Zusammenfassung
Der Bakteriologe Robert Koch (1843–1910) hat Ende des 19. Jahrhunderts vorausgesagt: "Der Tag wird kommen, da wird der Mensch den Lärm genauso bekämpfen wie heute die Pest." In der heutigen Zeit ist diese Aussage keine Vorhersage mehr, sondern ist mehr oder minder Realität geworden. Menschen werden in den verschiedensten Bereichen des Lebens mit Lärm konfrontiert, sei es bei der Arbeit, im Straßenverkehr oder in der Freizeit. In Deutschland sind ca. 5 Mio. Arbeitnehmer gesundheitsgefährdendem Lärm über 85 dB(A) ausgesetzt. Dies ist eine zu große Anzahl, sodass es künftig mehr denn je das Ziel sein muss, in dieser hochindustriellen Zeit die Beeinträchtigung durch Lärm am Arbeitsplatz zu verringern. Die nachgewiesenen Schäden sind so hoch, dass die Berufskrankheit Lärm (BK 2301) zu den am häufigsten entschädigten Berufskrankheiten zählt. Der nachfolgende Beitrag soll Ihnen einen Überblick über die Grundlagen und Begriffe zum Thema Lärm sowie über Möglichkeiten des Lärmschutzes und Lärmminderungsmaßnahmen geben.
1 Physikalische Grundlagen
1.1 Schall
Schall ist Schwingung von festen, flüssigen oder gasförmigen Medien. Die Moleküle der Luft oder die Kristallgitterbausteine in Festkörpern führen diese Schwingungen in der Ausbreitungsrichtung des Schalls aus. Dabei entstehen Bereiche mit erhöhter und solche mit verminderter Dichte, die sich über das entsprechende Medium ausbreiten. Je nach Beschaffenheit des Mediums wird dabei zwischen Luftschall (gasförmige Stoffe), Körperschall (feste Stoffe) und Flüssigkeitsschall (flüssige Stoffe) unterschieden.
Schall breitet sich in Abhängigkeit des Mediums unterschiedlich schnell aus. Der Luftschall breitet sich beispielsweise mit einer Geschwindigkeit von 334 m/s (bei 20 °C, 105 Pa) als Longitudinalwelle aus und wird unterteilt in Ton, Klang und Geräusch. Im allgemeinen Fall eines Geräusches findet die zeitliche und räumliche Änderung des Schalldruckes in unregelmäßiger Form statt. Periodische Schwingungen werden als Klang bezeichnet. Ein Ton ist Schall, der sich als sinusförmige Druckschwankung darstellen lässt. Die Tonhöhe hängt von der Frequenz ab und wird bestimmt als Anzahl der Schwingungen je Sekunde; die Maßeinheit ist Hertz (Hz).
Bei der Zusammensetzung von Schall aus Tönen verschiedener Frequenzen müssen 2 Fälle unterschieden werden (Abb. 1):
- Geräusche sind Schallerscheinungen aus Tönen unterschiedlicher Frequenz und Amplitude und lassen keine Regelmäßigkeiten erkennen.
- Klänge haben dagegen ebenso wie Töne einen periodischen Schalldruckverlauf. Sie entstehen durch Mischung von Tönen, deren Frequenzen ganzzahlige Vielfache einer Grundfrequenz sind.
Abb. 1: Zeitverläufe des Schalldruckes (oben: Ton; unten: Geräusch)
Schall ist innerhalb eines großen Frequenzbereiches wahrnehmbar. Dabei wird unterschieden zwischen:
- Infraschall (ca. < 16 Hz, z. B. Windgeräusche);
- Hörschall (ca. 16–16.000 Hz);
- Ultraschall (ca. > 16.000 Hz, z. B. Echolot).
1.2 Schallleistung/Geräuschemission/Geräuschimmission
Die von einer Schallquelle je Zeiteinheit abgestrahlte Energie (Geräuschemission) ist die Schallleistung P. Wird die Schallleistung P auf eine Fläche S bezogen, so ergibt sich die Schallintensität I; die Maßeinheit der Schallleistung ist Watt (W).
Der Schalleistungspegel LW wird definiert als
wobei für die Beurteilung der Einwirkung auf den Menschen (Geräuschimmission) aus praktischen Gründen ein logarithmischer Maßstab benutzt und die Hörschwelle P0 = 10-12 W als Bezugsschallleistung verwendet wird.
1.3 Schalldruckpegel
Der Schalldruck (Lautstärke) ist ein durch Schallschwingungen hervorgerufener Wechseldruck. Aus praktischen Gründen wird jedoch der Schalldruckpegel gemessen. Die Maßeinheit ist Dezibel (dB). Der Schalldruckpegel ist definiert als
(mit p = effektiver Schalldruck (in Pa.) und p0 = Bezugsschalldruck 2*10-5 Pa.)
Dabei kennzeichnet der Bezugsschalldruck p0 die Reiz- bzw. Hörschwelle bei jugendlichen Menschen, bei denen der kleinste Schalldruck bei einer Frequenz von 1.000 Hz noch wahrgenommen wird. Die Schmerzgrenze liegt bei einem Druck von p = 20 Pa = 120 dB. Das Spektrum der für den Menschen wahrnehmbaren Frequenzen erstreckt sich von 16 Hz bis 16 kHz (der Sprachbereich liegt zwischen ca. 150 Hz und ca. 5 kHz – s. auch Abb. 2). Die nicht mehr hörbaren Frequenzen unterhalb 16 Hz werden als Infraschall bezeichnet und in Form von mechanischen Schwingungen (Vibrationen) wahrgenommen. Schall mit Frequenzen von über 16 kHz wird Ultraschall genannt und kann vom menschlichen Ohr nicht mehr wahrgenommen werden.
Aus der Schallleistung und der Schallintensität ergibt sich die Maßeinheit Dezibel (dB). Die Schallleistungsdichte (Schallleistung und Schallintensität) ist dem Quadrat des Schalldrucks proportional. Der Bezugsschalldruck p0 = 2*10-5 Pa entspricht der Schallleistungsdichte 10-12 W/m2. Erhöht sich die Schallleistungsdichte auf 10-11 W/m2, so wird diese Potenzzahl als Maßei...
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