Tag gegen den Lärm 2015: Lärmschutz schon bei Kindern wichtig Ob Straßenverkehr, Nachbarn oder Flugverkehr: Jeder zweite Mensch in Deutschland fühlt sich durch Lärm gestört oder belästigt. Auch Kinder und Jugendliche leiden häufig unter Lärm – mit teils gravierenden Folgen: Lärm kann nicht nur ihre Sprachentwicklung, die Lesefähigkeit und mentale Leistungsfähigkeit beeinträchtigen. Oftmals berichten Jugendliche in Deutschland auch über tinnitusartige Ohrgeräusche nach starken Lärmbelastungen. Laut Umweltbundesamt (UBA) nimmt jedes achte Kind mindestens eine Tonfrequenz im Hörtest nicht richtig wahr. Die Ursachen sind unbekannt, häufig wird allerdings zu laute Musik – etwa über Kopfhörer dafür verantwortlich gemacht. Beim diesjährigen Tag gegen den Lärm unter dem Motto „Lärm – voll nervig!“ informieren das Umweltbundesamt und die Deutsche Gesellschaft für Akustik (DEGA e. V.) vor allem Kinder und Jugendliche zu Lärm und seinen Folgen. Für Dritt- und Viertklässler hat das UBA eine neue Mitmach-Broschüre zum Thema „Akustik & Lärm“ im Angebot, die kostenlos erhältlich ist. In der neuen Broschüre lernen die Schülerinnen und Schüler unter anderem, wie das menschliche Ohr aufgebaut ist, welche Funktionen es hat oder wie man sich gegenüber Gehörlosen richtig verhält. Zudem enthält das Arbeitsheft auch Bastelanleitungen, beispielsweise für ein Schnurtelefon oder ein Hör-Memory. Für Lehrerinnen und Lehrer gibt es ein ebenfalls kostenloses Begleitbuch zur Broschüre. Schon 2009 hatte das Umweltbundesamt nach Auswertung des Kinder-Umwelt-Survey von 2003 bis 2006 festgestellt: Die Lärmbelastung fängt im Kindesalter an. So gab in der „Deutschen Umweltstudie zur Gesundheit von Kindern“ jedes zwölfte der elf- bis 14-jährigen Kinder an, nachts durch Straßenverkehrslärm belästigt zu sein, tagsüber war dies jedes sechste. Jedes achte Kind (etwa 13 Prozent der acht- bis 14-jährigen teilnehmenden Kinder) nahm zudem mindestens eine der überprüften Tonfrequenzen auf einem Ohr nur bei erhöhter Schallintensität wahr. Der Hörverlust betrug hier mehr als 20 Dezibel (dB). 2,4 Prozent der Kinder hatten bei mindestens einer einzelnen Test-Frequenz sogar einen Hörverlust von 30 dB. Das UBA hatte im Rahmen der Studie zwischen 2003 und 2006 die Schadstoff- und Lärmbelastung von 1.790 Kindern zwischen drei und 14 Jahren aus 150 Orten in Deutschland untersucht. Eine wichtige Ursache für Hörschäden bei Kindern und Jugendlichen können laute Musik in Clubs, Diskotheken oder über Kopfhörer sein. Ohrgeräusche (vorübergehender Tinnitus) treten bei Kindern vor allem nach lauter Musik auf: von den acht- bis zehnjährigen klagten 6,3 Prozent, von den elf- bis 14-jährigen 11,1 Prozent darüber. Oft halten solche Ohrgeräusche sogar mehrere Stunden an. Kinder und Jugendliche sollten sich daher besonders vor Lärm schützen: Bei dauerhaft starkem Lärm helfen Ohrstöpsel. Kopfhörer zum Musik hören sollten besser nicht mit voller Lautstärke benutzt werden – und Musikanlagen möglichst auf Zimmerlautstärke eingestellt sein.
Das Projekt "Methoden zur Vermeidung und Verminderung von Schallausbreitung und -intensität während der Rammarbeiten von Fundamenten im Offshore-Bereich insbesondere zum Schutz von marinen Säugetieren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von itap - Institut für technische und angewandte Physik GmbH durchgeführt. A) Problemstellung: Während des Baus der Fundamente von Offshore-Windenergieanlagen (Offshore-WEA) werden umfangreiche Rammarbeiten durchgeführt, die mit erheblichen Emissionen von Unterwasserschall verbunden sind. Aufgrund der Vielzahl von geplanten Offshore-WEA ist von langanhaltenden Bauphasen auszugehen. Die emittierten Schalle erreichen dabei Intensitäten, die zu physiologischen Schädigungen, Vertreibung und Verhaltensänderungen bei Schweinswalen und Robben führen können. Auch sind vergleichbare Effekte auf v.a. Fische und möglicherweise auf Benthosorganismen zu erwarten. B) Handlungsbedarf: Im Vorhaben sollen technische Methoden entwickelt bzw. den Verhältnissen der deutschen Nord- und Ostseebereiche angepasst werden, die die Schallausbreitung vermeiden bzw. vermindern. Ziel dieser Maßnahmen ist die weitestgehende Reduzierung des schallbeeinflussten Bereiches um den Bauplatz. Die Methoden umfassen v.a. den Einsatz sog. Blasenschleier und Textilmatten und die Beschichtung des Rammgutes. Die hierfür notwendige Technik soll bereitgestellt werden und ihr Einsatz erprobt werden. Im Rahmen der ökologischen Begleitforschung Offshore-Windkraftnutzung des Bundes werden in der Nordsee und der deutschen Ostsee Forschungsplattformen aufgebaut werden. Deren Fundamente werden ebenfalls mittels Rammarbeiten fixiert, und die Erprobung der Maßnahmen soll während des Baus dieser Fundamente erfolgen. Ermittelt werden sollen die entfernungsabhängigen Immissionswerte mit und ohne Einsatz der zu erprobenden Vermeidung- und Verminderungsmaßnahmen. C) Ziel des Vorhabens: Ziel des Vorhabens ist es, eine weitestgehende Reduzierung des schallbeeinflussten Bereichs um den Bauplatz von einer Offsbore-Windenergienalge zur erreichen.
Das Projekt "Teilvorhaben 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von E.S.C.H. Engineering Service Center und Handel GmbH durchgeführt. Ein Großteil der Biogasanlagen arbeitet, trotz der besonderen Vergütungsregelungen des neuen Energieeinspeisegesetzes, an ihrer Wirtschaftlichkeitsgrenze. Eine wesentliche Ursache hierfür ist die sich bereits im Jahr 2008 andeutende Verknappung und Verteuerung der Gärsubstrate. Da jedoch das Ziel der gegenwärtigen Förderpolitik der Bundesregierung darin besteht, einen sich weitgehend selbst regulierenden Markt für erneuerbare Energien zu schaffen, muss auch die Effizienz bei der Nutzung dieser Energien gesteigert werden. In einer Zusammenarbeit von Biotechnologen, Automatisierungs- und Verfahrenstechnikern soll versucht werden, durch den effizienten Eintrag von Schallwellen mit Frequenzen kleiner als 20 kHz die Biogaserträge durch stärkeren Aufschluss von lignozellulosehaltigen Strukturen zu steigern und gleichzeitig weitere Erkenntnisse über das symbiotische Ökosystem eines Bioreaktors zu gewinnen. Im Projekt sollen Schallwandler direkt in die Fermenter eingebracht und vorerst die Schallausbreitung untersucht werden. Anschließend ist geplant diskontinuierliche und kontinuierliche Gärversuche unter Variation wesentlicher Parameter der Beschallung durchzuführen. Darauf aufbauend soll einerseits die Wirkung auf die Biologie und andererseits der kybernetische Aspekt der Beschallung durch eine Modellbildung und eine darauf aufbauende Steuerung/ Regelung und gesamtwirtschaftliche Optimierung des Biogasprozesses untersucht werden.
Das Projekt "Teilvorhaben 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fachhochschule Jena, Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik durchgeführt. Ein Großteil der Biogasanlagen arbeitet, trotz der besonderen Vergütungsregelungen des neuen Energieeinspeisegesetzes, an ihrer Wirtschaftlichkeitsgrenze. Eine wesentliche Ursache hierfür ist die sich bereits im Jahr 2008 andeutende Verknappung und Verteuerung der Gärsubstrate. Da jedoch das Ziel der gegenwärtigen Förderpolitik der Bundesregierung darin besteht, einen sich weitgehend selbst regulierenden Markt für erneuerbare Energien zu schaffen, muss auch die Effizienz bei der Nutzung dieser Energien gesteigert werden. In einer Zusammenarbeit von Biotechnologen, Automatisierungs- und Verfahrenstechnikern soll versucht werden, durch den effizienten Eintrag von Schallwellen mit Frequenzen kleiner 20 kHz die Biogaserträge durch stärkeren Aufschluss von lignozellulosehaltigen Strukturen zu steigern und gleichzeitig weitere Erkenntnisse über das symbiotische Ökosystem eines Bioreaktors zu gewinnen. Im Projekt sollen Schallwandler direkt in die Fermenter eingebracht und vorerst die Schallausbreitung untersucht werden. Anschließend ist geplant diskontinuierliche und kontinuierliche Gärversuche unter Variation wesentlicher Parameter der Beschallung durchzuführen. Darauf aufbauend soll einerseits die Wirkung auf die Biologie und andererseits der kybernetische Aspekt der Beschallung durch eine Modellbildung und eine darauf aufbauende Steuerung/ Regelung und gesamtwirtschaftliche Optimierung des Biogasprozesses untersucht werden.
Das Projekt "Entwicklung von Messtechniken zur Lärmquellenidentifizierung in Kabinen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmut-Schmidt-Universität, Universität der Bundeswehr Hamburg, Institut für Fahrzeugtechnik und Antriebssystemtechnik durchgeführt. Ziel dieses Projektes ist es, ein schnelles automatisiertes Messverfahren zur Nutzung im Innenraum der Flugzeugkabine zu entwickeln. Durch diese Neuentwicklung wird einerseits die Produktentwicklungszeit drastisch verkürzt (schnelle Messung) und andererseits ein höherer Qualitätsstandard erreicht. Denn ein Ziel der Kabinenverbesserung ist es, die Lärmbelastung sowohl für die Passagiere als auch für die Flugzeugbesatzung deutlich zu senken, um so die Umweltverträglichkeit des Produktes zu verbessern. Das Verfahren ist ebenfalls übertragbar auf andere Innenräume wie z.B. in Bahnen, Schiffen oder Straßenfahrzeugen. Im Rahmen dieses Projektes ist zunächst ein numerisches Berechnungsverfahren entwickelt worden, welches auf einer inversen FEM-Berechnung beruht. Hierbei wird die Schallintensität am Rande des Kabinenquerschnittes berechnet, wobei in einem Bereich die Schallwechseldrücke im Innenraum der Kabine durch Messung bekannt sind. Probleme dieser Art sind schlecht gestellt ('ill-posed') da kleine Ungenauigkeiten der gemessenen Daten sich in sehr großen Abweichungen in der Lösung auswirken. Durch eine umfangreiche mathematische Aufbereitung der Messdaten (Finite-Elemente-Analyse und Regularisierung) gelingt jedoch eine deutliche Verbesserung der Ergebnisse.
Das Projekt "Messung und Berechnung von Geräuschemissionen bei Drallbrennen mit unterschiedlicher Brennaustrittsgeometrie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Karlsruhe, Institut für Technische Chemie und Polymerchemie durchgeführt. Untersuchungsgegenstand des Teilprojektes TP 2 ist der Einfluss kohärenter Strömungsstrukturen auf die Entstehung der Geräuschemission in turbulenten Drallströmungen mit überlagerter Verbrennung. Durch systematische Variation der konstruktiv veränderbaren Brennerparameter wie: - Luftzahl der Vormischung bzw. Gesamtluftzahl, - thermische Leistung, - eingestellte Drallstärke, - Art der Drallerzeugung, - Brennerauslassgeometrie, sollen qualitative und quantitative Aussagen über die Schallintensitäten sowie deren spektrale Verteilung der Strömungen bei unterschiedlichen Brennermerkmalen getroffen werden.Es werden dazu die verschiedenen Mechanismen der Geräuschentwicklung identifiziert, die bei Änderung der Brennerkonstruktion und der damit hervorgerufenen Erzeugung von charakteristischen Wirbelformen und Änderung der Mischungsintensität bei turbulenten, reagierenden Drallströmungen auftreten (Änderung der Radialverteilung der Tangentialgeschwindigkeitskomponente w). Mit unterschiedlichen konstruktiven Ausführungen der Drallerzeugung ergeben sich demnach geänderte radiale Verteilungen der Tangentialgeschwindigkeit mit charakteristischem, turbulenten Mischungs- und Reaktionsverhalten für die jeweiligen Versuchs- bzw. Brennerparameter. Bei dem verwendeten Drallbrenner können daher sowohl einfach als auch doppelt-konzentrisch verdrallte Strömungsfelder bzw. Drallflammen realisiert werden. Der Drall (bei doppelt verdrallter Strömung der äußere Drallerzeuger) kann dabei, bei gleichen geometrischen Abmessungen des Brenners, auf zwei unterschiedliche Arten erzeugt werden: zum einen mittels eines Axialschaufeldrallerzeugers und zum anderen durch Tangentialeinlass.Ein weiteres wesentliches Ziel des Vorhabens besteht in der Entwicklung von Korrelationen zwischen der Schallemission - charakterisiert durch die Schallintensität sowie deren spektralen Verteilung - und der Entstehung und Abreaktion kohärenter Strömungsstrukturen. Es ist zu untersuchen, ob die im Strömungsfeld eventuell vorhandenen und abreagierenden kohärenten Strukturen die Geräuschemissionen turbulenter Diffusions- und Vormischdrallflammen verändern bzw. inwieweit sie nicht selbst für die Geräuschemissionen bei Verbrennung im Gegensatz zur Geräuschemission von nicht-reagierenden Fluidstrahlen verantwortlich sind. Für die Untersuchungen unter eingeschlossenen Bedingungen wird eine 'passive' Brennkammer entwickelt, die einerseits realistische Randbedingungen für die Untersuchung an eingeschlossenen Drallflammen liefert; andererseits muss bei der Brennkammerentwicklung erreicht werden, dass es bei eingeschlossener Verbrennung nicht zur Entstehung energiereicher, periodischer Druck-/Flammenschwingungen durch resonanzbedingte Rückkopplung kommt. Das Ziel besteht somit in der Entwicklung einer resonanzarmen, 'passiven' Brennkammer.usw.
Das Projekt "Partizipation in der Hochwasserschutzplanung im Rheineinzugsgebiet - eine vergleichende Analyse der Bedeutung von Partizipation als Konfliktlösungsinstrument in der Hochwasserschutzpolitik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Freiburg, Institut für Forst- und Umweltpolitik durchgeführt. 'Den Flüssen mehr Raum geben' - diese Formel ist besonders nach Hochwasserereignissen allgegenwärtig und scheint gesellschaftlich Akzeptanz zu finden. Dennoch kommt es auf der lokalen Ebene zu Konflikten, wenn konkrete Flächen für die Hochwasserrückhaltung bereitgestellt werden sollen. Die Beteiligung lokaler Akteure kann dabei als ein mögliches Instrument der Konfliktlösung dienen. Um herauszufinden, wo genau die Potenziale und Grenzen von Partizipation bei der Planung von Hochwasserrückhalteräumen liegen, führt das Institut für Forst- und Umweltpolitik Fallstudien am Rhein durch (Baden-Württemberg: Kulturwehr Breisach, Rheinland-Pfalz: Ingelheim, Hessen: Trebur, Nordrhein-Westfalen: Köln-Porz-Langel/Niederkassel). Dabei wird beispielsweise untersucht, welche Faktoren die Intensität des Konfliktes zwischen betroffenen Gemeinden und Planungsträgern beeinflussen. Mit Hilfe von Methoden der qualitativen Sozialforschung (Dokumentenanalyse, problemzentrierte Experteninterviews, teilnehmende Beobachtung, Fokusgruppendiskussion) werden Konfliktlösungsinstrumente und Erfolgsfaktoren identifiziert. Innerhalb der Experteninterviews werden Vertreter verschiedener, in den Planungsprozess involvierter Institutionen und Interessengruppen befragt. Dadurch kann die Thematik aus unterschiedlichen, teilweise konträren Perspektiven heraus betrachtet werden. Ziel der Studie ist die Aufbereitung der Ergebnisse in Form eines praxisorientierten Leitfadens für die Öffentlichkeitsarbeit von Verwaltungen. Mit dieser Arbeit ist das Institut für Forst- und Umweltpolitik in das Forschungsprojekt FOWARA eingebunden.
Lärmauswirkungen von Drohnen: Messungen und Regelungen notwendig Drohnen, so genannte unbemannte Luftfahrzeuge, werden verstärkt genutzt und für vielfältige Aufgaben eingesetzt. Die Geräusche, die von ihnen ausgehen, können sich auf Menschen belästigend auswirken. Um negative Folgen abzuwenden, sind ausführlichere Messungen und auch die Erweiterung der rechtlichen Regelungen notwendig. Ein Forschungsvorhaben im Auftrag des UBA macht dazu Vorschläge. Die stetig zunehmende Zahl von Drohen wirft die Frage nach den zukünftigen Geräuschauswirkungen auf. Hierüber liegen derzeit weder national noch international fundierte Erkenntnisse vor. Absehbar ist, dass sich zukünftig immer mehr Menschen in Deutschland durch den Lärm von Drohnenflügen belästigt fühlen werden. Daher wurden im Auftrag des Umweltbundesamtes ein Forschungsvorhaben zum Thema „Lärmauswirkungen des Einsatzes von Drohnen auf die Umwelt“ vergeben. Das Vorhaben wurde als Literaturstudie durchgeführt, und zeigt die zukünftigen Einsatzmöglichkeiten von Drohnen auf, stellt deren Lärmwirkungen dar, analysiert Geräuschmessverfahren und den rechtlichen Rahmen. Drohnen können sowohl autonom oder automatisiert fliegende Luftfahrzeuge sein, als auch von Personen gesteuerte Flugzeuge. Immer mehr Menschen nutzen Drohnen privat wie gewerblich. Während zunächst der Schwerpunkt vor allem im Bereich Foto und Video lag, sind die Anwendungen heute wesentlich vielfältiger. Sie werden verwendet für Inspektion und Wartungsarbeiten an Infrastrukturbauten, für Vermessungsaufgaben oder zum Transport von medizinischen Gütern. Drohnen werden zukünftig verstärkt eingesetzt werden, nicht zuletzt, weil immer längere Flugzeiten und größere Traglasten realisierbar sind. Absehbar ist, dass sich zukünftig immer mehr Menschen in Deutschland durch den Lärm von Drohnenflügen belästigt fühlen werden. Nach einer im Vorhaben untersuchten Umfrage des Verbandes Unbemannte Luftfahrt assoziiert die Mehrzahl der Befragten mit dem Begriff Drohne den negativen Aspekt „sind nervig und laut“. Nicht jedes Geräusch muss aber laut sein um eine Störwirkung oder Belästigung hervorzurufen. Oftmals sind psychoakustische Parameter für unser Empfinden maßgelblich. Daher wurde nach psychoakustischen Wahrnehmungen oder Lärmwirkungen recherchiert. Allen bislang untersuchten Drohnengeräuschen gemeinsam ist eine ausgeprägte Tonhaltigkeit und Schärfe. Damit unterscheiden sich die Drohnengeräusche wesentlich von allen anderen Umweltgeräuschen. Zu psychologischen Aspekten der Drohnengeräusche gibt es bislang nur sehr wenige Untersuchungen, die zudem ausschließlich im Labor durchgeführt wurden. Es ist aber bekannt, dass tonhaltige oder scharfe Geräusche ein stärkeres Lästigkeitsempfinden hervorrufen. Dies müsste bei einer Geräuschbewertung durch einen Zuschlag berücksichtigt werden. Die Literaturstudie zeigt, dass es eine Vielzahl an Möglichkeiten gibt, die Geräuschmessungen durchzuführen. Unterschiede finden sich bei Messumgebung (im Freien, in speziellen Schallmessräumen, im Windkanal, in „normalen“ Räumen), Anzahl und die Anordnung von Messmikrofonen, ermittelte Messgröße (Schalldruck, Schallintensität) und in der Anordnung des Messobjekts (schwebend, fixiert, in Bewegung). Meist beziehen sich die Angaben nur auf Drohnen der Bauform Multicopter. Hier bräuchte es eine breitere Datenbasis und eine genormte Messpraxis, die auch andere Bauformen mit einbezieht. Das Emissionsmodell sollte zudem die unterschiedlichen Betriebszustände: Schweben, Steigen, Sinken und Horizontalflug mit "typischer" Vorwärtsgeschwindigkeit unterscheiden. Gerade die unterschiedlichen Betriebszustände weisen in der Praxis verschiedene Geräuschcharakteristiken auf, die nicht vergleichbar sind. Die Literaturrecherche zu bisherigen Geräuschmessungen an Drohnen zeigt, dass die EU-Verordnung 2019/945 sowie die nationale Umsetzung durch die Luftverkehrs-Ordnung ein erster Schritt zur Minderung der physikalischen Lärmbelastung durch Drohnen ist. Sie reicht jedoch noch nicht aus, um das Ausmaß der Lärmwirkungen, wie zum Beispiel Belästigung, zu bewerten. Diese wird durch verschiedene akustische und nicht-akustische Faktoren beeinflusst, die weiterhin zu untersuchen sind. So wie die Entwicklung der Drohnen noch lange nicht abgeschlossen ist, muss auch der Rechtsrahmen weiterentwickelt, angepasst und erprobt werden, um angemessene Vorgaben für den Betrieb von Drohnen zu schaffen. Umwelt- und Lärmschutz spielen (noch) eine untergeordnete Rolle, sollten aber stärker berücksichtigt werden. Derzeit werden die Ergebnisse des Vorhabens intensiv in die Normung eingebracht. Damit soll eine einheitliche Messung und Bewertung von Drohnengeräuschen erzielt werden, die rechtlich verankert werden kann. Ein gerade angelaufenes Forschungsvorhaben mit dem Namen „Chancen und Risiken der unbemannten Luftfahrt“ soll die Chancen für eine umweltschonende Gestaltung des Verkehrs mit Drohnen aufzeigen und konkrete Vorschläge unterbreiten, wie diese Potenziale gehoben werden können, ohne dass die Umweltbelastungen zunehmen oder neue Risiken entstehen. Beide Vorhaben liefern wichtige Erkenntnisse zum Aktionsplan der Bundesregierung zur unbemannten Luftfahrt. Damit soll ein ganzheitliches Konzept entwickelt werden, wie Drohnen zukünftig ökonomisch, ökologisch, rechtlich und gesundheitlich in den nationalen Luftraum integriert werden können.
Beim Hören werden die raschen Schwankungen des Luftdrucks in eine Sinneswahrnehmung umgewandelt. Luftschall trifft auf unser Ohr und gelangt über Gehörgang, Trommelfell und Gehörknöchelchen zum Innenohr. Dort bringt er die Membran in dem nur erbsengroßen Hörorgan, der so genannten Schnecke (Cochlea), zum Schwingen. Darin befinden sich rund 20 000 hochempfindliche Haarzellen. Diese geben elektrische Impulse an die Hörnerven ab. Von dort werden sie an das Gehirn weitergeleitet, wo die Auswertung der Impulse als Information erfolgt. Betrachtet man nur die Lautstärke (gemessen in Dezibel, dB), wird der Bereich des Hörens einerseits von der Hörschwelle und andererseits von der Schmerzgrenze eingefasst. Die Hörschwelle ist die untere Grenze unserer Wahrnehmungsfähigkeit für Schall. Ein Geräusch an der Schmerzgrenze dagegen tut uns körperlich weh. Den Anstieg der Lautstärke dazwischen empfinden wir nicht gleichmäßig: Erst wenn der Schalldruck (gemessen in Pascal, Pa) auf den zehnfachen Wert ansteigt, nehmen wir ein Geräusch als doppelt so laut wahr. Unser Ohr kann Schallintensitäten wahrnehmen, die sich um zwölf Zehnerpotenzen unterscheiden. Zum Vergleich: Wäre das Ohr eine Waage, müsste sie Gewichte zwischen 1 Milligramm und 1 000 Tonnen anzeigen können. Um diese gewaltige Spanne überhaupt darstellen zu können, ist die Dezibelskala logarithmisch aufgebaut. Geräuschpegel werden üblicherweise in dB(A) angegeben. Das bedeutet, dass die Lautstärke von Geräuschen in Abhängigkeit von den vorherrschenden Tonhöhen (Frequenzen, angegeben in Hertz, kurz Hz) mit dem sogenannten A-Frequenzfilter bewertet wird. Dieser Frequenzfilter ist dem menschlichen Hörvermögen nachempfunden, das im Bereich sehr tiefer und sehr hoher Frequenzen weniger stark ausgeprägt ist. Sehr tiefe und sehr hohe Töne müssen daher lauter sein, um von uns noch als Töne wahrgenommen zu werden. Die A-Bewertung reduziert die vorherrschenden Pegel im tieffrequenten sowie im sehr hochfrequenten Bereich darum auf die tatsächlich hörbaren Geräusche.
Zum Verständnis des Themas Lärm ist u. a. die Kenntnis der physikalischen Grundlagen erforderlich. Daher werden im Folgenden die wesentlichen akustischen Begriffe erläutert. Nach DIN 1320 "Akustik, Grundbegriffe" handelt es sich bei Schall um mechanische Schwingungen und Wellen in einem elastischen Medium. Mechanische Schwingungen sind Bewegungen von Teilchen um ihre Ruhelage, hervorgerufen durch Krafteinwirkung. Diese Bewegungen verursachen räumliche und zeitliche Schwankungen der Mediumdichte, d.h. das Medium verdichtet und verdünnt sich aufgrund von Druckunterschieden (FASOLD et al.,1998 [4] ). Elastische Medien können Gase, Flüssigkeiten und Festkörper sein. Eine Krafteinwirkung kann z.B. durch die Membran eines Lautsprechers, den Stimmbändern im Kehlkopf, der Saite eines Musikinstrumentes oder dem Gehäuse einer Maschine erfolgen. Direktschall gelangt ohne Hindernis von der Schallquelle zum Empfänger (z.B. vom Lautsprecher zum Ohr). Dies ist jedoch nur unter Freifeldbedingungen möglich (BANK, 2000). Wird Schall hingegen in geschlossenen Räumen an Raumbegrenzungen oder Hindernissen zurückgeworfen, so spricht man vom Indirekten- oder Reflexionsschall . Dieser vielfach reflektierte Schall kann eine Verstärkung des Schallfeldes bewirken, was wiederum beim Empfänger als lästiger empfunden werden kann. Der überwiegende Einfluss des jeweiligen Schallanteils (direkt oder indirekt) hängt von der Entfernung zur Schallquelle ab (HENN et al., 2001 [7] ). Als Körperschall bezeichnet man Schall, der nach seiner Erzeugung in Festkörpern (z.B. Maschinenteile, Wänden, Decken, Fußböden) fort geleitet wird. Voraussetzung ist eine Verbindung mit der Schallquelle. Körperschall erzeugt wiederum schwingende Oberflächen, die Sekundärschall erzeugen Der Schalldruck p ist eine wichtige Größe, um Schallfelder quantitativ zu beschreiben. Da der Schalldruck sich zeitlich und örtlich ändert, spricht man vom Wechseldruck. Er kann als Scheitelwert, als Effektivwert (= quadratischer Mittelwert) oder als arithmetisches Mittel angegeben werden (VEIT, 2005 [8] ). Dieser Wechseldruck ist bei Luftschall dem normalen atmosphärischen Druck überlagert. Werden Luftteilchen durch Krafteinwirkung in Schwingung versetzt, kommt es zu fortschreitenden Verdichtungen und Verdünnungen der Luft. Die Verdichtung wird durch maximale Druckzunahme (gegenüber dem atmosphärischen Druck), die Verdünnung durch maximale Druckabnahme verursacht (HELLBRÜCK et al., 2004 [6] ). Der Schalldruckbereich zwischen Hörschwelle und Schmerzempfindungsschwelle reicht bei normal hörenden Erwachsenen von 20 µPa bis etwa 20 Pa (bei 1000 Hz). Die Schallschnelle v ist die Geschwindigkeit, mit der sich die Mediumteilchen um ihre Ruhelage bewegen. Die Schallschnelle wird in der Praxis häufig als Effektivwert angegeben (VEIT, 2005 [8] ). Das Verhältnis von Schalldruck und Schallschnelle ist bei einer ebenen Welle zu jedem Zeitpunkt und an jeder Stelle eines Raumes konstant (Günther et al., 2002 [5] ). Durch elastische Kopplung werden auch benachbarte Teilchen in Bewegung gesetzt, und es entstehen periodische Verdichtungen und Verdünnungen (siehe Schalldruck), die sich in Form von Schwingungen mit der Schallgeschwindigkeit c ausbreiten. Der Begriff Schallschnelle wird im Zusammenhang mit Erschütterungen häufiger genutzt als im Schallschutz. Die Schallgeschwindigkeit c ist abhängig von der Art und der Temperatur des Mediums, in dem sich der Schall ausbreitet. In Luft beträgt sie 344 m/s bei 20° C (340 m/s bei 15° C und 331 m/s bei 0° C). In Helium beträgt sie 971 m/s, in Wasser 1407 m/s, in Eisen 4800 m/s (bei jeweils 8° C; HELLBRÜCK et al., 2004 [6] ). Dies zeigt, dass die Schallgeschwindigkeit von der Temperatur und von der Dichte des Mediums abhängig ist. Die Schallgeschwindigkeit nimmt mit höherer Dichte und steigender Temperatur des Mediums zu. Unter der Schallintensität I versteht man die pro Zeiteinheit durch die Flächeneinheit hindurchtretende Schallenergie. Sie ergibt sich aus dem Produkt von Schalldruck und Schallschnelle. I = p · v Die Schalleistung P a stellt die Schallenergie dar, die pro Zeiteinheit durch eine beliebig große, senkrecht zur Schallausbreitungsrichtung befndliche Hüllfäche A (um die Schallquelle) hindurch strömt. Ist die Schallintensität gleich verteilt, so erhält man die Schallleistung auch als Produkt aus der Schallintensität I und der durchschallten Fläche A. P a = I · A Periodische Schwingungen weisen Muster auf, die sich in der Zeit wiederholen – die einfachste periodische Schwingung ist die sinusförmige. Wenn sie im hörbaren Frequenzbereich ist, bezeichnet man sie als reinen Ton bzw. Sinuston. Allerdings kommt dieser nicht in der natürlichen Umwelt vor. Töne von der natürlichen bzw. belebten Umwelt, wie z.B. Tierlaute oder Musik, beinhalten Obertöne. Diese haben Frequenzen, die ganzzahlige Vielfache der Grundfrequenz darstellen. Obertöne lassen den Ton selbst zwar voller klingen, jedoch wird die empfundene Tonhöhe von der Grundfrequenz bestimmt. Erklingen mehrere Töne gleichzeitig, so sprechen wir von einem Klang . Klänge weisen somit ebenfalls periodische Schwingungen auf, ihre Zeitfunktionen sind allerdings komplizierter (HELLBRÜCK et al., 2004 [6] ). Hört man einen Klang oder ein Geräusch, so empfindet man zusätzlich zur Tonhöhe und Lautstärke noch etwas anderes: Die Klangfarbe. Die Klangfarbe wird dadurch definiert, dass die Amplituden der verschiedenen Oberschwingungen mit unterschiedlicher Ausgeprägtheit vorhanden sind. Klänge weisen eine zunehmend "härtere, brillantere" Färbung auf, wenn die Zahl der Oberschwingungen und deren Ausgeprägtheit zunimmt ( http://web.fbe.uni-wuppertal.de/fbe0014/ars_auditus/ ). Bei einem Geräusch handelt es sich nach DIN 1320 um ein Schallsignal, welches meistens ein nicht zweckgebundenes Schallereignis charakterisiert. Aus dieser Definition geht der zufällige, ungeordnete Charakter von Geräuschen hervor, denn es handelt sich um Tongemische, die sich aus sehr vielen Einzeltönen zusammensetzen. Ihre Zeitfunktion weist keine Periodizität auf. Geräusche sind somit aperiodische Schalle, die vor allem von unbelebten Systemen erzeugt werden. Beispiele hierfür sind das Rauschen von Wind und Wasser, das Rascheln von Laub oder Geräusche von Maschinen (HELLBRÜCK et al., 2004 [6] ). Lärm ist keine physikalische, messbare sondern eine psychologische Größe. Wenn Schall als störend oder lästig empfunden wird, spricht man vom Lärm. Diese Empfindung ist nicht nur von der Lautstärke abhängig, sondern auch von der Geräuschcharakteristik und von der subjektiven Einstellung des Hörers. Lärm kann zudem auch das Wohlbefinden oder die Gesundheit schädigen (BANK, 2000 [1] ). Hierbei ist zu beachten, dass Belästigung und Schädigung nicht gleichzeitig auftreten müssen. BANK verdeutlich dies am Beispiel „laute Musik“, welche nicht unbedingt das Wohlbefinden beeinträchtigen muss, während sie das Gehör schädigt. Demzufolge definiert er Lärm als Schall, der (subjektiv) stört und/oder (objektiv) schädigt. Die Frequenz gibt die Anzahl der Schalldruckänderungen bzw. Schwingungen pro Sekunde an. Die Frequenz trägt den Formelbuchstaben f und die Einheit Hertz (Hz). Eine Frequenz von 1.000 Hz bedeutet 1.000 Schwingungen pro Sekunde. Je größer die Frequenz der Schwingungen ist, desto höher ist der Ton. Töne von 50 Hz oder 100 Hz nehmen wir als tiefe Töne wahr. Töne mit Frequenzen von 2 000 Hz oder 5 000 Hz empfinden wir als hohe Töne. Der Hörbereich ist der Bereich in dem Hörempfindungen in Abhängigkeit der Frequenz und der Lautstärke möglich sind. Der menschlich hörbare Frequenzbereich umfasst ca. 16 Hz - 16 kHz. Für junge, gesunde Ohren sind auch 20 kHz wahrnehmbar. Abhängig von der Frequenz gibt es für den Schalldruck eine untere und obere Grenze, innerhalb derer er für den Menschen wahrnehmbar ist. Diese Wahrnehmungsgrenzen können individuell sehr unterschiedlich sein. Die absolute Hörschwelle ist der Schallpegel, der nötig ist, um einen Ton in einer bestimmten Frequenz in einer ruhigen Umgebung gerade eben hörbar zu machen. Die obere Hörschwelle wird auch als Schmerzgrenze bezeichnet. Sie ist erreicht, wenn anstatt einer Hörempfindung eine Schmerzempfindung erfolgt. Die absolute Hörschwelle ist sehr stark von der Frequenz abhängig. Für tiefe und hohe Töne wird mehr Schalldruck benötigt als für Töne der mittleren Frequenzen (HELLBRÜCK et al., 2004 [6] ). (siehe Abbildung 1) Luftschallwellen mit Frequenzen unterhalb des vom Menschen hörbaren Frequenzbereichs werden als Infraschall bezeichnet. Infraschall liegt definitionsgemäß zwischen 0,1 und 20 Hz. Infraschallquellen können z.B. Anlagen der Schwerindustrie, Hochspannungsleitungen, Pumpen und Klimaanlagen sein. (UMWELTBUNDESAMT, 2013 Geräuschbelastung durch tieffrequenten Schall [9] ) Frequenzen oberhalb der Hörgrenze von ca. 20 kHz nennt man Ultraschall (BANK, 2000 [1] ). Ultraschall wird z.B. für die Diagnostik genutzt. Medizinische Ultraschallbilder entstehen, weil die Schallsignale im menschlichen Körper an den Organen reflektiert und gestreut werden. Im sogenannten Schallkopf werden aus elektrischen Impulsen Ultraschallimpulse erzeugt und in den Körper geleitet. Verschiedene Strukturen des Körpers reflektieren den Ultraschallimpuls verschieden stark zurück in den Schallkopf welcher auch als Empfänger dient. Um die frequenzabhängige Empfindlichkeit des Ohres bei einer messtechnischen Beurteilung von Geräuschquellen zu berücksichtigen, ist eine Frequenzbewertung eingeführt worden, die das Geräusch in Abhängigkeit von der Frequenz gewichtet. Abbildung 2 zeigt die Bewertungskurven A, B und C. Aus den entsprechenden Bewertungskurven ergeben sich bestimmte frequenzabhängige Abzüge oder Zuschläge vom physikalisch gemessenen dB-Wert. In den Schallpegelmessern sind diese Kurven als elektronische oder digitale Filter realisiert. Die A-Bewertung berücksichtigt den Frequenzgang des menschlichen Gehörs und hat somit in der technischen Akustik sowie im deutschen Rechtssystem die höchste Bedeutung. Bei sehr hohen Schallpegeln und hohen Anteilen tieffrequenter Geräusche spiegelt der C bewertete Schallpegel die Wirklichkeit besser ab, da die tiefen Frequenzen mit geringeren Abzügen belegt werden. Die Bewertungskurve B findet heutzutage keine Anwendung mehr. ( http://web.fbe.uni-wuppertal.de/fbe0014/ars_auditus/ ) (siehe Abbildung 2) Das Menschliche Ohr kann je nach Frequenzbereich zwischen etwa 0,00002 Pa und 200 Pa Schalldrücke wahrnehmen. Zwischen der Hörschwelle (kleinster Wert) und der Schmerzgrenze (größter Wert) liegen sieben 10er Potenzen. Zur besseren Handhabung der Zahlen wurde ein logarithmisches System eingeführt, das auch dem nichtlinearen Lautstärkeempfinden des menschlichen Gehörs entspricht. Der Hörschwelle ist (bei 1.000 Hertz) der Schalldruck 20 µPa (0,00002 Pa) zugeordnet, was in der dB-Lautstärkeskala dem Schallpegelwert 0 dB entspricht. Am oberen Ende der Skala liegt die Schmerzgrenze beim Schallpegelwert 140 dB, der Schalldruck beträgt dann etwa 200 Pa (siehe Abbildung 3). Bei Benutzung A-bewerteter Schallpegel (Erklärung im Abschnitt Frequenzbewertung) liegt die Schmerzgrenze bei 120 dB(A). Das nach einem amerikanischen Ingenieur (1847 – 1922) benannte „Bel“ ist keine physikalische Einheit, sondern lediglich – wie der Begriff „Prozent“ – ein Kenn- oder Hinweiswort. Es besagt, dass eine physikalische Größe als dekadischer Logarithmus des Verhältnisses eines Wertes dieser Größe zu einer festgelegten Bezugsgröße dargestellt wird. Das Ergebnis nennt man „Pegel“. Da sich die Schalleistung proportional zum Quadrat des Schalldruckes verhält, bedeutet: 1 Bel = 10 dB: 10fache Leistung oder √10facher Druck bzgl. 0 Bel. 2 Bel = 20 dB: 100fache Leistung oder 10facher Druck bzgl. 0 Bel. Mit dieser Erklärung ergibt sich folgende Definition des Schalldruckpegels: Dabei bedeuten: L p = Schalldruckpegel p = Schalldruck (bei diesem Pegelwert) p 0 = Bezugs-Schalldruck (normierte Hörschwelle = 20 µPa) Quelle: Städtebauliche Lärmfibel Online; http://www.staedtebauliche-laermfibel.de/?p=88&p2=2.4.2 Die Bauakustik beschäftigt sich mit den verschiedenen Möglichkeiten und Maßnahmen, die eine Geräuschminderung bzw. eine möglichst geringe Lärmübertragung in Gebäuden, Wohnungen und an Arbeitsstätten zum Ziel haben. Zum Beispiel wird hier die Schallpegeldifferenz zwischen Innen- und Außenpegel untersucht. Der Innenpegel hängt vom Außenpegel der Umgebung ab und vom Vermögen eines Bauteils (z.B. Außenwand, Fenster) den Schall von außen zu dämmen. Die Raumakustik beschäftigt sich hauptsächlich mit Fragen der Schallausbreitung innerhalb von Räumen, die im Wesentlichen zur Übertragung akustischer Darbietungen vorgesehen sind (Schulräume, Vortragsräume, Konzertsäle, Opernhäuser). Die Erwartungen an die akustische Qualität bzw. an eine gute Hörsamkeit, idealerweise auf möglichst allen Zuhörerplätzen, sind dementsprechend hoch (GÜNTHER et al., 2002 [5] ). Nach DIN 18041 hängt die akustische Qualität eines Raumes (mit der Funktion der Sprachkommunikation und musikalischer Darbietungen) bzw. eine gute Hörsamkeit im Wesentlichen von der geometrischen Gestaltung des Raumes, dem Gesamtstörschalldruckpegel, der Auswahl und Verteilung schallabsorbierender und schallreflektierender Flächen und der daraus resultierenden Nachhallzeit ab. Die Sprachverständlichkeit ist ein wesentlicher Indikator für eine gute Hörsamkeit bzw. für eine einwandfreie und störungsfreie Sprachkommunikation in Räumen mit Sprachdarbietungen. Die subjektive Sprachverständlichkeit kann am Prozentsatz richtig erkannter Silben, Wörter oder Sätze ermittelt werden. Messtechnisch lässt sich die Sprachverständlichkeit durch physikalische Parameter der Sprachkommunikation (u.a. Sprachpegel, Schallausbreitung, Störgeräusch) im Raum bestimmen (DIN 18041). Nach DIN 18041 ist der Nachhall die Gesamtheit des reflektierten Schalls, der in einem geschlossenen Raum nach beendeter Schallfeldanregung noch vorhanden ist. Folglich verschwindet das Schallfeld in einem geschlossenen Raum nicht sofort, sobald die akustische Erregung beendet wird, sondern klingt nach einer exponentiellen Zeitfunktion ab. Die ersten innerhalb 40 ms eintreffenden Rückwürfe wirken noch verstärkend, während die danach eintreffenden Schalleindrücke bei sinkender Intensität den Eindruck des Nachhalls vermitteln (HENN et al., 2001 [7] ). Bei jeder Reflexion wird stets ein Teil der Schallenergie von den Raumbegrenzungsflächen absorbiert (VEIT, 2005 [8] ). Eine kennzeichnende und vergleichbare Größe für den Nachhallvorgang ist die Nachhallzeit T. Nach DIN 18041 ist dies die Zeitspanne, während der Schalldruckpegel in einem Raum nach Beenden der Schallfeldanregung um 60 dB abfällt. Literaturverzeichnis [1] BANK, Matthias: Basiswissen Umwelttechnik : Wasser, Luft, Abfall, Lärm, Umweltrecht. 4. komplett neue, bearb. Aufl. Würzburg : Vogel, 2000 [2] DIN 1320 1997-06: Akustik, Begriffe DIN-Taschenbuch 22: Einheiten und Begriffe der physikalischen Größen : Berlin : Beuth [3] DIN 18041 2004-05: Hörsamkeit in kleinen bis mittelgroßen Räumen : Berlin : Beuth [4] FASOLD Wolfgang, VERES Eva: Schallschutz und Raumakustik in der Praxis. 1. Aufl. Berlin : Verlag für Bauwesen, 1998 [5] GÜNTHER Bodo C, HANSEN Karl H., VEIT Ivar: Technische Akustik – ausgewählte Kapitel: Grundlagen und aktuelle Probleme und Messtechnik. 7. Aufl. Renningen-Malmsheim : expert 2002 [6] HELLBRÜCK Jürgen und ELLERMEIER Wolfgang: Hören : Physiologie, Psychologie und Pathologie. 2. aktualisierte Aufl. Göttingen, Bern, Toronto, Seattle : Hogrefe, 2004 [7] HENN Hermann, SINAMBARI Gholam Reza und FALLEN Manfred: Ingenieur-Akustik : Grundlagen, Anwendungen, Verfahren. 3. Aufl. Braunschweig/Wiesbaden : Vieweg, 2001 [8] VEIT, Ivar: Technische Akustik : Grundlagen der physikalischen, physiologischen Elektroakustik. 6. erweiterte Aufl. Würzburg : Vogel, 2005 [9] UMWELTBUNDESAMT, 2013 Geräuschbelastung durch tieffrequenten Schall