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Das Geräuschmesslabor des Umweltbundesamtes

<p>Lärm ist ein gravierendes Umweltproblem. Zur Weiterentwicklung der Regelwerke zum Schutz vor Lärm und für die Erforschung neuer Geräuschquellen, wie zum Beispiel Drohnen, betreibt das Umweltbundesamt ein modernes Geräuschmesslabor. Zentraler Bestandteil des Labors ist ein Freifeld-Schallmessraum, in dem Geräusche mit Präzisionsmikrofonen ohne Störungen und Reflexionen gemessen und bewertet werden.</p><p>Im Geräuschmesslabor des Umweltbundesamtes werden folgende wissenschaftliche Fragestellungen untersucht:</p><p>Mit den Messergebnissen werden die bestehenden Rechtsvorschriften und Normen zum Schutz der Bevölkerung vor Lärm weiterentwickelt. Für das Umweltzeichen "<a href="https://www.blauer-engel.de/de">Der Blaue Engel</a>" werden zudem Geräuschanforderungen für lärmarme Produkte abgeleitet.</p><p>Akustische Messtechnik</p><p>Für die Duchführung der Geräuschmessungen, sowohl im Labor, als auch bei Außenmessungen, ist das Geräuschmesslabor mit hochwertiger aktustischer Messtechnik ausgestattet, wovon ein Teil nachfolgend vorgestellt wird.</p><p>Das Mehrkanalsystem des Umweltbundesamtes ermöglicht Messungen mit bis zu 12 Präzisionsmikrofonen und einem zwölfkanaligen Eingangsmodul zur gleichzeitigen Erfassung der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/laerm/verbraucherservice-laerm/grundlagen-der-akustik#messgrossen-und-pegel">Schalldruckpegel</a>, beispielsweise auf einer Hüllkurve in einem reflexionsarmen Raum. Mittels der auf der Hüllkurve gemessenen Schalldruckpegel wird der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/laerm/verbraucherservice-laerm/grundlagen-der-akustik#messgrossen-und-pegel">Schallleistungspegel</a> einer Quelle berechnet. Die spektrale Geräuschzusammensetzung und die zeitliche Veränderung des Signals werden erfasst.</p><p>Aber auch für die Erfassung und den Vergleich von verschiedenen akustischen Gegebenheiten (zum Beispiel unterschiedlichen Mikrofonpositionen und -höhen) bei Feldmessungen werden häufig mehrere Mikrofonkanäle benötigt und hierfür ein akustisches Mehrkanalsystem-Messsystem eingesetzt.</p><p>Eine Akustische Kamera ist ein bildgebendes Messverfahren zur Analyse von Geräuschquellen. Durch die Auswertung der Laufzeitunterschiede der Schallwellen zwischen der Geräuschquelle und den Mikrofonen des Messsystems lassen sich Geräuschquellen optisch lokalisieren und Rückschlüsse auf die spektrale Zusammensetzung des Geräusches ableiten. Mit einer Akustischen Kamera können also alle Teilschallquellen von Objekten dargestellt und diese anschließend zielgerichtet lärmgemindert werden.</p><p>Das Umweltbundesamt betreibt sowohl ein Ringarray mit 48 Mikrofonen zur Untersuchung von kleinen und mittelgroßen Objekten, wie zum Beispiel Garten- und Elektrogeräte, als auch ein Stararray. Das Stararray hat ebenfalls 48 Mikrofone, welche sternförmig angeordnet sind, und wird für die Geräuschanalyse von großen, starren oder beweglichen Objekten, Beispiel Windenergieanlagen oder Züge, verwendet. Der entscheidende Unterschied dieser beiden Messsysteme liegt in der Geometrie. Während das Ringarray einen Durchmesser von nur ca. 1 m aufweist, hat das Stararray einen Durchmesser von ca. 3,5 m.</p><p>Für die Anlayse mancher Geräuschquellen sind Langzeitmessungen notwendig, um die zeitlichen Veränderungen der Geräusche zu erfassen. Dies kann zum Beispiel bei der Untersuchung der Geräuschbelastung durch Straßen- oder Schienenverkehr erforderlich sein, da sich die Verkehrsmengen und damit in der Regel auch der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/laerm/verbraucherservice-laerm/grundlagen-der-akustik#messgrossen-und-pegel">Beurteilungspegel</a> im zeitlichen Verlauf eines Tages verändert. Durch die kontinuierliche Erfassung von Immissionspegeln ist es möglich, einen Dauerschallpegel zu ermitteln. Da eine dauerhafte Betreuung solch einer Messung durch Fachpersonal zu aufwendig wäre, besitzt das Umweltbundesamt eine Dauermessstelle. Hiermit können autonom kontinuierliche Langzeitmessungen (⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/m?tag=Monitoring#alphabar">Monitoring</a>⁠) durchgeführt und die Messergebisse mit ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/w?tag=Wetter#alphabar">Wetter</a>⁠- und Radardaten verschnitten werden. Somit können unterschiedlichste Geräuschquellen erfasst, akustische Kennwerte gespeichert, analysiert und automatisch übermittelt werden.</p><p>Viele normgerechte Messungen, zum Beispiel in der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/laerm/nachbarschaftslaerm-laerm-von-anlagen/baulicher-schallschutz">Bauakustik</a>, benötigen keinen umfangreichen Messaufbau. Die einfachste und effizienteste Lösung ist bei solchen Messungen der Einsatz eines Handschallpegelmessgerätes. Diese sind portabel und handlich sowie in der Regel unkompliziert im Einsatz. Zudem ist es mit Handschallpegelmessgeräten möglich, ohne nennenswerten Aufwand eine akustische Messung durchzuführen und einen ersten messtechnischen Eindruck von einer Lärmquelle zu erhalten. Moderne, leistungsfähige Handschallpegelmessgeräte, wie sie das Umweltbundesamt in Betrieb hat, bieten unter anderem zudem die Möglichkeit einer Ausgabe eines Pegel-Zeit- und Pegel-Frequenz-Verlaufs sowie des Schalldruckpegelwertes mit unterschiedlichen Frequenzbewertungen (zum Beispiel A-, C- oder Z-Bewertung) während einer Messung.</p><p>Das Umweltbundesamt besitzt zudem ein Handschallpegelmessgerät mit welchem binaurale Messungen mittels spezieller Kopfhörer durchgeführt werden können. Somit wird der natürliche Höreindruck des Menschen aufgezeichnet. Mit diesem Messsystem sind neben Aufnahme und Auswertung von Schalldruckpegeln auch psychoakustische Untersuchungen möglich, die der Erfassung der Wahrnehmung einer Schallquelle durch das menschliche Gehör dienen (siehe auch <a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/laerm/laermwirkungen">Lärmwirkungen</a>).</p><p>Ein Dodekaeder ist ein Lautsprechersystem ohne ausgeprägte Richtcharakteristik zur Erzeugung eines diffusen Schallfeldes. Dieser besitzt insgesamt zwölf Flächen, welche jeweils mit einem Lautsprecher versehen sind und eine Schallabstrahlung in unterschiedliche Richtungen ermöglichen. Solch eine Anordnung ist beispielsweise in der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/laerm/nachbarschaftslaerm-laerm-von-anlagen/baulicher-schallschutz">Bauakustik</a> für die messtechnische Ermittlung der Schalldämm-Maße von Türen und Wänden erforderlich. Ein Dodekaeder ist also eine omnidirektionale (ungerichtete) Schallquelle, die in einem breiten Frequenzbereich eine konstante <a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/laerm/verbraucherservice-laerm/grundlagen-der-akustik#messgrossen-und-pegel">Schallleistung</a> abstrahlt.</p><p>Anwendungsbeispiele</p><p>Das ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/u?tag=UBA#alphabar">UBA</a>⁠ führt Geräuschmessungen nicht nur im Schallmessraum, sondern auch im Freien durch, beispielsweise an Straßen- und Schienenverkehrswegen, oder auch an Drohnen. Auch hierfür wird Präzisionsmesstechnik eingesetzt, mit welcher durch spezielle Mikrofone Geräusche in ihrer Zeit-, Frequenz- und Richtcharakteristik analysiert und bewertet werden können. Ebenso ist eine Schallquellenortung und -analyse mit akustischen Kameras möglich.</p>

Testaufgaben zur BUF: für Fluglärmszenarien zur qualitätsgesicherten Anwendung der Berechnungsmethode für den Umgebungslärm von Flugplätzen

Die EU-Umgebungslärmrichtlinie sieht die Einführung eines harmonisierten Berechnungsverfahrens für die Lärmkartierung in Europa entsprechend Artikel 6 (2) der Richtlinie 2002/49/EG vor. Die Europäische Kommission hat dazu mit CNOSSOS-EU (Common NOise aSSessment methOdS) gemeinsame Lärmbewertungsmethoden für alle relevanten Quellenarten, d. h. auch für Luftverkehrsgeräusche entwickelt. Am Beispiel eines fiktiven Flugplatzes (lokal, eben) wird anhand von Einzelszenarien und eines Gesamtszenariums für den Expositionspegel sowie die Beurteilungspegel LDEN und LN der Umgebungslärmrichtlinie überprüft, ob die rechnerische Umsetzung des Berechnungsverfahrens mit einer Präzision von mindestens Ì 0,5 dB erfolgt.

Messtechnische Ermittlung der Ausbreitungsbedingungen für die Geräusche von hohen Windenergieanlagen zur Nachtzeit und Vergleich der Messergebnisse mit Ausbreitungsrechnungen nach DIN ISO 9613-2

Es wird die Güte des Schallprognoseverfahrens der DIN ISO 9613-2 bei einer Anwendung auf hohe Windenergieanlagen untersucht. Dieses ist erforderlich, da das Prognoseverfahren der DIN ISO 9613-2 für bodennahe Quellen entwickelt wurde, die Qualität der Prognose aber im Rahmen der Genehmigung von Windenergieanlagen berücksichtigt werden muss, derzeit jedoch nicht hinreichend bekannt ist. Um bei den Schallausbreitungsmessungen einen möglichst hohen Fremdgeräuschabstand zu erhalten, werden zwei Windenergieanlagen im Rahmen der Messung bei relativ niedrigen Windgeschwindigkeiten in einer speziellen 'Messbetriebsweise' mit relativ hohen Rotordrehzahlen betrieben, so dass sie deutlich lauter sind als bei den entsprechenden Windverhältnissen im Normalbetrieb. Gleichzeitig sind die Pegel der windverursachten Fremdgeräusche, aufgrund der geringen Windgeschwindigkeiten, bei denen die Untersuchung stattfindet, noch niedrig. Während der Messungen werden der Schallleistungspegel der Anlagen, sowie die Immissionen in Abständen von etwa 500 m, 750 m und 1000 m in Mitwind- und Gegenwindrichtung in mehreren Nächten stichprobenartig messtechnisch erfasst. Gleichzeitig werden die meteorologischen Randbedingungen der Messungen dokumentiert. Die während der Messungen vorliegenden Quellen-Empfänger-Konfigurationen werden modelliert. Es werden - basierend auf den Ergebnissen der Schallleistungsmessungen - Ausbreitungsrechnungen nach DIN ISO 9613-2 (sowohl mit frequenzselektiver Rechnung als auch bei Berechnung nach dem Alternativen Verfahren) durchgeführt. Die Ergebnisse der Ausbreitungsrechnungen werden mit den Ergebnissen der Messungen verglichen.

Contaminant mixtures and human reproductive health - novel strategies for health impact and risk assessment of endocrine disrupters (CONTAMED)

Objective: Disruption of hormonal signalling in fetal life can irreversibly affect human development and reproductive health at a later age. Of considerable concern in Europe is a decline in male semen quality and a high prevalence of congenital malformations and hormone-dependent cancers. Although it appears plausible that environmental chemicals with endocrine activity may be involved in the causation of these disorders, there is no evidence for adverse effects of individual substances at relevant human exposure levels. However, there are indications that combinations of chemicals play a cumulative role. CONTAMED aims to explore the hypothesis that combined exposure to endocrine disrupting chemicals in fetal life may lead to adverse delayed impacts on human reproductive health. To achieve this goal, CONTAMED will combine epidemiological approaches with laboratory science. The work plan for CONTAMED is organised in three major strands focusing on human studies, animal models and in vitro assays including metabolomics.

Time trends of acrylamide exposure in Europe: combined analysis of published reports and current HBM4EU Studies

More than 20 years ago, acrylamide was added to the list of potential carcinogens found in many common dietary products and tobacco smoke. Consequently, human biomonitoring studies investigating exposure to acrylamide in the form of adducts in blood and metabolites in urine have been performed to obtain data on the actual burden in different populations of the world and in Europe. Recognizing the related health risk, the European Commission responded with measures to curb the acrylamide content in food products. In 2017, a trans-European human biomonitoring project (HBM4EU) was started with the aim to investigate exposure to several chemicals, including acrylamide. Here we set out to provide a combined analysis of previous and current European acrylamide biomonitoring study results by harmonizing and integrating different data sources, including HBM4EU aligned studies, with the aim to resolve overall and current time trends of acrylamide exposure in Europe. Data from 10 European countries were included in the analysis, comprising more than 5500 individual samples (3214 children and teenagers, 2293 adults). We utilized linear models as well as a non-linear fit and breakpoint analysis to investigate trends in temporal acrylamide exposure as well as descriptive statistics and statistical tests to validate findings. Our results indicate an overall increase in acrylamide exposure between the years 2001 and 2017. Studies with samples collected after 2018 focusing on adults do not indicate increasing exposure but show declining values. Regional differences appear to affect absolute values, but not the overall time-trend of exposure. As benchmark levels for acrylamide content in food have been adopted in Europe in 2018, our results may imply the effects of these measures, but only indicated for adults, as corresponding data are still missing for children. © 2022 by the authors

Ist die Besserstellung der Bahn im Vergleich zu anderen Verkehrsträgern noch gerechtfertigt?

A) Problemstellung Ziel ist es, den Schutz vor schädlichen Umwelteinwirkungen wie Lärm sicherzustellen. Im Vergleich zu anderen Verkehrsträgern sind die Schutzanforderungen bei Bahnlärm deutlich reduziert (Bahnbonus). Die Festlegung eines generellen Schienenbonus ist im politischen Raum bei der Erarbeitung von Rechtsvorschriften vor rund 30 Jahren vorgenommen worden. Diese Vorgehensweise wurde von vielen Lärmwirkungsexperten angesichts der Tatsache, dass für die meisten Wirkungsbereiche - aber nicht für alle - die Gestörtheit durch Straßenverkehrslärm überwiegt, als vertretbar angesehen. B) Handlungsbedarf (BMU; ggf. auch BfS, BfN oder UBA): Nicht zuletzt durch die zwischenzeitlich deutlich veränderten Betriebsbedingungen, die höheren Geschwindigkeiten und das veränderte Schienen- und Wagenmaterial der Bahn, wird die Berechtigung des Bahnbonus in Zweifel gezogen. C) Ziel des Vorhabens: Sichtung, vertiefte Auswertung und Reanalyse vorhandener nationaler Lärmwirkungsstudien und Studien aus dem Ausland, die sich mit der Belästigungswirkung von Lärm verschiedener Verkehrsträger beschäftigt haben mit dem Ziel, stichhaltige Argumente für oder gegen die Gewährung eines einheitlichen oder variablen Schienenbonus zu erarbeiten und - sofern notwendig - ein realistisches Untersuchungsdesign für nachfolgende Feldstudien zu entwickeln.

Trends of exposure to acrylamide as measured by urinary biomarkers levels within the HBM4EU Biomonitoring Aligned Studies (2000-2021)

Acrylamide, a substance potentially carcinogenic in humans, represents a very prevalent contaminant in food and is also contained in tobacco smoke. Occupational exposure to higher concentrations of acrylamide was shown to induce neurotoxicity in humans. To minimize related risks for public health, it is vital to obtain data on the actual level of exposure in differently affected segments of the population. To achieve this aim, acrylamide has been added to the list of substances of concern to be investigated in the HBM4EU project, a European initiative to obtain biomonitoring data for a number of pollutants highly relevant for public health. This report summarizes the results obtained for acrylamide, with a focus on time-trends and recent exposure levels, obtained by HBM4EU as well as by associated studies in a total of seven European countries. Mean biomarker levels were compared by sampling year and time-trends were analyzed using linear regression models and an adequate statistical test. An increasing trend of acrylamide biomarker concentrations was found in children for the years 2014-2017, while in adults an overall increase in exposure was found to be not significant for the time period of observation (2000-2021). For smokers, represented by two studies and sampling for, over a total three years, no clear tendency was observed. In conclusion, samples from European countries indicate that average acrylamide exposure still exceeds suggested benchmark levels and may be of specific concern in children. More research is required to confirm trends of declining values observed in most recent years. © 2022 by the authors

Geräuschwirkungen bei der Nutzung von Windenergie an Land

Bei der Planung und Genehmigung von Windenergieanlagen steht das Thema Lärm häufig im Fokus der Diskussion. Dabei werden vielfältige Fragen aufgeworfen, die sowohl die Lärmentstehung und -minderung als auch die Auswirkungen des Lärms auf die Gesundheit und Lebensqualität der Bevölkerung betreffen. Die vorliegende Veröffentlichung "Geräuschwirkungen bei der Nutzung von Windenergie an Land" beinhaltet die Ergebnisse eines Forschungsprojektes, welches die Geräuscheinwirkung durch Windenergieanlagen untersuchte. Dabei wurde der Fokus auf eine besondere Geräuschcharakteristik von Windenergieanlagen gelegt, die sogenannten amplitudenmodulierte Geräusche. Eine vielfach diskutierte These lautet, dass diese besondere Geräuschcharakteristik, die sich z. B. als "Wuschen" beschreiben lässt, zu einer erhöhten Wahrnehmung und Belästigung bei den Anwohnenden führt. Ein wesentliches Ziel war die Erforschung in welcher Häufigkeit, Dauer und Stärke Amplitudenmodulationen von Windenergieanlagen verursacht werden, und ob diese in der umliegenden Nachbarschaft hör- und messbar sind. Neben Messungen wurden deshalb Personen in der Nähe von Windenergieanlagen befragt. Die Bearbeitung der Fragestellung gliederte sich in fünf wesentliche Schwerpunktaufgaben: - Langzeitschallmessungen im Emissions- und Immissionsbereich über einen Zeitraum von mindestens zwei bzw. sechs Wochen, die in fünf deutschlandweit verteilten Untersuchungsgebieten durchgeführt wurden. - Infraschallmessungen im Zusammenhang mit der Amplitudenmodulation. - Analyse der Messungen mit einem im Rahmen dieses Projektes entwickelten Verfahren zur Erkennung von Amplitudenmodulation. - Befragungen bezüglich der Geräuschbelästigung von umliegenden Anwohnenden in allen fünf Untersuchungsgebieten. - In drei Untersuchungsgebieten erfolgten zusätzlich Hörversuche. Dabei wurden folgende Erkenntnisse gewonnen: - Immissionsseitig liegt der Median der Modulationstiefe zwischen 1,5 bis 2,5 dB. - Nur in einem der fünf Untersuchungsgebiete konnte eine Leistungsabhängigkeit zwischen der Windenergieanlage und der Häufigkeit/Modulationstiefe festgestellt werden, verstärkt bei Querwindsituationen. - In allen Untersuchungsgebieten wurde durch Windenergieanlagen verursachter Infraschall festgestellt. Die Pegel lagen dabei immer unter der gemäß DIN 45680 (Beuth 1997) definierten Hörschwelle. - Die Lästigkeit im Hörversuch stieg mit zunehmender Modulationstiefe. Darüber hinaus zeigten die Ergebnisse, dass bereits die bloße Wahrnehmbarkeit einer Amplitudenmodulation die Lästigkeit erhöht. Im Durchschnitt über alle Untersuchungsgebiete und Geräuschbelastungen hinweg empfanden die Teilnehmenden der Belästigungsbefragung die Lärmbelästigung durch Windenergieanlagen als relativ gering. Sobald allerdings der Beurteilungspegel am Wohngebäude den Wert von ca. 35 dB(A) überschreitet, steigt der Anteil der belästigten bzw. hoch belästigten Personen stark an. Geräuschmerkmale wie "Wuschen", "Rauschen" und nicht-akustische Faktoren (Einstellung zu Windenergieanlagen und visuelle Beeinträchtigung) sind wesentliche Einflussgrößen der Lärmbelästigung durch Windenergieanlagen. Die Lärmbelästigung korrespondiert mit der Auftrittshäufigkeit von erkannten, stabil vorliegenden Amplitudenmodulationen. Quelle: Forschungsbericht

Testaufgaben zur BUF

Die EU-Umgebungslärmrichtlinie sieht die Einführung eines harmonisierten Berechnungsverfahrens für die Lärmkartierung in Europa entsprechend Artikel 6 (2) der Richtlinie 2002/49/EG vor. Die Europäische Kommission hat dazu mit CNOSSOS-EU (Common NOise aSSessment methOdS) gemeinsame Lärmbewertungsmethoden für alle relevanten Quellenarten, d. h. auch für Luftverkehrsgeräusche entwickelt. Am Beispiel eines fiktiven Flugplatzes (lokal, eben) wird anhand von Einzelszenarien und eines Gesamtszenariums für den Expositionspegel sowie die Beurteilungspegel LDEN und LN der Umgebungslärmrichtlinie überprüft, ob die rechnerische Umsetzung des Berechnungsverfahrens mit einer Präzision von mindestens +/- 0,5 dB erfolgt. Quelle: Forschungsbericht

Lärmbelastung an Arbeitsplätzen auf Baustellen (IV + V)

Zielsetzung: Die Beurteilung der Gehörgefährdung an Baustellenarbeitsplätzen nach der Berufsgenossenschaftlichen Vorschrift BGV B 3 'Lärm' (früher Unfallverhütungsvorschrift 'Lärm') ist in vielen Bereichen aufgrund der schwankenden Exposition schwierig. Ziel dieser Untersuchung ist die statistisch gesicherte Angabe von Mittelwert und Standardabweichung der Lärmbelastung für die Berufsgruppen Bauwerker, Estrichleger, Klempner (Flaschner, Spangler, Spengler) und Kranführer. Aktivitäten/Methoden: Das Berufsgenossenschaftliche Institut für Arbeitssicherheit - BIA hatte Anfang der Achtzigerjahre die für dieses Projekt notwendige Dosimetermesstechnik entwickelt. Im Rahmen der vorangegangenen BIA-Projekte wurde diese Messtechnik eingesetzt für die Ermittlung der entsprechenden Lärmbelastungswerte für Maurer, Einschaler, Eisenflechter, Betonierer, Zimmerleute, Heizungs- und Sanitärinstallateure, Maschinenputzer, Trockenbauer, Kanalbauer, Dachdecker, Gerüstbauer, Fassadenbauer, Gleisbauer, Bauschlosser, Straßenbauer (Vorbereitungsarbeiten für den Straßendeckenbau, Schwarzdeckenbauer, Betondeckenbauer, Straßenmarkierer, Leitplankenbauer), Spezialtiefbauer und Korrosionsschützer. Wie bei diesen vorangegangenen Projekten sollen die beiden Messgrößen LAeq (A-bewerteter äquivalenter Dauerschallpegel) und LAIeq ( A-bewerteter äquivalenter Dauerschallpegel in der Zeitbewertung 'Impuls') jeweils parallel dosimetrisch erfasst werden, um die Beurteilung der Lärmbelastung nach der BGV B 3 'Lärm' und der DIN 45 645 'Ermittlung von Beurteilungspegeln aus Messungen - Teil 2: Geräuschimmission am Arbeitsplatz' vornehmen zu können.

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