près de la surface de la terre a une force d'environ 130 V/m. Ce champ diminue avec l'altitude et sa valeur est d'environ 100 V/m à 100 m d'altitude, 45 V/m à 1 km et moins de 1 V/m à 20 km. Les valeurs réelles varient considérablement en fonction du profil local de température et d'humidité et de la présence de contaminants ionisés. Sous les nuages orageux, par exemple, et même à l'approche des nuages orageux, de grandes variations de champ se produisent au niveau du sol, car normalement la partie inférieure d'un nuage est chargée négativement tandis que la partie supérieure contient une charge positive. De plus, il existe une charge d'espace entre le nuage et le sol. À l'approche du nuage, le champ au niveau du sol peut d'abord augmenter puis s'inverser, le sol devenant chargé positivement. Au cours de ce processus, des champs de 100 V/m à 3 kV/m peuvent être observés même en l'absence d'éclairs locaux ; des inversions de champ peuvent se produire très rapidement, en moins d'une minute, et des intensités de champ élevées peuvent persister pendant toute la durée de la tempête. Les nuages ordinaires, ainsi que les nuages orageux, contiennent des charges électriques et affectent donc profondément le champ électrique au niveau du sol. De grands écarts par rapport au champ de beau temps, jusqu'à 1%, sont également à prévoir en présence de brouillard, de pluie et d'ions petits et gros d'origine naturelle. Des changements de champ électrique au cours du cycle journalier peuvent même être attendus par beau temps complet : changements assez réguliers de l'ionisation locale, de la température ou de l'humidité et les changements induits de la conductivité électrique atmosphérique près du sol, ainsi que le transfert de charge mécanique par les mouvements d'air locaux, sont probablement responsables de ces variations diurnes.
Les niveaux typiques de champs électrostatiques artificiels se situent entre 1 et 20 kV/m dans les bureaux et les habitations ; ces champs sont fréquemment générés autour d'équipements à haute tension, tels que des téléviseurs et des unités d'affichage vidéo (VDU), ou par frottement. Les lignes de transmission à courant continu (CC) génèrent à la fois des champs électriques et magnétiques statiques et constituent un moyen économique de distribution d'énergie sur de longues distances.
Les champs électriques statiques sont largement utilisés dans des industries telles que la chimie, le textile, l'aviation, le papier et le caoutchouc, et dans les transports.
Effets biologiques
Les études expérimentales fournissent peu de preuves biologiques suggérant un effet néfaste des champs électriques statiques sur la santé humaine. Les quelques études animales qui ont été menées semblent également n'avoir fourni aucune donnée à l'appui d'effets indésirables sur la génétique, la croissance tumorale ou sur les systèmes endocrinien ou cardiovasculaire. (Le tableau 1 résume ces études animales.)
Tableau 1. Études sur des animaux exposés à des champs électriques statiques
Paramètres biologiques |
Effets rapportés |
Conditions d'exposition |
Hématologie et immunologie |
Modifications des fractions d'albumine et de globuline des protéines sériques chez le rat. Aucune différence significative dans le nombre de cellules sanguines, les protéines sanguines ou le sang |
Exposition continue à des champs entre 2.8 et 19.7 kV/m Exposition à 340 kV/m pendant 22 h/jour pour un total de 5,000 XNUMX h |
Système nerveux |
Induction de changements significatifs observés dans les EEG de rats. Cependant, aucune indication claire d'une réponse cohérente Aucun changement significatif dans les concentrations et les taux d'utilisation de |
Exposition à des champs électriques jusqu'à 10 kV/m Exposition à un champ de 3 kV/m jusqu'à 66 h |
COMPORTEMENT |
Des études récentes et bien menées suggérant aucun effet sur les rongeurs Production d'un comportement d'évitement dose-dépendant chez les rats mâles, sans influence des ions de l'air |
Exposition à des intensités de champ jusqu'à 12 kV/m Exposition à des champs électriques HVD allant de 55 à 80 kV/m |
Reproduction et développement |
Aucune différence significative dans le nombre total de descendants ni dans |
Exposition à 340 kV/m pendant 22 h/jour avant, pendant et après |
Non in vitro des études ont été menées pour évaluer l'effet de l'exposition des cellules à des champs électriques statiques.
Les calculs théoriques suggèrent qu'un champ électrique statique induira une charge sur la surface des personnes exposées, qui peut être perçue si elle est déchargée vers un objet mis à la terre. A une tension suffisamment élevée, l'air va s'ioniser et devenir capable de conduire un courant électrique entre, par exemple, un objet chargé et une personne mise à la terre. Le tension de claquage dépend d'un certain nombre de facteurs, dont la forme de l'objet chargé et les conditions atmosphériques. Les valeurs typiques des intensités de champ électrique correspondantes se situent entre 500 et 1,200 XNUMX kV/m.
Des rapports provenant de certains pays indiquent qu'un certain nombre d'opérateurs sur écran ont souffert de troubles cutanés, mais la relation exacte entre ceux-ci et le travail sur écran n'est pas claire. Les champs électriques statiques sur les lieux de travail sur écran ont été suggérés comme une cause possible de ces troubles cutanés, et il est possible que la charge électrostatique de l'opérateur soit un facteur pertinent. Cependant, toute relation entre les champs électrostatiques et les troubles cutanés doit toujours être considérée comme hypothétique sur la base des preuves de recherche disponibles.
Mesures, prévention, normes d'exposition
Les mesures d'intensité de champ électrique statique peuvent être réduites à des mesures de tensions ou de charges électriques. Plusieurs voltmètres électrostatiques sont disponibles dans le commerce qui permettent des mesures précises de sources électrostatiques ou d'autres sources à haute impédance sans contact physique. Certains utilisent un hacheur électrostatique pour une faible dérive et une rétroaction négative pour la précision et l'insensibilité de l'espacement entre la sonde et la surface. Dans certains cas, l'électrode électrostatique "regarde" la surface à mesurer à travers un petit trou à la base de l'assemblage de la sonde. Le signal alternatif haché induit sur cette électrode est proportionnel à la tension différentielle entre la surface à mesurer et l'ensemble sonde. Les adaptateurs de gradient sont également utilisés comme accessoires pour les voltmètres électrostatiques et permettent leur utilisation comme mesureurs d'intensité de champ électrostatique ; une lecture directe en volts par mètre de séparation entre la surface testée et la plaque de mise à la terre de l'adaptateur est possible.
Il n'y a pas de bonnes données qui puissent servir de lignes directrices pour fixer des limites de base d'exposition humaine aux champs électriques statiques. En principe, une limite d'exposition pourrait être dérivée de la tension de claquage minimale pour l'air; cependant, l'intensité du champ subie par une personne dans un champ électrique statique variera en fonction de l'orientation et de la forme du corps, et cela doit être pris en compte pour tenter d'arriver à une limite appropriée.
Les valeurs limites d'exposition (TLV) ont été recommandées par l'American Conference of Governmental Industrial Hygienists (ACGIH 1995). Ces TLV font référence à l'intensité maximale du champ électrique statique non protégé sur le lieu de travail, représentant les conditions dans lesquelles presque tous les travailleurs peuvent être exposés de manière répétée sans effets néfastes sur la santé. Selon l'ACGIH, les expositions professionnelles ne doivent pas dépasser une force de champ électrique statique de 25 kV/m. Cette valeur doit être utilisée comme guide dans le contrôle de l'exposition et, en raison de la sensibilité individuelle, ne doit pas être considérée comme une ligne claire entre les niveaux sûrs et dangereux. (Cette limite fait référence à l'intensité du champ présent dans l'air, loin des surfaces des conducteurs, où les décharges d'étincelles et les courants de contact peuvent présenter des risques importants, et est destinée aux expositions du corps partiel et du corps entier.) Des précautions doivent être prises pour éliminer les objets non mis à la terre, mettre ces objets à la terre ou utiliser des gants isolants lorsque des objets non mis à la terre doivent être manipulés. La prudence dicte l'utilisation de dispositifs de protection (par exemple, combinaisons, gants et isolation) dans tous les domaines dépassant 15 kV/m.
Selon l'ACGIH, les informations actuelles sur les réponses humaines et les effets possibles sur la santé des champs électriques statiques sont insuffisantes pour établir une TLV fiable pour les expositions moyennes pondérées dans le temps. Il est recommandé qu'en l'absence d'informations spécifiques du fabricant sur les interférences électromagnétiques, l'exposition des porteurs de stimulateurs cardiaques et autres appareils électroniques médicaux soit maintenue à ou en dessous de 1 kV/m.
En Allemagne, selon une norme DIN, les expositions professionnelles ne doivent pas dépasser une intensité de champ électrique statique de 40 kV/m. Pour les expositions de courte durée (jusqu'à deux heures par jour), une limite supérieure de 60 kV/m est autorisée.
En 1993, le National Radiological Protection Board (NRPB 1993) a fourni des conseils concernant les restrictions appropriées sur l'exposition des personnes aux champs électromagnétiques et aux rayonnements. Cela inclut à la fois les champs électriques statiques et magnétiques. Dans le document NRPB, des niveaux d'investigation sont fournis dans le but de comparer les valeurs des quantités mesurées sur le terrain afin de déterminer si la conformité aux restrictions de base a été atteinte ou non. Si le champ auquel une personne est exposée dépasse le niveau d'investigation pertinent, le respect des restrictions de base doit être vérifié. Les facteurs qui pourraient être pris en compte dans une telle évaluation comprennent, par exemple, l'efficacité du couplage de la personne au champ, la répartition spatiale du champ dans le volume occupé par la personne et la durée d'exposition.
Selon le NRPB, il n'est pas possible de recommander des restrictions de base pour éviter les effets directs de l'exposition humaine aux champs électriques statiques ; des conseils sont donnés pour éviter les effets gênants de la perception directe de la charge électrique de surface et les effets indirects tels que les chocs électriques. Pour la plupart des gens, la perception gênante de la charge électrique de surface, agissant directement sur le corps, ne se produira pas lors d'une exposition à des intensités de champ électrique statique inférieures à environ 25 kV/m, c'est-à-dire la même intensité de champ recommandée par l'ACGIH. Pour éviter les décharges d'étincelles (effets indirects) causant des contraintes, NRPB recommande que les courants de contact CC soient limités à moins de 2 mA. Les chocs électriques provenant de sources à faible impédance peuvent être évités en suivant les procédures de sécurité électrique établies applicables à ces équipements.
Champs magnétiques statiques
Exposition naturelle et professionnelle
Le corps est relativement transparent aux champs magnétiques statiques ; ces champs interagiront directement avec les matériaux magnétiquement anisotropes (présentant des propriétés avec des valeurs différentes lorsqu'ils sont mesurés le long d'axes dans différentes directions) et les charges en mouvement.
Le champ magnétique naturel est la somme d'un champ interne dû à la terre agissant comme un aimant permanent et d'un champ externe généré dans l'environnement à partir de facteurs tels que l'activité solaire ou atmosphérique. Le champ magnétique interne de la terre provient du courant électrique circulant dans la couche supérieure du noyau terrestre. Il existe des différences locales importantes dans l'intensité de ce champ, dont l'amplitude moyenne varie d'environ 28 A/m à l'équateur (correspondant à une densité de flux magnétique d'environ 35 mT dans un matériau non magnétique tel que l'air) à environ 56 A /m au-dessus des pôles géomagnétiques (correspondant à environ 70 mT dans l'air).
Les champs artificiels sont plus puissants que ceux d'origine naturelle de plusieurs ordres de grandeur. Les sources artificielles de champs magnétiques statiques comprennent tous les appareils contenant des fils transportant du courant continu, y compris de nombreux appareils et équipements dans l'industrie.
Dans les lignes de transport d'énergie à courant continu, les champs magnétiques statiques sont produits par le déplacement de charges (un courant électrique) dans une ligne à deux fils. Pour une ligne aérienne, la densité de flux magnétique au niveau du sol est d'environ 20 mT pour une ligne 500 kV. Pour une ligne de transmission souterraine enterrée à 1.4 m et transportant un courant maximal d'environ 1 kA, la densité de flux magnétique maximale est inférieure à 10 mT au niveau du sol.
Les principales technologies qui impliquent l'utilisation de grands champs magnétiques statiques sont répertoriées dans le tableau 2 avec leurs niveaux d'exposition correspondants.
Tableau 2. Principales technologies impliquant l'utilisation de grands champs magnétiques statiques et niveaux d'exposition correspondants
Procédures |
Niveaux d'exposition |
Technologies énergétiques |
|
Réacteurs à fusion thermonucléaire |
Champs marginaux jusqu'à 50 mT dans les zones accessibles au personnel. |
Systèmes magnétohydrodynamiques |
Environ 10 mT à environ 50 m ; 100 mT uniquement à des distances supérieures à 250 m |
Systèmes de stockage d'énergie à aimants supraconducteurs |
Champs marginaux jusqu'à 50 mT aux emplacements accessibles à l'opérateur |
Générateurs supraconducteurs et lignes de transmission |
Les champs marginaux devraient être inférieurs à 100 mT |
Installations de recherche |
|
Chambres à bulles |
Lors des changements de cassettes de film, le champ est d'environ 0.4 à 0.5 T au niveau des pieds et d'environ 50 mT au niveau de la tête |
Spectromètres supraconducteurs |
Environ 1 T aux emplacements accessibles par l'opérateur |
Accélérateurs de particules |
Le personnel est rarement exposé en raison de l'exclusion de la zone de rayonnement élevé. Les exceptions ne surviennent que pendant la maintenance |
Unités de séparation isotopique |
Brèves expositions à des champs jusqu'à 50 mT |
Industrie |
|
Fabrication d'aluminium |
Niveaux jusqu'à 100 mT dans les emplacements accessibles à l'opérateur |
Procédés électrolytiques |
Niveaux de champ moyens et maximaux d'environ 10 et 50 mT, respectivement |
Fabrication d'aimants |
2 à 5 mT aux mains du travailleur ; dans la gamme de 300 à 500 mT au niveau de la poitrine et de la tête |
et Médicales |
|
Imagerie et spectroscopie par résonance magnétique nucléaire |
Un aimant 1-T non blindé produit environ 0.5 mT à 10 m, et un aimant 2-T non blindé produit la même exposition à environ 13 m |
Effets biologiques
Les preuves issues d'expériences sur des animaux de laboratoire indiquent qu'il n'y a pas d'effets significatifs sur les nombreux facteurs développementaux, comportementaux et physiologiques évalués à des densités de flux magnétique statique jusqu'à 2 T. Des études sur des souris n'ont pas non plus démontré de dommages au fœtus résultant de l'exposition à des champs magnétiques. jusqu'à 1 t.
Théoriquement, les effets magnétiques pourraient retarder la circulation sanguine dans un champ magnétique puissant et produire une augmentation de la pression artérielle. Une réduction de débit d'au plus quelques pour cent pouvait être attendue à 5 T, mais aucune n'a été observée chez les sujets humains à 1.5 T, lors de l'étude.
Certaines études sur des travailleurs impliqués dans la fabrication d'aimants permanents ont rapporté divers symptômes subjectifs et troubles fonctionnels : irritabilité, fatigue, maux de tête, perte d'appétit, bradycardie (rythme cardiaque lent), tachycardie (rythme cardiaque rapide), diminution de la pression artérielle, altération de l'EEG , démangeaisons, brûlures et engourdissements. Cependant, l'absence d'analyse statistique ou d'évaluation de l'impact des risques physiques ou chimiques sur l'environnement de travail réduit considérablement la validité de ces rapports et les rend difficiles à évaluer. Bien que les études ne soient pas concluantes, elles suggèrent que, si des effets à long terme se produisent effectivement, ils sont très subtils ; aucun effet brut cumulatif n'a été signalé.
Les personnes exposées à une densité de flux magnétique 4T ont été signalées comme éprouvant des effets sensoriels associés au mouvement dans le champ, tels que des vertiges (étourdissements), une sensation de nausée, un goût métallique et des sensations magnétiques lors du mouvement des yeux ou de la tête. Cependant, deux enquêtes épidémiologiques portant sur des données générales sur la santé de travailleurs exposés de manière chronique à des champs magnétiques statiques n'ont révélé aucun effet significatif sur la santé. Les données sur la santé de 320 travailleurs ont été obtenues dans des usines utilisant de grandes cellules électrolytiques pour des processus de séparation chimique où le niveau de champ statique moyen dans l'environnement de travail était de 7.6 mT et le champ maximal était de 14.6 mT. De légers changements dans le nombre de globules blancs, mais toujours dans la plage normale, ont été détectés dans le groupe exposé par rapport aux 186 témoins. Aucun des changements transitoires observés dans la pression artérielle ou d'autres mesures sanguines n'a été considéré comme indicatif d'un effet indésirable significatif associé à l'exposition au champ magnétique. Dans une autre étude, la prévalence de la maladie a été évaluée chez 792 travailleurs exposés professionnellement à des champs magnétiques statiques. Le groupe témoin était composé de 792 travailleurs non exposés appariés pour l'âge, la race et le statut socio-économique. La gamme d'expositions aux champs magnétiques variait de 0.5 mT pour de longues durées à 2 T pour des périodes de plusieurs heures. Aucun changement statistiquement significatif dans la prévalence de 19 catégories de maladies n'a été observé dans le groupe exposé par rapport aux témoins. Aucune différence dans la prévalence de la maladie n'a été trouvée entre un sous-groupe de 198 personnes qui avaient subi des expositions de 0.3 T ou plus pendant des périodes d'une heure ou plus par rapport au reste de la population exposée ou aux témoins appariés.
Un rapport sur les travailleurs de l'industrie de l'aluminium a indiqué un taux élevé de mortalité par leucémie. Bien que cette étude épidémiologique ait signalé un risque accru de cancer pour les personnes directement impliquées dans la production d'aluminium où les travailleurs sont exposés à de grands champs magnétiques statiques, il n'existe actuellement aucune preuve claire indiquant exactement quels facteurs cancérigènes dans l'environnement de travail sont responsables. Le processus utilisé pour la réduction de l'aluminium crée du goudron de houille, des composés volatils de brai, des fumées de fluorure, des oxydes de soufre et du dioxyde de carbone, et certains d'entre eux pourraient être des candidats plus susceptibles d'avoir des effets cancérigènes que l'exposition aux champs magnétiques.
Dans une étude sur les ouvriers français de l'aluminium, la mortalité par cancer et la mortalité toutes causes confondues ne diffèrent pas significativement de celles observées pour la population masculine générale en France (Mur et al. 1987).
Une autre découverte négative reliant les expositions aux champs magnétiques aux résultats possibles du cancer provient d'une étude d'un groupe de travailleurs d'une usine de chloroalcali où les courants continus de 100 kA utilisés pour la production électrolytique de chlore ont donné lieu à des densités de flux magnétique statique, aux emplacements des travailleurs, allant de 4 à 29 mT. L'incidence observée par rapport à l'incidence attendue du cancer chez ces travailleurs sur une période de 25 ans n'a montré aucune différence significative.
Mesures, normes de prévention et d'exposition
Au cours des trente dernières années, la mesure des champs magnétiques a connu un développement considérable. Les progrès des techniques ont permis de développer de nouvelles méthodes de mesure ainsi que d'améliorer les anciennes.
Les deux types de sondes de champ magnétique les plus populaires sont une bobine blindée et une sonde Hall. La plupart des mesureurs de champ magnétique disponibles dans le commerce en utilisent un. Récemment, d'autres dispositifs semi-conducteurs, à savoir des transistors bipolaires et des transistors FET, ont été proposés comme capteurs de champ magnétique. Ils offrent certains avantages par rapport aux sondes Hall, tels qu'une plus grande sensibilité, une plus grande résolution spatiale et une réponse en fréquence plus large.
Le principe de la technique de mesure par résonance magnétique nucléaire (RMN) est de déterminer la fréquence de résonance de l'éprouvette dans le champ magnétique à mesurer. C'est une mesure absolue qui peut être faite avec une très grande précision. La plage de mesure de cette méthode est d'environ 10 mT à 10 T, sans limites définies. Dans les mesures sur le terrain utilisant la méthode de résonance magnétique du proton, une précision de 10-4 s'obtient facilement avec un appareillage simple et une précision de 10-6 peut être atteint avec de grandes précautions et un équipement raffiné. Le défaut inhérent à la méthode RMN est sa limitation à un champ à faible gradient et le manque d'information sur la direction du champ.
Récemment, plusieurs dosimètres individuels adaptés au suivi des expositions aux champs magnétiques statiques ont également été développés.
Les mesures de protection pour l'utilisation industrielle et scientifique des champs magnétiques peuvent être classées en mesures de conception technique, l'utilisation de la distance de séparation et les contrôles administratifs. Une autre catégorie générale de mesures de contrôle des risques, qui comprend les équipements de protection individuelle (par exemple, vêtements spéciaux et masques faciaux), n'existe pas pour les champs magnétiques. Cependant, les mesures de protection contre les risques potentiels d'interférences magnétiques avec les équipements électroniques d'urgence ou médicaux et pour les implants chirurgicaux et dentaires sont un sujet de préoccupation particulier. Les forces mécaniques conférées aux implants ferromagnétiques (fer) et aux objets en vrac dans les installations à champ élevé exigent que des précautions soient prises pour se prémunir contre les risques pour la santé et la sécurité.
Les techniques visant à minimiser l'exposition excessive aux champs magnétiques de haute intensité autour des grandes installations de recherche et industrielles se répartissent généralement en quatre types :
L'utilisation de panneaux d'avertissement et de zones d'accès spécial pour limiter l'exposition du personnel à proximité des installations de grands aimants a été la plus utile pour contrôler l'exposition. Les contrôles administratifs tels que ceux-ci sont généralement préférables au blindage magnétique, qui peut être extrêmement coûteux. Les objets ferromagnétiques et paramagnétiques en vrac (toute substance magnétisante) peuvent être convertis en missiles dangereux lorsqu'ils sont soumis à des gradients de champ magnétique intenses. L'évitement de ce danger ne peut être réalisé qu'en enlevant les objets métalliques en vrac de la zone et du personnel. Les articles tels que les ciseaux, les limes à ongles, les tournevis et les scalpels doivent être bannis du voisinage immédiat.
Les premières lignes directrices sur le champ magnétique statique ont été élaborées en tant que recommandation non officielle dans l'ex-Union soviétique. Les investigations cliniques ont constitué la base de cette norme, qui suggérait que l'intensité du champ magnétique statique sur le lieu de travail ne devait pas dépasser 8 kA/m (10 mT).
La Conférence américaine des hygiénistes industriels gouvernementaux a publié des TLV de densités de flux magnétique statique auxquelles la plupart des travailleurs pourraient être exposés à plusieurs reprises, jour après jour, sans effets néfastes sur la santé. Comme pour les champs électriques, ces valeurs doivent être utilisées comme guides dans le contrôle de l'exposition aux champs magnétiques statiques, mais elles ne doivent pas être considérées comme une ligne nette entre les niveaux sûrs et dangereux. Selon l'ACGIH, les expositions professionnelles de routine ne doivent pas dépasser 60 mT en moyenne sur l'ensemble du corps ou 600 mT aux extrémités sur une base quotidienne pondérée dans le temps. Une densité de flux de 2 T est recommandée comme valeur plafond. Des risques pour la sécurité peuvent exister en raison des forces mécaniques exercées par le champ magnétique sur les outils ferromagnétiques et les implants médicaux.
En 1994, la Commission internationale de protection contre les rayonnements non ionisants (ICNIRP 1994) a finalisé et publié des directives sur les limites d'exposition aux champs magnétiques statiques. Dans ces lignes directrices, une distinction est faite entre les limites d'exposition pour les travailleurs et le grand public. Les limites recommandées par l'ICNIRP pour les expositions professionnelles et du grand public aux champs magnétiques statiques sont résumées dans le tableau 3. Lorsque les densités de flux magnétique dépassent 3 mT, des précautions doivent être prises pour éviter les dangers liés à la projection d'objets métalliques. Les montres analogiques, les cartes de crédit, les bandes magnétiques et les disques informatiques peuvent être affectés par une exposition à 1 mT, mais cela n'est pas considéré comme un problème de sécurité pour les personnes.
Tableau 3. Limites d'exposition aux champs magnétiques statiques recommandées par la Commission internationale de protection contre les rayonnements non ionisants (ICNIRP)
Caractéristiques d'exposition |
Densité de flux magnétique |
Professionnel |
|
Journée entière de travail (moyenne pondérée dans le temps) |
200 mT |
Valeur plafond |
2 T |
Les membres |
5 T |
Grand public |
|
Exposition continue |
40 mT |
L'accès occasionnel du public à des installations spéciales où les densités de flux magnétique dépassent 40 mT peut être autorisé dans des conditions contrôlées de manière appropriée, à condition que la limite d'exposition professionnelle appropriée ne soit pas dépassée.
Les limites d'exposition de l'ICNIRP ont été fixées pour un champ homogène. Pour les champs non homogènes (variations dans le champ), la densité de flux magnétique moyenne doit être mesurée sur une surface de 100 cm2.
Selon un document récent du NRPB, la restriction de l'exposition aiguë à moins de 2 T évitera les réactions aiguës telles que les vertiges ou les nausées et les effets néfastes sur la santé résultant d'une arythmie cardiaque (rythme cardiaque irrégulier) ou d'une altération de la fonction mentale. Malgré le manque relatif de preuves provenant d'études sur les populations exposées concernant les effets possibles à long terme des champs élevés, l'Office considère qu'il est souhaitable de limiter l'exposition à long terme pondérée dans le temps sur 24 heures à moins de 200 mT (un dixième de celui destiné à prévenir les réponses aiguës). Ces niveaux sont assez similaires à ceux recommandés par l'ICNIRP ; Les valeurs TLV de l'ACGIH sont légèrement inférieures.
Les personnes portant des stimulateurs cardiaques et d'autres dispositifs implantés activés électriquement, ou avec des implants ferromagnétiques, peuvent ne pas être suffisamment protégées par les limites indiquées ici. Il est peu probable que la majorité des stimulateurs cardiaques soient affectés par une exposition à des champs inférieurs à 0.5 mT. Les personnes portant des implants ferromagnétiques ou des dispositifs activés électriquement (autres que les stimulateurs cardiaques) peuvent être affectées par des champs supérieurs à quelques mT.
Il existe d'autres ensembles de lignes directrices recommandant des limites d'exposition professionnelle : trois d'entre elles sont appliquées dans les laboratoires de physique des hautes énergies (Stanford Linear Accelerator Center et Lawrence Livermore National Laboratory en Californie, laboratoire des accélérateurs du CERN à Genève), et une ligne directrice provisoire au Département américain de l'énergie (DOE).
En Allemagne, selon une norme DIN, les expositions professionnelles ne doivent pas dépasser une intensité de champ magnétique statique de 60 kA/m (environ 75 mT). Lorsque seules les extrémités sont exposées, cette limite est fixée à 600 kA/m ; des limites d'intensité de champ allant jusqu'à 150 kA/m sont autorisées pour des expositions courtes de tout le corps (jusqu'à 5 minutes par heure).
La vibration est un mouvement oscillatoire. Ce chapitre résume les réactions humaines aux vibrations globales du corps, aux vibrations transmises par la main et aux causes du mal des transports.
Vibration du corps entier se produit lorsque le corps est appuyé sur une surface qui vibre (par exemple, en étant assis sur un siège qui vibre, debout sur un sol vibrant ou couché sur une surface vibrante). Les vibrations globales du corps se produisent dans toutes les formes de transport et lors de travaux à proximité de certaines machines industrielles.
Vibration transmise à la main est la vibration qui pénètre dans le corps par les mains. Elle est causée par divers processus dans l'industrie, l'agriculture, l'exploitation minière et la construction où des outils ou des pièces vibrants sont saisis ou poussés par les mains ou les doigts. L'exposition aux vibrations transmises par la main peut entraîner le développement de plusieurs troubles.
Mal des transports peut être causé par une oscillation à basse fréquence du corps, certains types de rotation du corps et le mouvement des écrans par rapport au corps.
Ampleur
Les déplacements oscillants d'un objet impliquent alternativement une vitesse dans un sens puis une vitesse dans le sens opposé. Ce changement de vitesse signifie que l'objet accélère constamment, d'abord dans une direction, puis dans la direction opposée. L'amplitude d'une vibration peut être quantifiée par son déplacement, sa vitesse ou son accélération. Pour des raisons pratiques, l'accélération est généralement mesurée avec des accéléromètres. Les unités d'accélération sont les mètres par seconde par seconde (m/s2). L'accélération due à la gravité terrestre est d'environ 9.81 m/s2.
L'amplitude d'une oscillation peut être exprimée comme la distance entre les extrémités atteintes par le mouvement (la valeur crête à crête) ou la distance entre un point central et la déviation maximale (la valeur crête). Souvent, l'amplitude de la vibration est exprimée en termes de mesure moyenne de l'accélération du mouvement oscillatoire, généralement la valeur quadratique moyenne (m/s2 rms). Pour un mouvement à fréquence unique (sinusoïdale), la valeur efficace est la valeur de crête divisée par √2.
Pour un mouvement sinusoïdal, l'accélération, a (en m/s2), peut être calculé à partir de la fréquence, f (en cycles par seconde), et le déplacement, d (en mètres):
un=(2pf)2d
Cette expression peut être utilisée pour convertir les mesures d'accélération en déplacements, mais elle n'est précise que lorsque le mouvement se produit à une seule fréquence.
Des échelles logarithmiques pour quantifier les amplitudes de vibration en décibels sont parfois utilisées. Lors de l'utilisation du niveau de référence de la norme internationale 1683, le niveau d'accélération, La, s'exprime par La = 20 bûches10(a/a0), où a est l'accélération mesurée (en m/s2 rms) et a0 est le niveau de référence de 10-6 m / s2. D'autres niveaux de référence sont utilisés dans certains pays.
La fréquence
La fréquence des vibrations, qui s'exprime en cycles par seconde (hertz, Hz), affecte la mesure dans laquelle les vibrations sont transmises au corps (par exemple, à la surface d'un siège ou à la poignée d'un outil vibrant), la mesure dans laquelle dont il est transmis à travers le corps (par exemple, du siège à la tête), et l'effet des vibrations dans le corps. La relation entre le déplacement et l'accélération d'un mouvement dépend également de la fréquence d'oscillation : un déplacement d'un millimètre correspond à une très faible accélération aux basses fréquences mais à une très forte accélération aux hautes fréquences ; le déplacement des vibrations visible à l'œil humain ne fournit pas une bonne indication de l'accélération des vibrations.
Les effets des vibrations globales du corps sont généralement les plus importants à l'extrémité inférieure de la plage, de 0.5 à 100 Hz. Pour les vibrations transmises à la main, des fréquences aussi élevées que 1,000 0.5 Hz ou plus peuvent avoir des effets néfastes. Les fréquences inférieures à environ XNUMX Hz peuvent provoquer le mal des transports.
Le contenu fréquentiel des vibrations peut être représenté par des spectres. Pour de nombreux types de vibrations transmises au corps entier et à la main, les spectres sont complexes, certains mouvements se produisant à toutes les fréquences. Néanmoins, il y a souvent des pics, qui montrent les fréquences auxquelles la plupart des vibrations se produisent.
Étant donné que les réponses humaines aux vibrations varient en fonction de la fréquence de vibration, il est nécessaire de pondérer la vibration mesurée en fonction de la quantité de vibration qui se produit à chaque fréquence. Les pondérations de fréquence reflètent la mesure dans laquelle les vibrations provoquent l'effet indésirable à chaque fréquence. Des pondérations sont nécessaires pour chaque axe de vibration. Différentes pondérations de fréquence sont nécessaires pour les vibrations globales du corps, les vibrations transmises à la main et le mal des transports.
Direction
Les vibrations peuvent avoir lieu dans trois sens de translation et trois sens de rotation. Pour les personnes assises, les axes de translation sont désignés x-axe (avant-arrière), y-axe (latéral) et
z-axe (vertical). Rotations autour du x-, y- Et z-les axes sont désignés rx (rouler), ry (hauteur) et rz (lacet), respectivement. La vibration est généralement mesurée aux interfaces entre le corps et la vibration. Les principaux systèmes de coordonnées pour mesurer les vibrations par rapport aux vibrations transmises à l'ensemble du corps et à la main sont illustrés dans les deux articles suivants du chapitre.
Durée
Les réponses humaines aux vibrations dépendent de la durée totale d'exposition aux vibrations. Si les caractéristiques des vibrations ne changent pas avec le temps, la vibration quadratique moyenne fournit une mesure pratique de l'amplitude moyenne des vibrations. Un chronomètre peut alors suffire à évaluer la durée d'exposition. La sévérité de l'amplitude moyenne et de la durée totale peut être appréciée en se référant aux normes des articles suivants.
Si les caractéristiques de vibration varient, la vibration moyenne mesurée dépendra de la période sur laquelle elle est mesurée. De plus, on pense que l'accélération quadratique moyenne sous-estime la gravité des mouvements qui contiennent des chocs ou qui sont autrement très intermittents.
De nombreuses expositions professionnelles sont intermittentes, varient en ampleur d'un moment à l'autre ou contiennent des chocs occasionnels. La sévérité de tels mouvements complexes peut être accumulée d'une manière qui donne un poids approprié, par exemple, à de courtes périodes de vibration de grande amplitude et à de longues périodes de vibration de faible amplitude. Différentes méthodes de calcul des doses sont utilisées (voir « Vibrations globales du corps », « Vibrations transmises à la main » et « Mal des transports » dans ce chapitre).
Exposition professionnelle
Les expositions professionnelles aux vibrations globales du corps se produisent principalement dans les transports, mais aussi en association avec certains processus industriels. Les transports terrestres, maritimes et aériens peuvent tous produire des vibrations qui peuvent causer de l'inconfort, interférer avec les activités ou causer des blessures. Le tableau 1 énumère certains environnements les plus susceptibles d'être associés à un risque pour la santé.
Tableau 1. Activités pour lesquelles il peut être approprié de mettre en garde contre les effets néfastes des vibrations globales du corps
Conduite de tracteur
Véhicules de combat blindés (par exemple, chars) et véhicules similaires
Autres véhicules tout-terrain :
Engins de terrassement - chargeuses, excavatrices, bulldozers, niveleuses,
Quelques conduites de camions (articulés et non articulés)
Quelques trajets en bus et tram
Certains hélicoptères et aéronefs à voilure fixe volant
Certains travailleurs avec des machines de production de béton
Certains conducteurs de chemin de fer
Utilisation d'embarcations marines à grande vitesse
Quelques balades en moto
Un peu de conduite en voiture et en fourgonnette
Quelques activités sportives
Quelques autres équipements industriels
Source : Adapté de Griffin 1990.
L'exposition la plus courante aux vibrations et aux chocs violents peut se produire sur les véhicules tout-terrain, y compris les engins de terrassement, les camions industriels et les tracteurs agricoles.
Biodynamie
Comme toutes les structures mécaniques, le corps humain a des fréquences de résonance où le corps présente une réponse mécanique maximale. Les réponses humaines aux vibrations ne peuvent pas être expliquées uniquement en termes d'une seule fréquence de résonance. Il existe de nombreuses résonances dans le corps, et les fréquences de résonance varient selon les personnes et selon la posture. Deux réponses mécaniques du corps sont souvent utilisées pour décrire la manière dont les vibrations font bouger le corps : transmissibilité ainsi que impédance.
La transmissibilité montre la fraction de la vibration qui est transmise, par exemple, du siège à la tête. La transmissibilité du corps dépend fortement de la fréquence de vibration, de l'axe de vibration et de la posture du corps. Les vibrations verticales sur un siège provoquent des vibrations dans plusieurs axes au niveau de la tête ; pour le mouvement vertical de la tête, la transmissibilité a tendance à être la plus élevée dans la plage approximative de 3 à 10 Hz.
L'impédance mécanique du corps indique la force nécessaire pour faire bouger le corps à chaque fréquence. Bien que l'impédance dépende de la masse corporelle, l'impédance verticale du corps humain montre généralement une résonance à environ 5 Hz. L'impédance mécanique du corps, y compris cette résonance, a un effet important sur la manière dont les vibrations sont transmises à travers les sièges.
Effets aigus
Inconfort
L'inconfort causé par l'accélération des vibrations dépend de la fréquence des vibrations, de la direction des vibrations, du point de contact avec le corps et de la durée d'exposition aux vibrations. Pour les vibrations verticales des personnes assises, l'inconfort vibratoire causé par toute fréquence augmente proportionnellement à l'amplitude des vibrations : une réduction de moitié de la vibration aura tendance à réduire de moitié l'inconfort vibratoire.
L'inconfort produit par les vibrations peut être prédit par l'utilisation de pondérations fréquentielles appropriées (voir ci-dessous) et décrit par une échelle sémantique d'inconfort. Il n'y a pas de limites utiles pour l'inconfort vibratoire : l'inconfort acceptable varie d'un environnement à l'autre.
Les amplitudes acceptables des vibrations dans les bâtiments sont proches des seuils de perception des vibrations. Les effets sur les humains des vibrations dans les bâtiments sont supposés dépendre de l'utilisation du bâtiment en plus de la fréquence, de la direction et de la durée des vibrations. Des conseils sur l'évaluation des vibrations des bâtiments sont donnés dans diverses normes telles que la norme britannique 6472 (1992) qui définit une procédure pour l'évaluation des vibrations et des chocs dans les bâtiments.
Interférence d'activité
Les vibrations peuvent altérer l'acquisition d'informations (par exemple, par les yeux), la sortie d'informations (par exemple, par des mouvements de la main ou du pied) ou les processus centraux complexes qui relient l'entrée à la sortie (par exemple, l'apprentissage, la mémoire, la prise de décision). Les effets les plus importants des vibrations globales du corps concernent les processus d'entrée (principalement la vision) et les processus de sortie (principalement le contrôle manuel continu).
Les effets des vibrations sur la vision et le contrôle manuel sont principalement causés par le mouvement de la partie du corps affectée (c'est-à-dire l'œil ou la main). Les effets peuvent être atténués en réduisant la transmission des vibrations à l'œil ou à la main, ou en rendant la tâche moins sensible aux perturbations (par exemple, augmenter la taille d'un affichage ou réduire la sensibilité d'une commande). Souvent, les effets des vibrations sur la vision et le contrôle manuel peuvent être considérablement réduits par une nouvelle conception de la tâche.
Les tâches cognitives simples (par exemple, le temps de réaction simple) semblent ne pas être affectées par les vibrations, sauf par des changements dans l'excitation ou la motivation ou par des effets directs sur les processus d'entrée et de sortie. Cela peut également être vrai pour certaines tâches cognitives complexes. Cependant, la rareté et la diversité des études expérimentales n'excluent pas la possibilité d'effets cognitifs réels et significatifs des vibrations. Les vibrations peuvent influer sur la fatigue, mais il existe peu de preuves scientifiques pertinentes, et aucune ne soutient la forme complexe de la « limite de compétence réduite par la fatigue » proposée dans la Norme internationale 2631 (ISO 1974, 1985).
Modifications des fonctions physiologiques
Des changements dans les fonctions physiologiques se produisent lorsque les sujets sont exposés à un nouvel environnement vibratoire du corps entier dans des conditions de laboratoire. Les changements typiques d'une « réaction de sursaut » (p. ex., augmentation du rythme cardiaque) se normalisent rapidement avec une exposition continue, tandis que d'autres réactions se poursuivent ou se développent graduellement. Cette dernière peut dépendre de toutes les caractéristiques de vibration, y compris l'axe, l'amplitude de l'accélération et le type de vibration (sinusoïdale ou aléatoire), ainsi que d'autres variables telles que le rythme circadien et les caractéristiques des sujets (voir Hasan 1970 ; Seidel 1975; Dupuis et Zerlett 1986). Les modifications des fonctions physiologiques dans des conditions de terrain ne peuvent souvent pas être directement liées aux vibrations, car les vibrations agissent souvent conjointement avec d'autres facteurs importants, tels qu'une tension mentale élevée, le bruit et les substances toxiques. Les changements physiologiques sont souvent moins sensibles que les réactions psychologiques (p. ex., inconfort). Si toutes les données disponibles sur les changements physiologiques persistants sont résumées par rapport à leur première apparition significative en fonction de l'amplitude et de la fréquence des vibrations globales du corps, il existe une limite avec une limite inférieure autour de 0.7 m/s2 rms entre 1 et 10 Hz, et montant jusqu'à 30 m/s2 efficace à 100 Hz. De nombreuses études animales ont été réalisées, mais leur pertinence pour l'homme est douteuse.
Changements neuromusculaires
Au cours d'un mouvement naturel actif, les mécanismes de contrôle moteur agissent comme un contrôle prédictif qui est constamment ajusté par un retour supplémentaire de capteurs dans les muscles, les tendons et les articulations. La vibration globale du corps provoque un mouvement artificiel passif du corps humain, une condition qui est fondamentalement différente de la vibration auto-induite causée par la locomotion. Le contrôle anticipatif manquant pendant les vibrations globales du corps est le changement le plus distinct de la fonction physiologique normale du système neuromusculaire. La gamme de fréquences plus large associée aux vibrations globales du corps (entre 0.5 et 100 Hz) par rapport à celle des mouvements naturels (entre 2 et 8 Hz pour les mouvements volontaires et en dessous de 4 Hz pour la locomotion) est une autre différence qui aide à expliquer les réactions de les mécanismes de contrôle neuromusculaire aux très basses et aux hautes fréquences.
Les vibrations globales du corps et l'accélération transitoire provoquent une activité alternée liée à l'accélération dans l'électromyogramme (EMG) des muscles dorsaux superficiels des personnes assises qui nécessite une contraction tonique pour être maintenue. Cette activité est censée être de nature réflexe. Il disparaît généralement complètement si les sujets vibrés sont assis détendus dans une position courbée. Le moment de l'activité musculaire dépend de la fréquence et de l'amplitude de l'accélération. Les données électromyographiques suggèrent qu'une augmentation de la charge vertébrale peut survenir en raison d'une stabilisation musculaire réduite de la colonne vertébrale à des fréquences de 6.5 à 8 Hz et pendant la phase initiale d'un déplacement soudain vers le haut. Malgré la faible activité EMG causée par les vibrations globales du corps, la fatigue des muscles du dos pendant l'exposition aux vibrations peut dépasser celle observée dans les postures assises normales sans vibration globale du corps.
Les réflexes tendineux peuvent être diminués ou disparaître temporairement lors d'une exposition à des vibrations sinusoïdales du corps entier à des fréquences supérieures à 10 Hz. Les modifications mineures du contrôle postural après une exposition à des vibrations globales du corps sont assez variables, et leurs mécanismes et leur signification pratique ne sont pas certains.
Changements cardiovasculaires, respiratoires, endocriniens et métaboliques
Les changements observés persistant pendant l'exposition aux vibrations ont été comparés à ceux observés lors d'un travail physique modéré (c. L'augmentation de la ventilation est partiellement causée par les oscillations de l'air dans le système respiratoire. Les changements respiratoires et métaboliques peuvent ne pas correspondre, suggérant éventuellement une perturbation des mécanismes de contrôle de la respiration. Des résultats divers et partiellement contradictoires ont été rapportés pour les modifications des hormones adrénocorticotropes (ACTH) et des catécholamines.
Changements sensoriels et nerveux centraux
Des modifications de la fonction vestibulaire dues aux vibrations globales du corps ont été revendiquées sur la base d'une régulation affectée de la posture, bien que la posture soit contrôlée par un système très complexe dans lequel une fonction vestibulaire perturbée peut être largement compensée par d'autres mécanismes. Les modifications de la fonction vestibulaire semblent gagner en importance pour les expositions à très basses fréquences ou proches de la résonance de tout le corps. Une inadéquation sensorielle entre les informations vestibulaires, visuelles et proprioceptives (stimuli reçus dans les tissus) est supposée être un mécanisme important sous-jacent aux réponses physiologiques à certains environnements de mouvement artificiel.
Des expériences d'expositions combinées à court terme et prolongées au bruit et à des vibrations globales du corps semblent suggérer que les vibrations ont un effet synergique mineur sur l'audition. En règle générale, des intensités élevées de vibrations globales du corps à 4 ou 5 Hz étaient associées à des décalages de seuil temporaires supplémentaires (TTS) plus élevés. Il n'y avait pas de relation évidente entre le TTS supplémentaire et le temps d'exposition. Le TTS supplémentaire semblait augmenter avec des doses plus élevées de vibrations globales du corps.
Les vibrations verticales et horizontales impulsives évoquent les potentiels du cerveau. Des modifications de la fonction du système nerveux central humain ont également été détectées à l'aide de potentiels cérébraux évoqués auditifs (Seidel et al. 1992). Les effets étaient influencés par d'autres facteurs environnementaux (par exemple, le bruit), la difficulté de la tâche et par l'état interne du sujet (par exemple, l'éveil, le degré d'attention envers le stimulus).
Effets à long terme
Risque pour la santé de la colonne vertébrale
Des études épidémiologiques ont fréquemment indiqué un risque élevé pour la santé de la colonne vertébrale chez les travailleurs exposés pendant de nombreuses années à des vibrations intenses dans tout le corps (par exemple, travail sur des tracteurs ou des engins de terrassement). Des revues critiques de la littérature ont été préparées par Seidel et Heide (1986), Dupuis et Zerlett (1986) et Bongers et Boshuizen (1990). Ces revues ont conclu que les vibrations intenses à long terme de tout le corps peuvent affecter négativement la colonne vertébrale et augmenter le risque de lombalgie. Ce dernier peut être une conséquence secondaire d'un changement dégénératif primaire des vertèbres et des disques. La partie lombaire de la colonne vertébrale s'est avérée être la région la plus fréquemment touchée, suivie de la région thoracique. Un taux élevé d'atteintes de la partie cervicale, rapporté par plusieurs auteurs, semble être causé par une posture fixe défavorable plutôt que par des vibrations, bien qu'il n'y ait pas de preuve concluante pour cette hypothèse. Seules quelques études se sont penchées sur la fonction des muscles du dos et ont trouvé une insuffisance musculaire. Certains rapports ont indiqué un risque significativement plus élevé de luxation des disques lombaires. Dans plusieurs études transversales, Bongers et Boshuizen (1990) ont trouvé plus de lombalgies chez les chauffeurs et les pilotes d'hélicoptère que chez les travailleurs de référence comparables. Ils ont conclu que la conduite professionnelle d'un véhicule et le vol en hélicoptère sont des facteurs de risque importants pour les douleurs lombaires et les troubles du dos. Une augmentation des pensions d'invalidité et des arrêts maladie de longue durée pour troubles des disques intervertébraux a été observée chez les grutiers et les conducteurs de tracteurs.
En raison de données incomplètes ou manquantes sur les conditions d'exposition dans les études épidémiologiques, des relations exactes exposition-effet n'ont pas été obtenues. Les données existantes ne permettent pas de justifier un niveau sans effet nocif (c'est-à-dire une limite de sécurité) permettant de prévenir de manière fiable les maladies de la colonne vertébrale. De nombreuses années d'exposition en dessous ou près de la limite d'exposition de la norme internationale actuelle 2631 (ISO 1985) ne sont pas sans risque. Certains résultats ont indiqué un risque accru pour la santé avec une durée d'exposition accrue, bien que les processus de sélection aient rendu difficile la détection d'une relation dans la majorité des études. Ainsi, une relation dose-effet ne peut actuellement être établie par des enquêtes épidémiologiques. Des considérations théoriques suggèrent des effets néfastes marqués des charges de pointe élevées agissant sur la colonne vertébrale lors d'expositions à des transitoires élevés. L'utilisation d'une méthode « d'équivalent énergétique » pour calculer une dose de vibration (comme dans la norme internationale 2631 (ISO 1985)) est donc discutable pour les expositions à des vibrations globales du corps contenant des pics d'accélération élevés. Différents effets à long terme des vibrations globales du corps en fonction de la fréquence de vibration n'ont pas été tirés d'études épidémiologiques. Des vibrations globales du corps de 40 à 50 Hz appliquées à des travailleurs debout à travers les pieds ont été suivies de modifications dégénératives des os des pieds.
En général, les différences entre les sujets ont été largement négligées, même si les phénomènes de sélection suggèrent qu'elles peuvent être d'une importance majeure. Il n'existe pas de données claires indiquant si les effets des vibrations globales du corps sur la colonne vertébrale dépendent du sexe.
L'acceptation générale des maladies dégénératives de la colonne vertébrale comme maladie professionnelle est débattue. On ne connaît pas les caractéristiques diagnostiques spécifiques qui permettraient un diagnostic fiable du trouble résultant d'une exposition à des vibrations globales du corps. Une prévalence élevée de troubles rachidiens dégénératifs dans les populations non exposées empêche de supposer une étiologie à prédominance professionnelle chez les individus exposés à des vibrations globales du corps. Les facteurs de risque constitutionnels individuels qui pourraient modifier la contrainte induite par les vibrations sont inconnus. L'utilisation d'une intensité minimale et/ou d'une durée minimale des vibrations globales du corps comme condition préalable à la reconnaissance d'une maladie professionnelle ne tiendrait pas compte de la variabilité considérable attendue de la susceptibilité individuelle.
Autres risques pour la santé
Des études épidémiologiques suggèrent que les vibrations globales du corps sont un facteur parmi un ensemble de facteurs causaux qui contribuent à d'autres risques pour la santé. Le bruit, la tension mentale élevée et le travail posté sont des exemples de facteurs concomitants importants connus pour être associés à des troubles de santé. Les résultats des enquêtes sur les troubles d'autres systèmes corporels ont souvent été divergents ou ont indiqué une dépendance paradoxale de la prévalence de la pathologie sur l'ampleur des vibrations globales du corps (c'est-à-dire une prévalence plus élevée d'effets indésirables avec une intensité plus faible). Un complexe caractéristique de symptômes et de modifications pathologiques du système nerveux central, du système musculo-squelettique et du système circulatoire a été observé chez des travailleurs debout sur des machines utilisées pour la vibro-compression du béton et exposés à des vibrations globales du corps au-delà de la limite d'exposition de la norme ISO 2631 avec des fréquences supérieures à 40 Hz (Rumjancev 1966). Ce complexe a été désigné comme "maladie des vibrations". Bien que rejeté par de nombreux spécialistes, le même terme a parfois été utilisé pour décrire un tableau clinique vague causé par une exposition prolongée à des vibrations globales à basse fréquence qui, prétendument, se manifesteraient initialement par des troubles végéto-vasculaires périphériques et cérébraux avec une caractère fonctionnel non spécifique. Sur la base des données disponibles, on peut conclure que différents systèmes physiologiques réagissent indépendamment les uns des autres et qu'il n'existe aucun symptôme pouvant servir d'indicateur de pathologie induite par des vibrations globales du corps.
Système nerveux, organe vestibulaire et audition. Des vibrations intenses de tout le corps à des fréquences supérieures à 40 Hz peuvent causer des dommages et des perturbations du système nerveux central. Des données contradictoires ont été rapportées sur les effets des vibrations globales du corps à des fréquences inférieures à 20 Hz. Dans certaines études seulement, une augmentation des plaintes non spécifiques telles que des maux de tête et une irritabilité accrue a été constatée. Des perturbations de l'électroencéphalogramme (EEG) après une exposition à long terme à des vibrations globales du corps ont été revendiquées par un auteur et démenties par d'autres. Certains résultats publiés sont compatibles avec une diminution de l'excitabilité vestibulaire et une incidence plus élevée d'autres troubles vestibulaires, y compris des étourdissements. Cependant, il reste douteux qu'il existe des liens de causalité entre les vibrations globales du corps et les modifications du système nerveux central ou du système vestibulaire, car des relations paradoxales intensité-effet ont été détectées.
Dans certaines études, une augmentation supplémentaire des décalages de seuil permanents (PTS) de l'audition a été observée après une exposition combinée à long terme aux vibrations et au bruit du corps entier. Schmidt (1987) a étudié les chauffeurs et les techniciens en agriculture et a comparé les changements de seuil permanent après 3 et 25 ans de travail. Il a conclu que les vibrations globales du corps peuvent induire un décalage de seuil significatif supplémentaire à 3, 4, 6 et 8 kHz, si l'accélération pondérée selon la norme internationale 2631 (ISO 1985) dépasse 1.2 m/s.2 rms avec une exposition simultanée au bruit à un niveau équivalent supérieur à 80 décibels (dBA).
Systèmes circulatoire et digestif. Quatre principaux groupes de troubles circulatoires ont été détectés avec une incidence plus élevée chez les travailleurs exposés à des vibrations globales du corps :
La morbidité de ces troubles circulatoires n'était pas toujours corrélée à l'ampleur ou à la durée de l'exposition aux vibrations. Bien qu'une prévalence élevée de divers troubles du système digestif ait souvent été observée, presque tous les auteurs s'accordent à dire que les vibrations globales du corps ne sont qu'une cause et peut-être pas la plus importante.
Organes reproducteurs féminins, grossesse et système urogénital masculin. Des risques accrus d'avortements, de troubles menstruels et d'anomalies des positions (p. ex., descente utérine) ont été supposés être associés à une exposition à long terme aux vibrations globales du corps (voir Seidel et Heide 1986). Une limite d'exposition sûre afin d'éviter un risque plus élevé pour ces risques pour la santé ne peut être dérivée de la littérature. La susceptibilité individuelle et ses changements temporels co-déterminent probablement ces effets biologiques. Dans la littérature disponible, aucun effet direct nocif des vibrations globales du corps sur le fœtus humain n'a été signalé, bien que certaines études animales suggèrent que les vibrations globales du corps peuvent affecter le fœtus. La valeur seuil inconnue pour les effets indésirables sur la grossesse suggère une limitation de l'exposition professionnelle au niveau le plus bas raisonnable.
Des résultats divergents ont été publiés pour la survenue de maladies du système urogénital masculin. Dans certaines études, une incidence plus élevée de prostatite a été observée. D'autres études n'ont pas pu confirmer ces résultats.
Normes
Aucune limite précise ne peut être proposée pour prévenir les troubles causés par les vibrations globales du corps, mais des normes définissent des méthodes utiles pour quantifier la sévérité des vibrations. La norme internationale 2631 (ISO 1974, 1985) définissait des limites d'exposition (voir figure 1) qui étaient « fixées à environ la moitié du niveau considéré comme le seuil de douleur (ou limite de tolérance volontaire) pour les sujets humains sains ». La figure 1 montre également un niveau d'action de valeur de dose de vibration pour les vibrations verticales dérivé de la norme britannique 6841 (BSI 1987b); cette norme est, en partie, similaire à un projet de révision de la Norme internationale.
Figure 1. Dépendances de fréquence pour la réponse humaine aux vibrations globales du corps
La valeur de la dose de vibration peut être considérée comme l'amplitude d'une durée de vibration d'une seconde qui sera tout aussi sévère que la vibration mesurée. La valeur de la dose de vibration utilise une dépendance temporelle de quatrième puissance pour accumuler la sévérité des vibrations sur la période d'exposition, du choc le plus court possible à une journée complète de vibrations (par exemple, BSI 6841) :
Valeur de dose vibratoire =
La procédure de valeur de dose de vibration peut être utilisée pour évaluer la sévérité des vibrations et des chocs répétitifs. Cette dépendance temporelle de quatrième puissance est plus simple à utiliser que la dépendance temporelle de la norme ISO 2631 (voir figure 2).
Figure 2. Dépendances temporelles de la réponse humaine à une vibration globale du corps
La norme britannique 6841 offre les conseils suivants.
Des valeurs élevées de dose de vibration entraîneront un inconfort, des douleurs et des blessures graves. Les valeurs de dose de vibration indiquent également, de manière générale, la sévérité des expositions aux vibrations qui les ont provoquées. Cependant, il n'existe actuellement aucun consensus sur la relation précise entre les valeurs de dose de vibration et le risque de blessure. On sait que des amplitudes et des durées de vibration qui produisent des valeurs de dose de vibration dans la région de 15 m/s1.75 provoquera généralement un inconfort sévère. Il est raisonnable de supposer qu'une exposition accrue aux vibrations s'accompagnera d'un risque accru de blessure (BSI 1987b).
À des valeurs de dose de vibration élevées, il peut être nécessaire de tenir compte au préalable de l'aptitude des personnes exposées et de la conception de mesures de sécurité adéquates. La nécessité de contrôles réguliers de la santé des personnes régulièrement exposées peut également être envisagée.
La valeur de la dose de vibration fournit une mesure par laquelle des expositions très variables et complexes peuvent être comparées. Les organisations peuvent spécifier des limites ou des niveaux d'action en utilisant la valeur de dose de vibration. Par exemple, dans certains pays, une valeur de dose vibratoire de 15 m/s1.75 a été utilisé comme niveau d'action provisoire, mais il peut être approprié de limiter les vibrations ou les expositions répétées aux chocs à des valeurs supérieures ou inférieures selon la situation. Dans l'état actuel des connaissances, un niveau d'action sert simplement à indiquer les valeurs approximatives qui pourraient être excessives. La figure 2 illustre les accélérations quadratiques moyennes correspondant à une valeur de dose vibratoire de 15 m/s1.75 pour des expositions entre une seconde et 24 heures. Toute exposition à des vibrations continues, à des vibrations intermittentes ou à des chocs répétés peut être comparée au niveau d'action en calculant la valeur de la dose de vibration. Il serait imprudent de dépasser un niveau d'action approprié (ou la limite d'exposition de la norme ISO 2631) sans tenir compte des effets possibles sur la santé d'une exposition à des vibrations ou à des chocs.
Les Directive sur la sécurité des machines de la Communauté économique européenne stipule que les machines doivent être conçues et construites de manière à ce que les risques résultant des vibrations produites par la machine soient réduits au niveau le plus bas possible, compte tenu du progrès technique et de la disponibilité de moyens de réduction des vibrations. Le Directive sur la sécurité des machines (Conseil des Communautés européennes 1989) encourage la réduction des vibrations par des moyens supplémentaires à la réduction à la source (par exemple, une bonne assise).
Mesure et évaluation de l'exposition
Les vibrations globales du corps doivent être mesurées aux interfaces entre le corps et la source de vibration. Pour les personnes assises, cela implique le placement d'accéléromètres sur la surface du siège sous les tubérosités ischiatiques des sujets. Les vibrations sont aussi parfois mesurées au niveau du dossier du siège (entre le dossier et le dossier) ainsi qu'au niveau des pieds et des mains (voir figure 3).
Figure 3. Axes de mesure de l'exposition aux vibrations des personnes assises
Les données épidémiologiques seules ne suffisent pas à définir comment évaluer les vibrations globales du corps afin de prédire les risques relatifs pour la santé des différents types d'exposition aux vibrations. Un examen des données épidémiologiques en combinaison avec une compréhension des réponses biodynamiques et des réponses subjectives est utilisé pour fournir des orientations actuelles. La manière dont les effets sur la santé des mouvements oscillatoires dépendent de la fréquence, de la direction et de la durée du mouvement est actuellement supposée être la même ou similaire à celle de l'inconfort lié aux vibrations. Cependant, on suppose que l'exposition totale, plutôt que l'exposition moyenne, est importante, et qu'une mesure de dose est donc appropriée.
En plus d'évaluer la vibration mesurée selon les normes en vigueur, il est conseillé de rapporter les spectres de fréquence, les amplitudes dans différents axes et d'autres caractéristiques de l'exposition, y compris les durées d'exposition quotidienne et à vie. La présence d'autres facteurs environnementaux défavorables, en particulier la position assise, doit également être prise en compte.
Prévention
Dans la mesure du possible, la réduction des vibrations à la source est à privilégier. Il peut s'agir de réduire les ondulations du terrain ou de réduire la vitesse de déplacement des véhicules. D'autres méthodes de réduction de la transmission des vibrations aux opérateurs nécessitent une compréhension des caractéristiques de l'environnement vibratoire et de la voie de transmission des vibrations au corps. Par exemple, l'amplitude des vibrations varie souvent selon l'emplacement : des amplitudes plus faibles seront ressenties dans certaines zones. Le tableau 2 énumère certaines mesures préventives qui peuvent être envisagées.
Tableau 2. Résumé des mesures préventives à prendre en compte lorsque des personnes sont exposées à des vibrations globales du corps
Réservation de groupe |
Action |
Gestion |
Demander des conseils techniques |
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Consulter un médecin |
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Avertir les personnes exposées |
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Former les personnes exposées |
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Revoir les temps d'exposition |
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Avoir une politique sur le retrait de l'exposition |
Fabricants de machines |
Mesurer les vibrations |
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Conception pour minimiser les vibrations globales du corps |
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Optimiser la conception de la suspension |
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Optimiser la dynamique d'assise |
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Utilisez une conception ergonomique pour fournir une bonne posture, etc. |
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Fournir des conseils sur l'entretien de la machine |
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Fournir des conseils sur l'entretien des sièges |
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Avertir des vibrations dangereuses |
Technique sur le lieu de travail |
Mesurer l'exposition aux vibrations |
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Fournir des machines adaptées |
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Sélectionnez des sièges avec une bonne atténuation |
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Entretenir les machines |
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Informer la direction |
Droit médical |
Dépistage pré-emploi |
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Contrôles médicaux de routine |
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Enregistrez tous les signes et symptômes signalés |
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Avertir les travailleurs présentant une prédisposition apparente |
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Conseils sur les conséquences de l'exposition |
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Informer la direction |
Personnes exposées |
Utiliser correctement la machine |
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Éviter l'exposition inutile aux vibrations |
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Vérifier que le siège est correctement réglé |
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Adoptez une bonne posture assise |
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Vérifier l'état de la machine |
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Informer le superviseur des problèmes de vibrations |
|
Consulter un médecin si des symptômes apparaissent |
|
Informer l'employeur des troubles pertinents |
Source : Adapté de Griffin 1990.
Les sièges peuvent être conçus pour atténuer les vibrations. La plupart des sièges présentent une résonance à basses fréquences, ce qui entraîne des vibrations verticales plus importantes sur le siège que sur le sol ! Aux hautes fréquences, il y a généralement une atténuation des vibrations. En utilisation, les fréquences de résonance des sièges communs sont de l'ordre de 4 Hz. L'amplification à la résonance est partiellement déterminée par l'amortissement dans le siège. Une augmentation de l'amortissement du rembourrage du siège tend à réduire l'amplification à la résonance mais à augmenter la transmissibilité aux hautes fréquences. Il existe de grandes variations de transmissibilité entre les sièges, ce qui entraîne des différences significatives dans les vibrations ressenties par les personnes.
Une simple indication numérique de l'efficacité d'isolation d'un siège pour une application spécifique est fournie par la transmissibilité d'amplitude effective du siège (SEAT) (voir Griffin 1990). Une valeur SEAT supérieure à 100 % indique que, globalement, les vibrations sur le siège sont pires que les vibrations sur le sol. Les valeurs inférieures à 100 % indiquent que le siège a fourni une atténuation utile. Les sièges doivent être conçus pour avoir la valeur SEAT la plus basse compatible avec d'autres contraintes.
Un mécanisme de suspension séparé est fourni sous le plateau de siège dans les sièges à suspension. Ces sièges, utilisés dans certains véhicules tout-terrain, camions et autocars, ont de faibles fréquences de résonance (environ 2 Hz) et peuvent donc atténuer les vibrations à des fréquences supérieures à environ 3 Hz. Les transmissibilités de ces sièges sont généralement déterminées par le fabricant du siège, mais leurs efficacités d'isolation varient en fonction des conditions de fonctionnement.
Exposition professionnelle
Les vibrations mécaniques provenant de processus ou d'outils motorisés et pénétrant dans le corps au niveau des doigts ou de la paume des mains sont appelées vibration transmise à la main. Les synonymes fréquents des vibrations transmises par la main sont les vibrations main-bras et les vibrations locales ou segmentaires. Les procédés et outils motorisés qui exposent les mains des opérateurs à des vibrations sont répandus dans plusieurs activités industrielles. L'exposition professionnelle aux vibrations transmises par la main découle des outils électriques portatifs utilisés dans la fabrication (par exemple, les outils de travail des métaux à percussion, les meuleuses et autres outils rotatifs, les clés à chocs), les carrières, l'exploitation minière et la construction (par exemple, les perceuses à roche, les perceuses à pierre). marteaux-piqueurs, vibrocompacteurs), l'agriculture et la foresterie (par exemple, les scies à chaîne, les débroussailleuses, les écorceuses) et les services publics (par exemple, les brise-routes et les brise-béton, les marteaux perforateurs, les meuleuses à main). L'exposition aux vibrations transmises à la main peut également se produire à partir de pièces vibrantes tenues dans les mains de l'opérateur comme dans le meulage de socle, et à partir de commandes de vibration portatives comme dans le fonctionnement de tondeuses à gazon ou dans le contrôle de compacteurs routiers vibrants. Il a été signalé que le nombre de personnes exposées aux vibrations transmises par la main au travail dépasse 150,000 0.5 aux Pays-Bas, 1.45 million en Grande-Bretagne et 1.7 million aux États-Unis. Une exposition excessive aux vibrations transmises par la main peut provoquer des troubles des vaisseaux sanguins, des nerfs, des muscles, des os et des articulations des membres supérieurs. On a estimé que 3.6 à 1989 % des travailleurs des pays européens et des États-Unis sont exposés à des vibrations transmises par les mains potentiellement nocives (ISSA International Section for Research XNUMX). Le terme syndrome des vibrations main-bras (VHA) est couramment utilisé pour désigner les signes et symptômes associés à l'exposition aux vibrations transmises par la main, notamment :
Les activités de loisirs telles que la moto ou l'utilisation d'outils domestiques vibrants peuvent exposer occasionnellement les mains à des vibrations de forte amplitude, mais seules des expositions quotidiennes prolongées peuvent entraîner des problèmes de santé (Griffin 1990).
La relation entre l'exposition professionnelle aux vibrations transmises par la main et les effets néfastes sur la santé est loin d'être simple. Le tableau 1 énumère certains des facteurs les plus importants qui concourent à provoquer des blessures aux membres supérieurs des travailleurs exposés aux vibrations.
Tableau 1. Certains facteurs potentiellement liés à des effets nocifs lors d'expositions aux vibrations transmises à la main
Caractéristiques vibratoires
Outils ou processus
Conditions d'exposition
Conditions environnementales
Caractéristiques individuelles
Biodynamie
On peut supposer que les facteurs influençant la transmission des vibrations dans le système doigt-main-bras jouent un rôle important dans la genèse des lésions vibratoires. La transmission des vibrations dépend à la fois des caractéristiques physiques des vibrations (amplitude, fréquence, direction) et de la réponse dynamique de la main (Griffin 1990).
Transmissibilité et impédance
Les résultats expérimentaux indiquent que le comportement mécanique du membre supérieur humain est complexe, car l'impédance du système main-bras, c'est-à-dire sa résistance aux vibrations, présente des variations prononcées avec le changement d'amplitude, de fréquence et de direction des vibrations, les forces appliquées, et orientation de la main et du bras par rapport à l'axe du stimulus. L'impédance est également influencée par la constitution corporelle et les différences structurelles des différentes parties du membre supérieur (par exemple, l'impédance mécanique des doigts est bien inférieure à celle de la paume de la main). En général, des niveaux de vibration plus élevés, ainsi que des poignées plus serrées, entraînent une plus grande impédance. Cependant, le changement d'impédance s'est avéré fortement dépendant de la fréquence et de la direction du stimulus vibratoire et de diverses sources de variabilité intra- et inter-sujet. Une région de résonance pour le système doigt-main-bras dans la gamme de fréquences entre 80 et 300 Hz a été rapportée dans plusieurs études.
Les mesures de la transmission des vibrations à travers le bras humain ont montré que les vibrations à basse fréquence (> 50 Hz) sont transmises avec peu d'atténuation le long de la main et de l'avant-bras. L'atténuation au niveau du coude dépend de la posture du bras, car la transmission des vibrations tend à diminuer avec l'augmentation de l'angle de flexion au niveau de l'articulation du coude. Pour les fréquences plus élevées (> 50 Hz), la transmission des vibrations diminue progressivement avec l'augmentation de la fréquence, et au-dessus de 150 à 200 Hz, la majeure partie de l'énergie vibratoire est dissipée dans les tissus de la main et des doigts. À partir des mesures de transmissibilité, il a été déduit que, dans la région des hautes fréquences, les vibrations peuvent être responsables de dommages aux structures molles des doigts et des mains, tandis que les vibrations à basse fréquence de forte amplitude (par exemple, des outils à percussion) peuvent être associées à des blessures. au poignet, au coude et à l'épaule.
Facteurs influençant la dynamique des doigts et de la main
On peut supposer que les effets néfastes de l'exposition aux vibrations sont liés à l'énergie dissipée dans les membres supérieurs. L'absorption d'énergie dépend fortement des facteurs affectant le couplage du système doigt-main à la source de vibration. Les variations de la pression de préhension, de la force statique et de la posture modifient la réponse dynamique du doigt, de la main et du bras et, par conséquent, la quantité d'énergie transmise et absorbée. Par exemple, la pression de préhension a une influence considérable sur l'absorption d'énergie et, en général, plus la préhension est élevée, plus la force transmise au système main-bras est importante. Les données de réponse dynamique peuvent fournir des informations pertinentes pour évaluer le potentiel de blessure des vibrations de l'outil et pour aider au développement de dispositifs anti-vibrations tels que des poignées et des gants.
Effets aigus
Inconfort subjectif
Les vibrations sont détectées par divers mécanorécepteurs cutanés, situés dans les tissus (épi)dermiques et sous-cutanés de la peau lisse et nue (glabre) des doigts et des mains. Ils sont classés en deux catégories - à adaptation lente et rapide - en fonction de leurs propriétés d'adaptation et de champ réceptif. Les disques de Merkel et les terminaisons de Ruffini se trouvent dans les unités mécanoréceptives à adaptation lente, qui répondent à la pression statique et aux changements lents de pression et sont excitées à basse fréquence (<16 Hz). Les unités à adaptation rapide ont des corpuscules de Meissner et des corpuscules de Pacini, qui répondent aux changements rapides de stimulus et sont responsables de la sensation vibratoire dans la gamme de fréquences comprise entre 8 et 400 Hz. La réponse subjective aux vibrations transmises par la main a été utilisée dans plusieurs études pour obtenir des valeurs seuils, des contours de sensation équivalente et des limites désagréables ou de tolérance pour des stimuli vibratoires à différentes fréquences (Griffin 1990). Les résultats expérimentaux indiquent que la sensibilité humaine aux vibrations diminue avec l'augmentation de la fréquence pour les niveaux de vibration de confort et de gêne. Les vibrations verticales semblent causer plus d'inconfort que les vibrations dans d'autres directions. L'inconfort subjectif s'est également avéré être une fonction de la composition spectrale des vibrations et de la force de préhension exercée sur la poignée vibrante.
Interférence d'activité
Une exposition aiguë aux vibrations transmises par la main peut entraîner une augmentation temporaire des seuils vibrotactiles en raison d'une dépression de l'excitabilité des mécanorécepteurs cutanés. L'ampleur du déplacement temporaire du seuil ainsi que le temps de récupération sont influencés par plusieurs variables, telles que les caractéristiques du stimulus (fréquence, amplitude, durée), la température ainsi que l'âge du travailleur et son exposition antérieure aux vibrations. L'exposition au froid aggrave la dépression tactile induite par les vibrations, car la basse température a un effet vasoconstricteur sur la circulation digitale et diminue la température cutanée des doigts. Chez les travailleurs exposés aux vibrations qui travaillent souvent dans un environnement froid, des épisodes répétés d'altération aiguë de la sensibilité tactile peuvent entraîner une réduction permanente de la perception sensorielle et une perte de dextérité de manipulation, ce qui, à son tour, peut interférer avec l'activité de travail, augmentant le risque de blessures aiguës dues à des accidents.
Effets non vasculaires
Squelettique
Les lésions osseuses et articulaires induites par les vibrations sont un sujet controversé. Divers auteurs considèrent que les troubles osseux et articulaires chez les travailleurs utilisant des outils portatifs vibrants n'ont pas un caractère spécifique et s'apparentent à ceux dus au processus de vieillissement et au travail manuel lourd. D'autre part, certains chercheurs ont rapporté que des modifications squelettiques caractéristiques des mains, des poignets et des coudes peuvent résulter d'une exposition prolongée aux vibrations transmises par la main. Les premières investigations radiographiques avaient révélé une forte prévalence de vacuoles osseuses et de kystes dans les mains et les poignets des travailleurs exposés aux vibrations, mais des études plus récentes n'ont montré aucune augmentation significative par rapport aux groupes témoins composés de travailleurs manuels. Une prévalence excessive d'arthrose du poignet et d'arthrose et d'ostéophytose du coude a été rapportée chez les mineurs de charbon, les ouvriers de la construction de routes et les opérateurs de la métallurgie exposés à des chocs et à des vibrations à basse fréquence et de forte amplitude provenant d'outils pneumatiques à percussion. Au contraire, il existe peu de preuves d'une prévalence accrue de troubles dégénératifs osseux et articulaires dans les membres supérieurs des travailleurs exposés à des vibrations à moyenne ou haute fréquence provenant de scies à chaîne ou de meuleuses. Un effort physique intense, une préhension énergique et d'autres facteurs biomécaniques peuvent expliquer la fréquence plus élevée de blessures squelettiques chez les travailleurs utilisant des outils à percussion. Une douleur locale, un gonflement, une raideur et des déformations articulaires peuvent être associés à des signes radiologiques de dégénérescence osseuse et articulaire. Dans quelques pays (dont la France, l'Allemagne, l'Italie), les troubles ostéo-articulaires survenant chez les travailleurs utilisant des outils portatifs vibrants sont considérés comme une maladie professionnelle et les travailleurs concernés sont indemnisés.
Neurologique
Les travailleurs manipulant des outils vibrants peuvent ressentir des picotements et des engourdissements dans les doigts et les mains. Si l'exposition aux vibrations se poursuit, ces symptômes ont tendance à s'aggraver et peuvent interférer avec la capacité de travail et les activités de la vie. Les travailleurs exposés aux vibrations peuvent présenter des seuils vibratoires, thermiques et tactiles accrus lors des examens cliniques. Il a été suggéré qu'une exposition continue aux vibrations peut non seulement déprimer l'excitabilité des récepteurs cutanés, mais également induire des changements pathologiques dans les nerfs digitaux tels qu'un œdème périneural, suivi d'une fibrose et d'une perte de fibres nerveuses. Des enquêtes épidémiologiques auprès de travailleurs exposés aux vibrations montrent que la prévalence des troubles neurologiques périphériques varie de quelques pour cent à plus de 80 pour cent, et que la perte sensorielle affecte les utilisateurs d'un large éventail de types d'outils. Il semble que la neuropathie vibratoire se développe indépendamment des autres troubles induits par les vibrations. Une échelle de la composante neurologique du syndrome VHA a été proposée au Stockholm Workshop 86 (1987), consistant en trois étapes selon les symptômes et les résultats de l'examen clinique et des tests objectifs (tableau 2).
Tableau 2. Stades neurosensoriels de l'échelle de l'atelier de Stockholm pour le syndrome des vibrations main-bras
Étape |
Signes et symptômes |
0SN |
Exposé à des vibrations mais aucun symptôme |
1SN |
Engourdissement intermittent, avec ou sans picotements |
2SN |
Engourdissement intermittent ou persistant, perception sensorielle réduite |
3SN |
Engourdissement intermittent ou persistant, discrimination tactile réduite et/ou |
Source : Atelier de Stockholm 86 1987.
Un diagnostic différentiel minutieux est nécessaire pour distinguer la neuropathie vibratoire des neuropathies par compression, telles que le syndrome du canal carpien (CTS), un trouble dû à la compression du nerf médian lors de son passage dans un tunnel anatomique du poignet. Le SCC semble être un trouble courant dans certains groupes professionnels utilisant des outils vibrants, comme les foreurs de roche, les plaqueurs et les travailleurs forestiers. On pense que les facteurs de stress ergonomiques agissant sur la main et le poignet (mouvements répétitifs, préhension avec force, postures inconfortables), en plus des vibrations, peuvent provoquer le SCC chez les travailleurs manipulant des outils vibrants. L'électroneuromyographie mesurant les vitesses nerveuses sensorielles et motrices s'est avérée utile pour différencier le SCC des autres troubles neurologiques.
Musculaire
Les travailleurs exposés aux vibrations peuvent se plaindre de faiblesse musculaire et de douleurs dans les mains et les bras. Chez certaines personnes, la fatigue musculaire peut entraîner une invalidité. Une diminution de la force de préhension a été rapportée dans des études de suivi sur des bûcherons. Des lésions mécaniques directes ou des lésions nerveuses périphériques ont été suggérées comme facteurs étiologiques possibles des symptômes musculaires. D'autres troubles liés au travail ont été signalés chez des travailleurs exposés aux vibrations, comme des tendinites et des ténosynovites des membres supérieurs, et la maladie de Dupuytren, une maladie du tissu fascial de la paume de la main. Ces troubles semblent être liés à des facteurs de stress ergonomiques liés à un travail manuel lourd, et l'association avec les vibrations transmises par la main n'est pas concluante.
Troubles vasculaires
Phénomène de raynaud
Giovanni Loriga, un médecin italien, a signalé pour la première fois en 1911 que des tailleurs de pierre utilisant des marteaux pneumatiques sur des blocs de marbre et de pierre dans certains chantiers de Rome souffraient d'attaques de blanchiment des doigts, ressemblant à la réponse vasospastique numérique au froid ou au stress émotionnel décrite par Maurice Raynaud en 1862. Des observations similaires ont été faites par Alice Hamilton (1918) parmi des tailleurs de pierre aux États-Unis, et plus tard par plusieurs autres enquêteurs. Dans la littérature, différents synonymes ont été utilisés pour décrire les troubles vasculaires induits par les vibrations : doigt mort ou doigt blanc, phénomène de Raynaud d'origine professionnelle, maladie vasospastique traumatique et, plus récemment, doigt blanc induit par les vibrations (VWF). Cliniquement, le VWF se caractérise par des épisodes de doigts blancs ou pâles causés par la fermeture spastique des artères digitales. Les crises sont généralement déclenchées par le froid et durent de 5 à 30 à 40 minutes. Une perte complète de la sensibilité tactile peut être ressentie lors d'une attaque. Dans la phase de récupération, généralement accélérée par la chaleur ou un massage local, des rougeurs peuvent apparaître dans les doigts affectés à la suite d'une augmentation réactive du flux sanguin dans les vaisseaux cutanés. Dans les rares cas avancés, des attaques vasospastiques digitales répétées et sévères peuvent entraîner des modifications trophiques (ulcération ou gangrène) de la peau du bout des doigts. Pour expliquer le phénomène de Raynaud induit par le froid chez les travailleurs exposés aux vibrations, certains chercheurs invoquent un réflexe vasoconstricteur sympathique central exagéré causé par une exposition prolongée à des vibrations nocives, tandis que d'autres ont tendance à souligner le rôle des changements locaux induits par les vibrations dans les vaisseaux digitaux (p. épaississement de la paroi musculaire, lésions endothéliales, modifications des récepteurs fonctionnels). Une échelle de notation pour la classification du VWF a été proposée au Stockholm Workshop 86 (1987), (tableau 3). Un système numérique pour les symptômes du VWF développé par Griffin et basé sur des scores pour le blanchiment de différentes phalanges est également disponible (Griffin 1990). Plusieurs tests de laboratoire sont utilisés pour diagnostiquer objectivement le VWF. La plupart de ces tests sont basés sur la provocation au froid et la mesure de la température de la peau des doigts ou du débit sanguin et de la pression digitale avant et après le refroidissement des doigts et des mains.
Tableau 3. Échelle de l'atelier de Stockholm pour la mise en scène du phénomène de Raynaud induit par le froid dans le syndrome des vibrations main-bras
Étape |
Alliage |
Symptômes |
0 |
- |
Pas d'attaques |
1 |
Mild |
Crises occasionnelles n'affectant que le bout d'un ou plusieurs doigts |
2 |
Modérés |
Attaques occasionnelles affectant distal et moyen (rarement aussi |
3 |
Sévère |
Attaques fréquentes affectant toutes les phalanges de la plupart des doigts |
4 |
Très sévère |
Comme au stade 3, avec des modifications cutanées trophiques au bout des doigts |
Source : Atelier de Stockholm 86 1987.
Des études épidémiologiques ont souligné que la prévalence du VWF est très large, de moins de 1 à 100 %. Le VWF s'est avéré associé à l'utilisation d'outils de travail des métaux à percussion, de meuleuses et d'autres outils rotatifs, de marteaux et de perceuses à percussion utilisés dans les excavations, de machines vibrantes utilisées dans la forêt et d'autres outils et processus motorisés. Le VWF est reconnu comme une maladie professionnelle dans de nombreux pays. Depuis 1975–80, une diminution de l'incidence de nouveaux cas de VWF a été signalée chez les travailleurs forestiers en Europe et au Japon après l'introduction de scies à chaîne anti-vibrations et de mesures administratives réduisant le temps d'utilisation de la scie. Des résultats similaires ne sont pas encore disponibles pour les outils d'autres types.
Autres troubles
Certaines études indiquent que chez les travailleurs atteints de VWF, la perte auditive est supérieure à celle attendue sur la base du vieillissement et de l'exposition au bruit due à l'utilisation d'outils vibrants. Il a été suggéré que les sujets VWF pourraient avoir un risque supplémentaire de déficience auditive en raison de la vasoconstriction sympathique réflexe induite par les vibrations des vaisseaux sanguins alimentant l'oreille interne. En plus des troubles périphériques, d'autres effets néfastes sur la santé impliquant le système endocrinien et le système nerveux central des travailleurs exposés aux vibrations ont été signalés par certaines écoles de médecine du travail russes et japonaises (Griffin 1990). Le tableau clinique, appelé « maladie des vibrations », comprend des signes et des symptômes liés à un dysfonctionnement des centres autonomes du cerveau (p. ex., fatigue persistante, maux de tête, irritabilité, troubles du sommeil, impuissance, anomalies électroencéphalographiques). Ces résultats doivent être interprétés avec prudence et des travaux de recherche épidémiologiques et cliniques soigneusement conçus sont nécessaires pour confirmer l'hypothèse d'une association entre les troubles du système nerveux central et l'exposition aux vibrations transmises par la main.
Normes
Plusieurs pays ont adopté des normes ou des lignes directrices sur l'exposition aux vibrations transmises à la main. La plupart d'entre eux sont basés sur la norme internationale 5349 (ISO 1986). Pour mesurer les vibrations transmises à la main, l'ISO 5349 recommande l'utilisation d'une courbe de pondération fréquentielle qui se rapproche de la sensibilité dépendante de la fréquence de la main aux stimuli vibratoires. L'accélération pondérée en fréquence des vibrations (ah, w) est obtenu avec un filtre de pondération approprié ou par sommation de valeurs d'accélération pondérées mesurées dans des bandes d'octave ou de tiers d'octave le long d'un système de coordonnées orthogonales (xh, yh, zh), (Figure 1). Dans la norme ISO 5349, l'exposition quotidienne aux vibrations est exprimée en termes d'accélération pondérée en fréquence équivalente à l'énergie pendant une période de quatre heures ((ah, w)éq (4) en m/s2 rms), selon l'équation suivante :
(ah, w)éq (4)=(T/ 4)½(ah, w)eq(T)
De T est le temps d'exposition quotidien exprimé en heures et (ah, w)eq(T) est l'accélération pondérée en fréquence en équivalent énergétique pour la durée d'exposition quotidienne T. La norme fournit des indications pour calculer (ah, w)eq(T) si une journée de travail typique est caractérisée par plusieurs expositions d'intensités et de durées différentes. L'annexe A de l'ISO 5349 (qui ne fait pas partie de la norme) propose une relation dose-effet entre (ah, w)éq (4) et VWF, qui peut être approximé par l'équation :
C=[(ah, w)éq (4) TF/ 95]2 x 100
De C est le centile des travailleurs exposés qui devraient montrer VWF (dans la gamme de 10 à 50 %), et TF est la durée d'exposition avant le blanchiment des doigts chez les travailleurs concernés (de 1 à 25 ans). La composante dominante à axe unique des vibrations dirigées vers la main est utilisée pour calculer (ah, w)éq (4), qui ne doit pas dépasser 50 m/s2. Selon la relation dose-effet ISO, on peut s'attendre à ce que VWF se produise chez environ 10 % des travailleurs exposés quotidiennement à des vibrations de 3 m/s2 pour dix ans.
Figure 1. Système de coordonnées basiccentrique pour la mesure des vibrations transmises à la main
Afin de minimiser le risque d'effets néfastes sur la santé induits par les vibrations, des niveaux d'action et des valeurs limites de seuil (TLV) pour l'exposition aux vibrations ont été proposés par d'autres comités ou organisations. L'American Conference of Governmental Industrial Hygienists (ACGIH) a publié des TLV pour les vibrations transmises à la main mesurées selon la procédure de pondération en fréquence ISO (American Conference of Governmental Industrial Hygienists 1992) (tableau 4). Selon l'ACGIH, la proposition de TLV concerne l'exposition aux vibrations auxquelles "presque tous les travailleurs peuvent être exposés de manière répétée sans progresser au-delà de l'étape 1 du système de classification des ateliers de Stockholm pour le VWF". Plus récemment, les niveaux d'exposition aux vibrations transmises à la main ont été présentés par la Commission des Communautés européennes dans une proposition de directive pour la protection des travailleurs contre les risques dus aux agents physiques (Conseil de l'Union européenne 1994), (tableau 5 ). Dans la proposition de directive, la quantité utilisée pour l'évaluation du risque de vibrations est exprimée en termes d'accélération pondérée en fréquence en équivalent énergétique sur huit heures, A(8)=(T/ 8)½ (ah, w)eq(T), en utilisant la somme vectorielle des accélérations pondérées déterminées en coordonnées orthogonales asomme=(ax,h,w2+ao, h, w2+az, h, w2)½ sur le manche de l'outil vibrant ou sur la pièce à usiner. Les méthodes de mesure et d'évaluation de l'exposition aux vibrations indiquées dans la directive sont essentiellement dérivées de la norme britannique (BS) 6842 (BSI 1987a). La norme BS, cependant, ne recommande pas de limites d'exposition, mais fournit une annexe informative sur l'état des connaissances sur la relation dose-effet pour les vibrations transmises à la main. Les amplitudes d'accélération estimées pondérées en fréquence susceptibles de provoquer VWF chez 10 % des travailleurs exposés aux vibrations selon la norme BS sont rapportées dans le tableau 6.
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Tableau 4. Valeurs limites de seuil pour les vibrations transmises à la main
Exposition quotidienne totale (heures) |
Accélération efficace pondérée en fréquence dans la direction dominante à ne pas dépasser |
|
|
g* |
|
4-8 |
4 |
0.40 |
2-4 |
6 |
0.61 |
1-2 |
8 |
0.81 |
1 |
12 |
1.22 |
* 1 g = 9.81 .
Source : Selon l'American Conference of Government Industrial Hygienists 1992.
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Tableau 5. Proposition du Conseil de l'Union européenne pour une directive du Conseil sur les agents physiques : Annexe II A. Vibrations transmises à la main (1994)
Niveaux () |
A(8)* |
Définitions |
seuil |
1 |
La valeur d'exposition au-dessous de laquelle les émissions continues et/ou répétitives l'exposition n'a pas d'effet néfaste sur la santé et la sécurité des travailleurs |
Action |
2.5 |
La valeur au-dessus de laquelle une ou plusieurs des mesures** spécifiées dans les annexes pertinentes doivent être entreprises |
Valeur limite d'exposition |
5 |
La valeur d'exposition au-dessus de laquelle une personne non protégée est exposés à des risques inacceptables. Dépasser ce niveau est interdit et doit être évité par la mise en œuvre des dispositions de la directive*** |
* A(8) = 8 h d'accélération pondérée en fréquence équivalente en énergie.
** Information, formation, mesures techniques, surveillance sanitaire.
*** Mesures appropriées pour la protection de la santé et de la sécurité.
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Tableau 6. Amplitudes d'accélération des vibrations pondérées en fréquence ( rms) dont on peut s'attendre à ce qu'il produise un blanchissement des doigts chez 10 % des personnes exposées*
Exposition quotidienne (heures) |
Exposition à vie (années) |
|||||
|
0.5 |
1 |
2 |
4 |
8 |
16 |
0.25 |
256.0 |
128.0 |
64.0 |
32.0 |
16.0 |
8.0 |
0.5 |
179.2 |
89.6 |
44.8 |
22.4 |
11.2 |
5.6 |
1 |
128.0 |
64.0 |
32.0 |
16.0 |
8.0 |
4.0 |
2 |
89.6 |
44.8 |
22.4 |
11.2 |
5.6 |
2.8 |
4 |
64.0 |
32.0 |
16.0 |
8.0 |
4.0 |
2.0 |
8 |
44.8 |
22.4 |
11.2 |
5.6 |
2.8 |
1.4 |
* Avec une exposition de courte durée, les ampleurs sont élevées et les troubles vasculaires peuvent ne pas être le premier symptôme indésirable à se développer.
Source : Selon la norme britannique 6842. 1987, BSI 1987a.
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Mesure et évaluation de l'exposition
Des mesures vibratoires sont réalisées pour aider au développement de nouveaux outils, pour contrôler les vibrations des outils à l'achat, pour vérifier les conditions de maintenance et pour évaluer l'exposition humaine aux vibrations sur le lieu de travail. L'équipement de mesure des vibrations se compose généralement d'un transducteur (généralement un accéléromètre), d'un dispositif d'amplification, d'un filtre (filtre passe-bande et/ou réseau de pondération en fréquence) et d'un indicateur ou enregistreur d'amplitude ou de niveau. Les mesures de vibration doivent être effectuées sur le manche de l'outil ou la pièce à usiner près de la surface de la ou des main(s) où la vibration pénètre dans le corps. Une sélection minutieuse des accéléromètres (par exemple, type, masse, sensibilité) et des méthodes appropriées de montage de l'accéléromètre sur la surface vibrante sont nécessaires pour obtenir des résultats précis. Les vibrations transmises à la main doivent être mesurées et signalées dans les directions appropriées d'un système de coordonnées orthogonales (figure 1). La mesure doit être effectuée sur une plage de fréquences d'au moins 5 à 1,500 8 Hz, et le contenu de la fréquence d'accélération des vibrations dans un ou plusieurs axes peut être présenté dans des bandes d'octave avec des fréquences centrales de 1,000 à 6.3 1,250 Hz ou dans des bandes d'un tiers d'octave avec des fréquences centrales de 5349 à 6842 2 Hz. L'accélération peut également être exprimée sous forme d'accélération pondérée en fréquence en utilisant un réseau de pondération conforme aux caractéristiques spécifiées dans la norme ISO 1989 ou BS 1990. Les mesures sur le lieu de travail montrent que différentes amplitudes de vibration et spectres de fréquence peuvent se produire sur des outils du même type ou lorsque le même outil est actionné d'une manière différente. La figure XNUMX rapporte la valeur moyenne et la plage de distribution des accélérations pondérées mesurées dans l'axe dominant des outils électriques utilisés dans la foresterie et l'industrie (ISSA International Section for Research XNUMX). Dans plusieurs normes, l'exposition aux vibrations transmises à la main est évaluée en termes d'accélération pondérée en fréquence équivalente à quatre heures ou huit heures calculée au moyen des équations ci-dessus. La méthode d'obtention de l'accélération énergétique équivalente suppose que le temps d'exposition quotidien nécessaire pour produire des effets néfastes sur la santé est inversement proportionnel au carré de l'accélération pondérée en fréquence (par exemple, si l'amplitude des vibrations est réduite de moitié, le temps d'exposition peut être augmenté d'un facteur de quatre). Cette dépendance temporelle est considérée comme raisonnable à des fins de normalisation et convient à l'instrumentation, mais il convient de noter qu'elle n'est pas entièrement étayée par des données épidémiologiques (Griffin XNUMX).
Figure 2. Valeurs moyennes et plage de distribution de l'accélération efficace pondérée en fréquence dans l'axe dominant mesurée sur le(s) manche(s) de certains outils électriques utilisés en foresterie et dans l'industrie
Prévention
La prévention des blessures ou troubles causés par les vibrations transmises à la main nécessite la mise en place de procédures administratives, techniques et médicales (ISO 1986 ; BSI 1987a). Des conseils appropriés aux fabricants et aux utilisateurs d'outils vibrants doivent également être donnés. Les mesures administratives devraient inclure des informations et une formation adéquates pour demander aux opérateurs de machines vibrantes d'adopter des pratiques de travail sûres et correctes. Étant donné qu'une exposition continue aux vibrations est censée augmenter le risque de vibrations, les horaires de travail doivent être aménagés de manière à inclure des périodes de repos. Les mesures techniques doivent inclure le choix d'outils avec les vibrations les plus faibles et avec une conception ergonomique appropriée. Conformément à la directive CE relative à la sécurité des machines (Conseil des Communautés européennes 1989), le fabricant doit rendre public si l'accélération pondérée en fréquence des vibrations transmises à la main dépasse 2.5 m/s2, tel que déterminé par des codes d'essai appropriés tels qu'indiqués dans la norme internationale ISO 8662/1 et ses documents d'accompagnement pour des outils spécifiques (ISO 1988). Les conditions d'entretien de l'outil doivent être soigneusement vérifiées par des mesures périodiques des vibrations. Un dépistage médical préalable à l'embauche et des examens cliniques ultérieurs à intervalles réguliers devraient être effectués sur les travailleurs exposés aux vibrations. Les objectifs de la surveillance médicale sont d'informer le travailleur du risque potentiel lié à l'exposition aux vibrations, d'évaluer l'état de santé et de diagnostiquer précocement les troubles induits par les vibrations. Lors du premier examen de dépistage, une attention particulière doit être portée à toute affection susceptible d'être aggravée par l'exposition à des vibrations (par exemple, tendance constitutionnelle au doigt blanc, certaines formes de phénomène de Raynaud secondaire, lésions antérieures des membres supérieurs, troubles neurologiques). L'évitement ou la réduction de l'exposition aux vibrations pour le travailleur concerné doit être décidé après avoir pris en compte à la fois la gravité des symptômes et les caractéristiques de l'ensemble du processus de travail. Le travailleur doit être avisé de porter des vêtements adéquats pour garder tout le corps au chaud et d'éviter ou de minimiser le tabagisme et l'utilisation de certains médicaments qui peuvent affecter la circulation périphérique. Les gants peuvent être utiles pour protéger les doigts et les mains des traumatismes et pour les garder au chaud. Les gants dits anti-vibrations peuvent fournir une certaine isolation des composants à haute fréquence des vibrations provenant de certains outils.
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