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49. Rayonnement, non ionisant

Éditeur de chapitre :  Bengt Knave


 

Table des matières 

Tableaux et figures

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

Tables

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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

Figures

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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.

 

Noir

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

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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

ELF010F2

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

et de

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 et de 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 :

  • si l'exposition se produit dans la zone de champ proche ou lointain
  • si champ proche, alors les valeurs pour les deux E et de H sont nécessaires; si champ lointain, alors soit E or H
  • variation spatiale de l'amplitude du ou des champs
  • la polarisation du champ, c'est-à-dire la direction du champ électrique par rapport à la direction de propagation des ondes.

 

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 et de 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.

 

Noir

Mardi 15 Mars 2011 14: 58

Rayonnement ultraviolet

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 et de 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

ELF020T1

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 :

  • les caractéristiques d'intensité et d'émission spectrale de la source UV
  • les modèles de comportement des personnes à proximité des sources de rayons UV (la distance et le temps d'exposition sont importants)
  • les propriétés de transmission du matériau des lunettes de protection
  • la conception de la monture des lunettes pour empêcher l'exposition périphérique de l'œil aux rayons UV directs non absorbés.

 

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.

 

Noir

Mardi 15 Mars 2011 15: 01

Rayonnement infrarouge

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 :

  • excitation thermique (rayonnement du corps noir)
  • décharge de gaz
  • amplification lumineuse par émission stimulée de rayonnement (laser), le mécanisme de décharge gazeuse étant moins important dans la bande IR.

 

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

ELF040F1

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
Éclairage général, séchage de l'encre et de la peinture

105-106 Wm-2sr-1

Lampes à incandescence halogène au tungstène

(Voir lampes à filament de tungstène)
Systèmes de copiage (fixation), processus généraux (séchage, cuisson, rétraction, ramollissement)

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
Cadreurs d'imprimerie, laborantins d'optique, animateurs

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

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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

ELF040F3

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).

 

Noir

Mardi 15 Mars 2011 15: 19

Rayonnement lumineux et infrarouge

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) :

  1. Lésion thermique de la rétine, qui peut survenir à des longueurs d'onde de 400 nm à 1,400 XNUMX nm. Normalement, le danger de ce type de blessure n'est posé que par des lasers, une source d'arc au xénon très intense ou une boule de feu nucléaire. La brûlure locale de la rétine entraîne une tache aveugle (scotome).
  2. Lésion photochimique de la rétine due à la lumière bleue (un danger principalement associé à la lumière bleue de longueurs d'onde de 400 nm à 550 nm) (Ham 1989). La blessure est communément appelée photorétinite à « lumière bleue » ; une forme particulière de cette lésion est nommée, selon sa source, rétinite solaire. La rétinite solaire était autrefois appelée « cécité par éclipse » et « brûlure rétinienne » associée. Ce n'est que ces dernières années qu'il est devenu clair que la photorétinite résulte d'un mécanisme de lésion photochimique suite à l'exposition de la rétine à des longueurs d'onde plus courtes dans le spectre visible, à savoir la lumière violette et bleue. Jusque dans les années 1970, on pensait qu'elle était le résultat d'un mécanisme de blessure thermique. Contrairement à la lumière bleue, le rayonnement IRA est très inefficace pour produire des lésions rétiniennes. (Ham 1989; Sliney et Wolbarsht 1980).
  3. Risques thermiques dans le proche infrarouge pour la lentille (associés à des longueurs d'onde d'environ 800 nm à 3,000 10 nm) avec potentiel de cataracte thermique industrielle. L'exposition moyenne de la cornée au rayonnement infrarouge du soleil est de l'ordre de XNUMX W/m2. Par comparaison, les ouvriers du verre et de l'acier exposés à des éclairements infrarouges de l'ordre de 0.8 à 4 kW/m2 quotidiennement pendant 10 à 15 ans auraient développé des opacités lenticulaires (Sliney et Wolbarsht 1980). Ces bandes spectrales comprennent IRA et IRB (voir figure 1). La directive de l'American Conference of Governmental Industrial Hygienists (ACGIH) pour l'exposition à l'IRA de la partie antérieure de l'œil est une irradiance totale pondérée dans le temps de 100 W/m2 pour des durées d'exposition supérieures à 1,000 16.7 s (1992 min) (ACGIH 1995 et XNUMX).
  4. Lésion thermique de la cornée et de la conjonctive (à des longueurs d'onde d'environ 1,400 1 nm à XNUMX mm). Ce type de blessure est presque exclusivement limité à l'exposition au rayonnement laser.
  5. Lésion thermique de la peau. Ceci est rare à partir de sources conventionnelles mais peut se produire sur l'ensemble du spectre optique.

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 :

  1. Soudage et découpe. Les soudeurs et leurs collègues sont généralement exposés non seulement à un rayonnement UV intense, mais également à un rayonnement visible et infrarouge intense émis par l'arc. Dans de rares cas, ces sources ont produit des lésions aiguës de la rétine de l'œil. La protection des yeux est obligatoire pour ces environnements.
  2. Industries métallurgiques et fonderies. La source la plus importante d'exposition visible et infrarouge provient des surfaces métalliques en fusion et chaudes dans les industries de l'acier et de l'aluminium et dans les fonderies. L'exposition des travailleurs varie généralement de 0.5 à 1.2 kW/m2.
  3. Lampes à arc. De nombreux processus industriels et commerciaux, tels que ceux impliquant des lampes de polymérisation photochimiques, émettent une lumière visible (bleue) intense à ondes courtes ainsi que des rayonnements UV et IR. Bien que la probabilité d'une exposition nocive soit faible en raison du blindage, dans certains cas, une exposition accidentelle peut se produire.
  4. Lampes infrarouges. Ces lampes émettent principalement dans la gamme IRA et sont généralement utilisées pour le traitement thermique, le séchage de la peinture et les applications connexes. Ces lampes ne présentent aucun risque d'exposition significatif pour les humains puisque l'inconfort produit lors de l'exposition limitera l'exposition à un niveau sûr.
  5. Traitement médical. Les lampes infrarouges sont utilisées en médecine physique à diverses fins diagnostiques et thérapeutiques. Les expositions du patient varient considérablement selon le type de traitement, et les lampes IR nécessitent une utilisation prudente par les membres du personnel.
  6. Eclairage général. Les lampes fluorescentes émettent très peu d'infrarouge et ne sont généralement pas assez brillantes pour présenter un danger potentiel pour les yeux. Les lampes à incandescence au tungstène et au tungstène-halogène émettent une grande partie de leur énergie rayonnante dans l'infrarouge. De plus, la lumière bleue émise par les lampes tungstène-halogène peut présenter un danger pour la rétine si une personne regarde fixement le filament. Heureusement, la réaction d'aversion de l'œil à la lumière vive prévient les blessures aiguës, même à courte distance. Placer des filtres « thermiques » en verre sur ces lampes devrait minimiser/éliminer ce danger.
  7. Projecteurs optiques et autres appareils. Des sources lumineuses intenses sont utilisées dans les projecteurs, les projecteurs de films et autres dispositifs de collimation de faisceaux lumineux. Ceux-ci peuvent présenter un danger pour la rétine avec le faisceau direct à des distances très proches.

 

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.

 

Noir

Mardi 15 Mars 2011 15: 24

Lasers

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 :

  1. un milieu actif (solide, liquide ou gaz) qui définit les longueurs d'onde d'émission possibles
  2. une source d'énergie (par exemple, courant électrique, lampe à pompe ou réaction chimique)
  3. une cavité résonnante avec coupleur de sortie (généralement deux miroirs).

 

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
1,334 nm

5.0 μJ/cm2 pour 1 ns à 50 μs
Pas d'EMT pour t <1 ns,
5 mW / cm2 pendant 10 s

Gaz carbonique

10–6 μm

100 mW / cm2 pendant 10 s

Monoxyde de carbone

≈5 μm

à 8 h, zone limitée
10 mW / cm2 pendant >10 s
pour la plupart du corps

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.

 

Noir

L'énergie électromagnétique des radiofréquences (RF) et le rayonnement micro-ondes sont utilisés dans une variété d'applications dans l'industrie, le commerce, la médecine et la recherche, ainsi qu'à la maison. Dans la gamme de fréquence de 3 à 3 x 108 kHz (c'est-à-dire 300 GHz), nous reconnaissons facilement des applications telles que la radiodiffusion et la télévision, les communications (téléphone longue distance, téléphone cellulaire, radiocommunication), les radars, les radiateurs diélectriques, les radiateurs à induction, les alimentations commutées et les écrans d'ordinateur.

Le rayonnement RF de haute puissance est une source d'énergie thermique qui porte toutes les implications connues du chauffage pour les systèmes biologiques, y compris les brûlures, les changements temporaires et permanents de la reproduction, les cataractes et la mort. Pour la large gamme de radiofréquences, la perception cutanée de la chaleur et de la douleur thermique n'est pas fiable pour la détection, car les récepteurs thermiques sont situés dans la peau et ne détectent pas facilement le réchauffement profond du corps causé par ces champs. Des limites d'exposition sont nécessaires pour se protéger contre ces effets néfastes sur la santé de l'exposition aux champs de radiofréquence.

Exposition professionnelle

Chauffage par induction

En appliquant un champ magnétique alternatif intense, un matériau conducteur peut être chauffé par induction courants de Foucault. Un tel chauffage est utilisé pour le forgeage, le recuit, le brasage et le brasage. Les fréquences de fonctionnement vont de 50/60 à plusieurs millions de Hz. Étant donné que les dimensions des bobines produisant les champs magnétiques sont souvent petites, le risque d'exposition de tout le corps à un niveau élevé est faible ; cependant, l'exposition aux mains peut être élevée.

Chauffage diélectrique

L'énergie radiofréquence de 3 à 50 MHz (principalement aux fréquences de 13.56, 27.12 et 40.68 MHz) est utilisée dans l'industrie pour une variété de processus de chauffage. Les applications comprennent l'étanchéité et le gaufrage du plastique, le séchage de la colle, le traitement des tissus et des textiles, le travail du bois et la fabrication de produits aussi divers que les bâches, les piscines, les doublures de lit à eau, les chaussures, les chemises de chèques de voyage, etc.

Les mesures rapportées dans la littérature (Hansson Mild 1980 ; IEEE COMAR 1990a, 1990b, 1991) montrent que dans de nombreux cas, les champs de fuite sont très élevés à proximité de ces appareils RF. Souvent, les opératrices sont des femmes en âge de procréer (c'est-à-dire de 18 à 40 ans). Les champs de fuite sont souvent étendus dans certaines situations professionnelles, entraînant une exposition du corps entier des opérateurs. Pour de nombreux appareils, les niveaux d'exposition aux champs électriques et magnétiques dépassent toutes les directives de sécurité RF existantes.

Ces dispositifs pouvant engendrer une très forte absorption d'énergie RF, il est intéressant de contrôler les champs de fuite qui en émanent. Ainsi, une surveillance RF périodique devient essentielle pour déterminer si un problème d'exposition existe.

Systèmes de communication

Les travailleurs dans les domaines de la communication et du radar ne sont exposés qu'à des champs de faible intensité dans la plupart des situations. Cependant, l'exposition des travailleurs qui doivent escalader des tours FM/TV peut être intense et des précautions de sécurité sont nécessaires. L'exposition peut également être importante à proximité d'armoires d'émetteurs dont les verrouillages sont désactivés et les portes ouvertes.

Exposition médicale

L'une des premières applications de l'énergie RF a été la diathermie à ondes courtes. Des électrodes non blindées sont généralement utilisées pour cela, ce qui peut entraîner des champs parasites élevés.

Récemment, des champs RF ont été utilisés en conjonction avec des champs magnétiques statiques dans imagerie par résonance magnétique (IRM). Étant donné que l'énergie RF utilisée est faible et que le champ est presque entièrement contenu dans l'enceinte du patient, l'exposition des opérateurs est négligeable.

Effets biologiques

Le taux d'absorption spécifique (DAS, mesuré en watts par kilogramme) est largement utilisé comme grandeur dosimétrique, et les limites d'exposition peuvent être dérivées des DAS. Le DAS d'un corps biologique dépend de paramètres d'exposition tels que la fréquence du rayonnement, l'intensité, la polarisation, la configuration de la source de rayonnement et du corps, les surfaces de réflexion et la taille, la forme et les propriétés électriques du corps. De plus, la distribution spatiale du SAR à l'intérieur du corps est très non uniforme. Le dépôt d'énergie non uniforme entraîne un échauffement non uniforme du corps profond et peut produire des gradients de température internes. Aux fréquences supérieures à 10 GHz, l'énergie se dépose près de la surface du corps. Le SAR maximum se produit à environ 70 MHz pour le sujet standard et à environ 30 MHz lorsque la personne est en contact avec le sol RF. Dans des conditions extrêmes de température et d'humidité, des DAS corps entier de 1 à 4 W/kg à 70 MHz devraient provoquer une augmentation de la température centrale d'environ 2 ºC chez les êtres humains en bonne santé en une heure.

Le chauffage RF est un mécanisme d'interaction qui a été largement étudié. Des effets thermiques ont été observés à moins de 1 W/kg, mais les seuils de température n'ont généralement pas été déterminés pour ces effets. Le profil temps-température doit être pris en compte dans l'évaluation des effets biologiques.

Des effets biologiques se produisent également lorsque le chauffage RF n'est ni un mécanisme adéquat ni un mécanisme possible. Ces effets impliquent souvent des champs RF modulés et des longueurs d'onde millimétriques. Diverses hypothèses ont été proposées mais n'ont pas encore fourni d'informations utiles pour dériver les limites d'exposition humaine. Il est nécessaire de comprendre les mécanismes fondamentaux de l'interaction, car il n'est pas pratique d'explorer chaque champ RF pour ses interactions biophysiques et biologiques caractéristiques.

Des études humaines et animales indiquent que les champs RF peuvent avoir des effets biologiques nocifs en raison d'un échauffement excessif des tissus internes. Les capteurs de chaleur du corps sont situés dans la peau et ne détectent pas facilement la chaleur au plus profond du corps. Les travailleurs peuvent donc absorber des quantités importantes d'énergie RF sans être immédiatement conscients de la présence de champs de fuite. Il a été rapporté que le personnel exposé aux champs RF provenant d'équipements radar, de radiateurs et de scellants RF et de tours de radio-TV a ressenti une sensation de réchauffement quelque temps après avoir été exposé.

Il y a peu de preuves que le rayonnement RF puisse initier le cancer chez l'homme. Néanmoins, une étude a suggéré qu'il pourrait agir comme promoteur du cancer chez les animaux (Szmigielski et al. 1988). Les études épidémiologiques du personnel exposé aux champs RF sont peu nombreuses et ont généralement une portée limitée (Silverman 1990; NCRP 1986; OMS 1981). Plusieurs enquêtes sur les travailleurs professionnellement exposés ont été menées dans l'ex-Union soviétique et les pays d'Europe de l'Est (Roberts et Michaelson 1985). Cependant, ces études ne sont pas concluantes en ce qui concerne les effets sur la santé.

L'évaluation humaine et les études épidémiologiques sur les opérateurs de chasseurs de phoques RF en Europe (Kolmodin-Hedman et al. 1988 ; Bini et al. 1986) indiquent que les problèmes spécifiques suivants peuvent survenir :

  • Brûlures RF ou brûlures par contact avec des surfaces thermiquement chaudes
  • engourdissement (c'est-à-dire paresthésie) dans les mains et les doigts ; sensibilité tactile perturbée ou altérée
  • irritation des yeux (probablement due aux émanations de matériaux contenant du vinyle)
  • réchauffement et inconfort importants des jambes des opérateurs (peut-être en raison de la circulation du courant entre les jambes et le sol).

 

Smartphones

L'utilisation des radiotéléphones personnels augmente rapidement, ce qui a entraîné une augmentation du nombre de stations de base. Ceux-ci sont souvent situés dans des espaces publics. Cependant, l'exposition du public à ces stations est faible. Les systèmes fonctionnent généralement sur des fréquences proches de 900 MHz ou 1.8 GHz en utilisant une technologie analogique ou numérique. Les combinés sont de petits émetteurs radio de faible puissance qui sont maintenus à proximité de la tête lors de leur utilisation. Une partie de la puissance émise par l'antenne est absorbée par la tête. Des calculs numériques et des mesures dans des têtes fantômes montrent que les valeurs de DAS peuvent être de l'ordre de quelques W/kg (voir plus loin la déclaration de l'ICNIRP, 1996). L'inquiétude du public concernant le danger pour la santé des champs électromagnétiques s'est accrue et plusieurs programmes de recherche sont consacrés à cette question (McKinley et al., rapport non publié). Plusieurs études épidémiologiques sont en cours concernant l'utilisation du téléphone mobile et le cancer du cerveau. Jusqu'à présent, une seule étude animale (Repacholi et al. 1997) avec des souris transgéniques exposées 1 h par jour pendant 18 mois à un signal similaire à celui utilisé dans la communication mobile numérique a été publiée. À la fin des expériences, 43 des 101 animaux exposés avaient des lymphomes, contre 22 sur 100 dans le groupe exposé de manière fictive. L'augmentation était statistiquement significative (p > 0.001). Ces résultats ne peuvent pas être facilement interprétés avec pertinence pour la santé humaine et des recherches supplémentaires à ce sujet sont nécessaires.

Normes et lignes directrices

Plusieurs organisations et gouvernements ont publié des normes et des directives pour la protection contre une exposition excessive aux champs RF. Une revue des normes de sécurité mondiales a été donnée par Grandolfo et Hansson Mild (1989); la discussion ici ne concerne que les directives émises par l'IRPA (1988) et la norme IEEE C 95.1 1991.

La justification complète des limites d'exposition aux RF est présentée dans l'IRPA (1988). En résumé, les directives de l'IRPA ont adopté une valeur DAS limite de base de 4 W/kg, au-dessus de laquelle on considère qu'il y a une probabilité croissante que des conséquences néfastes pour la santé puissent se produire en raison de l'absorption d'énergie RF. Aucun effet néfaste sur la santé n'a été observé en raison d'expositions aiguës inférieures à ce niveau. En intégrant un facteur de sécurité de dix pour tenir compte des conséquences possibles d'une exposition à long terme, 0.4 W/kg est utilisé comme limite de base pour dériver les limites d'exposition pour l'exposition professionnelle. Un autre facteur de sécurité de cinq est incorporé pour dériver des limites pour le grand public.

Limites d'exposition dérivées pour l'intensité du champ électrique (E), l'intensité du champ magnétique (H) et la densité de puissance spécifiée en V/m, A/m et W/m2 respectivement, sont illustrés à la figure 1. Les carrés des E et de 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

ELF060F1

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

ELF060F2

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.

 

Noir

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 :

  • sources, métiers et applications
  • dosimétrie et mesure
  • mécanismes d'interaction et effets biologiques
  • études humaines et effets sur la santé
  • Mesures protectives
  • normes d'exposition professionnelle.

 

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 :

  • fréquences présentes, y compris les harmoniques
  • puissance transmise
  • polarisation (orientation de E domaine)
  • caractéristiques de modulation (valeurs crête et moyenne)
  • rapport cyclique, largeur d'impulsion et fréquence de répétition des impulsions
  • caractéristiques de l'antenne, telles que le type, le gain, la largeur du faisceau et la vitesse de balayage.

 

Les informations sur la situation d'exposition doivent inclure:

  • distance de la source
  • présence d'objets diffusants. La diffusion par des surfaces planes peut améliorer la E champ par un facteur de 2. Une amélioration encore plus grande peut résulter de surfaces courbes, par exemple, des réflecteurs d'angle.

 

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
densités (mT)

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 :

  • La sonde ne doit répondre qu'à la E champ ou le H champ et non aux deux simultanément.
  • La sonde ne doit pas produire de perturbation significative du champ.
  • Les fils de la sonde au moniteur ne doivent pas perturber le champ au niveau de la sonde de manière significative, ni coupler l'énergie du champ.
  • La réponse en fréquence de la sonde doit couvrir la gamme de fréquences à mesurer.
  • S'il est utilisé dans le champ proche réactif, les dimensions du capteur de sonde doivent de préférence être inférieures à un quart de longueur d'onde à la fréquence la plus élevée présente.
  • L'instrument doit indiquer la valeur quadratique moyenne (rms) du paramètre de champ mesuré.
  • Le temps de réponse de l'instrument doit être connu. Il est souhaitable d'avoir un temps de réponse d'environ 1 seconde ou moins, de sorte que les champs intermittents soient facilement détectés.
  • La sonde doit être sensible à toutes les composantes de polarisation du champ. Cela peut être accompli soit par une réponse isotrope inhérente, soit par une rotation physique de la sonde dans trois directions orthogonales.
  • Une bonne protection contre les surcharges, le fonctionnement sur batterie, la portabilité et la construction robuste sont d'autres caractéristiques souhaitables.
  • Les instruments fournissent une indication sur un ou plusieurs des paramètres suivants : moyenne E champ (V/m) ou carré moyen E champ (V2/m2); moyenne H champ (A/m) ou carré moyen H champ (A2/m2).

 

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 :

  • Champs électriques qui induisent une charge de surface sur un corps exposé qui se traduit par des courants (mesurés en mA/m2) à l'intérieur du corps, dont l'amplitude est liée à la densité de charge de surface. Selon les conditions d'exposition, la taille, la forme et la position du corps exposé dans le champ, la densité de charge de surface peut varier considérablement, entraînant une distribution variable et non uniforme des courants à l'intérieur du corps.
  • Les champs magnétiques agissent également sur les humains en induisant des champs électriques et des courants à l'intérieur du corps.
  • Les charges électriques induites dans un objet conducteur (par exemple, une automobile) exposé à des champs électriques ELF ou VLF peuvent faire passer du courant à travers une personne en contact avec lui.
  • Le couplage d'un champ magnétique à un conducteur (par exemple, un grillage) fait passer des courants électriques (de la même fréquence que le champ d'exposition) à travers le corps d'une personne en contact avec lui.
  • Des décharges transitoires (étincelles) peuvent se produire lorsque des personnes et des objets métalliques exposés à un fort champ électrique se rapprochent suffisamment.
  • Les champs électriques ou magnétiques peuvent interférer avec les dispositifs médicaux implantés (par exemple, les stimulateurs cardiaques unipolaires) et provoquer un dysfonctionnement du dispositif.

 

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 ;
choc violent

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
Modifications du métabolisme cellulaire in vitro

100-1,000

Modifications de la fonction rétinienne
Modifications probables du système nerveux central
Modifications du métabolisme cellulaire in vitro


10-100

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 :

  • l'élaboration et l'adoption de limites d'exposition et la mise en œuvre d'un programme de conformité
  • développement de normes techniques pour réduire la sensibilité aux interférences électromagnétiques, par exemple, pour les stimulateurs cardiaques
  • développement de normes définissant des zones d'accès limité autour de sources de champs électriques et magnétiques puissants en raison d'interférences électromagnétiques (par exemple, pour les stimulateurs cardiaques et autres dispositifs implantés). L'utilisation de panneaux d'avertissement appropriés doit être envisagée.
  • exigence d'affectation spécifique d'une personne responsable de la sécurité des travailleurs et du public sur chaque site à haut potentiel d'exposition
  • mise au point de procédures de mesure et de techniques d'enquête normalisées
  • les exigences relatives à la formation des travailleurs aux effets de l'exposition aux champs électriques et magnétiques ELF ou VLF et les mesures et règles destinées à les protéger
  • rédaction de lignes directrices ou de codes de pratique pour la sécurité des travailleurs dans les champs électriques et magnétiques ELF ou VLF. L'OIT (1993a) fournit d'excellents conseils pour un tel code.

 

Noir

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.
Réponses non cohérentes

Aucune différence significative dans le nombre de cellules sanguines, les protéines sanguines ou le sang
chimie chez la souris

Exposition continue à des champs entre 2.8 et 19.7 kV/m
de 22 à 52 jours

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
divers neurotransmetteurs dans le cerveau des rats mâles

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
comportement

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
pourcentage survivant chez la souris

Exposition à 340 kV/m pendant 22 h/jour avant, pendant et après
gestation

 

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.
En dessous de 0.1 mT en dehors du site du réacteur

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
Habituellement, les niveaux de champ sont inférieurs à 1 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 :

    1. distance et temps
    2. blindage magnétique
    3. interférences électromagnétiques (EMI) et compatibilité
    4. mesures administratives.

           

          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).

           

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          Table des matières

          Rayonnement : Références non ionisantes

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