140 dB to như thế nào?

Âm thanh 140 dB ngoài đời thực nghe như thế nào?

Mức 140 dB không phải là âm thanh bạn thường gặp trong đời sống hằng ngày. Bạn không thể nghe âm thanh đó một cách thoải mái hay thích nghi với nó qua nhiều lần tiếp xúc. Đây là mức cao nhất trong dải Nguy hiểm, bao gồm mọi âm thanh từ 100 dB trở lên trên bảng decibel của chúng tôi. Hai nguồn phổ biến trong thực tế tạo ra mức âm thanh này là thiết bị hàng không và súng.

Khi động cơ phản lực thương mại hoặc quân sự chạy hết công suất trong lúc cất cánh, mức âm thanh gần máy bay có thể đạt 140 dB. Nhân viên mặt đất, kỹ thuật viên đường băng và công nhân trên boong tàu sân bay làm việc gần các động cơ này. Nếu không có thiết bị chuyên dụng, tiếng gầm của luồng khí thải tạo ra áp suất âm thanh áp đảo. Không khí rung chuyển dữ dội, tạo ra cảm giác có thể nhận thấy ở ngực, hộp sọ và cổ họng.

Súng tạo ra một loại âm thanh khác gọi là tiếng ồn xung. Tiếng ồn xung là một luồng năng lượng âm thanh bùng phát nhanh, kéo dài chưa đầy một giây. Khi bạn bắn súng lục, súng trường hoặc súng săn, khí áp suất cao giãn nở và thoát ra khỏi nòng súng, tạo ra sóng xung kích. Ở cự ly gần, tiếng nổ này dễ dàng đạt tới 140 dB hoặc cao hơn. Bắn súng tại trường bắn trong nhà còn khiến năng lượng âm thanh tập trung hơn nữa. Tiếng nổ dội lại từ tường bê tông cứng, sàn nhà và vách ngăn tại các vị trí bắn thay vì khuếch tán vào không gian mở.

Tại sao NIOSH và OSHA coi mức đỉnh 140 dB là giới hạn tối đa

Các cơ quan an toàn lao động áp dụng những giới hạn nghiêm ngặt về sức khỏe và pháp lý đối với việc tiếp xúc với âm thanh cực lớn. Viện Quốc gia về An toàn và Sức khỏe Nghề nghiệp, gọi tắt là NIOSH, đưa ra các giới hạn tiếp xúc dựa trên nghiên cứu nhằm ngăn ngừa mất thính lực do nghề nghiệp. Cơ quan Quản lý An toàn và Sức khỏe Nghề nghiệp, gọi tắt là OSHA, thực thi các quy định pháp lý về an toàn lao động tại Hoa Kỳ.

Đối với âm thanh liên tục, NIOSH khuyến nghị giới hạn tiếp xúc là 85 dBA trong một ngày làm việc 8 giờ. NIOSH sử dụng tỷ lệ trao đổi 3 dB. Điều này có nghĩa là cứ tăng 3 dB thì năng lượng âm thanh tăng gấp đôi và thời gian tiếp xúc an toàn giảm đi một nửa. Theo tỷ lệ trao đổi này, 88 dBA an toàn trong 4 giờ, 91 dBA trong 2 giờ, 94 dBA trong 1 giờ, 97 dBA trong 30 phút, 100 dBA trong 15 phút, 103 dBA trong khoảng 7,5 phút, 106 dBA trong khoảng 4 phút, 109 dBA trong khoảng 2 phút và 112 dBA trong khoảng 1 phút. Nếu tiếp tục theo quy luật toán học này, thời gian tiếp xúc an toàn ở mức 140 dB giảm xuống còn khoảng 0 giây mỗi ngày.

Vì thời gian tiếp xúc an toàn bằng không, cả NIOSH và OSHA đều coi mức đỉnh 140 dB là giới hạn tuyệt đối. Tai không được bảo vệ tuyệt đối không được tiếp xúc với tiếng ồn xung có áp suất âm thanh đỉnh đạt hoặc vượt quá 140 dB. OSHA yêu cầu người sử dụng lao động triển khai các chương trình bảo vệ thính giác khi đạt mức hành động 85 dBA, với giới hạn pháp lý là 90 dBA trong 8 giờ theo tỷ lệ trao đổi 5 dB. Tuy nhiên, đối với tiếng nổ xung, quy định này là tuyệt đối. Không người lao động nào được tiếp xúc với tiếng ồn xung chưa được giảm âm vượt quá mức đỉnh 140 dB. Trung tâm Kiểm soát và Phòng ngừa Dịch bệnh, gọi tắt là CDC, cho biết khó xảy ra mất thính lực ở mức 70 dBA trở xuống, ngay cả khi tiếp xúc trong thời gian dài; nhưng tiếp xúc lâu hoặc lặp đi lặp lại ở mức 85 dBA trở lên sẽ gây tổn thương. Ở mức 140 dB, tổn thương xảy ra ngay lập tức.

Đau đớn thể chất và chấn thương âm thanh cấp tính

Tai người không chỉ cảm nhận 140 dB như một âm thanh lớn. Mức này gây chấn thương thể chất nghiêm trọng. Với hầu hết mọi người, ngưỡng đau thể chất nằm trong khoảng từ 120 dB đến 130 dB. Âm thanh ở mức 140 dB mạnh hơn đáng kể so với ngưỡng đau. Việc tiếp xúc gây đau nhói bên trong ống tai, phản xạ giật mình không tự chủ và mất phương hướng nghiêm trọng.

Bên trong tai trong là ốc tai, một cơ quan chứa đầy chất lỏng, được lót bằng hàng nghìn tế bào lông cảm giác mỏng manh gọi là stereocilia. Các tế bào lông này chuyển đổi rung động của chất lỏng thành tín hiệu điện truyền đến não. Khi sóng âm 140 dB đập vào tai, lực cơ học cực lớn. Sóng áp suất có thể kéo giãn, làm rách hoặc làm đứt các stereocilia ngay lập tức. Sóng này cũng có thể làm vỡ màng nhĩ.

Hai dấu hiệu cảnh báo tức thời cho thấy đã xảy ra chấn thương âm thanh. Dấu hiệu đầu tiên là ù tai, tức tiếng reng, vo ve hoặc rít liên tục trong tai. Dấu hiệu thứ hai là thay đổi ngưỡng nghe tạm thời, khiến thính giác có cảm giác bị nghẹt, như thể tai bị nhét đầy bông dày. Dù thính lực có thể phục hồi phần nào sau vài ngày, tổn thương tế bào ở mức 140 dB thường là vĩnh viễn. Một phát súng duy nhất khi không có thiết bị bảo vệ tai có thể phá hủy các tế bào lông không bao giờ tái tạo.

Một dấu hiệu cảnh báo thực tế khác trong môi trường ồn ào là phải gắng sức khi nói. Nếu bạn phải hét thật to để người đứng cách một sải tay nghe thấy, mức âm thanh xung quanh đã vào khoảng 85 dBA trở lên. Ở mức 140 dB, âm thanh át hoàn toàn giọng nói bình thường của con người và không thể giao tiếp bằng lời.

Vật lý của 140 dB: năng lượng, trọng số và khoảng cách

Decibel là đơn vị logarit, không phải đơn vị tuyến tính. Điều này có nghĩa là mỗi bước tăng trên thang đo tạo ra hiệu ứng nhân lên chứ không phải phép cộng đơn giản. Mức tăng +10 dB khiến âm thanh có vẻ lớn gấp đôi đối với tai người và chứa năng lượng âm thanh gấp mười lần. Mức tăng +3 dB làm năng lượng âm thanh tăng gấp đôi. Nếu hai nguồn âm thanh có mức bằng nhau cùng hoạt động, tổng mức âm thanh sẽ tăng khoảng 3 dB.

Để hiểu năng lượng khổng lồ của 140 dB, hãy so sánh mức này với những mức thấp hơn trên biểu đồ của chúng tôi:

• Âm thanh ở mức 140 dB mang năng lượng gấp mười lần 130 dB và nghe lớn gấp đôi.
• Âm thanh ở mức 140 dB mang năng lượng gấp một trăm lần 120 dB.
• Âm thanh ở mức 140 dB mang năng lượng gấp mười triệu lần mức nền an toàn 70 dBA của CDC.

Khi đánh giá tiếng ồn cường độ cao, các kỹ sư âm học xem xét trọng số tần số. Thang trọng số A tiêu chuẩn, ký hiệu là dBA, điều chỉnh số đo mức âm thanh để phù hợp với cách tai người nghe, làm giảm ảnh hưởng của các tần số rất thấp và rất cao. Thang trọng số C, ký hiệu là dBC, gần như phẳng trên toàn bộ dải tần số nghe được và tính đến năng lượng âm trầm tần số thấp. Đối với động cơ phản lực, tiếng ầm ầm tần số thấp mang lực cơ học rất lớn. Máy đo có thể ghi nhận giá trị dBA thấp hơn, nhưng phép đo dBC phản ánh áp suất âm trầm dữ dội thực sự của luồng khí thải.

Khoảng cách đóng vai trò quan trọng trong việc làm giảm áp suất âm thanh ngoài trời. Trong điều kiện ngoài trời, cách xa các bức tường phản xạ, cứ tăng gấp đôi khoảng cách từ một nguồn điểm nhỏ thì mức âm thanh giảm khoảng 6 dB. Trong nhà, âm vang dội từ tường và trần nhà làm mức giảm này nhỏ hơn, khiến năng lượng bị giữ lại trong phòng.

Như bảng cho thấy, di chuyển ra xa nguồn giúp giảm áp suất âm thanh. Tuy nhiên, ngay cả ở khoảng cách 16 mét, tiếng nổ 140 dB chưa được giảm âm vẫn nằm sâu trong dải Nguy hiểm.

Tại sao điện thoại thông minh không thể đo được 140 dB

Nhiều người cố gắng đo mức âm thanh trong môi trường ồn ào bằng ứng dụng di động. Bạn có thể kiểm tra âm thanh thường ngày bằng máy đo âm thanh trên trình duyệt miễn phí của chúng tôi hoặc xem xu hướng với Máy đo tiếng ồn, nhưng điện thoại thông minh dành cho người tiêu dùng không thể đo được 140 dB.

Micrô điện thoại thông minh được thiết kế để thu giọng nói của con người. Micrô có mức nhiễu nền nội tại từ 25 đến 35 dB, nghĩa là không thể phát hiện âm thanh nhỏ hơn phạm vi đó. Quan trọng hơn, phần cứng điện thoại di động có giới hạn trên trong khoảng từ 95 đến 110 dB. Khi một sự kiện âm thanh vượt quá 110 dB, màng micrô và bộ chuyển đổi tương tự-sang-số bị quá tải. Tình trạng quá tải này gây ra hiện tượng xén tín hiệu nghiêm trọng. Điện thoại chỉ ghi lại dạng sóng bị cắt đỉnh và hiển thị một con số không chính xác, thường đứng ở mức từ 95 dB đến 105 dB.

Các thử nghiệm của NIOSH cho thấy những ứng dụng điện thoại thông minh tốt nhất trên iPhone của Apple có thể đo trong phạm vi khoảng 2 dBA so với máy đo tham chiếu đã hiệu chuẩn, ở dải từ 65 đến 95 dBA. Nhiều điện thoại Android cho kết quả thấp hơn khi mức âm thanh vượt quá 90 dB do các chức năng tự động điều chỉnh độ khuếch đại bên trong. Đo mức âm thanh liên tục tương đương, gọi là Leq, trong khoảng thời gian từ 30 đến 60 giây sẽ cho kết quả ổn định hơn nhiều so với một mức đỉnh tức thời. Tuy nhiên, không ứng dụng điện thoại di động nào có thể đo tiếng nổ 140 dB. Việc đánh giá tiếng ồn xung từ súng hoặc động cơ phản lực đòi hỏi máy đo mức âm thanh công nghiệp Loại 1 hoặc Cấp 1 đã hiệu chuẩn, được trang bị micrô chuyên dụng chịu áp suất cao.

Chiến lược bảo vệ: tại sao phải bảo vệ kép

Vì 140 dB là giới hạn an toàn tuyệt đối, các biện pháp bảo vệ thính giác thông thường là không đủ. Người lao động trong lĩnh vực hàng không hải quân, bảo dưỡng mặt đất tại sân bay và bắn súng thể thao sử dụng biện pháp bảo vệ kép. Bảo vệ kép là đeo nút bịt tai vừa khít bên trong ống tai, kết hợp với chụp tai chuyên dụng loại nặng bên ngoài tai.

Nút bịt tai vừa khít thường làm giảm mức âm thanh từ 15 đến 30 dB nếu được đeo đúng cách. Tuy nhiên, mức bảo vệ trong thực tế thường thấp hơn so với thông số trên nhãn của nhà sản xuất. Nếu nút bịt tai lỏng hoặc tuột khi di chuyển, mức giảm âm thực tế sẽ giảm đáng kể. Ngay cả khi nút bịt tai giảm được đủ 30 dB, tiếp xúc với nguồn âm thanh 140 dB khi đeo nút vẫn khiến màng nhĩ chịu mức 110 dB. Theo giới hạn của NIOSH, mức 110 dB trở nên nguy hiểm trong chưa đầy hai phút. Một phát súng 140 dB vẫn vượt quá giới hạn an toàn.

Đeo chụp tai bên ngoài nút bịt tai giúp tăng khả năng cách âm. Không thể đơn giản cộng hai chỉ số giảm âm lại với nhau, nhưng kết hợp cả hai sẽ tăng mức bảo vệ và giảm âm thanh tại màng nhĩ xuống gần mức an toàn hơn. Với bất kỳ ai làm việc gần động cơ phản lực đang hoạt động hoặc tham gia bắn súng mục tiêu, bảo vệ kép là yêu cầu an toàn thiết yếu. Hãy đảm bảo cả hai loại thiết bị bảo vệ được đeo chắc chắn trước khi vào khu vực, và tuyệt đối không tháo chúng cho đến khi động cơ tắt hoặc tất cả súng đã được kiểm tra và xác nhận an toàn.