Con người đã thay đổi âm thanh trong đại dương

Âm thanh trong đại dương

Đại dương bao la nhưng chưa bao giờ tĩnh lặng, dưới những gợn sóng lăn tăn là nơi hàng vạn sinh vật sinh sống và giao tiếng tiếp. Thế giới âm thanh dưới đại dương vô cùng phong phú và đa dạng. Nhiều loài sinh vật biển sử dụng âm thanh để tìm kiếm bạn tình, xác định vị trí thức ăn, định hướng và tránh kẻ thù. Trong môi trường nước âm thanh truyền đi xa hơn và nhanh hơn so với ánh sáng, giúp các sinh vật định hướng trong bóng tối.

Như chúng ta đã biết việc giao thông hàng hải phát triển đã ảnh hưởng đến môi trường số của vô số sinh vật dưới đại dương. Francis Juanes, nhà sinh thái học tại Đại học Victoria ở Canada cho biết.

“Âm thanh đi rất xa dưới nước. Đối với cá, âm thanh có lẽ là cách tốt hơn để cảm nhận môi trường của chúng hơn là ánh sáng”

Bạn có biết mỗi con tàu thủy chạy có thể phát ra bao nhiêu decibel và chuyền đi bao xa trong đại dương không?

Các tàu container lớn khi hoạt động âm thanh sẽ phát ra ở khoảng 190 decibel dưới nước hoặc hơn, tương đương tần số trên đất liền của một trận sấm sét hoặc khi máy bay phản lực cất cánh. Và những chuyến tàu container lớn sẽ không bao giờ dừng lại trên chuyến hành trình của nó cả ngày lẫn đêm. Hãy tường tượng khi bạn ở cạnh chiếc máy bay.

Trong quá trình tìm kiếm năng lượng công nghiệp hóa. Những người thăm dò làm nổ tung đại dương, tìm kiếm dầu và khí đốt bị chôn vùi dưới lớp trầm tích. Giống như một con cá voi được dẫn đường bởi âm thanh phản chiếu của một con cá hồi chinook, các công ty dầu khí sử dụng âm thanh để tìm mỏ đá. Nhưng không giống như tiếng cá voi, âm thanh từ những cuộc khảo sát địa chấn có thể được nghe thấy từ khoảng cách xa tới 2.500 dặm.

Đối với các sinh vật sống dưới nước, âm thanh là thị giác, xúc giác, là khả năng nhận biết và thính giác bởi chúng không thể rời khỏi mặt nước. Các sinh vật đại dương, đặc biệt là những loài sinh sống gần bờ biển hoặc dọc theo các tuyến đường buôn bán sầm uất, hiện đang sống trong các khu vực mà trước đây từng gần các ngọn núi lửa dưới nước hoặc nằm trong một trận động đất. Sóng gió khuấy động, băng vỡ, động đất và chuyển động của bong bóng trong các cột nước là những âm thanh mà sinh vật biển có thể thích nghi. Nhưng tiếng nổ của súng hơi, tiếng kim và tiếng đâm của sóng âm và tiếng động cơ lại là một câu chuyện khác.

Đối với hầu hết các loài cá voi và nhiều loài cá khác cũng như các động vật không xương sống, đôi mắt chỉ là một bộ phận có ích. Dưới vực sâu thăm thẳm, các loài vật đều bơi trong bóng đêm. Dọc theo các bờ biển, nước đục đến mức các loài động vật chỉ có thể nhìn thấy nhiều nhất là một vật ở phía trước. Chính âm thanh tiết lộ hình dạng, năng lượng, ranh giới và phân biệt những cư dân khác của biển cả, cũng chính âm thanh là phương pháo giao tiếp.

Nếu có một đàn các hồi thì những tiếng ồn chúng gây ra ra có thể không thành vấn đề nhưng đối với loài cá hồi chinook loài sinh vật biển được biết đến như một trong khẩu phần ăn chính của các voi lại đăng gặp de dọa do đánh bắt quá mức, mất môi trường sống nước ngọt và cửa sông, phát triển thủy điện, đô thị hóa, nông nghiệp và khai thác gỗ, điều kiện ở đại dương ngày càng kém đi. Số lượng cá hồi Chinook đã giảm 60% kể từ những năm 1980 và có thể hơn 90% kể từ đầu thế kỷ 20. Trong điều kiện hiện tại, bất kỳ căng thẳng nào cũng có thể sẽ khiến loài này tuyệt chủng.

Cách Vancouver 700 km về phía bắc, các vịnh hẹp dẫn đến cảng Kitimat là nơi sinh sống của một số loài cá voi sống trong vùng nước tương đối sạch sẽ và yên tĩnh. Tại đây, chính quyền đang xây dựng một nhà ga khí đốt tự nhiên hóa lỏng, dự kiến ​​sẽ bổ sung thêm 700 lượt tàu lớn mới, tăng gấp hơn 13 lần, chưa kể các tàu kéo mạnh sẽ đi cùng các tàu chở dầu khi họ điều hướng các vịnh hẹp.

Hải quân Mỹ cũng có kế hoạch mở rộng các cuộc tập trận trong khu vực, bao gồm cả việc sử dụng chất nổ và sóng âm lớn. Theo ước tính, trên khắp bờ biển tây bắc Thái Bình Dương, các cuộc tập trận của ‘âm thanh và chất nổ’ sẽ giết hoặc làm bị thương gần 3.000 loài động vật biển có vú, đồng thời làm gián đoạn việc kiếm ăn, sinh sản, di chuyển và nuôi dưỡng trong tổng số 1,75 triệu cá thể loài nữa.

Tiếng ồn xung quanh trên bờ biển Thái Bình Dương của Bắc Mỹ đã tăng khoảng 10 decibel kể từ những năm 1960, khi các phép đo bắt đầu. Theo một số ước tính, mức độ tiếng ồn trên các đại dương trên thế giới đã tăng gấp đôi sau mỗi thập kỷ kể từ giữa thế kỷ 20.

Các chuyến tàu hội tụ xung quanh các cảng biển lớn chính là tâm điểm của vấn đề tiếng ồn kéo dài trên các đại dương. Trong những năm 1950, khoảng 30.000 tàu buôn đã đi qua các đại dương trên thế giới. Hiện có khoảng 100.000 chiếc, nhiều người trong số họ có động cơ lớn hơn nhiều. Trọng tải hàng hóa đã tăng gấp 10 lần.

Các nhà nghiên cứu nhận thấy những thay đổi trong âm thanh của đại dương ảnh hưởng đến nhiều sinh vật biển, từ những con tôm nhỏ xíu đến những con cá voi khổng lồ. Theo Francis Juanes, trong khi ánh sáng có xu hướng tán xạ trong nước, âm thanh truyền qua nước nhanh hơn nhiều so với không khí.

Nhiều loài cá và động vật biển sử dụng âm thanh để giao tiếp với nhau, xác định vị trí có triển vọng để sinh sản hoặc kiếm ăn và có thể để phát hiện những kẻ săn mồi. Ví dụ, tôm tạo ra âm thanh giống như tiếng ngô nổ khiến con mồi choáng váng. Các âm thanh của cá voi lưng gù có thể giống với giai điệu của nghệ sĩ vĩ cầm.

Nhưng tiếng ồn gia tăng từ giao thông vận tải biển, tàu đánh cá có động cơ, thăm dò dầu khí dưới nước, xây dựng ngoài khơi và các hoạt động khác của con người đang khiến các loài cá khó nghe thấy nhau hơn.

Áp lực

Sự truyền âm thanh dưới nước chịu ảnh hưởng lớn bởi áp suất, thay đổi theo độ sâu. Khi độ sâu tăng, áp suất nước cũng tăng, nén các phân tử và tăng tốc độ âm thanh. Hiện tượng này, được gọi là Nén đoạn nhiệt, góp phần vào động lực phức tạp của sự truyền âm thanh trong môi trường biển sâu. Ví dụ, khi lặn sâu hơn xuống biển, tai bắt đầu cảm thấy một áp suất nhẹ. Cảm giác áp suất này xảy ra vì nước ở phía trên tác dụng trọng lượng của nó, nén không khí trong tai.

Độ mặn

Độ mặn, nồng độ muối hòa tan trong nước, cũng tác động đến tốc độ âm thanh. Mức độ mặn càng cao, môi trường nước càng đặc, dẫn đến sự lan truyền âm thanh thậm chí còn nhanh hơn. Ngược lại, điều kiện độ mặn thấp, chẳng hạn như những điều kiện được tìm thấy ở những khu vực bị ảnh hưởng bởi dòng nước ngọt chảy vào, có thể dẫn đến tốc độ âm thanh chậm hơn. Trong khi độ mặn trung bình của đại dương trên trái đất là 34,7 psu (đơn vị độ mặn thực tế) giống với hàm lượng muối thường thấy ở vùng nước sâu, độ mặn bề mặt thường dao động trong khoảng từ 30 đến 38 psu, tùy thuộc vào dòng chảy nước ngọt.

Kết luận

Tốc độ của sóng âm được đo bằng tốc độ các rung động của nó di chuyển qua nước hoặc bất kỳ chất nào khác. Âm thanh di chuyển nhanh hơn qua nước – khoảng 1.481 mét mỗi giây ở 20˚C, hơn qua không khí (340 mét mỗi giây) do các thuộc tính khác nhau giữa chúng. Âm thanh truyền nhanh hơn qua nước ấm hơn; do đó, nhiệt độ cũng ảnh hưởng đến tốc độ âm thanh, điều này làm cho động lực này có ý nghĩa cao ở một số vùng đại dương.

Nói chung, khi âm thanh truyền dưới nước, có sự giảm cường độ âm thanh khi phạm vi tăng lên, mặc dù trong một số trường hợp có thể thu được tăng cường do tập trung. Mất truyền âm (thỉnh thoảng được gọi là mất truyền tải) là một thước đo định lượng về sự giảm cường độ âm thanh giữa hai điểm, thường là nguồn âm và một bộ thu xa. Nếu Is là cường độ trường xa của nguồn được tham chiếu đến một điểm cách 1 m từ tâm âm thanh của nó và Ir là cường độ tại bộ thu, thì tổn hao truyền âm được cho bởi PL = 10log⁡(Is/Ir). Trong phương trình này, Ir không phải là cường độ âm thanh thực tại bộ thu, là một đại lượng vectơ, mà là một đại lượng vô hướng bằng với cường độ sóng phẳng tương đương (EPWI) của trường âm. EPWI được định nghĩa là độ lớn của cường độ của một sóng phẳng có cùng áp suất RMS như trường âm thực. Ở khoảng cách ngắn, tổn hao truyền âm bị chi phối bởi sự lan truyền trong khi ở khoảng cách dài, nó bị chi phối bởi sự hấp thụ và / hoặc tán xạ.

Một định nghĩa thay thế có thể được thực hiện theo áp suất thay vì cường độ, cho PL = 20log⁡(ps/pr), trong đó ps là áp suất âm thanh RMS trong trường xa của máy chiếu, được quy mô đến một khoảng cách tiêu chuẩn là 1 m, và pr là áp suất RMS tại vị trí của bộ thu.

Hai định nghĩa này không hoàn toàn tương đương vì trở kháng đặc trưng tại bộ thu có thể khác với trở kháng tại nguồn. Do điều này, việc sử dụng định nghĩa cường độ dẫn đến một phương trình sonar khác với định nghĩa dựa trên tỷ lệ áp suất. Nếu nguồn và bộ thu đều ở trong nước, thì sự khác biệt là nhỏ.

Tác động của âm thanh đến sinh vật biển và giải pháp

Bạn có biết những thay đổi trong âm thanh dưới nước phần lớn được thúc đẩy bởi các hoạt động do con người tạo ra, bao gồm phát triển trang trại gió, vận tải biển, hệ thống sonar hải quân và thăm dò địa chấn.

Ô nhiễm tiếng ồn dưới nước là một vấn đề ngày càng nghiêm trọng, gây ra nhiều tác động tiêu cực đến cuộc sống của sinh vật biển. Nhiều loài động vật biển sử dụng âm thanh để giao tiếp, tìm kiếm bạn tình, định vị thức ăn. Chính tiếng ồn nhân tạo làm giảm khả năng này và gây cản trở quá trình sinh sản và sinh tồn. Vì tiếng ồn lớn khiến động vật biển hoảng sợ, khiến chúng thay đổi hành vi di cư, kiếm ăn và sinh sản. Hơn thế tiếng ồn lớn dễ khiến sinh vật biển bị căng thẳng, tăng huyết áp, suy giảm hệ miễn dịch.

Như đã đề cập đến ở phía trên, âm thanh do tàu thuyền tạo ra lan truyền ở dưới nước rất xa. Điều đó khiến cho phạm vi ảnh hưởng của sóng âm không chỉ tập chung ở khu vực phát ra tiếng ồn. Hậu quả của ô nhiễm tiếng có thể rất rõ thông qua việc sụt giảm nghiêm trọng của những sinh vật biển cỡ lớn như: cá voi xanh, cá voi lưng gù, cá heo, cá mập, cá hồi, hải cẩu

Cá heo và các loài cá voi răng khác được biết đến với khả năng nghe nhạy bén, đặc biệt trong phạm vi tần số 5 đến 50 kHz. Một số loài có ngưỡng nghe trong khoảng 30 đến 50 dB re 1 μPa trong phạm vi tần số này. Ví dụ, ngưỡng nghe của cá voi sát thủ xảy ra ở áp suất âm thanh RMS là 0,02 mPa (và tần số 15 kHz), tương ứng với ngưỡng SPL là 26 dB re 1 μPa. Trong đó, dải tần số tiếng ồn của tàu thủy chở hàng thường nằm trong khoảng: Từ vài Hz đến vài trăm Hz.

Giải pháp giảm thiểu tác động âm thanh đến sinh vật biển

Vì giao thương, việc không sử dụng hoặc cấm tàu thủy đi lại là hoàn toàn không thể. Con người chúng ta chỉ có thể tìm ra giải pháp để giảm thiểu tối đa những tác của tiếng ồn đến môi trường số của các loại sinh vậy biển. Vậy nên việc trang bị kiến thức về âm học dưới nước là rất quan trọng để bảo vệ sinh vật biển bằng cách giảm thiểu tiếng ồn do con người tạo ra, bảo tồn các loài có nguy cơ tuyệt chủng, đánh giá sức khỏe của hệ sinh thái, cung cấp thông tin cho quy hoạch không gian đại dương và tăng cường nỗ lực bảo tồn.

Đối với các tàu thuyền: Cần thiết kế sử dụng những động cơ áp dụng công nghệ mới như động cơ điện hoặc động cơ hybrid để giảm tiếng ồn. Kết hợp sử dụng vật liệu cách âm để giảm tiếng ồn từ động cơ, máy móc một cách hiệu quả.

Đối với việc quản lý hoạt động tàu thuyền: Cần giảm tốc độ tàu thuyền một cách tối đa đặc biệt trong các khu vực nhạy cảm về sinh thái. Và đặc biệt cần hạn chế các hoạt động gây ồn vào ban đêm, khi nhiều loài sinh vật biển hoạt động mạnh. Thiết lập các tuyến đường vận tải tối ưu để giảm thiểu số lượng tàu thuyền qua lại ở các khu vực sinh thái quan trọng.

Bảo vệ môi trường đại dương không chỉ là bảo vệ sinh vật biển mà còn là bảo vệ chính con người chúng ta. Mỗi hành động nhỏ của chúng ta sẽ góp phần nhỏ trong việc bảo vệ “ngôi nhà chung”. Với mong muốn đem đến những âm thanh đẹp nhất, Lidinco là đơn vị cũng cấp giải pháp cũng như cung cấp dịch vụ đo và phân tích tiếng ồn với đội ngũ âm thanh nhiều kinh nghiệm. Đặc biệt với dịch vụ đo lường cùng đội ngũ chuyên gia âm thanh hàng đầu thế giới đến từ hãng Norsonic.

Đơn vị cung cấp sản phẩm đo và phân tích âm thanh chính hãng, uy tín

Lidinco là công ty cung cấp các loại máy đo và phân tích độ ồn và vật liệu cách âm, mềm phân tích và mô phỏng độ ồn uy tín nhập khẩu trực tiếp với giá cạnh tranh. Các sản phẩm đều được bảo hành theo chính sách hãng, tư vấn kỹ thuật tận tình.

Ngoài ra, Lidinco còn cung cấp các loại thiết bị phân tích, đo lường viễn thông, vật tư nhà máy, công nghiệp, thiết bị giáo dục, thiết bị SMT và các loại thiết bị chuyên dụng khác.

Công Ty TNHH Đầu Tư Phát Triển Cuộc Sống
Địa chỉ: 487 Cộng Hòa, Phường 15, Quận Tân Bình, TPHCM, Việt Nam
Điện thoại: 028 3977 8269 / 028 3601 6797
Di động: 0906 988 447
Email: sales@lidinco.com