Discussion:Pollution électromagnétique/Quantifier la pollution électromagnétique

Quantifier la pollution électromagnétique

Il n'est ici pas question de faire un cours théorique sur les ondes électromagnétique (les équations de Maxwell et les opérateurs Grad, Div, Rot n'ont rien à faire ici) mais d'utiliser les formules usuelles simples, manipulables par tout le monde.

En outre une hyperprécision dans les estimations ne présente aucun intérêt car la propagation des ondes électromagnétiques est soumises a de nombreux aléas.

Les mesures de niveaux de pollution totale, telles qu'on peut les faire avec du personnel très spécialisé, du matériel étalonné et des procédures officielles conduisent la plupart du temps à une incertitude sur la mesure dépassant 50% de la valeur mesurée et même 80% comme on peut le lire dans ce rapport officiel de mesures page 11.

la contribution d'une source de pollution

Les ondes électromagnétiques génèrent un champ électrique et un champ magnétique, concernant les fréquences élevées, la distance entre la source et le lieu d'exposition est égale à plusieurs fois la longueur d'onde nous sommes en champ lointain ces deux champs sont liés, il suffit donc de caractériser la valeur du champ électrique pour déterminer la densité surfacique (en Watt/m2) de puissance générée par l'onde.

source INRS Champs électromagnétiques ED4201

C'est pour cette raison que la pollution due aux radiofréquences est presque toujours caractérisée par la valeur de son champ électrique noté E en (V/m).

Le niveau de pollution généré par une source va varier en fonction de la Puissance isotrope rayonnée équivalente notée PIRE, émise dans une direction et de la distance avec le point de mesure.

Le gain d'une antenne omnidirectionnelle est de 0 dB soit 1.

le gain d'un doublet demi-onde est de 2,15 dB soit 1,64

Le gain d'une antenne panneau de téléphonie mobile dans le lobe principal est de 15 à 18 dB soit 50 à 60.

avec les notations suivantes

PIRE : = puissance électrique * gain de l'antenne dans la direction considérée.

PIRE de quelques sources de pollution

Source	PIRE
station de base GSM	500 W à 2000 W
Telephone GSM	2 W
Wifi à 2,4GHz	0,1 W
Wifi à 5GHz	1W
Téléphone Dect 1 canal	0,25 W

d = distance entre la source et le point d'estimation.

Champ électrique généré par une source  : $E={\frac {\sqrt {30*PIRE}}{d}}$ soit environ $E={\frac {5,5*{\sqrt {PIRE}}}{d}}$

Sources utilisation de la PIRE et formules par exemple rapport étude ENST 2001

Niveau d'exposition

Le niveau de pollution en un point se calcule en additionnant les Densités Surfaciques de Puissance générées par les différentes sources.On peut dans le cas des radiofréquence le caractériser par le champ électrique total.

Le niveau de pollution va dépendre du nombre de sources auxquelles le point d'estimation est exposé, la valeur du niveau d'exposition en présence de N sources indépendantes quelques soient leur fréquences sera :

La densité surfacique de puissance (W/m2) STot = S1+S2+..+SN la valeur efficace du champ électrique Total (V/m) $Etot={\sqrt {E_{1}^{2}+E_{2}^{2}+..+E_{N}^{2}}}$

source formule 4.3 page 34/57 du protocole de mesure V2.1 anfr

Comparaisons de valeurs

On trouve parfois le niveau exprimé en densité surfacique de puissance, il faut bien vérifier l'unité utilisée c'est la foire on trouve de tout des W/m2, des W/cm2 des mW/cm2 etc. Il est préférable en pratique d'utiliser le champ électrique pour éviter des erreurs d'interprétation dues aux unités.

Le passage de la DSP au champ électrique la caractérisant est donnée par la formule suivante DSP notée en général S en W/m2 et E en V/m

$E={\sqrt {377*S}}$

sources : page 21 du Rapport Zmirou et/ou page 21 guide ICNIRP

Dans certains cas des données sont exprimées en pourcentage d'une limite, ou en rapport d'une autre valeur, dans ce cas c'est très souvent un rapport de DSP, le rapport des Champs électriques est la racine de cette valeur.

Évolution de la pollution électromagnétique

Concernant les radiofréquences, les pollutions non intentionnelles des appareils électroniques ont été strictement encadrées depuis plus de 15 ans par les règles applicables en matière de compatibilité électromagnétique. Par contre, concernant les émissions intentionnelles générées par les systèmes de communications par radio aucune pollution n'a été déployée à une telle vitesse.

L'évolution se fait selon plusieurs axes :

1. l'augmentation du nombre de sources de pollution dans une même bande de fréquence ;
2. l'augmentation de la puissance individuelle des sources ;
3. le nombres de bandes de fréquences utilisées ;
4. l'augmentation de la fréquence des sources.

Actuellement des autorisations sont délivrées tous les jours jusqu'à des fréquences de 10 GHz.

Contribution des "faibles niveaux"

Le bruit électromagnétique qui est généré s'étend quasiment sur tout le spectre jusqu'à 10 GHz.

Si l'on reprend la formule de calcul de la contribution des différentes sources et que l'on prend en compte une pollution électromagnétique de faible niveau continue à toutes les fréquences (caractérisée par une densité spectrale de d'amplitude uniforme)

Bande = fréquences couvertes par les sources de pollution en Hz = 10 GHz

Esd = densité spectrale d'amplitude du champ électromagnétique en $V/m*{\sqrt {Hz}}$

Le niveau de pollution devient $Etot={Esd}*{\sqrt {Bande}}$

Un niveau de bruit électromagnétique constant sur la bande de fréquence aussi faible que 0,0005 V/m soit 0,5 mV/m conduira un niveau d'exposition total de 0,0005 * 100000  = 50 V/m, soit les limites légales pour prévenir le risque thermique.

l'ANFR ne tient pas compte des valeurs inférieures à 1/1000 des limites thermiques soit 0,04 V/m à 0,06 V/m pour la téléphonie mobile dans ses calculs d'exposition sur le site cartoradiocomme on peut le lire dans le document L'incidence éventuelle de la téléphonie mobile sur la santé" Sont en effet considérées comme émissions significatives, donc prises en considération pour les vérifications et les calculs, les émissions qui ont un niveau de champ supérieur au millième du niveau de référence de la recommandation à la fréquence considérée"

Fréquence et milieu de propagation

Les ondes électromagnétique sont caractérisées en plus de leur puissance par leur fréquence.

La longueur d'onde dépend de sa fréquence et des caractéristiques du milieu de propagation, elle est égale a la vitesse de propagation dans le milieu (vitesse de la lumière dans l'air ou le vide) divisée par le fréquence.

Dans le cas ou les dimensions d'un objet ou d'un organe se rapprochent de la longueur d'onde la propagation devient très irrégulière a cause de phénomènes de réflexions, on observe par exemple : onde stationnaire et des effets d'antenne.Un fil de longueur égal au quart de la longueur d'onde est une antenne optimisée pour la frequence correspondante.

on peut lire page 42 du rapport d'activité 2000 2003 du CNFRS « Nous retiendrons surtout les travaux sur le comportement aléatoire des champs électromagnétiques. En effet, de plus en plus la pollution électromagnétique se manifeste par l’apparition de champs provenant de sources émettant à de courtes longueurs d’ondes, ce qui veut dire que les dimensions des systèmes concernés par ces phénomènes (équipements ou locaux) seront dimensionnées vis à vis de ces ondes. Les conditions sont donc propices à la génération d’ondes stationnaires dont la distribution d’amplitude sera influencée par de très nombreux paramètres physiques. »

La capacité de pénétration (profondeur ou quantité) dans un milieu dépend de ses caractéristiques et de la longueur d'onde, par exemple dans le corps humain la fréquence augmentant, les ondes pénètrent moins profondément mais conduisent à une exposition plus élevée de la peau.

dans une enceinte blindée par un treillis métallique ou comportant des ouvertures quelconques, le niveau va dépendre de la longueur d'onde et de la taille des ouvertures, plus la fréquence augmente plus les ondes pénètrent.

Les extrapolations des effets d'ondes à environ 100 Mhz comme la FM ou autre avec les effets possibles d'ondes a 2,4GHz ou 10 Ghz semble pas cohérent car les longueurs d'ondes respectives sont d'environ 3m, 12,5cm et 3 cm.

Conséquence fréquentielle de la multiplicité des sources

En cas de non-linéarité (qui ne remplie pas les condition de linéarité) d'un système qu'il soit biologique ou électronique, le fait d'appliquer plusieurs sources de fréquences différentes va créer en plus de celles ci, des signaux dont la fréquence et une combinaisons des fréquences appliquées.

Ce phénomène d'intermodulation, par les fréquences induites peut produire des effets que chaque source prise seule ne produisait pas, il faut donc rester très prudent en cas de multiplication de sources de pollution et ne pas tirer de conclusions péremptoires.

En conséquence, les arguments d'absence d'effet d'une source de pollution justifié par le recul que l'on aurait, ou d' études limitée à celle-ci, ne sont pas fondés scientifiquement du fait de l'ajout d'innombrable autres sources nouvelles de pollution.