S t r á n k a | 1
O hluku
Mgr. Aleš Peřina, Ph. D.
RNDr. Jan Hollan, Ph. D.
Fyzikální vymezení
Hlukem rozumíme jakýkoliv zvuk, který působí škodlivě, rušivě nebo nepříjemně. Zdraví může být
ovšem poškozováno i zvukem, který lidé vyhledávají (sami jej za hluk nepovažují), ale je už příliš silný.
Zvuk je mechanické kmitání pružného prostředí šířící se jako vlnění, vzduchem, kapalinami, ale i
pevnými předměty, z nichž se kmity mohou přenášet do sluchového ústrojí zejména kostrou. Je-li na
nějaké frekvenci jeho intenzita výrazně vyšší, vnímáme ji jako výšku tónu.
Frekvencí rozumíme počet kmitů prostředí za vteřinu. Jednotkou je Hertz (Hz), 1 Hz odpovídá jedné
vlně za vteřinu. Lidské ucho je adaptováno na frekvence v rozsahu přibližně 16 Hz až 16.000 Hz. Při
analýze frekvenčního pásma můžeme odlišit zvuk s tónovými složkami1
.
Vnímaná intenzita hluku je závislá na příkonu zvukových vln rozkmitávajících receptory, výběžky
vláskových buněk ve vnitřním uchu. Platí zde obecná zásada, že následek nemůže nastat bez expozice,
takže např. neslyšící člověk nemůže být obtěžován např. rušivým působením tónové složky zvuku.
V praxi se spíše setkáváme se situacemi, kdy osoby s poruchami sluchu zesilují např. rozhlasové a
televizní přijímače a stávají se tak původcem rušivého hluku pro svoje okolí.
Při vnímání obecně, nejen u zvuku, registrujeme poměry signálů čili například o kolik procent či řádů
se signál zesílí či zeslabí. Nevnímáme tedy absolutní přírůstky, ale relativní. Ty lze vyjádřit jako přírůstek
logaritmu (Weberův-Fechnerův zákon). V případě zvuku to vyjadřujeme jako dekadický logaritmus
podílu hustot toku energie, což je totéž, jako logaritmus podílu druhých mocnin amplitudy, tedy
rozdílu maximálního a minimálního tlaku během zvukového vlnění (obecně je u vlnění tok hustota toku
energie úměrná kvadrátu amplitudy).
Základní úroveň hustoty toku akustické energie (aneb intenzity zvuku J, to jest měrného akustického
příkonu na plošku kolmou ke směru šíření zvuku) je konvenčně přitom ta, která se bere jako práh
vnímání pro zdravého mladého člověka, jde o jeden pikowatt na metr čtvereční:
𝐽0 = 1 𝑝𝑊 𝑚2⁄ = 10−12
𝑊 𝑚2⁄
Hladina intenzity zvuku L je pak logaritmická veličina
𝑳 = 𝟏𝟎 𝒅𝑩 × 𝒍𝒐𝒈
𝑱
𝑱 𝟎
1 Tón je zvuk s periodicky se opakujícími frekvencemi a zpravidla nese informační hodnotu, ke které může mít
příjemce negativní, neutrální, nebo pozitivní vztah. Tónové složky má lidský hlas, hudba, hlahol zvonů, zpěv
ptáků apod. Přítomnost tónové složky může pro svoji informační hodnotu zvyšovat rušivý účinek hluku.
S t r á n k a | 2
Zvýšení této hladiny o 1 B, jeden bel (fonetická podoba příjmení Alexander Graham
Bell) by znamenalo desetkrát větší intenzitu zvuku, o tři bely by to byl
tisícinásobek. V praxi se používá jednotka desetinová, decibel. Zvýšení hladiny o
tři decibely znamená dvojnásobnou intenzitu zvuku (zvýšení o 30 dB
tisícinásobnou).
Zvýší-li se hladina intenzity zvuku na 10 dB (intenzita zvuku vzroste na desetinásobek oproti možnému
prahu vnímání) ze stavu, kdy byla pod 0 dB, jako změnu postřehne už každý mladý člověk adaptovaný
na ticho.
Z hlediska intenzity zvuku můžeme zvuk charakterizovat jako ustálený nebo proměnný. Za proměnný
označujeme hluk, který se během hlukové expozice mění o více než 5 dB, což je poměr 1:3. Zvláštním
případem proměnného hluku je hluk impulzní. Jde o krátké epizody velmi intenzivních expozic, jako
jsou výbuchy trhavin v lomech, střelba, hluk vznikající při demoličních procesech, některých odvětvích
(zvláště těžkého) průmyslu, ale též sonické třesky z provozu např. nadzvukových letadel.
Nepříznivé účinky hluku na zdraví vyplývají z
a) Absorbované energie lidským uchem. Projevují se na sluchovém orgánu, na němž vyvolávají
vratné nebo nevratné změny
b) Informační hodnoty hluku (přítomnost nežádoucí hlukové expozice vyvolávající dráždění
nervových vláken sympatiku vedoucí ve svém důsledku ke stresové odpovědi organismu.
Účinky hluku na sluchový orgán
Účinky na sluchový orgán jsou specifické a můžeme je rozlišit jako změny vedoucí k dočasnému nebo
trvalému zvýšení sluchového prahu a v systému Mezinárodní klasifikace nemocí, 10. revize, odpovídají
kódu H 83.3 – Účinky hluku na vnitřní ucho:
- Akustické trauma
- Nedoslýchavost, ztráta sluchu způsobená hlukem
Nepříznivé účinky na sluchový orgán se dostavují v závislosti na intenzitě hluku, které byly postižené
osoby vystaveny. Platí zde, že nepříznivý účinek se při vyšších intenzitách dostavuje rychleji a že lze
stanovit bezpečnou hladinu hlukové expozice. Ta se, pokud jde o ochranu sluchového orgánu,
pohybuje kolem 70 dB, bez ohledu na původ hluku v prostředí člověka.
Obrázek 1 Alexander
Graham Bell.
Zdroj: Wikimedia Commons
Zkuste si spočítat, jaký příkon tedy vyvolá takový vjem, dopadá-li zvukové vlnění na
bubínek, který samozřejmě nemá plochu metr čtvereční, ale řekněme centimetr
čtvereční! Zjistíte, že to velice malý přísun energie. To, že jej dokážeme zaznamenat,
je díky „kvantovým zesilovačům“, oscilátorům naladěným na tu či onu frekvenci a
tenkým jen pár mikrometrů, tzv. vláskovými buňkami, viz
http://www.cochlea.eu/en/hair-cells.
A jaký příkon na centimetr čtvereční představuje hladina 110 dB? Taková, které
bychom se měli za život vystavovat co nejméně minut? (Jde jen o sčítání řádů, o sto
decibelů více znamená o deset řádů více.)
S t r á n k a | 3
Pronikání hluku do uší, zejména nad hladinou 80 dB, trvá-li hodiny denně, lze velmi účinně tlumit
levnými chrániči, jako jsou „hluchátka“ podobná velkým sluchátkům, ale dnes i hi-tech aktivní sluchátka
vytvářející kmity opačné ke hluku pronikajícímu zvenčí. Je snadné kdykoliv použít vatové zátky (ale i
jen z papírového kapesníku či toal. papíru), účinnější jsou zátky pěnové, pár za několik korun či
desetikorun (ear plugs, „špunty do uší“). Pohodlnější je ovšem se takové hlukové expozici úplně
vyhnout nebo ji co nejvíce zkrátit.
Časté dlouhé expozice hladinám nad 90 dB, ba i opakované, ač jen chvilkové nad 100 dB už poškozují
vnější vláskové buňky2
a tím velmi urychlují zhoršování sluchu, které je spojené s věkem3
(též Wu et
al., 2020 ) . Nejhorší je přitom ztráta nejsubtilnějších vlásků na oněch buňkách, které zesilují vysoké
frekvence. Právě ty jsou klíčové k tomu, abychom rozuměli lidské řeči.
Počítejme s tím, že už lidé nad 50, 60, 70, 80, natož
více let, z téhož důvodu budou dobře rozumět jen
tehdy, když kromě řeči bude ticho, a když budou
dobře vidět obličej mluvčího, hlavně ústa (mluvčí
nesmí stát mezi oknem a jimi samými, pak budou
mluvčího vnímat jen jako tmavou siluetu). A že lépe
rozumějí hlasu hlubokému než vysokému
(„nezvyšujte hlas“, raději mluvme pomalu a s
mimikou). Starší osoby sice slyší, ale už nejsou
schopni snadno rozpoznat zejména souhlásky, to
bez vnímání vysokých frekvencí není možné.
Systémové účinky hluku
Nepříznivé účinky, které se projevují mimo sluchový orgán, jsou nespecifické a spíše, než z pozorování
je můžeme vyvozovat z výsledků epidemiologických studií. Jejich základním principem je porovnaní
zdravotního stavu skupin obyvatelstva dlouhodobě pobývajících v hlukově exponovaných a hlukově
neexponovaných oblastech. Jako rizikové pro zdraví se ukázaly dlouhodobé expozice hladinám již od
45 dB.
Nejsilněji se biologický účinek dostavuje prostřednictvím stimulace sympatiku a dysbalance stresových
hormonů vedoucí k vazokonstrikci a následné elevaci systémového krevního tlaku. Tento účinek se
dostavuje dokonce i při expozicích, které nastávají během spánku. Následky pak můžeme pozorovat
na výskytu chorob kardiovaskulárního systému a chorob metabolických, ačkoliv mechanismus jejich
rozvoje není ještě ve všech hlediscích zcela prozkoumán. Z epidemiologických studií Světová
zdravotnická organizace (WHO) vyvozuje, že chronická hluková expozice zvyšuje pravděpodobnost
vzniku kardiovaskulárních a metabolických onemocnění o 5 až 10 %.
Dalším intenzivně studovaným následkem hlukových expozic je rušení spánku zkracováním jeho délky
a snížením kvality REM-fáze. Ačkoliv REM fáze spánku u dospělého člověka zahrnují asi jen 25 %
celkové doby spánku, jeho úloha je zcela zásadní pro obnovu funkcí CNS.
2
viz http://www.cochlea.org/en/noise
3
viz http://www.cochlea.eu/en/pathology/presbycusis
Bohužel, ztráta citlivosti na vysoké tóny postihuje dnes i
mladé lidi, pokud hodiny denně poslouchají velmi
hlasitou hudbu, i když třeba nenápadně ze sluchátek.
Nemusí je to příliš omezovat ve středním věku, ale ve
stáří už ano. Vnoučátka a pravnoučátka mají vysoké
hlásky. Komunikace s malými dětmi bývá pro seniory
největší radostí, je škoda o ni přijít – a je to škoda i pro ty
děti. Odjakživa se nejmladší generace učily od těch
nejstarších, které na ně měly čas a trpělivost. Chraňte si
proto svůj sluch, ať vám vydrží dobrý až do smrti.
S t r á n k a | 4
Nadměrný hluk v místě bydliště lidí snižuje kvalitu bydlení, zhoršuje mezilidské vztahy a bývá
předmětem stížností. Snížená kvalita bydlení vlivem hluku bývá spojená také s omezením větrání okny
s cílem utlumit hluk výplní oken. Takové opatření však vede ke zhoršení kvality vzduchu v interiérech,
v létě pak znemožňuje chlazení příbytků nočním průvanem. Jistě, hluku se lze bránit oněmi „špunty do
uší“, pro spánek je jako nouzové opatření je velmi doporučováno. Mírné nepohodlí při usínání je
odměněno klidným spánkem včetně patřičných REM-fází, nezbytných také k zapamatování předtím
učených informací.
Hluk je opak ticha, které je pro spánek potřeba stejně jako přírodní noční tma.
Účinky ultrazvuku a „infrazvuku“
Zdravotní důsledky zvuků o frekvencích, které člověk neslyší, jsou oproti zvukům, které vnímáme jako
sluchový vjem, většinou nevýznamné. Šíření ultrazvuku (frekvence nad 20 kHz, tedy vlnové délky pod
1,7 cm) brání i relativně malé překážky, nicméně při pobytu člověka v přímém působení vysoce
energetického ultrazvuku (výhradně průmyslové použití) hrozí závažné škody na zdraví (poškození
sluchu, systémová poškození organismu, smrt).
Účinky infrazvuku, což jsou konvenčně frekvence pod 20 Hz nebo 16 Hz4
, jsou patrně stejné jako účinky
nad touto frekvencí. Ve skutečnosti totiž lze slyšet i frekvence o několika hertzích, jen práh jejich
slyšitelnosti stoupá postupně až nad 100 dB (Maijala et al. 2020, str. 4). A už v nich nejsou poznat tóny.
Dokud jejich hladina intenzity nedosáhne prahu slyšitelnosti, který je ovšem velmi individuální, samy o
sobě nevadí. Mohou jen modulovat svou frekvencí pocit hlasitosti u dosti hlubokých zvuků v pásmu
Velké oktávy (sahající od 65 Hz do 123 Hz)5
,což může být rušivé. Případů, kdy je infrazvuk zvenčí
sluchem vnímán, je málo, jde např. o blízkost mostů rezonujících pod těžkou dopravou. Častější jsou
případy silných zdrojů uvnitř budov (větrací systémy, různé stroje). Ty může tělo samozřejmě vnímat i
jako vibrace přenášené kostrou, bez vlivu na sluch (Moyano a Lezcano, 2020). Samostatně o vlivu
větrných turbín, který je zřejmě, pokud jde o samotný (infra)zvuk, hygienicky bezvýznamný hovoří
např. van Kamp a van den Berg (2020).
Ochrana před hlukem
Opatření k ochraně před hlukem mohou být navržena v rovině technické, organizační a individuální:
a) Technická opatření: spočívají v samotném odstranění zdroje hluku z prostředí člověka. Jedná
se zpravidla o volbu takového technického řešení, které je spojeno s menší emisí hluku do
prostředí. V oblasti dopravy se může jednat o úpravu nebo změnu pohonu vozidel; lidé je
ovšem často detekují právě dle hluku motoru a tichého elektromobilu si nemusí všimnout, což
může mít zlé následky. Prodej velkých domácích spotřebičů je v současnosti neodmyslitelně
spojen s údajem o hlučnosti na energetickém štítku spotřebiče při běžném provozu,
v průmyslu je samozřejmostí volba méně hlučných technologií nebo odhlučněných strojů a
zařízení všude tam, kde je to možné. Při uvědomění si, že hluk je vlastně šířením mechanických
4
subkontra dis nebo subkontra c, vlnová délka 2 m
5
viz např. https://pages.mtu.edu/~suits/notefreqs.html
S t r á n k a | 5
kmitů v prostředí, pak už pouhé snížení počtu volně pohyblivých součástí stroje nebo jeho
pružné ukotvení k podložce přináší podstatný efekt ke snížení hlučnosti.
b) Organizační opatření jsou velmi často doplňkem opatření technických. Asi k nejdůležitějším lze
počítat časové omezení hlučných provozů, vč. např. kulturních, společenských a zábavních
akcí, respektování doby tzv. nočního klidu obvykle mezi 22. a 06. hodinou, změna organizace
dopravy ve městech apod. Velmi účinným opatřením je snížení povolené rychlosti. Zejména v
noci, vytvoří-li se inverze, může být hluk z dálnice velmi rušivý i ve vzdálenosti kilometrů, a
snížení rychlosti alespoň na 90 km/h emise sníží řádově (je to běžná praxe v Rakousku). Jelikož
účinek hluku na sluchový orgán je úměrný množství absorbované energie, změna organizace
práce v podnicích, v nichž se využívají hlučná zařízení, např. zkrácení pracovní směny nebo
přechod k méně hlukově exponované práci po určitou část pracovní směny, může výrazně
přispívat k ochraně zdraví osob.
c) Individuální opatření bývají často na prvním místě při průmyslových aplikacích. Sluch osob
profesně exponovaných hluku lze účinně chránit chrániči sluchu, které dle intenzity hluku
mohou mít podobu ušních zátek, kochleárních chráničů, v extrémních případech až přileb,
které zamezují i kostnímu vedení zvuku. V mimopracovním prostředí mají individuální opatření
nezřídka povahu opatření organizačních, protože spočívají ve změně trávení volného času
v místech, které jsou hluku vystavena méně, zkrácení času spojeného s volnočasovými
aktivitami, které produkují hluk (travní sekačky, kutilství), vytvoření alespoň jedné, před
hlukem chráněné prostory ve vnitřních dispozicích bytu.
Literatura:
Kamp, I. van, a G. P. van den Berg. 2020. „Health Effects Related to Wind Turbine Sound: An Update".
Report. Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu RIVM.
https://rivm.openrepository.com/handle/10029/624452Chyba! Odkaz není platný.
Maijala, Panu, Anu Turunen, Ilmari Kurki, Lari Vainio, Satu Pakarinen, Crista Kaukinen, Kristian
Lukander, et al. 2020. „Infrasound Does Not Explain Symptoms Related to Wind Turbines".
Sarjajulkaisu. valtioneuvoston kanslia. 22. červen 2020.
https://julkaisut.valtioneuvosto.fi/handle/10024/162329Chyba! Odkaz není platný.
Moyano, David Baeza, a Roberto Alonso González Lezcano. 2020. „Effects of infrasound on health:
Looking for improvements in housing conditions." International Journal of Occupational Safety
and Ergonomics 0 (ja): 1–34. https://doi.org/10.1080/10803548.2020.1831787Chyba! Odkaz
není platný.
Wu Pei-zhe, O'Malley, Jennifer T. de Gruttola Victor a Liberman M. Charles, 2020: „Age-Related
Hearing Loss Is Dominated by Damage to Inner Ear Sensory Cells, Not the Cellular Battery That
Powers Them“ Journal of Neuroscience, 40 (33) 6357-6366.
https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.0937-20.2020