rumóre (acustica)
Indice
Descrizione generale
Il rumore è un fenomeno sonoro di carattere casuale e privo di periodicità. Il carattere casuale implica che dalla conoscenza dell'andamento in funzione del tempo di un parametro fisico del fenomeno, per una data durata T anche piuttosto lunga, non risulta determinato l'andamento per un intervallo successivo a T, ma solo la probabilità di tale andamento. L'assenza di periodicità si traduce nell'assenza di componenti pure nel suo spettro. Un rumore casuale di tipo particolare è il rumore bianco, definito come il rumore che ha in ogni intervallo di frequenza di 1 Hz un'intensità costante. Non è un rumore che si presenta spesso in acustica poiché la maggior parte dei rumori ha una distribuzione dell'intensità in funzione della frequenza tale da esaltare frequenze particolari. Attualmente la nozione di rumore va modificandosi, nel senso che si dà sempre maggior importanza al disturbo da esso arrecato al singolo e alla collettività; si considera rumore qualunque fenomeno sonoro indesiderato: possono quindi essere considerati rumori anche le più alte espressioni musicali, se le circostanze le rendono indesiderate. Lo studio del rumore è quindi costituito dallo studio dei fattori che ne possono determinare l'indesiderabilità, fattori che possono suddividersi in tre categorie: fattori fisici del fenomeno sonoro, carattere della risposta fisiologica del soggetto, fattori psicologici che possono influenzare tale risposta. I fattori fisici del rumore sono i seguenti: la sua durata, ossia il suo carattere impulsivo o non impulsivo (sono impulsivi i rumori di durata inferiore a 0,5 s, il cui livello di pressione sonora è nettamente più elevato del livello del rumore di fondo preesistente); le distribuzioni statistiche temporali (densità di probabilità e distribuzione cumulativa di un parametro caratteristico, generalmente il livello sonoro in decibel A), distribuzioni da cui si ricavano i parametri statistici più importanti, che sono il livello sonoro medio e la deviazione standard da questo; la distribuzione spettrale media. Questi parametri fisici determinano gli effetti fisiologici del rumore che possono essere suddivisi in due gruppi: effetti sull'apparato uditivo ed effetti extrauditivi. Per gli effetti uditivi occorre considerare l'audiogramma: quando le componenti spettrali del rumore sono tutte al di sotto dell'isofonica a 30 fon, quindi il livello sonoro medio Lm è inferiore a 30 dB(A) (dove A indica il riferimento alla scala del circuito di ponderazione A, vedi misuratore), il disturbo può essere considerato nullo, salvo fenomeni impulsivi notturni; quando alcune componenti sono fra 30 e 60 fon il disturbo può essere tollerabile o intollerabile in relazione ad altri fattori fisici, psicologici, ma senza alcun rischio di danno per l'apparato uditivo; quando alcune componenti sono fra 60 e 80 fon si ha disturbo generalmente intollerabile, ma senza rischio di danno uditivo; quando si superano 80 fon al disturbo intollerabile si aggiunge il rischio di danno uditivo, costituito da sordità professionale. Particolari fattori psicologici possono rendere intollerabile un rumore che sarebbe altrimenti tollerabile. Gli effetti extrauditivi del rumore sono di vario tipo e agiscono a vari livelli: sull'apparato cardiocircolatorio, con vasospasmo periferico e coronarico, nonché con aumento della frequenza di casi di ipertensione; sull'apparato respiratorio, con innalzamento della frequenza respiratoria; sull'apparato digerente, con ipersecrezione e ipermotilità gastrica; sul sistema endocrino, con aumento delle catecolammine e dei corticoidi plasmatici; sul sistema nervoso, con iperreflessia, astenia, diminuzione della memoria di fissazione; sul sonno, con alterazioni quantitative e qualitative; sullo stato di vigilanza e sui tempi di reazione. Ancora più grave è il fatto che tali effetti si manifestano già in seguito a esposizione a intensità sonore di 70-80 dB(A), quindi interessano non solo i lavoratori ma anche tutti i cittadini di ogni età viventi in centri industriali.
Livelli sonori
Il dato elementare istantaneo più importante per valutare il rumore è il livello sonoro in dB(A). Tenendo conto del carattere statistico del rumore si è tuttavia cercato di determinare il dato fisico (ossia ricavabile da misure strumentali) integrale (ossia relativo all'intera durata del rumore) meglio correlato con il disturbo provocato in soggetti normali (ossia di udito e sistema nervoso non patologici). Le ricerche in questa direzione hanno portato a introdurre il livello sonoro continuo equivalente, definito in dB(A) dipendente da un fattore numerico q definito in base al principio per cui, dati due rumori con il primo di durata doppia del secondo, a parità di disturbo occorre che il livello del primo sia di q∤dB inferiore al livello del secondo. Secondo la Raccomandazione ISO R 1999 è q=3 dB(A). La misura del livello sonoro continuo equivalente si è rivelata assai utile nel campo dei rumori di livello sonoro superiore a 80 dB(A), che interessano il rischio di sordità professionale. Recentemente è stata introdotta in questo campo la nozione di dose di rumore, definita in base alla conoscenza del rischio di sordità professionale corrispondente a un'esposizione di durata Tr, per esempio 8 ore. Il valore di Leq si è rivelato anche ben correlato con la risposta soggettiva al rumore di traffico urbano; sono quindi stati ideati e realizzati degli strumenti di misura elettronici, chiamati analizzatori statistici, costituiti da una parte analoga a un misuratore di livello sonoro e con l'uscita elettrica collegata a un convertitore analogico digitale; l'uscita di questo è collegata a un dispositivo di analisi statistica e conteggio di dati numerici che realizza le operazioni corrispondenti all'integrazione precedente, visualizzando i risultati su uno schermo. La durata della misurazione può essere scelta fra mezz'ora e 24 ore. Per il rumore dovuto al traffico aereo in vicinanza degli aeroporti, l'impostazione precedente, legata alla curva di ponderazione in scala A, non è risultata accettabile; nello spettro dei rumori dovuti agli aerei sono infatti assai importanti le componenti di frequenza superiore a 1000 Hz, particolarmente fastidiose. Le ricerche in questo campo hanno portato a una nuova grandezza soggettiva chiamata fastidio (inglese annoyance) con un corrispondente livello di fastidio (inglese perceived noise level) misurato in PN dB analogo al livello di pressione sonora. Nella figura 1 sono riportate le curve di egual fastidio, analoghe alle isofoniche dell'audiogramma, in unità chiamate noys; tale unità è il fastidio prodotto da una banda di rumore rosa, centrata a 1000 Hz, di un'ottava, di livello di pressione sonora di 40 dB. Un rumore rosa è un rumore che, analizzato con un filtro di larghezza di banda proporzionale alla frequenza centrale della banda, ha un livello per banda costante, ossia a ogni banda corrisponde la stessa energia sonora. Tale impostazione ha portato da una parte a una nuova curva di ponderazione del misuratore di livello sonoro, chiamato curva D; dall'altra a metodi di elaborazione di dati che consentono di ricavare il livello di fastidio in base all'analisi spettrale del rumore in studio. L'inquinamento da rumore è più in generale indicato con l'espressione inglese Noise Pollution Level (livello di inquinamento da rumore), che rappresenta un indice di rumore di traffico, ha simbolo LNP ed è definito dalla relazione LNP=Leq+Kδ, dove δ è la deviazione standard dei livelli sonori (misurati nella scala di ponderazione A) dal livello medio, K un coefficiente il cui valore è compreso tra 2,8 e 4 ed Leq è il livello sonoro equivalente. Il LNP vuole esprimere in un unico indice il fastidio totale dovuto al rumore, considerato come la somma di due termini: il termine Leq esprime la sensazione sonora media, come dato di intensità soggettiva; il termine Kδ esprime il fastidio aggiuntivo dovuto alla variabilità del rumore. Il LNP è derivato da una larga inchiesta sociologica attraverso una correlazione di dati soggettivi con parametri statistici del traffico.
Inquinamento acustico
Il rumore è diventato un fattore di inquinamento ambientale non meno pericoloso della contaminazione dell'acqua e dell'aria. È stato confermato dai dati raccolti nei centri di medicina del lavoro che una lunga esposizione a livelli di rumorosità attorno agli 85 dB(A) oppure un'esposizione relativamente breve (3-5 anni) a 90-95 dB(A) causano ipoacusia in un'elevata percentuale dei soggetti (10-40%). La sordità da rumore, inizialmente reversibile e limitata ai suoni di alta frequenza (4000 Hz), con il persistere dell'esposizione diviene irreversibile e giunge a coprire anche le frequenze di 2000-1000-500 Hz che hanno maggiore importanza per la comprensione della voce, ostacolando in modo anche grave la normale conversazione. Il rumore industriale è attualmente la causa di ca. un terzo dei casi di malattia professionale (ipoacusia) e interessa, in Italia, milioni di persone (per esempio gli addetti alle prove dei motori a scoppio, all'uso dei martelli pneumatici, alle industrie tessili, alle fonderie, alla fabbricazione dei chiodi). Anche il danno derivante dai rumori nelle grandi città diviene sempre più rilevante; di questo “inquinamento” le fonti principali sono il traffico stradale, il traffico ferroviario, l'abuso di mezzi sonori di comunicazione, di aerei. Nelle città a elevata motorizzazione si raggiungono livelli di rumorosità che variano continuamente nelle ore diurne tra 65 e 85 dB(A), con punte fino a 90-95 dB(A).