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Bayerisches Landesamt für
Gesundheit und Lebensmittelsicherheit

Lärm: Grundlagen

Physikalische Grundlagen

Im physikalischen Sinne werden unter Luftschall (kurz: Schall) Luftdruckschwankungen verstanden, die dem atmosphärischen Druck überlagert sind. Der Schall breitet sich in der Luft wellenförmig mit einer Geschwindigkeit von etwa 340 m/s aus. Die Zahl der Luftdruckschwankungen pro Sekunde wird als Frequenz bezeichnet; sie wird in Hertz [Hz] angegeben. Die Frequenz ist verantwortlich für die Tonhöhe: je höher die Frequenz, desto höher der Ton. Ein gesundes Ohr einer jungen Person kann Töne der Frequenzen 20 Hz bis 20.000 Hz wahrnehmen, die Frequenz der menschlichen Sprache liegt bei 100 Hz bis 6.000 Hz.

Die Lautstärke eines Tons wird durch den Schalldruckpegel beschrieben. Da das Ohr in der Lage ist, ein weites Spektrum an Schallpegeln zu hören, wurde ein logarithmiertes Maß entwickelt, der Schalldruckpegel, angegeben in Dezibel (dB). Aufgrund der logarithmischen Skalierung können die Schalldruckpegel von einzelnen Töne nicht einfach aufaddiert werden. Eine Verdoppelung der Schallintensität ist zum Beispiel nur mit einem Anstieg des Schalldruckpegels um 3 dB verbunden.
Für die subjektive Wahrnehmung der Lautstärke ist neben dem Schalldruckpegel auch die Frequenz des Tones von Bedeutung. Sehr tiefe oder sehr hohe Töne werden von dem menschlichen Ohr in Schwellennähe schlechter wahrgenommen. Der Schalldruckpegel wird daher häufig einer spezifischen Bewertung unterworfen, der so genannten A-Bewertung. Der A-bewertete Schalldruckpegel berücksichtigt somit die Wahrnehmungsweise des Ohrs. Der Schalldruckpegel wird entsprechend in dB(A) angegeben.
In Abbildung 1 sind typische Schalldruckpegel für verschiedene Geräuschquellen aufgeführt.

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 Folgen 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. Im Folgenden wird der Begriff "Lärm" mit dieser Bedeutung verwendet.

Starke Lärmbelastung kann gesundheitliche Folgen haben. Als gesichert ist hier die Lärmschwerhörigkeit zu nennen, die eine direkte Schädigung des Gehörs (= aurale Wirkung) darstellt. Eine langfristige Schallbelastung mit mittleren Schalldruckpegeln von mehr als 80 dB(A) (bezogen auf eine 40 Stunden Woche) führen zu einer Erhöhung des Risikos für Innenohrschäden in Form von irreversiblen Hörverlusten.

Ein akutes akustisches Trauma kann durch Impulslärm, wie zum Beispiel einen Pistolenschuss, mit Spitzenschalldruckpegel von 120 dB oder mehr ausgelöst werden. Impulslärm zeichnet sich durch einen plötzlichen Anstieg des Schalldruckpegels aus; der resultierende Schaden steigt mit steigendem Schalldruckpegel, steilerem Anstieg des Schalldruckpegels und zunehmender Länge des Schallereignisses. Ein noch stärkeres akustisches Trauma resultiert aus Knallereignissen, wie zum Beispiel einer Bombenexplosion. Knalle führen typischerweise zu Impulslärm, der sehr laut ist (Spitzenschalldruckpegel oft über 160 dB).

Neben dieser direkten Schädigung des Gehörs werden auch andere Folgen von Lärm diskutiert (= extra-aurale Wirkungen), wozu vermindertes Sprachverständnis, Stressreaktionen, eingeschränkte Leistungsfähigkeit, Schlafstörungen und Belästigungen gehören. Des Weiteren gibt es starke Hinweise darauf, dass erhöhte Lärmbelastung das Risiko für kardiovaskuläre Erkrankungen, insbesondere Bluthochdruck und Herzinfarkt, erhöht.

Bei den extra-auralen Wirkungen spielt nicht nur die Lärmbelastung (beschrieben zum Beispiel durch die Höhe des Schalldruckpegels), sondern auch die Lärmbelästigung, also die subjektive Wahrnehmung und Verarbeitung der Lärmbelastung, eine große Rolle. Aufgrund der Bedeutung subjektiver und situativer Faktoren ist die Festlegung von „sicheren“ Grenzen für Schalldruckpegel bezogen auf extra-aurale Lärmwirkungen schwierig. Hinzu kommt, dass vermutlich nicht nur der mittlere Schalldruckpegel, sondern auch beispielsweise das Auftreten von kurzen Lärmereignissen wie Überflügen für extra-aurale Wirkungen verantwortlich ist.

Nach Einschätzung des Arbeitskreises Lärmwirkungsforschung des Umweltbundesamtes werden bei wachen Personen oberhalb von Maximalpegeln von circa 60 dB(A) physiologische Lärmwirkungen in Form von Veränderungen der allgemeinen zentralen Aktivierung mit Beeinflussung vegetativer Funktionen ausgelöst. Während des Schlafes liegt die Aktivierungsschwelle niedriger. Zur Gewährleistung eines ungestörten Schlafs sollten Verkehrslärmgeräusche am Ohr des Schläfers Dauerschallpegel von 30 dB(A) und Maximalpegel von 40 dB(A) nicht überschreiten.

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. Gesamtwirtschaftlich entstehen Kosten über Erkrankungen und Berufsunfähigkeitsrente.

Hörschwellenverschiebung / Lärmschwerhörigkeit

Hörschäden durch Lärm lassen sich einteilen in akute akustische Trauma (Knall- und Explosionstrauma) und chronische akustische Trauma. Akute akustische Trauma werden durch einmalige Belastung mit kurzem, aber sehr hohem Schallpegel zum Beispiel bei Schusswaffengebrauch oder durch Feuerwerkskörper verursacht. Das chronische akustische Trauma ist durch eine dauerhafte Belastung mit hohen Schallpegeln bedingt.

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. Dann wird von einer zeitweiligen Hörschwellenverschiebung (TTS = temporary threshold shift) gesprochen. Wenn der Gehörverlust aber nach einer längeren Zeitperiode (20-30 Tage) immer noch besteht, wird von einer dauerhaften Hörschwellenverschiebung (PTS = permanent threshold shift) ausgegangen.

Die Hörschwelle wird in einem Audiogramm für mehrere Frequenzen spezifisch bestimmt. Normalhörige 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 dem Alter ist ein gewisser Hörverlust zu erwarten, weshalb altersspezifische normative Hörschwellen definiert sind.

In Abbildung 2 ist ein Audiogramm eines Normalhörigen (alle Werte sind auf 0 dB) und ein typisches Audiogramm einer Person mit lärmbedingter Hörschwellenverschiebung 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").

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.

Nach Lärm- und Vibrations-Arbeitsschutzverordnung von 2007 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.

Das Risiko einer Gehörschädigung nimmt mit der Dauer der Belastung und der Höhe des Schalldruckpegels zu. Höhere Schalldruckpegel führen schon nach kürzerer Zeit zu Gehörschäden als niedrigere Schalldruckpegel. 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.

Gleichfalls basierend auf dem Energieäquivalenz-Prinzip hat im September 2008 die Kommission SCENIHR der Europäischen Union eine Beurteilung des Risikos von Musikkonsum über tragbare Musikabspielgeräte vorgenommen. Orientiert man sich an dem unteren Auslösewert der Lärm- und Vibrations-Arbeitsschutzverordnung (80 dB(A)), ist 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 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. Die meisten Menschen nutzen die Geräte so, dass keine Gefährdung daraus entsteht. 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.

Die SCENIHR-Kommission weist in ihrem Bericht aber auch darauf hin, dass epidemiologische Daten den Zusammenhang zwischen der Nutzung tragbarer Musikabspielgeräte und Hörschäden bisher nicht belegen können. Hier sind weitere Forschungsvorhaben notwendig, insbesondere solche, die einen prospektiven Ansatz verfolgen (das heißt eine mehrfache Untersuchung von Probanden über einen Zeitraum von mehreren Jahren) und sensitive Methoden zur Erfassung bereits geringfügiger Hörschäden einsetzen.

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 5) 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.

Herzinfarkt

Mittlerweile liegen deutliche Hinweise aus der wissenschaftlichen Literatur vor, dass Lärmbelastung das Risiko 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

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