18 janvier 2018
Commentaire : l'éolienne tue indirectement lentement mais... sûrement!
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Version originale en langue anglaise : http://www.engineersjournal.ie/2018/01/18/ilfn-infrasound-low-frequency-noise-turbine-health/
Ingénieur biomédical, le Dr Mariana Alves-Pereira a récemment étudié l'impact de l' ILFN sur les éoliennes en Irlande, concluant que les réglementations sur le bruit doivent être mises à jour d'urgence pour refléter les niveaux de bruit qui mettent en danger la santé humaine.
L'infrason et le bruit à basse fréquence (ILFN) sont des ondes de pression dans l'air qui se produisent à des fréquences ≤ 200 Hz. Ceux-ci peuvent ou ne peuvent pas être ressentis ou entendus par des êtres humains. Afin de clarifier les concepts, les définitions suivantes sont utilisées dans ce rapport:
- Phénomènes acoustiques: ondes de pression dans l'air qui peuvent ou non être perçues par l'homme;
- Son: phénomènes acoustiques qui peuvent être captés et perçus par l'oreille humaine;
- Bruit : bruit jugé indésirable;
- Vibration: implique une transmission d'énergie solide à solide.
La société utilisait déjà une échelle logarithmique pour décrire la puissance dans un câble électrique et il était logique de noter le volume des sons sur une échelle logarithmique liée à la tension la plus faible qui pouvait être entendue.
Initialement, il a appelé cette mesure une «unité de sensation», mais plus tard, pour commémorer leur fondateur Alexander Graham Bell, ils l'ont rebaptisé «Bel». Un dixième d'un Bel est devenu connu sous le nom deciBel, corrompu à décibel, qui a collé avec la communauté scientifique à ce jour.
Les courbes de Fletcher-Munson et la métrique dBA
Pour résoudre le problème du bruit industriel au début du XXe siècle, la mesure était essentielle, de même qu'une mesure. À ce moment-là, les chercheurs étaient très conscients que les lectures sur un sonomètre ne représentaient pas la force ou l'intensité du son par rapport à la perception de l'ouïe du sujet.
Du point de vue biomédical, ce concept de perception est subjectif et change entre les individus et sur des échelles de temps allant de quelques minutes à des dizaines d'années. En dépit de ces contraintes sérieuses, il a été reconnu qu'une mesure moyenne du volume sonore aurait une certaine valeur pour la médecine et la santé publique.
Harvey poursuivit ses recherches avec Wilden Munsen, un de ses collaborateurs, en faisant varier la fréquence de l'électricité pour donner des sons purs, auxquels on entendait 23 de ses collègues qui écoutaient différents niveaux sonores, toujours à travers un simple écouteur téléphonique. (On suppose qu'ils ont tous une bonne ouïe). Ils ont ensuite été invités à marquer les sons à intensité égale à celle générée par un courant alternatif à 1000 cycles par seconde.
Le niveau du son dépend bien entendu de la tension appliquée, qui peut être mesurée. Il est important de noter ici deux contraintes significatives: Les sons étaient des ondes sinusoïdales «pures», qui ne sont pas communes dans la nature, et les écouteurs enfermaient l'oreille du sujet. C'est une manière très peu naturelle d'écouter un son très artificiel.
Les résultats numériques de cette étude sont connus sous le nom de courbes de Fletcher-Munsen (Fig 1). Les unités (logarithmiques) de ces courbes sont appelées «phonons» et l'inverse de la courbe de 40 phon constitue la base de l'échelle de pondération de fréquence A utilisée partout aujourd'hui.
(Fig 2).
Échelle de pondération de fréquence A
La pression minimale requise pour que l'être humain perçoive un son à 1 000 Hz est considérée comme étant de 20 micropascal, soit une intensité de 10 à 12 watts par mètre carré. Cela correspond à 0 phon sur la figure 1, et à 0 dBA à la figure 2. Malgré toutes ses imperfections, la pondération A a persisté pendant des décennies et est devenue la norme de facto pour la mesure du bruit ambiant. Mais la pondération A est-elle suffisante pour toutes les circonstances?
La réponse est catégorique non'. Elle concerne la perception de l'intensité sonore, qui réduit fortement toutes les fréquences inférieures à 1000 Hz et se termine à 20 Hz. Cette limite de 20 Hz était une conséquence des limitations de l'équipement des années 1920 et 30, mais est restée la limite inférieure de l'audition humaine à ce jour. L'hypothèse selon laquelle les dommages causés par une exposition excessive au bruit sont directement liés à la perception du volume sonore est également restée à ce jour.
Observez sur la figure 2 qu'à 10 Hz, il y a une différence de 70 dB entre ce qui est mesuré et ce qui est, de fait , présent dans l'environnement. En d'autres termes, trois ordres de grandeur d'énergie et demi sont actualisés à cette fréquence.
Les implications pour la santé publique sont considérables, et dans ce raisonnement, tout événement inférieur à 20 Hz devient sans conséquence - d'autant plus qu'il n'est pas impliqué dans les effets classiques d'une exposition excessive au bruit: perte auditive.
Il y a aussi des problèmes de résolution de temps et de fréquence. Les phénomènes acoustiques sont des événements variant dans le temps. Une moyenne de 10 minutes d'événements acoustiques peut cacher plus qu'elle ne révèle. De même, la segmentation des fréquences en bandes d'octave ou 1/3 d'octave pour l'analyse peut également cacher beaucoup de choses qui doivent être vues.
Aujourd'hui, les équipements abordables et hautement portables peuvent enregistrer des environnements acoustiques et permettre une post-analyse en incréments de temps inférieurs à la seconde et une résolution de 1/36 d'octave. L'analyse de forme d'onde à partir du fichier sonore peut directement atteindre une résolution encore meilleure.
Études de terrain en Irlande
Les résultats suivants, récemment obtenus dans des études de terrain menées en Irlande (juillet-novembre 2017), montrent pourquoi une telle résolution est nécessaire pour comprendre les environnements riches en ILFN. La métrique classique (en dBA, moyennes de 10 min et bandes de 1/3 d'octave) sera mise en contraste avec ce qui est nécessaire pour les préoccupations liées à la santé humaine (en dB sans pondération fréquentielle et résolutions de 0,2 s et 1 / 36- bandes d'octave), et pas simplement le respect de la réglementation.
- Équipement et méthodes
- Emplacement
Tableau 1: Dates et heures des enregistrements
| Numéro de la maison | Rendez-vous amoureux | Temps | Blue Channel | Circuit Rouge |
| 1 | 04 juillet | 04:05 - 06:48 | Dans la chambre de l'enfant-1 | Dans la chambre de l'enfant-2 |
| 05 juillet | 15h33 - 17h50 | |||
| 10 octobre | 17h40 - 18h43 |
Fig 3: Reconstruction utilisant une image de Google Earth et montrant la position relative de Home 1 et de chacune des six éoliennes industrielles
Résultats
Les valeurs obtenues pour le niveau de pression sonore et les bandes de 1/3 d'octave sont visibles sur les figures 4 et 5. La mesure dBA globale (barres rouges étiquetées «Tot») reflète le son que les humains entendraient s'ils étaient présents dans cet environnement.
Le niveau de pression acoustique en dBin métrique (barres grises étiquetées «Tot») reflète la quantité d'énergie acoustique à laquelle les humains sont exposés de manière concomitante. L'écart croissant entre les deux peut être vu que la fréquence tombe en dessous de 1000 Hz.
La figure 6 montre le sonagramme correspondant à la même période de 10 minutes. Cette représentation visuelle des événements acoustiques variant avec le temps et la fréquence fournit beaucoup plus d'informations que l'approche classique (Fig. 4 et 5).
Ici, des événements à court terme peuvent être observés dans la région de 20 à 50 Hz (figure 6). On peut voir des composantes tonales à 10 Hz et 20 Hz qui ne sont pas stables en amplitude et peuvent être modulées en amplitude, c'est-à-dire lorsque l'amplitude de la pression n'est pas continue et varie périodiquement avec le temps. Les moyennes sur 10 minutes, utilisées dans presque toutes les législations, masquent ces variations et ne sont représentatives que des composantes tonales qui sont essentiellement invariantes au cours de la période de 10 minutes en question.
Le périodogramme (figure 7) sur les mêmes 10 minutes montre qu'il existe des composantes tonales distinctes qui forment une série harmonique. Lorsque les IWT sont la source de l' ILFN, les lames rotatives génèrent des ondes de pression répétées car chaque lame remplace la précédente à n'importe quelle position.
Une série harmonique est formée avec la «fréquence de passage de la lame» comme fréquence fondamentale (0,8 Hz ici). Ces harmoniques constituent ce que l'on appelle la signature de l'éolienne [7], qui est impossible à identifier en utilisant la méthode classique de dBA, 1/3 octave, moyenne de 10 minutes.
Dernières pensées
Les problèmes de santé associés à une exposition excessive aux ILFN sur le lieu de travail existent depuis le boom industriel des années 1960 [8]. Cependant, au cours des dernières années, les quartiers résidentiels ont également commencé à être inondés d'ILFN [9-14]. La famille qui vit à la maison 1, par exemple, a abandonné sa résidence en raison d'une grave détérioration de sa santé chez tous les membres de sa famille.
Les acousticiens accrédités ne peuvent pas déterminer les niveaux de conformité pour ILFN parce qu'il n'y en a pas - la grande majorité des réglementations dans le monde ne couvrent pas cette partie du spectre acoustique. Néanmoins, les responsables de la santé publique et les agences doivent remplir leurs descriptions de travail en prenant conscience des limites des directives et règlements actuels sur le bruit.
Des alternatives existent pour recueillir des informations acoustiques pertinentes pour la protection des populations humaines, tant dans le cadre professionnel que résidentiel. Les réglementations et lignes directrices sur le bruit doivent être mises à jour d'urgence afin de refléter de manière appropriée les niveaux d'ILFN qui sont dangereux pour la santé humaine.
| Accueil 1: Pondération A, bandes 1/3 d'octave (0,5-4000 Hz), moyenne sur 10 minutes - Canal Rouge |
| Fig 4: Les données couvrent un intervalle de 10 minutes analysé entre 0,5-4000 Hz, en bandes de 1/3 d'octave, tel qu'enregistré dans Home 1, le 10 octobre 2017, à 18:30 (microphone rouge, c.-à-d. ). Les barres rouges sont des valeurs pondérées A, tandis que les barres grises indiquent l'énergie acoustique qui est présente de facto dans dBLin. Dans cet environnement, l'être humain percevrait à travers l'oreille un niveau de pression global pondéré A d'environ 34 dBA (barre rouge), tout en étant simultanément exposé à un niveau de pression acoustique global d'environ 74 dBLin (Tot - gris bar). |
| Accueil 1: Pondération A, bandes 1/3 d'octave (0,5-1000 Hz), moyenne sur 10 minutes - Canal Rouge |
| Fig 5: Les données couvrent un intervalle de 10 minutes analysé entre 0,5-1000 Hz, en bandes de 1/3 d'octave, enregistré dans Home 1, le 10 octobre 2017, à 18:30 (microphone rouge, c'est-à-dire dans la chambre d'enfant-2 ). Les barres rouges sont des valeurs pondérées A, tandis que les barres grises indiquent l'énergie acoustique qui est présente de facto dans dBLin. Dans cet environnement, l'être humain percevrait à travers l'oreille un niveau de pression global pondéré A d'environ 26 dBA (barre rouge), tout en étant simultanément exposé à un niveau de pression acoustique global d'environ 74 dBLin (Tot - gris bar). |
| Accueil 1: Pas de pondération, bandes de 1/36 d'octave (0,5-1000 Hz), moyenne de 0,2 s - Red Channel |
| Fig 6: Sonogramme couvrant le même intervalle de 10 minutes (600 s) que sur les figures 4 et 5, montrant des caractéristiques variables dans le temps. La barre de couleur à droite indique les valeurs du niveau de pression acoustique en dB linéaire (sans pondération). La ligne horizontale vue à 20 Hz n'est pas une tonalité continue car sur les 600 s, son niveau de pression (données codées en couleur) varie. On peut voir un fort phénomène acoustique (jaune) à 1,6 Hz et également à 0,8 Hz. |
| Fig 7: Périodogramme couvrant le même intervalle de 10 minutes (600s) que sur les figures 4-6, et analysé entre 0,5-1250 Hz. La fréquence de passage de la lame de l'IWT est de 0,8 Hz. Les harmoniques de cette fréquence fondamentale sont représentées sur la figure. Chaque bande de fréquence composant la série harmonique a un pic bien défini, par exemple, la ligne horizontale vue sur la figure 7 à 20 Hz est représentée ici comme un pic à 20 Hz. |
Mariana Alves-Pereira
- Mariana Alves-Pereira
- Huub Bakker
- Bruce Rapley
- Rachel Summers
Les références:
[1] Dickinson P (2006). Changements et défis dans la mesure du bruit environnemental. Acoustics Australia, 34 (3), 125-129.
[2] Wikicommons (2017). Courbes de Fletcher-Munson.
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Lindos4.svg
[3] Dirac (2017). Dirac Delta Encyclopedia Science & Engineering, A-Pondération.
http://diracdelta.co.uk/wp/noise-and-vibration/a-weighting/
[4] Atkinson & Rapley Consulting Ltd (2017). Fiche technique du SAM Scribe FS Mk 1. www.smart-technologies.co.nz
[5] Primo Co, Ltd. (Tokyo, Japon) (2017). Fiche technique pour le microphone électret à condensateur, sur mesure, modèle EM246ASS'Y.
http://www.primo.com.sg/japan-low-freq-micro
[6] Bakker HHC, BI Rapley, SR Summers, M Alves-Pereira, Dickinson PJ (2017). Un instrument d'enregistrement abordable pour la caractérisation acoustique des environnements humains. ICBEN 2017, Zurich, Suisse, n ° 3654, 12 pages.
[7] Cooper S (2014). Les résultats d'un programme d'essais acoustiques Cape Bridge Water Wind Farm. Préparé pour Energy Pacific (Vic) Pty Ltd, Melbourne, Australie.
http://www.pacifichydro.com.au/files/2015/01/Cape-Bridgewater-Acoustic-Report.pdf
[8] Alves-Pereira M (1999). Pathologie extra-orale induite par le bruit. Un examen et un commentaire. Aviation, espace et médecine de l'environnement, 70 (3, Suppl.): A7-A21.
[9] Torres R, Tirado G, Roman A, Ramirez R, Colon H, Araujo A, Pais F, Lopo Thon JMC, Castelo Branco MSNAA, Alves-Pereira M, Castelo Branco NAA (2001). Maladie vibroacoustique induite par une exposition à long terme à des explosions sonores. Internoise2001, La Haye, Hollande, 2001: 1095-98. (ISBN: 9080655422)
[10] Araujo A, M de Alves-Pereira, J de Joanaz de Melo, Castelo Branco NAA (2004). Maladie vibroacoustique chez un homme de dix ans. Internoise2004. Prague, République tchèque, 2004; N ° 634, 7 pages. (ISBN: 80-01-03055-5)
[11] Alves-Pereira M, Castelo Branco, NAA (2007). Le bruit des éoliennes à domicile favorise les maladies vibroacoustiques. Deuxième réunion internationale sur le bruit des éoliennes, Lyon, France, 20-21 septembre, document n ° 3, 11 pages.
[12] Castelo Branco NAA, Costa e Curto T, Mendes Jorge L, Cavaco Faísca J, Amaral Dias L, Oliveira P, J Martins dos Santos, Alves-Pereira M (2010). Famille avec des éoliennes à proximité de la maison: suivi du cas présenté en 2007. 14ème rencontre internationale sur le bruit à basse fréquence, les vibrations et leur contrôle. Aalborg, Danemark, 9-11 juin 2010, 31-40.
[13] Lian J, Wang X, Zhang W, Ma B, Liu D (2017). Mécanismes de génération multi-sources pour le bruit à basse fréquence induit par la décharge d'inondation et la dissipation d'énergie d'un haut barrage avec un déversoir de type saut à ski. Revue internationale de recherche environnementale et de santé publique, 14 (12): 1482.
[14] Rapley BI, Bakker HHC, Alves-Pereira M, Summers SR (2017). Rapport de cas: Sensibilisation croisée aux infrasons et au bruit à basse fréquence. ICBEN 2017, Zurich, Suisse (document n ° 3872).
http://www.engineersjournal.ie/2018/01/18/ilfn-infrasound-low-frequency-noise-turbine-health/ http://www.engineersjournal.ie/wp-content/uploads/2018/01/ wind-turbines.png http://www.engineersjournal.ie/wp-content/uploads/2018/01/wind-turbines-300x300.png Bio audio, énergie, énergies renouvelables, éolien, parc éolien
Sur le site Web d'Engineers Ireland, la recherche de «infrasons» ou de «bruit à basse fréquence» ne donne aucun résultat. Une recherche sur le «bruit» donne cependant 44 résultats. Pourquoi les infrasons et le bruit à basse fréquence (ILFN) sont-ils encore un sujet si tabou? Bien qu'il soit improbable que cette question particulière sera ...
James Harrington jharrington@engineersireland.ie Administrateur Journal des ingénieurs
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