Environnement: Champs électrique et magnétique & Hypothèse des courants de contact (1999-2013)

Le projet de recherche a exploré l’origine des courants de contact dans les habitations résidentielles en Belgique. La campagne de mesures a été menée à terme, avec au total environ 150 maisons mesurées. Aucune corrélation n’a été trouvée entre les courants de contact et le champ magnétique ambiant dû aux lignes à haute tension. Par contre, il a été montré que les courants de contact proviennent principalement des courants de fuite capacitifs dans le câblage des habitations. Cette découverte est en désaccord avec les résultats d’études similaires aux Etats-Unis, mais a été confirmée de manière théorique (via simulations sur ordinateur) et expérimentale (via mesures). Il a été montré que la différence entre les situations belge et américaine est probablement principalement due aux différents systèmes de mise à la terre dans les deux pays, le système TN utilisé aux Etats-Unis étant plus sensible aux champs magnétiques ambiants que le système TT utilisé en Belgique.

JL. Lilien, C. Geuzaine, V. Beauvois, P. Dular, R. Vázquez Sabariego, P.P. Barbier

Une importante campagne de mesures a été menée pendant le projet. Elle a porté sur 150 maisons belges.

Le champ électrique interne étant retenu comme le paramètre d’intérêt dans la prise en compte des effets biologiques dans le corps humain, il apparaît dès lors que parmi les sources potentielles susceptibles d’induire des champs électriques internes élevés, les courants de contact constituent une des sources principales. Les effets des champs générés par les lignes à haute tension sont à cet égard bien plus faibles.

Le courant de contact provient de courant de fuite capacitif dans les installations électriques domestiques. Il est donc recommandé d’utiliser des câbles avec drain métallique pour éviter les fuites de courants. Couplée à une mise à la terre correcte, cette mesure éliminera certainement cette source potentielle de préoccupation pour les êtres humains.

JL. Lilien, C. Geuzaine, V. Beauvois, P. Dular, R. Vázquez Sabariego, P.P. Barbier

Nous avons développé des outils numériques et de calculs pour étudier et mieux comprendre l’origine des courants de contact, notamment vis-à-vis de l’influence des courants de fuite capacitif venant des câbles électriques situés à proximité des conduites d’eau. Nous avons remarqué qu’en fonction des câbles l’effet de ce courant pouvait à lui seul justifier les valeurs de courants de contact mesurées dans les habitations lors de nos campagnes de mesure.

Concernant la campagne de mesures nous avons augmenté le nombre de maisons observées par notre protocole de mesure. Le nombre de visites chez les hypersensibles a augmenté pour atteindre 15% du nombre total de maisons. Les valeurs moyennes des courants de contact se situent aux alentours des 8µA.

Nous avons également évalué l’impédance du corps humain pour des tensions de contact faibles (fraction de volt) en injectant des courants de contact inférieurs au seuil de sensibilité (et en mesurant la tension réellement appliquée) chez des volontaires. Grâce à cette expérience, nous avons pu mettre en parallèle les valeurs ainsi obtenues avec la valeur de référence (1kΩ) utilisée dans la campagne de mesure.

Nous avons en collaboration avec les autres équipes du BBEMG commencé des simulations de boîtes de « Pétri » avec lesquelles ils étudient l’influence du champ électrique interne sur les cellules.

Concernant la phase de comparaison de deux maisons, une utilisant les principes de maison passive et une autre d’un électrosensible, les premières mesures ont été réalisées et montré que les niveaux de courants de contact rencontrés dans les maisons utilisant les câbles blindés et avec enrobage ferrite sont extrêmement faibles. En parallèle avec la campagne de mesure, nous avons commencé à développer un logiciel permettant de calculer de manière précise le couplage capacitif entre les différents conducteurs dans ces habitations.

Courants de contact, sensibilité à l’électricité et champs électrique et magnétique 50 Hz
JL. Lilien, C. Geuzaine, V. Beauvois, P. Dular, R. Vázquez Sabariego, P.P. Barbier & R. Lorphèvre

Notre objectif principal est de qualifier et quantifier les courants de contact, à la fois par de la simulation et des mesures sur le terrain.

Nous avons développé des outils numériques pour étudier et comprendre l’influence des lignes Haute Tension (HT) aux environs de structures électriques 3D dans les habitations. Nous pouvons déceler des configurations critiques qui diminuent ou augmentent le niveau des courants de contact dans une habitation ou dans un réseau d’habitations. Le type de réseau (TT ou TN) et la géométrie de la connexion sont aussi importants que l’intensité et la direction du champ d’induction magnétique.

Concernant la campagne de mesure (environ 100 maisons visitées), les deux aspects essentiels étaient de comprendre l’origine de ces courants de contact et de connaître leurs valeurs statistiques dans le parc résidentiel belge. Plutôt qu’un échantillon aléatoire, nous avons préféré mesurer (dans un protocole strict et assez élaboré) le courant de contact pour des résidences situées à proximité des lignes, ceci afin d’obtenir une statistique pour évaluer la corrélation potentielle entre le champ magnétique ambiant et le courant de contact. Il faut noter que très souvent, le niveau des courants de contact est proche du bruit électrique que l’on a dans l’habitation. L’appareillage utilisé a été choisi en conséquence. Par ailleurs, beaucoup d’études ont été faites afin de comprendre l’origine de ces courants de contact, à la fois par l’analyse des mesures, la modélisation et la simulation.

Un autre aspect important de notre recherche est d’informer la population sur nos recherches et, notamment de comparer les conséquences biologiques potentielles (par un indicateur reconnu internationalement) entre des courants de contact et l’exposition aux champs magnétique et électrique à proximité des lignes HT.

Pour comprendre l’influence des différentes sources qui induisent un champ électrique dans le corps humain, nous effectuons une comparaison de 15 études. Celles-ci nous permettent de classer l’influence de ces sources (champ externe E et/ou B, courant de contact). Le courant de contact vient largement en tête pour ce qui concerne la quantification de la contrainte interne associée.

Nous avons également réalisé un appareillage pour permettre d’injecter un courant (max 1 mA) dans un avant-bras d’une personne. Cet appareil permet de tester la sensibilité des gens au courant électrique, à différentes fréquences et formes mais également du 50 Hz, avec différents protocoles. En effet, la littérature (et notamment Leitgeb, 2008) a montré une corrélation entre la sensibilité à l’électricité et les hypersensibles . Cet appareil amovible pouvait permettre de tester par nous-mêmes des personnes sur site.

Equipe TDEE
JL. Lilien & B. Mattivi

Le premier objectif est de parvenir à une meilleure connaissance de notre environnement en matière de champs électriques et magnétiques (sources de proximité, ambiantes) et de faire passer des informations scientifiques correctes au public.

Il est nécessaire de maintenir un contact scientifique avec les personnes qui sont inquiètes par les champs 50 Hz. Ces personnes sont généralement très satisfaites de l’aide (mesures sur site et discussion) apportée par des scientifiques indépendants. Il s’agit d’un objectif du BBEMG qui doit être maintenu.

Il est vrai que des champs plus importants que ceux induits par les lignes à haute tension peuvent être observés dans certaines industries, indépendamment de la présence d’une ligne à haute tension dans leur voisinage. La plupart de ces champs pourraient aisément être réduits en y tenant compte dès l’étape de conception du projet.

De nouvelles tendances d’explications possibles du risque accru de leucémie infantile mis en évidence par les études épidémiologiques ont été investiguées et sont prometteuses.

Cette nouvelle hypothèse est basée sur les courants de contacts. Cette hypothèse doit être explorée plus avant en relation avec la leucémie infantile. Il s’agit du premier objectif de notre projet de recherche. L’impact le plus important d’une telle avancée serait de conduire à une solution simple basée seulement sur des recommandations en matière d’installation électrique.

Le second objectif concerne les personnes hypersensibles. Nous avons le sentiment que le niveau de perception du courant pourrait aider à objectiver le diagnostic des personnes hypersensibles qui pourraient alors être testées sur certains paramètres biologiques et aider à trouver des marqueurs biologiques appropriés. Ceci pourrait aider à mettre au point un traitement thérapeutique.

Comme montré dans la littérature, le niveau de perception est un élément important et obtenir notre propre base de données serait d’une importance capitale dans la compréhension de l’impact de certains paramètres (comme la fréquence, la forme du signal, la durée, l’impédance du corps humain.).

Un premier prototype de test sur l’homme à différents niveaux de courant et différentes fréquences (enter 40 Hz et jusque 1 kHz) a été construit et testé. Les premiers résultats obtenus sont convaincants.

Equipe ACE
C. Geuzaine, V. Beauvois, P. Dular, R. Vázquez Sabariego & R. Lorphèvre

L’Unité d’Electricité appliquée agit en tant que support technique, logistique et didactique de toutes les équipes biomédicales. Par conséquent, nos activités principales sont la consultance et le support de toutes les parties prenantes, des conseils pour l’achat d’instruments scientifiques, des mesures, la conception et le développement d’outils particuliers selon les demandes des utilisateurs, des revues de littérature scientifique.

Notre équipe développe aussi des outils numériques (comme GetDP) dédiés spécifiquement aux calculs des champs électriques et magnétiques aux alentours des structures électriques en 3D.

W. Legros, P. Pirotte & JL. Lilien

L’objectif est d’obtenir une meilleure connaissance de l’environnement électrique et magnétique (sources localisées ou ambiantes). De nombreuses mesures de champs d’induction magnétique (en milieu résidentiel ou professionnel) ont été effectuées afin d’améliorer la connaissance de l’exposition réelle à ces champs.

Les mesures résidentielles ont été effectuées dans des habitations familiales de personnes vivant près de lignes électriques aériennes ou désirant acheter un terrain situé sous ou près de lignes aériennes. Des mesures supplémentaires ont été faites dans une étude menée par le service universitaire de psychoneuroendocrinologie (M. Crasson et Pr. J.J. Legros). En tout 95 maisons ont été visitées, chaque chambre occupée au moins une heure par jour a fait l’objet de mesures de manière à pouvoir fournir un temps total d’exposition aux champs mesurés. Le champ était enregistré à trois endroits différents par pièce, notamment près d’appareils électriques et près du compteur électrique. Les caractéristiques particulières éventuellement rencontrées dans ces maisons étaient également notées.

Lilien, J.L., Dular, P., Sabariego, R.V., Beauvois, V., Barbier, P.P., & Lorphevre, R. (2009).
Effects of extremely low frequency electromagnétic fields (ELF) on human beings.
In Proceedings of International colloquium – Power Frequency Electromagnetic Fields ELF EMF, June 3-4, 2009, Sarajevo, Bosnia-Herzegovina.

Lilien, J.L., Dular, P., Sabariego, R.V., Beauvois, V., Barbier, P.P., & Lorphevre, R. (2008).
Effects of extremely low frequency electromagnétic fields (ELF) on human beings. An Engineer point of view.
Revue E tijdschrift – 124ste jaargang/124ème année – n°3-2008.

Mattivi, B., Beauvois, V., Dular, P., Lilien, JL., Lorphèvre, R., & Sabariego, R.V. (2006).
Hypersensitivity to Electricity: The effect of the current waveform on the perception level.
4th Int Workshop on biological effects of electromagnetic fields. Crete, Greece, Oct 2006.

Hoeffelman, J., Decat, G., & Lilien, JL. (2004).
Assessment of the Electric and Magnetic field levels in the vicinity of the HV overhead power lines in Belgium.
CIGRE, 2004, CIGRE session papers, Group C3 (8 pages).

Crasson, M., Legros, J.J., Scarpa, P., and Legros, W. (1999).
50 Hz magnetic field exposure-influence on human performance and psychophysiological parameters. Two double-blind experimental studies.
Bioelectromagnetics, 20 (8), p. 474-486.

A summary of standards for human exposure to electric and magnetic fields at power frequencies.
Working Group 36/01 and 06.CIGRE (Joint paper). Electra 1998, August, 179, 51 p.