Kiểm soát ô nhiễm tiếng ồn

Sóng âm

Một sóng âm đơn giản nhất (đơn âm) có thể minh họa bằng một biểu đồ hình sin mối quan hệ giữa áp suất âm và thời gian hoặc chiều dài quãng đường lan truyền như hình sau:

Quan hệ giữa các đại lượng đặc trưng của sóng

f = 1/ τ λ = c/f

f: tần số, 1/s;

λ: chiều dài bước sóng, m;

c : vận tốc truyền sóng âm thanh trong không khí ở 20 oC xấp xỉ c ≈ 343 m/s.

τ : thời gian truyền được một khoảng cách = 1 bước sóng λ.

Ví dụ: Sóng âm có tần số 1000Hz thì chiều dài bước sóng sẽ là:

λ = 343 / (1000) = 0,34 m.

Áp suất âm:

Áp suất âm P trên một mặt nào đó là tỷ số giữa lực tác dụng do các phần tử của môi trường không khí dao động lên một mặt với diện tích của mặt đó. (Chú ý: Áp suất ở đây là áp suất dư do sóng gây ra). Đơn vị tính là Pascan (Pa).

Cường độ âm:

Cường độ âm I ở một điểm nào đó trên phương đã cho trong trường âm là số năng lượng âm thanh đi qua một đơn vị diện tích bề mặt S vuông góc với phương truyền âm tại điểm đó trong một đơn vị thời gian. Đơn vị tính là W/m².

Mức áp suất âm và Decibel:

Người ta đánh giá tiếng ồn bằng mức áp suất âm L được tính từ công thức:

Lp = 10 lg (p/p 0 ) 2 = 20 lg (p/p 0 )

Trong đó: P - Áp suất âm toàn phương trung bình (Pa)

P_o - Áp suất âm nhỏ nhất tai người có thể nghe thấy (= 2.10^-5 Pa).

Bel là đơn vị đo mức cường độ âm thanh (hay mức áp suất âm). 1 bel là ngưỡng âm thanh tai người có thể nghe được. Decibel là đơn vị (bằng 1/10 bel) đo tiếng ồn thông dụng ngày nay.

Định nghĩa các mức áp suất âm (Sách tiêu chuẩn VN):

• Mức áp suất âm theo đặc tính A, đo bằng dbA (decibel-A): là mức áp suất âm theo đặc tính A, được tính bằng công thức:

LpA = 20 lg (pA/p0).

Với: pA là áp suất toàn phương trung bình theo đặc tính A, Pa;

• Mức áp suất âm tương đương liên tục theo đặc tính A, đo bằng dexiben: giá trị mức áp suất âm theo đặc tính A của âm thanh liên tục, ổn định trong khoảng thời gian T, có cùng giá trị áp suất âm toàn phương trung bình với âm thanh đang nghiên cứu có mức thay đổi theo thời gian. Mức đó được tính theo công thức:

Với: L_Aeq,T là mức áp suất âm tương đương liên tục theo đặc tính A (dB) được xác định trong khoảng thời gian T, bắt đầu từ t₁ và kết thúc ở t₂.

P_a(t) là mức áp suất âm đo tức thời theo đặc tính A của một tín hiệu âm thanh.

Mức áp suất âm tương đương liên tục theo đặc tính A, trong thời gian T cũng được gọi là mức âm trung bình trong một khoảng thời gian, ký hiệu L_Aeq,T, tính bằng dB. Khoảng thời gian đo lấy trung bình đã được ghi rõ trên chỉ số. Mức áp suất âm tương đương liên tục theo đặc tính A được dùng để đánh giá tiếng ồn nghề nghiệp tiếp xúc.

Tai người có khả năng cảm nhận mức cường độ âm thanh rất rộng, từ 0 – 180 dB, với 0 dB là ngưỡng bắt đầu nghe thấy và 140dB là mức cao nhất mà tai người có thể chịu đựng nghe được, được gọi là ngưỡng chói tai.

Để đo mức âm tổng hợp ở nhiều tần số khác nhau, người ta sử dụng đơn vị dBA tương ứng với đặc tính tần số tương đối A.

Con người có thể nghe thấy âm thanh ở tần số 16-20000 Hz. Khoảng tần số mà tai người nhạy cảm nhất với âm thanh là từ 1000 đến 5000Hz. Người ta chú ý đến khoảng tần số này khi cần hạn chế tiếng ồn. Âm thanh ở tần số nhỏ hơn 16 Hz, ta có hạ âm. Âm thanh ở tần số trên 20 kHz ta có siêu âm. Để đánh giá mức độ ồn, ta luôn xác định mức áp suất âm ứng với dải tần số nào đó.

Tần số.

Âm thanh là một dao động cơ học nên có một đại lượng đặc trưng nữa cho âm thanh là tần số âm. Tần số âm là số lần âm thanh dao động trong một giây. Đơn vị đo tần số là Hz.

Con người cảm nhận được âm thanh có tần số từ 16 Hz tới 20.000 Hz. Với tần số 16 Hz âm thanh thuộc phần hạ âm và  16 Hz là sóng siêu âm, tai người không có khả năng nhận biết được. Tuy vậy ở các cá thể khác nhau sự phân biệt âm thanh ớ các tần số khác nhau không giống nhau.

Trong quá trình nghiên cứu, ngưới ta thường tính toán âm học trên các “dải tần 1 ốc-ta” bao gồm các tần số trung bình sau:

Tiếng ồn:

Tiếng ồn là dạng âm thanh gây ô nhiễm đặc trưng của đô thị hoá, công nghiệp và giao thông vận tải. Tiếng ồn càng tăng khi mật độ giao thông càng lớn, mật độ tập trung người và máy móc thiết bị càng lớn.

Thính giác của con người có đặc tính cảm thụ cường độ âm thanh theo hàm Logarit. Vì thế cường độ âm thanh tăng 100 lần thì người ta chỉ thấy tiếng ồn to gấp đôi.

Âm thanh truyền đi trong môi trường không khí dưới dạng sóng dao động cơ học. Trên đường lan truyền, âm thanh suy giảm theo qui luật tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách lan truyền. Nghĩa là : Khi khoảng cách tăng gấp đôi thì cường độ âm thanh giảm còn ¼ và mức cường độ âm giảm đi 6 dB.

Việc đánh giá tác hại của tiếng ồn cho con người rất khó khăn vì phản ứng của con người đối với tiếng ồn rất khác nhau tuỳ theo trạng thái thể lực, tinh thần và thời điểm tác động.

Tiếng ồn có mức cường độ âm thanh quá cao sẽ làm suy giảm nhanh chóng thính lực. Những người tiếp xúc nhiều với tiếng ồn lớn dể có nguy cơ bị điếc nghề nghiệp. Phải sống và làm việc trong môi trường có tiếng ồn thường xuyên rất dể làm con người bị lảng trí, ít có phản xạ với âm thanh xung quanh, ảnh hưởng nghiêm trọng tới sinh hoạt và công việc. Mức ồn cao trong ban đêm làm mất giấc ngủ của mọi người làm thần kinh căng thẳng, mệt mỏi, giảm trí lực, giảm sức khoẻ khi làm việc. Ơ mức ồn > 100 dB bắt đầu gây các ảnh hưởng trực tiếp tới tai và sau đó là hệ thần kinh và tim mạch của con người.

Mức áp suất âm tương đương của một số nguồn ồn thường gặp

Nguồn: Môi trường không khí. Phạm Ngọc Đăng, NXB KHKT, 1997;

Theo nguồn gốc sinh tiếng ồn:

• Tiếng ồn cơ khí: tiếng ồn phát sinh do rung ở máy, thiết bị hoặc do va đập các chi tiết của chúng.

• Tiếng ồn khí động: tiếng ồn phát sinh trong các quá trình chuyển động của các chất khí hoặc của vật chuyển động trong dòng khí với vận tốc cao trong quạt hay đường ống dẫn khí, hoặc sinh ra do phun chất lỏng cao áp ra vòi phun.

• Tiếng ồn điện từ: tiếng ồn phát sinh do dao động của các chi tiết trong thiết bị cơ điện chịu ảnh hưởng của lực điện từ biến đổi.

• Tiếng ồn thủy động: tiếng ồn phát sinh trong các quá trình chuyển động của chất lỏng.

Theo vị trí nguồn phát sinh tiếng ồn

Theo vị trí tiếng ồn được phân làm 02 loại: tiếng ồn bên ngoài và tiếng ồn bên trong của nhà.

• Tiếng ồn bên ngoài: Trong môi trường đô thị, các nguồn gây ồn bên ngoài rất đa dạng, có thể tính đến các nguồn ồn như sau:

• Tiếng ồn giao thông là nguồn ồn phổ biến. Tiếng ồn giao thông là tổng hợp của các tiếng ồn do hoạt động của động cơ, rung động của các bộ phận xe, ống xả khói, đóng cửa xe, rít phanh của các phương tiện lưu thông trên đường bộ, đường sắt như xe máy, ôtô, tàu lửa…, đặc biệt là khi bộ phận giảm thanh không được chú ý bảo trì và vận hành đúng quy cách. Mức ồn trong nhà ở gần đường cao tốc có thể đạt 90dB khi xe vận tải nặng (>10 tấn) lưu thông. Máy bay khi cất cánh và hạ cánh cũng là nguồn gây ồn đáng kể cho các nhà dân nằm bên dưới đường bay của chúng…
• Tiếng ồn phát sinh trong quá trình sản xuất của các doanh nghiệp nằm xen kẽ trong khu dân cư lan truyền đến nhà dân cũng là một nguồn ồn gây nhiều phiền phức. Tiếng ồn do hoạt động của các cơ sở kinh doanh như nhà hàng, khách sạn, quán cà phê, cửa hàng bán dĩa CD hay băng video đã gây tiếng ồn cao do việc sử dụng các thiết bị thu phát âm với công suất lớn mà không có biện pháp khống chế tiếng ồn.
• Tiếng ồn ở các công trình xây dựng trong khu dân cư sinh ra do các hoạt động của máy ủi, máy khoan đá, máy đập bê tông, cưa, máy nén, búa máy, máy trộn bê tông…

• Tiếng ồn trong nhà: Con người tiếp xúc thường xuyên và nhiều nhất là nguồn tiếng ồn gây ra trong nhà. Trong đó, ta xét đến các dạng lan truyền tiếng ồn :

• Tiếng ồn lan truyền trong không khí còn gọi là tiếng ồn không khí từ tiếng nói, tiếng của các đài thu phát thanh, tivi, cát-sét,…
• Tiếng ồn va chạm. Tiếng ồn do va chạm truyền qua tường, sàn bê tông và lan đến các căn hộ bên cạnh. Tiếng ồn va chạm có thể là tiếng bước chân, tiếng đóng đinh…tiếng ồn do chuyển động của các thiết bị quay trong nhà như quạt, máy giặt…
• Tiếng ồn khí động sinh ra do chuyển động rối của khí và hạt rắn trong đường ống công nghệ trong nhà xưởng như tiếng ồn trong ống khói (thường vào khoảng 87-95 dBA)…

Phân loại theo tần số: Con người có thể nghe thấy âm thanh ở tần số 16-20.000 Hz. Khoảng tần số mà tai người nhạy cảm nhất với âm thanh là từ 1000 đến 5000Hz nên Người ta hay chú ý đến khoảng tần số này khi cần hạn chế tiếng ồn.

• Tiếng ồn tần số cao: Phát ra từ các vật quay nhanh như tiếng máy mài, Tiếng rít của phanh xe hay tiếng rít của động cơ máy bay…Loại tiêng ồn này tắt nhanh khi tăng khoảng cách tơi nguồn gây ồn.
• Tiếng ồn tần số thấp: như tiếng trống, tiếng sấm…lan truyền được xa hơn và khó bị hấp thu hơn.

Mức ồn cho phép

Các mức ồn cho phép được cho trong các tiêu chuẩn về tiếng ồn gồm:

• TCVN 5949-1995. âm học. Tiếng ồn khu vực công cộng và dân cư. Mức ồn
• tối đa cho phép.
• TCVN 5948-4995. âm học. Tiếng ồn phương tiên giao thông vận tải đường bộ.
• Mức ồn tối đa cho phép.
• TCVN 3985:1999. Âm học. Mức ồnc ho phép tại các vịt rí làm việc.
• TCVS 3733/ 2002. Mức ồn cho phép tại các vị trí lao động.

Đo tiếng ồn.

• Đo đạc tiếng ồn trong môi trường phải theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN5964:1995 (Mô tả và đo tiếng ồn môi trường. Các đại lượng và phương pháp đo chính).

• Việc chọn vị trí đo tiếng ồn phụ thuộc vào mục đích được quy định trong các tiêu chuẩn tương ứng. Nếu không có quy định của các tiêu chuẩn cụ thể khác, vị trí đo cần tuân thủ các yêu cầu sau:
  • Nơi đo cần cách cấu trúc phản xạ âm khoảng 3,5m (như các tấm tường phẳng lớn), để tránh ảnh hưởng của nhiễu phản xạ. Độ cao để tiến hành đo là 1,2 đến 1,5m trên mặt đất.
  • Nên chỉnh hướng micro sao cho có hướng phù hợp với mục đích đo.
  • Nếu đo trong vùng làm việc của công nhân thì nên đo không quá gần công nhân 0,5m.
• Thiết bị đo tiếng ồn:

Thiết bị đo được thiết kế để biến đổi các dao động áp suất không khí thành các dao động điện từ ở các microphone. Máy đo thường có bộ đổi mạng đặc tính tần số A, B, C hay “lin’. Thông thường hay dùng mạng đặc tính tần số A vì mạng này tương đối phù hợp với cảm quan của tai người. Các máy còn có khả năng đo giá trị tức thời hay trung bình tích phân trong những khoảng thời gian hẹn trước.