140 dB ดังแค่ไหน?

เสียง 140 dB ในชีวิตจริงเป็นอย่างไร?

ระดับ 140 dB ไม่ใช่สิ่งที่พบเจอได้ในชีวิตประจำวันทั่วไป คุณไม่สามารถฟังได้อย่างสบายหรือปรับตัวกับเสียงระดับนี้ได้แม้จะได้รับเสียงซ้ำ ๆ ระดับนี้อยู่บนสุดของแถบอันตราย ซึ่งครอบคลุมเสียงทั้งหมดที่ระดับ 100 dB ขึ้นไปในแผนภูมิเดซิเบลของเรา แหล่งกำเนิดเสียงระดับนี้ในชีวิตจริงมีอยู่สองประเภทหลัก ได้แก่ อุปกรณ์การบินและอาวุธปืน

เมื่อเครื่องยนต์เจ็ตของเครื่องบินพาณิชย์หรือเครื่องบินทหารทำงานเต็มกำลังขณะเครื่องบินกำลังขึ้น ระดับเสียงใกล้เครื่องบินจะสูงถึง 140 dB ลูกเรือภาคพื้นดิน ช่างเทคนิคประจำแนวบิน และคนงานบนดาดฟ้าเรือบรรทุกเครื่องบินต้องทำงานใกล้เครื่องยนต์เหล่านี้ หากไม่มีอุปกรณ์ป้องกันเฉพาะ เสียงคำรามจากไอเสียจะสร้างแรงดันเสียงมหาศาล อากาศสั่นสะเทือนอย่างรุนแรงจนรู้สึกได้ที่หน้าอก กะโหลกศีรษะ และลำคอ

อาวุธปืนสร้างเสียงอีกประเภทหนึ่งที่เรียกว่าเสียงกระแทกฉับพลัน (impulse noise) ซึ่งเป็นพลังงานเสียงที่ปะทุขึ้นอย่างรวดเร็วและกินเวลาน้อยกว่าหนึ่งวินาที เมื่อยิงปืนพก ปืนไรเฟิล หรือปืนลูกซอง ก๊าซแรงดันสูงที่ขยายตัวและพุ่งออกจากปากกระบอกปืนจะสร้างคลื่นกระแทก ในระยะใกล้ แรงระเบิดนี้มีระดับเสียงถึง 140 dB หรือสูงกว่าได้อย่างง่ายดาย การยิงปืนในสนามยิงปืนในร่มยิ่งทำให้พลังงานเสียงนี้สะสมมากขึ้น แรงระเบิดสะท้อนจากผนังคอนกรีตแข็ง พื้น และฉากกั้นช่องยิง แทนที่จะกระจายออกไปในพื้นที่โล่ง

ทำไม NIOSH และ OSHA จึงถือว่าเสียงกระแทกสูงสุด 140 dB เป็นขีดจำกัด

หน่วยงานด้านความปลอดภัยในสถานที่ทำงานพิจารณาการสัมผัสเสียงที่รุนแรงโดยอิงตามข้อจำกัดด้านกฎหมายและสุขภาพที่เข้มงวด สถาบันแห่งชาติเพื่อความปลอดภัยและอาชีวอนามัย หรือ NIOSH ให้คำแนะนำเกี่ยวกับขีดจำกัดการสัมผัสเสียงที่อิงหลักฐานการวิจัย เพื่อป้องกันการสูญเสียการได้ยินจากการทำงาน ส่วนสำนักงานบริหารความปลอดภัยและอาชีวอนามัย หรือ OSHA บังคับใช้กฎระเบียบด้านความปลอดภัยในการทำงานตามกฎหมายของสหรัฐอเมริกา

สำหรับเสียงต่อเนื่อง NIOSH กำหนดขีดจำกัดการสัมผัสเสียงที่แนะนำไว้ที่ 85 dBA สำหรับวันทำงาน 8 ชั่วโมง NIOSH ใช้อัตราแลกเปลี่ยน 3 dB ซึ่งหมายความว่าทุกครั้งที่ระดับเสียงเพิ่มขึ้น 3 dB พลังงานเสียงจะเพิ่มเป็นสองเท่า และระยะเวลาการสัมผัสเสียงที่ปลอดภัยจะลดลงครึ่งหนึ่ง ตามอัตราแลกเปลี่ยนนี้ 88 dBA ปลอดภัยเป็นเวลา 4 ชั่วโมง, 91 dBA เป็นเวลา 2 ชั่วโมง, 94 dBA เป็นเวลา 1 ชั่วโมง, 97 dBA เป็นเวลา 30 นาที, 100 dBA เป็นเวลา 15 นาที, 103 dBA เป็นเวลาประมาณ 7.5 นาที, 106 dBA เป็นเวลาประมาณ 4 นาที, 109 dBA เป็นเวลาประมาณ 2 นาที และ 112 dBA เป็นเวลาประมาณ 1 นาที หากคำนวณต่อไปตามลำดับนี้ ระยะเวลาการสัมผัสเสียงที่ปลอดภัยสำหรับ 140 dB จะลดลงเหลือประมาณ 0 วินาทีต่อวัน

เนื่องจากเวลาสัมผัสเสียงที่ปลอดภัยลดลงเหลือศูนย์ ทั้ง NIOSH และ OSHA จึงถือว่าเสียงกระแทกสูงสุด 140 dB เป็นขีดจำกัดเด็ดขาด หูที่ไม่มีการป้องกันต้องไม่สัมผัสเสียงกระแทกฉับพลันที่มีแรงดันเสียงสูงสุดถึงหรือเกิน 140 dB OSHA กำหนดให้นายจ้างดำเนินโครงการอนุรักษ์การได้ยินเมื่อระดับเสียงถึงเกณฑ์ปฏิบัติการ 85 dBA โดยกำหนดขีดจำกัดตามกฎหมายไว้ที่ 90 dBA สำหรับการทำงาน 8 ชั่วโมง โดยใช้อัตราแลกเปลี่ยน 5 dB อย่างไรก็ตาม สำหรับเสียงระเบิดแบบฉับพลัน กฎนี้เด็ดขาด ห้ามไม่ให้คนงานสัมผัสเสียงกระแทกฉับพลันที่ไม่ได้ลดระดับลงและสูงกว่า 140 dB peak ศูนย์ควบคุมและป้องกันโรค หรือ CDC ระบุว่าการสูญเสียการได้ยินไม่น่าจะเกิดขึ้นที่ระดับ 70 dBA หรือต่ำกว่า แม้จะสัมผัสเป็นเวลานาน แต่การสัมผัสเสียงเป็นเวลานานหรือซ้ำ ๆ ที่ระดับ 85 dBA ขึ้นไปทำให้เกิดความเสียหาย ที่ 140 dB ความเสียหายจะเกิดขึ้นทันที

ความเจ็บปวดทางกายและการบาดเจ็บจากเสียงเฉียบพลัน

การได้ยินของมนุษย์ไม่ได้รับรู้เสียง 140 dB ว่าเป็นเพียงเสียงดัง แต่เป็นการบาดเจ็บทางกายอย่างรุนแรง สำหรับคนส่วนใหญ่ เกณฑ์ที่เริ่มรู้สึกเจ็บปวดทางกายจากเสียงอยู่ระหว่าง 120 dB ถึง 130 dB เสียงที่ระดับ 140 dB รุนแรงกว่าเกณฑ์ความเจ็บปวดอย่างมาก การสัมผัสเสียงระดับนี้ทำให้เกิดอาการปวดแปลบเหมือนถูกแทงภายในช่องหู ปฏิกิริยาสะดุ้งโดยไม่สมัครใจ และอาการสับสนมึนงงอย่างรุนแรง

ภายในหูชั้นในมีคอเคลีย (cochlea) ซึ่งเป็นอวัยวะที่มีของเหลวอยู่ภายในและบุด้วยเซลล์ขนรับความรู้สึกที่บอบบางนับพันเซลล์ เรียกว่าสเตอริโอซิเลีย (stereocilia) เซลล์ขนเหล่านี้แปลงการสั่นสะเทือนของของเหลวให้เป็นสัญญาณไฟฟ้าที่ส่งไปยังสมอง เมื่อคลื่นเสียง 140 dB กระทบหู แรงทางกลจะรุนแรงมาก คลื่นความดันอาจยืด ฉีก หรือทำให้สเตอริโอซิเลียขาดได้ทันที และยังอาจทำให้เยื่อแก้วหูซึ่งเรียกกันทั่วไปว่าแก้วหูฉีกขาดได้ด้วย

สัญญาณเตือนทันทีสองประการบ่งชี้ว่าเกิดการบาดเจ็บจากเสียงแล้ว ประการแรกคืออาการหูอื้อ ซึ่งเป็นเสียงกริ่ง เสียงหึ่ง หรือเสียงฟู่ในหูอย่างต่อเนื่อง ประการที่สองคือภาวะการได้ยินไวต่อเสียงลดลงชั่วคราว (temporary threshold shift) ซึ่งทำให้รู้สึกว่าได้ยินเสียงอู้อี้ ราวกับมีสำลีก้อนหนาอุดหูอยู่ แม้ความไวในการได้ยินบางส่วนอาจกลับคืนมาภายในหลายวัน แต่ความเสียหายของเซลล์จากเสียง 140 dB มักเป็นแบบถาวร การยิงปืนนัดเดียวโดยไม่ป้องกันหูสามารถทำลายเซลล์ขนที่ไม่งอกขึ้นใหม่ได้

สัญญาณเตือนที่สังเกตได้อีกอย่างในสภาพแวดล้อมที่มีเสียงดัง คือการต้องออกแรงเปล่งเสียง หากคุณต้องตะโกนสุดเสียงเพื่อให้คนที่ยืนห่างออกไปในระยะแขนได้ยิน แสดงว่าระดับเสียงรอบข้างอยู่ที่ประมาณ 85 dBA หรือสูงกว่าแล้ว ที่ 140 dB เสียงพูดตามปกติของมนุษย์จะถูกกลบจนหมด และไม่สามารถสื่อสารด้วยคำพูดได้

ฟิสิกส์ของ 140 dB: พลังงาน การถ่วงน้ำหนัก และระยะทาง

เดซิเบลเป็นหน่วยลอการิทึม ไม่ใช่หน่วยเชิงเส้น ซึ่งหมายความว่าแต่ละขั้นที่เพิ่มขึ้นบนสเกลทำให้เกิดผลแบบทวีคูณ ไม่ใช่แค่การบวกธรรมดา การเพิ่มขึ้น +10 dB หมายความว่าเสียงจะดังขึ้นประมาณสองเท่าตามการรับรู้ของมนุษย์ และมีพลังงานเสียงเพิ่มขึ้นสิบเท่า การเพิ่มขึ้น +3 dB ทำให้พลังงานเสียงเพิ่มเป็นสองเท่า หากมีแหล่งกำเนิดเสียงที่มีระดับเท่ากันสองแหล่งทำงานพร้อมกัน ระดับเสียงรวมจะเพิ่มขึ้นประมาณ 3 dB

เพื่อให้เข้าใจพลังงานมหาศาลของ 140 dB ลองเปรียบเทียบกับระดับที่ต่ำกว่าบนแผนภูมิของเรา:

• เสียงที่ 140 dB มีพลังงานเป็นสิบเท่าของ 130 dB และฟังดูดังเป็นสองเท่า
• เสียงที่ 140 dB มีพลังงานเป็นหนึ่งร้อยเท่าของ 120 dB
• เสียงที่ 140 dB มีพลังงานเป็นสิบล้านเท่าของระดับอ้างอิงที่ปลอดภัย 70 dBA ของ CDC

เมื่อประเมินเสียงรบกวนที่มีความเข้มสูง วิศวกรด้านเสียงจะพิจารณาการถ่วงน้ำหนักความถี่ สเกลถ่วงน้ำหนัก A มาตรฐาน ซึ่งเขียนเป็น dBA จะปรับค่าระดับเสียงให้สอดคล้องกับการได้ยินของมนุษย์ โดยลดผลกระทบของความถี่ที่ต่ำและสูงมาก ส่วนสเกลถ่วงน้ำหนัก C ซึ่งเขียนเป็น dBC จะมีการตอบสนองเกือบราบเรียบตลอดช่วงความถี่ที่ได้ยิน และนับพลังงานเสียงเบสความถี่ต่ำด้วย สำหรับเครื่องยนต์เจ็ต เสียงคำรามความถี่ต่ำมีแรงทางกลมหาศาล แม้มิเตอร์อาจแสดงค่าที่ต่ำกว่าเมื่อวัดเป็น dBA แต่การวัดเป็น dBC จะจับแรงดันเสียงเบสที่รุนแรงจากกลุ่มไอเสียได้อย่างแท้จริง

ระยะทางมีบทบาทสำคัญต่อการลดลงของแรงดันเสียงกลางแจ้ง ในสภาพแวดล้อมกลางแจ้งที่ห่างจากผนังสะท้อนเสียง การเพิ่มระยะห่างจากแหล่งกำเนิดเสียงแบบจุดขนาดเล็กเป็นสองเท่าจะลดระดับเสียงลงประมาณ 6 dB ภายในอาคาร เสียงสะท้อนจากผนังและเพดานทำให้ระดับเสียงลดลงน้อยกว่า จึงมีพลังงานเสียงสะสมอยู่ในห้อง

ดังที่ตารางแสดง การถอยห่างจากแหล่งกำเนิดช่วยลดแรงดันเสียงได้ อย่างไรก็ตาม แม้จะอยู่ห่างออกไป 16 เมตร เสียงกระแทก 140 dB ที่ไม่ได้ลดระดับลงก็ยังอยู่ในแถบอันตรายอย่างมาก

ทำไมสมาร์ทโฟนจึงวัด 140 dB ไม่ได้

หลายคนพยายามวัดสภาพแวดล้อมที่มีเสียงดังด้วยแอปพลิเคชันบนมือถือ คุณสามารถตรวจสอบเสียงในชีวิตประจำวันได้ด้วยเครื่องวัดเสียงผ่านเบราว์เซอร์ฟรีของเรา หรือดูแนวโน้มในเครื่องวัดเสียงรบกวน แต่สมาร์ทโฟนสำหรับผู้บริโภคไม่สามารถวัด 140 dB ได้

ไมโครโฟนของสมาร์ทโฟนออกแบบมาสำหรับเสียงพูดของมนุษย์ โดยมีระดับเสียงรบกวนพื้นฐานภายในอยู่ระหว่าง 25 ถึง 35 dB หมายความว่าไม่สามารถตรวจจับเสียงที่เบากว่าช่วงดังกล่าวได้ ที่สำคัญกว่านั้น ฮาร์ดแวร์ของโทรศัพท์มือถือมีขีดจำกัดบนอยู่ระหว่าง 95 ถึง 110 dB เมื่อเสียงดังเกิน 110 dB แผ่นไดอะแฟรมของไมโครโฟนและตัวแปลงสัญญาณแอนะล็อกเป็นดิจิทัลจะทำงานเกินขีดจำกัด การทำงานเกินขีดจำกัดนี้ทำให้สัญญาณถูกตัดอย่างรุนแรง โทรศัพท์จะบันทึกรูปคลื่นที่ยอดแบนและแสดงตัวเลขที่ไม่ถูกต้อง ซึ่งมักค้างอยู่ระหว่าง 95 dB ถึง 105 dB

การทดสอบของ NIOSH แสดงให้เห็นว่าแอปสมาร์ทโฟนที่ดีที่สุดบน iPhone ของ Apple สามารถวัดค่าได้คลาดเคลื่อนประมาณ 2 dBA เมื่อเทียบกับมิเตอร์อ้างอิงที่ปรับเทียบแล้ว ในช่วง 65 ถึง 95 dBA โทรศัพท์ Android หลายรุ่นอ่านค่าได้ต่ำเมื่อระดับเสียงสูงกว่า 90 dB เนื่องจากระบบควบคุมอัตราขยายอัตโนมัติภายในโทรศัพท์ การวัดระดับเสียงต่อเนื่องเทียบเท่า หรือที่เรียกว่า Leq ในช่วงเวลา 30 ถึง 60 วินาที ให้ค่าที่เสถียรกว่าการวัดจุดสูงสุดเพียงชั่วขณะมาก อย่างไรก็ตาม ไม่มีแอปบนโทรศัพท์มือถือใดวัดเสียงกระแทก 140 dB ได้ การประเมินเสียงกระแทกจากอาวุธปืนหรือเครื่องยนต์เจ็ตต้องใช้เครื่องวัดระดับเสียงอุตสาหกรรม Type 1 หรือ Class 1 ที่ผ่านการปรับเทียบและติดตั้งไมโครโฟนแรงดันสูงเฉพาะทาง

กลยุทธ์การป้องกัน: ทำไมต้องป้องกันสองชั้น

เนื่องจาก 140 dB เป็นขีดจำกัดความปลอดภัยเด็ดขาด วิธีป้องกันการได้ยินแบบมาตรฐานจึงไม่เพียงพอ ผู้ที่ทำงานด้านการบินของกองทัพเรือ การบำรุงรักษาภาคพื้นสนามบิน และกีฬายิงปืน ต้องใช้การป้องกันสองชั้น ซึ่งหมายถึงการใส่ที่อุดหูที่กระชับพอดีเข้าไปในช่องหูโดยตรง แล้วสวมที่ครอบหูแบบหนาพิเศษทับด้านนอก

ที่อุดหูที่กระชับพอดีมักลดระดับเสียงได้ 15 ถึง 30 dB หากใส่อย่างถูกต้อง อย่างไรก็ตาม การป้องกันที่ได้จริงมักต่ำกว่าค่าที่ระบุบนฉลากของผู้ผลิต หากที่อุดหูหลวมหรือเลื่อนหลุดระหว่างเคลื่อนไหว ประสิทธิภาพการลดเสียงจริงจะลดลงอย่างมาก แม้ที่อุดหูจะลดเสียงได้เต็ม 30 dB แต่เมื่อนำไปใช้กับแหล่งกำเนิดเสียง 140 dB ก็ยังมีเสียงระดับ 110 dB ส่งถึงแก้วหูโดยตรง ตามขีดจำกัดของ NIOSH เสียง 110 dB จะเป็นอันตรายภายในเวลาไม่ถึงสองนาที การยิงปืนนัดเดียวที่ 140 dB จึงยังเกินขอบเขตความปลอดภัย

การสวมที่ครอบหูทับที่อุดหูช่วยเพิ่มการแยกเสียง แม้จะนำค่าการลดเสียงของทั้งสองอย่างมาบวกกันตรง ๆ ไม่ได้ แต่การใช้ร่วมกันก็เพิ่มการป้องกันและช่วยลดระดับเสียงที่ถึงแก้วหูให้เข้าใกล้ระดับที่ปลอดภัยยิ่งขึ้น สำหรับผู้ที่ทำงานใกล้เครื่องยนต์เจ็ตที่กำลังทำงานหรือเข้าร่วมการยิงเป้า การป้องกันสองชั้นเป็นข้อกำหนดด้านความปลอดภัยที่จำเป็น สวมอุปกรณ์ป้องกันทั้งสองชนิดให้กระชับแน่นก่อนเข้าไปในพื้นที่ และห้ามถอดออกจนกว่าเครื่องยนต์จะดับหรือยืนยันแล้วว่าอาวุธปืนทุกกระบอกไม่มีกระสุน