Lärm: Grundlagen
Schall
Unter Schall werden Druckschwankungen verstanden, die in der Luft dem atmosphärischen Druck überlagert sind und sich wellenförmig mit einer Geschwindigkeit von etwa 340 m/s ausbreiten. Die Zahl der Druckschwankungen pro Sekunde wird als Frequenz bezeichnet; sie wird in Hertz [Hz] angegeben und bestimmt die Tonhöhe. Ein gesundes Gehör kann bei entsprechend hohem Schalldruckpegel (Lautstärke) Töne im Frequenzbereich von 20 Hz bis 20.000 Hz hören, die Frequenzen der menschlichen Sprache liegen zwischen 100 Hz und 6.000 Hz.
Das Gehör ist in der Lage, einen sehr großen Schallpegelbereich (von sehr leisen bis sehr lauten Tönen) aufzunehmen und für die bewusste Wahrnehmung zu verarbeiten. Für sehr tiefe und sehr hohe Töne (Frequenzen) ist das menschliche Gehör unempfindlicher, sie werden nicht so laut wahrgenommen wie Töne im Sprachbereich. Deshalb wird, wenn es um Hören geht, der Schalldruckpegel, der logarithmisch in der Maßeinheit Dezibel (dB) angegeben wird, in der Regel einer entsprechenden Filterung unterworfen, der sogenannten A-Bewertung. Der A-bewertete Schalldruckpegel, angegeben in dB(A), berücksichtigt somit die Wahrnehmungscharakteristik des menschlichen Gehörs.
In Abbildung 1 sind typische Schalldruckpegel für verschiedene Geräuschquellen aufgeführt.
Abbildung 1: Pegelbereiche für Lärm in der Umwelt, Grafik nach Rat von Sachverständigen für Umweltfragen (SRU), 1999
An dieser Stelle werden nur Grundbegriffe erklärt, die für das Verständnis der folgenden Informationen notwendig sind.
Eine ausführlichere Einführung in die physikalischen Grundlagen von Schall ist auf der Internetseite des Bayerischen Landesamtes für Umwelt zu finden.
Gesundheitliche Auswirkungen von Lärm
Der Begriff "Schall" ist physikalisch definiert und kann wie oben geschehen durch physikalische Charakteristika beschrieben werden. Der Begriff "Lärm" hingegen beinhaltet eine subjektive Komponente, Schall wird dann zum Lärm, wenn er als belästigend oder störend empfunden wird. "Lärm ist unerwünschter Schall". Über diese Definition hinaus wird in der Lärmwirkungsforschung Lärm aber auch als jener Schall definiert, der Gesundheitsschäden hervorruft.
Starke Lärmbelastung kann eine direkte Schädigung des Gehörs (aurale Wirkung) zur Folge haben und zur Lärmschwerhörigkeit führen. Mit irreversiblen Hörverlusten ist nach einer langfristigen Schallbelastung mit mittleren Schalldruckpegeln von mehr als 80 dB(A) (bezogen auf eine 40 Stunden Woche) zu rechnen. Ein akutes akustisches Trauma kann durch Impulslärm, wie zum Beispiel einen Pistolenschuss, mit Spitzenschalldruckpegel von über 120 dB ausgelöst werden. Der resultierende Hörschaden vergrößert sich mit zunehmendem Schalldruckpegel, der Steilheit des Schalldruckpulses und der Dauer des Schallereignisses.
Neben der direkten Schädigung des Gehörs lassen sich im Einklang mit den Leitlinien der Weltgesundheitsorganisation (WHO) für Umgebungslärm weitere Wirkungsfelder von Lärm auf den Menschen differenzieren (extra-aurale Wirkungen): Hierzu zählen insbesondere die Belästigung, also die subjektive Wahrnehmung und Verarbeitung der Lärmbelastung, Schlafstörungen, Beeinträchtigung der kognitiven Entwicklung (bei Kindern) und Stressreaktionen durch Aktivierung des vegetativen Nervensystems und des hormonellen Systems. Die Stressreaktionen zeigen sich in einem Anstieg des Blutdrucks, der Herzfrequenz, vermehrter Schweißabsonderung und weiterer Kreislaufreaktionen (Störungen des Stoffwechsels und dessen Regulation). Auch die kognitive Leistung und damit das Konzentrationsvermögen können dadurch beeinträchtigt werden. Die Stressreaktionen können weitgehend unbewusst auch im Schlaf und bei Personen vorkommen, die meinen, sich an Lärm gewöhnt zu haben. Forschungsergebnisse zeigen, dass der menschliche Organismus während der nächtlichen Ruhephase auf Lärm empfindlicher reagiert als in der aktiven Phase am Tag. Risikofaktoren, wie die Blutgerinnung oder der Blutzucker können sich verändern und zu Arterienverkalkung und Bluthochdruck bis hin zum Herzinfarkt führen. Für die psychischen und somatischen Auswirkungen sämtlicher Umweltlärmbelastungen kann kein allgemein gültiger Schwellenwert angegeben werden. Vielmehr steigen mit einer Zunahme der Belastungen durch Umgebungslärm die nachteiligen gesundheitlichen Wirkungen kontinuierlich an, wobei es in den Reaktionen auf Umgebungslärm beträchtliche inter- und intraindividuelle Variationen gibt. Aus den Resultaten der Lärmwirkungsforschung lassen sich somit keine eindeutigen Grenzwerte für Geräuscheinwirkungen ableiten.
Neben den gesundheitlichen Wirkungen von Lärm sind auch soziale und ökonomische Auswirkungen zu nennen. Akute Lärmbelastung führt zu Kommunikationsschwierigkeiten, die Stimme muss angehoben werden, die Verständlichkeit nimmt ab und gegebenenfalls wird die Kommunikation ganz unterlassen. Die Nutzung von Wohnräumen, Terrassen, Balkons und Gärten kann sich ändern, sowie das Lüftungsverhalten, besonders die nächtliche Fensteröffnung. Als ökonomische Folgen können Wertminderung von Grundstücken, Kosten für Medikamente wie Schlafmittel und gegebenenfalls weitere Krankheitskosten entstehen. Im Falle einer Lärmschwerhörigkeit ist mit starken sozialen Folgen aufgrund Kommunikationsschwierigkeiten zu rechnen, die sich im reduzierten Ausbildungs- und Berufserfolg niederschlagen können.
Hörschwellenverschiebung / Lärmschwerhörigkeit
Zur Beurteilung der Funktionsfähigkeit des Gehörs wird die Hörschwelle herangezogen, das heißt derjenige Schalldruckpegel, bei dem unser Gehör Töne gerade noch wahrnimmt. Durch Lärmeinwirkung kann diese Hörschwelle verschoben werden. Zum Teil kann sich das Gehör wieder erholen und die ursprüngliche Hörschwelle wird wieder erreicht. In diesem Fall liegt eine vorübergehende Hörschwellenverschiebung (TTS = temporary threshold shift) vor. Wenn die Hörminderung aber nach einer längeren Zeitperiode (20-30 Tage) immer noch besteht, wird von einer dauerhaften Hörschwellenverschiebung (PTS = permanent threshold shift) ausgegangen.
Die Hörschwelle wird für verschiedene Tonhöhen (Frequenzen) in einem Audiogramm bestimmt. Normalhörende haben einen Wert von 0 dB, bei Anstieg der Hörschwelle wird der Hörverlust im Audiogramm durch einen Kurvenverlauf unterhalb der 0 dB-Grenze angezeigt. Mit zunehmendem Alter tritt eine gewisse Hörminderung, insbesondere bei höheren Tönen ein, weshalb altersspezifische normative Hörschwellen definiert sind.
In Abbildung 2 ist ein Audiogramm eines Normalhörigen (alle Werte sind auf 0 dB, grüne Linie) und ein typisches Audiogramm einer Person mit lärmbedingter Hörschwellenverschiebung (rote gestrichelte Linie) dargestellt. Typischerweise ist bei chronischer Lärmexposition die Hörschwelle bei 4 KHz am stärksten betroffen. Dies wird, weil diese Frequenz dem 5 gestrichenen c in der Musik entspricht, auch "c5-Senke" genannt. Nach einem Knalltrauma ist üblicherweise die Hörschwelle bei 6 KHz besonders stark betroffen ("fis5-Senke").
Abbildung 2: Typisches Audiogramm einer Person mit Hörschwellenverschiebung nach chronischer Lärmbelastung im Vergleich zu einer Referenzperson ohne Hörverlust
(Quelle: Bundeszentrale für Gesundheitliche Aufklärung: Unterrichtsmaterial "Lärm und Gesundheit – Materialien für 5.-10. Klassen")
Erkenntnisse über die Schädigung des Gehörs durch chronische Lärmbelastung stammen vor allem aus dem Arbeitsschutz. Eine dauerhafte Belastung mit hohen Lärmpegeln am Arbeitsplatz ist mit einer fortschreitenden Verschlechterung der Hörschwelle verbunden. In Abbildung 3 sind Audiogramme von Arbeiterinnen einer Weberei dargestellt. Es ist deutlich zu erkennen, dass mit zunehmender Beschäftigungsdauer eine immer stärkere Hörminderung auftritt.
Abbildung 3: Audiogramme von Arbeiterinnen einer Weberei, die unterschiedlich lang (1-2, 5-9, 15-19, 25-29 und 35-39 Jahre) in der Weberei beschäftigt waren
(Quelle: Bundeszentrale für Gesundheitliche Aufklärung: Unterrichtsmaterial „Lärm und Gesundheit – Materialien für 5.-10. Klassen“)
Nach Lärm- und Vibrations-Arbeitsschutzverordnung liegt der untere Auslösewert bei 80 dB(A) und der obere Auslösewert bei 85 dB(A). Wird der untere Auslösewert nicht eingehalten, hat der Arbeitgeber den Beschäftigten einen geeigneten persönlichen Gehörschutz zur Verfügung zu stellen. Bei Erreichung des oberen Auslösewertes hat der Arbeitgeber dafür Sorge zu tragen, dass die Beschäftigten den persönlichen Gehörschutz bestimmungsgemäß verwenden. Grundlage dieser Bestimmungen ist die Annahme, dass ab einem Dauerschallpegel von 80 dB(A) mit einer Erhöhung des Risikos für Hörschwellenverschiebungen zu rechnen ist. Nach dem Energie-Äquivalenz-Prinzip ist bei Erhöhung des Schalldruckpegels um 3 dB nur noch die Hälfte der Zeit notwendig, um dasselbe Schadensrisiko zu erreichen. Das Risiko eines Gehörschadens bei 80 dB(A) für acht Stunden am Tag entspricht somit dem Risiko eines Gehörschadens bei 83 dB(A) für vier Stunden am Tag.
Bei Übertragung dieses Energie-Äquivalenz-Prinzips auf Freizeitaktivitäten ergeben sich auch Gehörschadensrisiken insbesondere durch häufigen und langjährigen Konsum lauter Musik. Hohe Schalldruckpegel werden in Diskotheken und Konzerten und von tragbaren Musikabspielgeräten erreicht. In einer Untersuchung des Bayerischen Landesamtes für Umwelt und des Bayerischen Landesamtes für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit lagen die Schalldruckpegel in Diskotheken in Bayern im Durchschnitt bei 100 dB(A). Bei Besuch einer Diskothek für vier Stunden pro Woche ergibt sich nach dem Energieäquivalenzprinzip ein Gehörschadensrisiko entsprechend einer Belastung von circa 90 dB(A) über 40 Stunden. Die Belastung liegt somit deutlich höher als der oben genannte Wert aus dem Arbeitsschutz von 80 dB(A) für 40 Stunden pro Woche. Bei Nutzung eines MP3-Players bei 89 dB(A) für mehr als fünf Stunden in der Woche über einen Zeitraum von fünf Jahren und mehr ist mit einer Erhöhung des Risikos eines irreversiblen Gehörschadens zu rechnen.
Übliche Schallpegel von tragbaren Musikabspielgeräten liegen zwischen 80 und 115 dB(A), die wöchentliche Nutzungsdauer liegt in etwa zwischen ein und vier Stunden, Männer hören in der Regel länger Musik als Frauen. Verkaufszahlen belegen eine weite Verbreitung tragbarer Musikabspielgeräten in der Bevölkerung. 50 bis 100 Millionen Menschen in der EU benutzen täglich tragbare Musikgeräte. Etwa 5-10 % der Nutzer hören jedoch so laut und lange Musik, dass nach einer Nutzungsdauer von fünf Jahren oder mehr ein irreversibler Gehörschaden entstehen kann. Das sind in der EU 2,5 bis 10 Millionen Menschen.
.
Lärmbelästigung
Die Lärmbelästigung ist im Gegensatz zu einer messbaren Schallbelastung eine subjektive Einschätzung. Zwei ähnliche Geräusche können – selbst bei gleichem Schallpegel – sehr unterschiedlich empfunden werden. Ein Wasserfall in einer idyllischen Bergwelt wird allgemein mit Erholung gleichgesetzt, während eine befahrene Autobahn als belästigend wahrgenommen wird.
Das Ausmaß der Belästigung hängt nur zu etwa einem Drittel von akustischen Eigenschaften des Lärms ab. Weitere wichtige Einflussfaktoren stellen der Informationsgehalt, die Situation, in der das Geräusch auftritt (körperliche Arbeit, konzentrierte intellektuelle Tätigkeit, Schlaf et cetera) und die individuelle Faktoren (allgemeine Lärmempfindlichkeit, Einstellung gegenüber der Lärmquelle, Kontrolle über die Lärmquelle) dar.
Laut einer repräsentativen Umfrage des Umweltbundesamtes (siehe Abbildung 4) ist der Straßenverkehr die häufigste Ursache von Lärmbelästigung in Deutschland. Äußerst oder stark belästigt durch Straßenverkehrslärm fühlen sich 11 %, weitere 16 % fühlen sich mittelmäßig belästigt und 28 % etwas belästigt. Nur 45 % fühlen sich gar nicht durch Straßenverkehrslärm belästigt. Nachbarschaftslärm liegt an zweiter Stelle der Ursachen für Lärmbelästigung. Es folgen Flugverkehr, von dem sich jeder Dritte und Schienenverkehr, von dem sich jeder Fünfte belästigt fühlt
Abbildung 4: Lärmbelästigung der Bevölkerung nach Geräuschquellen 2010 Quelle: Umweltbundesamt, Umweltbewusstsein in Deutschland 2010, Ergebnisse einer repräsentativen Bevölkerungsumfrage, Berlin 2010
Herzinfarkt
Mittlerweile liegen deutliche Hinweise aus der wissenschaftlichen Literatur vor, dass Lärmbelastung das Risiko für kardiovaskulärer Erkrankungen erhöhen kann. Hinweise stammen zum einen aus Laborstudien, die dazu beitragen, mögliche biologische Mechanismen zu identifizieren, und zum anderen aus epidemiologischen Studien, in denen in einer untersuchten Gruppe von Menschen der Zusammenhang zwischen der Lärmbelastung und kardiovaskulären Parametern bestimmt wird.
Ein möglicher biologischer Mechanismus der Lärmwirkung wird mit dem Stress-Reaktionsmodell beschrieben. Dieses nimmt an, dass die Lärmbelastung zu einer Stressreaktion des Körpers führt. Über das autonome Nervensystem und über das endokrine System wird eine Erhöhung des Blutdrucks, der Blutlipide, der Viskosität des Blutes, der Blutglucose und von Blutgerinnungsfaktoren erzielt. Diese schlagen sich dann in Bluthochdruck, Arteriosklerose und Herzinfarkt nieder.
In Laborstudien konnten Teile dieses Modells belegt werden, wie zum Beispiel die lärmbedingte Änderung im Blutfluss, im Blutdruck und der Herzfrequenz und die verstärkte Ausschüttung von Stresshormonen wie Adrenalin, Noradrenalin und Cortisol.
Es gibt weiterhin deutliche Hinweise aus epidemiologischen Studien, dass eine hohe Belastung durch Straßenverkehrslärm das Auftreten eines Herzinfarktes begünstigt. In einer Meta-Analyse wurden Ergebnisse bisher vorliegender Studien zu dem Zusammenhang zwischen der Belastung mit Straßenverkehrslärm und dem Risiko, einen Herzinfarkt zu erleiden zusammengefasst. Ein Anstieg des Risikos wurde mit zunehmender Belastung festgestellt. Der Zusammenhang ist besonders deutlich, wenn nur Personen betrachtet werden, die schon viele Jahre lang an derselben Adresse wohnten und somit über lange Zeit dem Lärm ausgesetzt waren.
Quellen und Publikationen
- Leitlinien der Weltgesundheitsorganisation (WHO) für Umgebungslärm
- Gehörschäden durch Lärmbelastungen in der Freizeit, Stellungnahme der Bundesärztekammer, 1999
http://www.bundesaerztekammer.de/downloads/Gehoers.pdf - Umweltbedingte Lärmwirkungen, Sondergutachten des Rates von Sachverständigen für Umweltfragen, Kapitel Lärm
http://www.apug.de/archiv/pdf/sru_laerm.pdf - Babisch, W. Kinder-Umwelt-Survey (KUS) 2003/06: Lärm - Daten und Materialiensammlung, Deskription und Zusammenhangsanalysen. Umweltbundesamt, Dessau, 2010. http://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/publikation/long/3617.pdf
- Babisch W et al. Traffic noise and myocardial infarction. Epidemiology 2005; 16(1): 33-44.
- Babisch W. Die NaRoMI-Studie (Noise and Risk of Myocardial Infarction): Auswertung, Bewertung und vertiefende Analysen zum Verkehrslärm. WaBoLu-Hefte 02/04, Umweltbundesamt, Berlin, 2004
http://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/publikation/long/2621.pdf - Babisch W, Kamp I. Exposure-response relationship of the association between aircraft noise and the risk of hypertension. Noise Health. 2009 Jul-Sep;11(44):161-8.
- Dieroff H-G. Lärmschwerhörigkeit. Jena, Gustav Fischer Verlag, 3. Aufl. 1994.
- European Environment Agency, Technical report No 11/2010, Good practice guide on noise exposure and potential health effects. http://www.eea.europa.eu/publications/good-practice-guide-on-noise/at_download/file
- Henderson et al: Prevalence of Noise-Induced Hearing-Threshold Shifts and Hearing Loss Among US Youths. Pediatrics, Vol. 127 No. 1 January 2011, pp. e39-e46
- Ising H, Kruppa B, Babisch W, Gottlob D, Guski R, Maschke C, Spreng M. Lärm. In: Wichmann HE, Schlipköter HW, Fülgraff G (Hrsg.). Handbuch der Umweltmedizin. Loseblattwerk, letzte Aktualisierung November 2008. ecomed Medizin. VII-1.
- Kaltenbach M, Maschke C, Klinke R. Health consequences of aircraft noise. Dtsch Arztebl Int. 2008;105(31-32):548-56.
- Luxon L, Prasher D (Hrsg). Noise and ist effects. John Wiley & Sons, Ltd, Chichester, 2007.
- Niemann H, Maschke C, Hecht K. Lärmbedingte Belästigung und Erkrankungsrisiko. Ergebnisse des paneuropäischen LARES-Surveys. Bundesgesundheitsblatt - Gesundheitsforschung – Gesundheitsschutz 2005, 48, 315-28.
- Night noise guidelines for Europe. World Health Organization 2009, http://www.euro.who.int/__data/assets/pdf_file/0017/43316/E92845.pdf
- Schuschke G, Maschke C. Lärm als Umweltfaktor. In: Dott W, Merk HF, Neuser J, Osieka R (Hrsg.). Lehrbuch der Umweltmedizin. Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft mbH Stuttgart, 2002, 251-273.
- Scientific Committee on Emerging and Newly Identified Health Risks (SCENIHR): opinion on Potential health risks of exposure to noise from personal music players and mobile phones including a music playing function, Adopted by the SCENIHR during the 26th plenary meeting of 23 September 2008
http://ec.europa.eu/health/ph_risk/committees/04_scenihr/docs/scenihr_o_018.pdf. - WHO Regional Office for Europe. Burden of disease from environmental noise. World Health Organization., 2011.