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Theses Year : 2004

Investigation of the effects of low-frequency electromagnetic fields on the physicochemical properties of water

Etude de l'effet de champs électromagnétiques basse fréquence sur les propriétés physico-chimiques de l'eau

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Abstract

We have established the effects of the action of low-frequency electromagnetic fields (LFEMF) on physicochemical properties of water by exposing during 6h water samples prepared under severely controlled conditions (purification; atmospheric, electromagnetic and acoustic isolation; chemically inert containers) to sinusoidal fields (< 1 kHz), of low intensity (1 mT, 4 mV/m), supplied by a pulsed wave generator. The effect was characterized by elastic light scattering and photoluminescence, whose intensities decreased by 30% and 70% respectively. Additional dynamic light scattering and degassing showed a decrease of a population of nanobubbles of about 300 nm diameter. Our interpretation: the LFEMF act on the gas/water interface by disturbing the ionic double-layer which stabilizes gas nanobubbles in water; the photoluminescence results from the excitation of these hydrated ionic compounds.
L'hypothèse directrice de ce travail est la possibilité d'une action des champs électromagnétiques basse fréquence sur les propriétés physico-chimiques de l'eau et via son activité sur des systèmes biologiques. Cette hypothèse a été induite par le grand nombre de publications sur ces sujets parues au cours de ces dix dernières années, mais aussi par la difficulté d'en tirer des conclusions du fait du caractère contradictoire de certains résultats ou de conditions expérimentales mal explicitées et parfois mal contrôlées. Dans la première partie de notre étude, des expériences de diffusion Raman et de photoluminescence réalisées sur des échantillons d'eau pure nous ont permis d'identifier la présence de polluants chimiques provenant des récipients servant au stockage des échantillons. Sous le contrôle de ces techniques extrêmement sensibles, nous avons mis au point un protocole de préparation des échantillons rigoureux permettant de limiter ces artéfacts. Les efforts ont notamment porté sur : (i) la purification de l'eau par osmose inverse et par une étape finale appelée « polissage », (ii) le contrôle de l'environnement atmosphérique (boîte à gants avec atmosphère contrôlée), électromagnétique et acoustique (boîtes de traitement et de stockage du type cage de Faraday avec revêtement de mu-métal et isolation acoustique), (iii) l'inertie chimique des récipients (utilisation exclusive de silice fondue de haute pureté de qualité optique). La seconde partie du travail a porté sur l'étude de l'effet des champs électromagnétiques sur les échantillons d'eau préparés en suivant le protocole caractérisé dans la première partie. Nous avons choisi des champs électromagnétiques sinusoïdaux de basse fréquence (< 1 kHz), délivrés en train d'ondes de quelques secondes et appliqués pendant six heures avec des intensités faibles (champ magnétique d'environ 1 mT et champs électrique d'environ 4 mV/m). Parmi toutes les expériences de caractérisation réalisées, seules celles de diffusion élastique de la lumière et de photoluminescence ont permis d'observer des effets notables à savoir une baisse importante, de l'ordre de 30%, pour l'intensité de diffusion et d'environ 70% pour l'intensité de photoluminescence après exposition au champ électromagnétique. Des expériences complémentaires de diffusion dynamique de la lumière et de dégazage des échantillons ont permis de conclure que l'action du champ électromagnétique avait porté principalement sur les bulles de gaz présentes dans les échantillons d'eau, entraînant notamment une forte baisse d'une population de nanobulles d'environ 300 nm de diamètre. L'ensemble de ces résultats suggère que les champs électromagnétiques basse fréquence pulsés agiraient sur l'interface gaz/eau, principalement en perturbant la double-couche ionique qui stabilise les nanobubbles de gaz dans l'eau. La photoluminescence des échantillons résulterait de l'excitation de ces composés ioniques hydratés concentrés autour des bulles de gaz.
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Cite

Philippe Vallée. Etude de l'effet de champs électromagnétiques basse fréquence sur les propriétés physico-chimiques de l'eau. Sciences pharmaceutiques. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2004. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00009153⟩
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