COMMENT MESURER LES CHAMPS ELECTROMAGNETIQUES DE LA TELEPHONIE MOBILE

Daniel Oberhausen – 8 juin 2008

Pour répondre à cette question, il convient de préciser tout d’abord que l’on doit distinguer les mesures effectuées en champ formé, essentiellement à propos des stations de base (GSM, DCS, UMTS, WiMAX...), les évaluations en champ proche pour les téléphones eux-mêmes et le cas particulier des nouvelles expositions telles le WiFi ou le Bluetooth.

Il convient de noter également immédiatement que Les ondes utilisées par la téléphonie mobile et les applications connexes (WiFi, WIMAX…) sont des ondes extrêmement complexes, au sens où le signal utilisé mobilise aussi bien des hautes fréquences ou micro-ondes que des extrêmement basses fréquences (217 Hz, 8 Hz, 4 Hz....etc). Cette complexité nécessiterait donc un traitement particulier. Or, toutes les mesures prévues par les protocoles comparables à celui utilisé en France portent sur des niveaux de porteuse et négligent la mesure des modulations qu’il faudrait connaître pour apprécier la nature réelle des expositions. Ceci est d’autant plus nécessaire que les travaux de laboratoire sont menés en suivant des protocoles rigoureux où l’exposition est exprimée en terme de durée et de niveau et que les études épidémiologiques doivent adopter une démarche comparable. L’identification du niveau ou plutôt des niveaux d’exposition par fréquences constitue donc un enjeu fondamental.

[1] Les mesures en champ formé :

Pour effectuer ces mesures la France, en l’absence de protocole international, a défini son propre document connu sous le nom de protocole de l’ANFR lequel présente à la fois des avancées et des limites.

[1,1] Il s’agit des mesures décrites dans le document de l’ANFR (protocole de mesure in situ version 2.1) et elles reposent sur la possibilité d’utiliser l’approximation des ondes planes et donc de se trouver « loin » de l’émetteur dans les conditions dites de Fraunhofer. En pratique, il suffit de se placer à une distance supérieure à 2D²/lambda où la longueur d’onde lambda est 30 cm en 900 MHz, 15 cm en 1800 MHz, 13 cm en 2200 MHz... quant à D, il s’agit d’un paramètre décrivant l’émetteur et qui doit être déterminé au cas par cas. La distance obtenue par ce calcul peut dépasser plusieurs dizaines de mètres.

Dans cette approximation on peut mesurer indifféremment l’une des trois grandeurs :

 E (champ électrique) en volts par mètre.
 H (champ magnétique) en ampères par mètre
 S (densité de puissance) en watts par mètre carré car on a la relation : S = E²/377 = H² x 377 ce qui permet par exemple de ne parler que de volts par mètre, habitude prise en France.

[1,2] Les mesures sur site décrites par l’ANFR visent à répondre à la question « qui sont les émetteurs extérieurs et à quel niveau contribuent-ils ? ».

Grâce à l’analyseur de spectre, il est possible de décrire l’exposition subie du fait des fréquences descendantes (celles des émetteurs extérieurs). C’est là un point fondamental car l’utilisation du seul champmètre à large bande qui intègre la totalité des fréquences (celles issues des téléphones portables des participants par exemple) ne répond pas à la question. Par le recours aux extrapolations, il est possible d’estimer ce que serait l’exposition au maximum de trafic. C’est en effet le seul moyen d’opérer sauf à mesurer le 1er janvier à zéro heure.

[1,3] Dans sa version actuelle le protocole de l’ANFR permet donc de répondre de façon convenable – quoique limitée (problème de la modulation évoquée plus haut) - à la question de savoir qui pollue et à quel niveau

Si l’analyse spectrale et l’extrapolation sont deux principes fondamentaux du protocole à conserver, il faut constater que, dans certains cas, une question légèrement différente est posée par un riverain. Il s’agit de dire qui est le pollueur principal et de mesurer la pollution maximale infligée par ledit opérateur. Comme le point de mesurage est déterminé au maximum donné par la sonde à large bande, que ce champmètre intègre l’ensemble des rayonnements de 100 kHz à 3GHz (et parfois au-delà de cet intervalle), on tombe souvent à côté de ce qui permettrait de répondre. Afin de répondre à cette autre question il convient d’utiliser d’emblée l’analyseur de spectre, de repérer, en un lieu de vie, quel est le pollueur principal, de chercher alors la nuisance maximale dans la bande de fréquence considérée afin de se situer à partir de ce point pour les mesures. Comme les valeurs sont très sensibles au choix du point de mesurage cette précaution est très importante et peut conduire à des conclusions assez différentes relatives à un pollueur principal.

[1,4] Dans les rapports de mesure, les valeurs relevées sont souvent exprimées en pourcentage de la norme. Cette habitude est à bannir car elle préjuge du caractère protecteur de cette norme alors même qu’elle fait l’objet d’un vaste débat au sein de la communauté scientifique (Cf. rapport BioInitiative). Le citoyen est en droit d’attendre qu’on lui fournisse simplement les niveaux en volts par mètre dans les différentes bandes hertziennes ainsi que la valeur synthétique pour la nuisance totale.

Si l’expression des résultats en terme de pourcentage de la norme est de peu d’intérêt mais, par contre, il est essentiel de fournir les données dans l’intervalle de confiance à 95%. Dire au citoyen qu’il est exposé à 2,5 V/m en DCS n’a pas le même sens que de l’informer du fait qu’il a une probabilité de 95% de subir une valeur comprise entre 0,5 V/m et 4 V/m de la part d’un opérateur.

[1,5] De nouveaux appareils de mesure permettent d’apprécier l’exposition au WiMAX (3,5 GHz) et il est urgent que l’ANFR propose un protocole adapté à cette évaluation.

[2] Les mesures en champ proche :

[2,1] Elles sont utilisées systématiquement dans les expériences de laboratoire, qu’il s’agisse d’exposer des rats ou des cultures de tissus humains, et leurs résultats sont indiquées par les fabricants de téléphones mobiles. On se trouve dans la zone de Rayleigh (distance inférieure à D²/2 lambda) ou bien en zone de Fresnel (distance comprise entre D²/2 lambda et 2D²/lambda).

Dans ce cas, l’onde n’est pas plane et les résultats donnés par exemple par les sondes isotropes à large bande sont dépourvus de signification. On doit déplorer que de tels mesurages soient parfois effectués sur des téléphones mobiles pour donner des valeurs en volts par mètre qui n’ont pas grand sens. En effet, lorsque l’on se situe dans les zones où le champ n’est pas formé, on est amené à observer directement l’onde dans la matière et à exprimer les résultats par le DAS (débit d’absorption spécifique) exprimé en watts par kilogramme.

Pour les téléphones, cette mesure de DAS fait l’objet d’un protocole international décrit par le CENELEC (Comité Européen de Normalisation Electrotechnique) : une résine supposée posséder les propriétés électriques de la matière vivante est munie de sondes sensibles au champ électrique conduisant à une évaluation de la puissance dissipée. Ce dispositif permet de simuler les effets d’un téléphone portable disposé à l’oreille et la norme (EN50360) impose à un tel appareil de ne pas imposer plus de 2 W/kg à sa puissance maximale d’émission pour l’ensemble tête et tronc, moyenné dans 10 grammes de tissus. L’opération est menée sur un mannequin reproduisant la forme du corps humain.

[2,2] Le DAS constitue un paramètre utile pour les recherches menées sur l’animal ou les cultures de tissus, il permet en effet une bonne reproductibilité des conditions d’étude et donc la possibilité d’obtenir des conclusions. Pour ce qui concerne les téléphones mobiles, l’achat doit a priori être guidé par la recherche de la plus petite valeur, mais cette grandeur demeure assez fruste.

D’une part, la moyenne portant sur 10 grammes de tissus ne tient aucun compte de la spécificité des diverses parties du cerveau humain et le néocortex par exemple peut se trouver subir une exposition nettement supérieure à la moyenne dès lors qu’il se trouve à la périphérie et donc proche du téléphone. L’onde évanescente peut en effet dépasser très nettement le DAS légal à quelques millimètres sous la boîte crânienne. D’autre part les simulations informatiques de la distribution du champ dans la tête révèlent la présence de « points chauds » qui correspondent à la présence des maxima d’une onde dans une cavité ce qui, là encore, provoque inévitablement des dépassements locaux préoccupants de la valeur légale. Ensuite les dernières avancées de biologie théorique montrant la formation de radicaux libres au niveau des membranes cellulaires doivent nous faire porter une attention toute particulière sur ces valeurs locales élevées de l’exposition (Friedman et al., 2007). Enfin les outils de calcul actuellement disponibles donnent accès à des simulations au millimètre, ce qui est très intéressant, mais la vie travaillant au nanomètre l’étendue de notre ignorance dans la prévision des effets à cette échelle est considérable.

[3] Cas des nouvelles sources de pollution électromagnétiques :

[3,1] Le Wi-Fi a défrayé la chronique car les malaises ressentis ont eu une grande acuité alors même que l’exposition ne semblait pas élevée. La question de la mesure de cette nuisance est à l’ordre du jour mais c’est un problème ouvert dans le silence du protocole ANFR qui traite ce rayonnement de manière banale comme une partie de la bande 2,2 – 3 GHz (Radars, BLR, FH).

Les utilisateurs d’ordinateurs nomades équipés Wi-Fi qui posent l’appareil sur leurs genoux se trouvent dans une situation assez comparable à celles des usagers de téléphones mobiles à ceci près que ce sont les gonades qui se trouvent subir une exposition préoccupante, des travaux devraient être menés sur ce sujet, le DAS est probablement la grandeur à retenir. Les personnes qui se trouvent chroniquement exposées au rayonnement de balises Wi-Fi sont dans une situation qui peut se rapprocher de celle des riverains de stations-relais mais il faut mesurer séparément E et H dès lors qu’on se trouve souvent en zone de Fresnel. Le plus délicat concerne l’évaluation de l’exposition maximale laquelle devrait être produite artificiellement ou calculée par divers moyens sur lesquels, à ma connaissance, rien n’est précisé actuellement.

Le Wi-Fi utilisé en station de base peut être traité en champ formé mais la question de l’extrapolation reste entière.

[3,2] Le bluetooth relève de la même approche que le Wi-Fi mais avec des niveaux en général plus faibles. Il pourra bénéficier des progrès accomplis dans la connaissance du Wi-Fi.

[3,3] Quant au WiMAX il est prévu un traitement comparable à ceux du GSM ou de l’UMTS mais le protocole n’est pas encore publié. Des analyseurs de spectre existent mais il faudra prévoir un nouveau système antennaire adapté à ces gammes de fréquence.

L’ensemble de ces mesures, répétons-le, ne porte que sur les niveaux de la porteuse alors même que les ELF dues à la modulation sont reconnues comme des facteurs pathogènes. Une des clés de l’origine des malaises dus au Wi-Fi se situe peut-être là et il est très regrettable que de telles techniques soient immédiatement massifiées dès qu’elles sortent des bureaux d’étude sans la moindre étude d’impact sanitaire préalable.