Wnioski z badań nad dźwiękami o bardzo wysokiej częstotliwości i

Wnioski z badań nad dźwiękami o bardzo wysokiej częstotliwości i

Wnioski z badań nad dźwiękami o bardzo wysokiej częstotliwości
i ich wpływem na utratę słuchu
Zbadał i opracował
mgr inż. Simon Morris
27 lipca 2007 r.
Wyjaśnienia dotyczące rozważań na temat częstotliwości
Od czasu wprowadzenia na rynek urządzenia o nazwie Mosquito, które emituje dźwięk jedynie w celu
poirytowania nastolatków, toczy się ważna dyskusja dotycząca kwestii, czy poziom dźwięku, jaki ono
emituje, jest szkodliwy dla słuchu ludzi lub zwierząt.
Stwierdzono, że urządzenie Mosquito działa w przedziale częstotliwości 17-18 kHz i w zakresie
głośności 75-95 dB(A), mierzonych w odległości 1 metra od urządzenia.
Informacje przedstawione poniżej mają na celu umożliwienie zainteresowanym stronom zrozumienie
pewnych kwestii związanych z tym urządzeniem i wyjaśnienie, co właściwie znaczą wyżej
wspomniane liczby i jak się one mają w stosunku do przyjętych rządowych ograniczeń hałasu.
Pierwszą kwestią, którą omówię, jest częstotliwość urządzenia. Same w sobie, częstotliwości – liczby
podane powyżej z przyrostkiem kHz (kiloherce) – nie wywołują ŻADNYCH związanych z nimi
problemów zdrowotnych. Częstotliwości jest po prostu długością fali, na jakiej jest przesyłany dany
dźwięk.
Wysokie częstotliwości, bardzo wysokie częstotliwości i częstotliwości ultradźwiękowe (proszę
zauważyć, że każda częstotliwość powyżej 10 kHz jest uważana za wysoką częstotliwość) – mają
bardzo krótkie fale. W kontekście niniejszego raportu, to jest ważne o tyle, że fale krótkiej długości
nie są w stanie skutecznie przechodzić przez obiekty stałe, takie jak okna, ściany, ogrodzenia i gęsta
roślinność. Fale krótkie mają także mniejszy zasięg niż dźwięki o niższej częstotliwości o danym
poziomie głośności.
Z drugiej strony niskie częstotliwości mają bardzo długie fale. Te długości fal mają znaczny zakres i
bardzo dobrze przenikają obiekty stałe. Transmisje na niskich częstotliwościach są używane przez
okręty podwodne jako skuteczna metoda komunikacji poprzez ogromne odległości oceanów. Należy
tutaj zauważyć, że bardzo niskie częstotliwości można zarówno POCZUĆ jak i usłyszeć, oraz że
ludzie znajdujący się w ich zasięgu mogą poczuć się bardzo chorzy, jeżeli dźwięki będą miały
odpowiednią częstotliwość i natężenie. Prawdopodobnie doświadczyli Państwo skutków tak niskich
częstotliwości pod wpływem ciężkiej muzyki granej przez sąsiadów lub w samochodach, które
zatrzymywały się na światłach. Muzykę można zarówno CZUĆ, jak i słyszeć.
Poniższy akapit został zaczerpnięty z niedawno wydanego dokumentu HSE [Inspektorat
Bezpieczeństwa i Higieny Pracy] i potwierdza powyższe stwierdzenie:
„Nieliczne raporty dotyczące kwestii hałasu i utraty słuchu koncentrują się na Czasowym
Przesunięciu Progu Słyszenia (TTS) z VHF (bardzo wysokiej częstotliwości) oraz na ultradźwiękach,
na poziomach wyższych niż 100 dB. Nie zaobserwowano TTS (Czasowego Przesunięcia Progu
Słyszenia). Od tonów 8 kHz lub poniżej, a także od hałasu szerokopasmowego można oczekiwać, że
spowodują znaczne otępienie słuchu, nawet po zaledwie kilkuminutowej ekspozycji. Wydaje się, że
można bezpiecznie stwierdzić, że na podstawie zwykłego ciśnienia akustycznego lub dB, dźwięki VHF
lub ultradźwięki są mniej niebezpieczne dla słuchu niż hałas w zakresie częstotliwości poniżej 8-10
kHz.
Źródło: Uszkodzenie słuchu ludzkiego poprzez dźwięk o bardzo wysokiej częstotliwości lub częstotliwości ultradźwiękowe
(Ben Lawton) 2001, HSE.
Należy zauważyć, że dźwięki poniżej 10 kHz, jak wspomniano w ostatnim zdaniu powyższego
akapitu, są dźwiękami, które tworzą nasze normalne codzienne środowisko, takie jak hałas silnika,
muzyka, odbiornik telewizyjny, suszarka do włosów itp.
Wyjaśnienia dotyczące rozważań na temat głośności
Po omówieniu aspektu częstotliwości urządzenia Mosquito przejdźmy teraz do kwestii jego głośności.
Zgodnie z wytycznymi HSE (Inspektorat Bezpieczeństwa i Higieny Pracy) rząd Wielkiej Brytanii
ustalił krajowy limit ekspozycji na hałas, który jest uważany za bezpieczny, nie powodujący ryzyka
uszkodzenia słuchu lub mający jedynie niewielkie ryzyko. Większość innych krajów (z pewnością są
to kraje europejskie, USA, Kanada, Australia itp.) również ustaliły limity, które są do siebie bardzo
podobne, ponieważ są oparte na aktualnych badaniach naukowych i powszechnie przyjętych, utartych
opiniach. W Wielkiej Brytanii limit ten jest ustalony na 85 dB(A) [W Polsce obowiązuje identyczny
maksymalny poziom hałasu w miejscu pracy: 85 dB przy 8-godzinnej ekspozycji – przyp. tłum.],
JEDNAK nie jest to takie proste. Nie można powiedzieć, że jeśli dźwięk jest wyższy niż 85 dB(A) jest
on na pewno niebezpieczny. Istnieje kilka innych kwestii:
1.
Przede wszystkim, gdy natężenie dźwięku jest wyrażone w dB lub dB(A), jest zazwyczaj tak jak
w przypadku Mosquito: jest ono wyrażone jako głośność mierzona w odległości 1 metra od
źródła dźwięku. Jeśli osoba stoi 2 metry od źródła, głośność będzie mniejsza o 50%. Jeśli osoba
znajduje się 4 metry od źródła, głośność będzie mniejsza o 75%. Przykład: głośność w odległości
1 metra = 85 dB. Głośność w odległości 2 metrów będzie wynosiła 79 dB, a w odległości 4
metrów – 73 dB. Spadek o 6 dB w rzeczywistości oznacza spadek o 50% poziomu ciśnienia
akustycznego (SPL) lub natężenia dźwięku.
2.
Pamiętając o minimalnej odległości, w jakiej dana osoba będzie się znajdować od źródła,
kolejnym czynnikiem do rozważenia jest limit 85 dB ustalony przez HSE oraz rząd Wielkiej
Brytanii w odniesieniu do 8-godzinnej ekspozycji. Mówiąc najprościej, oznacza to, że ciągła 8godzinna ekspozycja na dźwięk 85 dB jest bezpieczna. Dlatego przy ustalaniu, czy ekspozycja na
dźwięk/hałas jest niebezpieczna, NALEŻY odnosić go do limitu 85 dB przez 8 godzin. Powoduje
to przekształcenie omawianej głośności w liczbę TWA (Time Weighted Average – czasowa
średnia ważona).
Wiemy na przykład, że człowiek może być wystawiony na działanie 85 dB przez 8 godzin bez
żadnych skutków ubocznych. Jeśli jest on wystawiony na działanie 95 dB w ciągu 20 minut, ile
wynosi TWA? Po dokonaniu standardowych przeliczeń, TWA wynosi 81,2 dB. Jest to mniej niż
granica 85 dB, która jest bezpieczna dla 8-godzinnej ekspozycji.
Zaleca się montaż Mosquito co najmniej 3 metry nad ziemią - w celu zmniejszenia ryzyka
wandalizmu. Z tego powodu wydaje się mało prawdopodobne, aby czyjekolwiek ucho znalazło się w
odległości mniejszej niż 2 metry od urządzenia. Przy założeniu, że urządzenie jest ustawione na
maksymalną głośność 95 dB, maksymalna głośność przy uchu osoby znajdującej się w odległości 2
metrów będzie wynosiła 89 dB. W przeliczeniu na TWA oznacza to 75,2 dB dla 20-minutowej
ekspozycji. Wartość ta z powodzeniem mieście się w wytycznych HSE i rządu Wlk. Brytanii [również
polskich] w zakresie bezpieczeństwa.
Uwaga: w niniejszych obliczeniach używana jest wartość 20 minut, ponieważ urządzenie Mosquito
ma wbudowany układ automatycznego wyłączenia sygnału po 20 minutach.
Powyższe obliczenia potwierdzają, że nawet przy maksymalnej głośności Mosquito nie przekracza
brytyjskich [i polskich] norm dotyczących narażenia na hałas 85 dB jako średniej 8-godzinnej.
Uwaga: Należy zwrócić uwagę, że istnieją pewne poziomy hałasu, które mogą powodować poważne i
trwałe uszkodzenie słuchu ludzi i zwierząt. Poziomy takie nie są omawiane w niniejszym
opracowaniu, ponieważ znacznie przekraczają głośność, którą może osiągnąć Mosquito – o co
najmniej 600%. Obecnie w Wielkiej Brytanii zewnętrzne sygnalizatory alarmów bezpieczeństwa
mogą wytworzyć dźwięki o głośności 128 dB. Po przekroczeniu poziomu 130 dB mierzonym przy
samym uchu, istnieje bardzo realne ryzyko uszkodzenia słuchu nawet po zaledwie kilku sekundach.
Poziomy ekspozycji na dźwięk
Poniższa tabela pokazuje konwersję dB(A) urządzenia Mosquito – mierzonych w odległości 1 metra –
na TWA – czasową średnią ważoną – w celu ustalenia, jak długo człowiek może być wystawiony na
działanie urządzenia w różnych odległościach od niego bez ryzyka uszkodzenia słuchu.
Dla warunków brytyjskich używamy wytycznych HSE dotyczących maksymalnej dopuszczalnej
ekspozycji, która jest określona jako Lex,8 85dB (A).
Głośność źródła dźwięku 95 dB(A) w odległości 1 metra
1m
2m
4m
8m
95
89
83
77
Głośność
81,2
75,2
69,2
63,2
TWA
16 m
71
57,2
Przez 20 minut
Głośność źródła dźwięku 90 dB(A) w odległości 1 metra
1m
2m
4m
8m
90
84
78
72
Głośność
76,2
70,2
64,2
58,2
TWA
16 m
66
52,2
Przez 20 minut
Głośność źródła dźwięku 85 dB(A) w odległości 1 metra
1m
2m
4m
8m
85
79
73
67
Głośność
71,2
65,2
59,2
53,2
TWA
16 m
61
47,2
Przez 20 minut
Głośność źródła dźwięku 80 dB(A) w odległości 1 metra
1m
2m
4m
8m
80
74
68
62
Głośność
66,2
60,2
54,2
48,2
TWA
16 m
56
42,2
Przez 20 minut
Uwaga: Podwojenie odległości zmniejsza głośność o 6 dB(A), co stanowi 50-procentowe zmniejszenie SPL (poziom ciśnienia
akustycznego)
Aby osiągnąć odpowiednik maksymalnej Lex, 8 85 dB(A), można użyć następujących
równoważnych czasów ekspozycji.
Mosquito ustawiony na wartość 95 dB(A) przy uchu
Mosquito ustawiony na wartość 90 dB(A) przy uchu
Mosquito ustawiony na wartość 85 dB(A) przy uchu
Mosquito ustawiony na wartość 80 dB(A) przy uchu
Dozwolony bezpieczny czas
48 minut
2,5 godziny
8 godzin
25 godziny
Uwaga: Jeśli podwaja się odległość Mosquito od ucha, można podwoić czas ekspozycji.
Wniosek
Istnieją oczywiście pewne częstotliwości, które niosą większe prawdopodobieństwo uszkodzenia
słuchu i innych skutków fizycznych niż inne częstotliwości. Są to częstotliwości niskie, a więc bez
znaczenia w kontekście niniejszego raportu.
Istnieją również poziomy głośności, które mogą spowodować uszkodzenie słuchu nawet po bardzo
krótkim czasie ekspozycji, jednak poziomy te wynoszą ponad 130 dB i one też są bez znaczenia w
kontekście niniejszego raportu.
Aby zrozumieć, czy głośność Mosquito może powodować uszkodzenia słuchu, stałe lub czasowe
(subiektywne), poziomy głośności dB muszą zostać przekształcone w wartość TWA (czasową średnią
ważoną), aby miały jakikolwiek sens przy porównywaniu ich z limitami nałożonymi przez rząd
brytyjski i Inspektorat Bezpieczeństwa i Higieny Pracy.
Powyższe obliczenia, oparte na rzeczywistych poziomach głośności, które urządzenie Mosquito jest w
stanie wytworzyć, wyraźnie pokazują, że nie ma niebezpieczeństwa dla słuchu przy kontakcie z
urządzeniem Mosquito.
Podpisał:
Mgr inż. Simon Morris
30 lipca 2007 r.