Fachbereichsarbeit Untersuc­hung des Schalldr­uckpegel­s im Raum Leonberg 3.320 / ~30 Gustav S. . 2011

Schalldruckpegel im Raum Leonberg

 Facharbeit NWT

 

Projekt mit

29.01.2011

 

Inhalt:

 

1.   Projektbeschreibung (Zielsetzung)

2.   Allgemeine Informationen zu:

2.1.                     Schall und Schallmessung

2.2.                      Dem Schalldruckpegel und dem angepassten Schalldruckpegel

2.3.                     Auswirkung von Schall auf den Menschen

3.   Durchführung des Projekts (Messen der Schallwerte)

4.   Ergebnisse der Schalldruckpegelmessungen

5.   Auswertung:

5.1.                     Lärmkarte Leonbergs

5.2.                     Vergleich der speziellen Punkte

5.3.                     Eventuelle Fehler und Ungenauigkeiten

6.   Schlussfazit

7.   Anlagen

8.   Quellen

 

 

 

 

 

1. Projektbeschreibung und Zielsetzung:

 

Die Facharbeit ist laut Wikipedia eine „wissenschaftspropädeutische Arbeit, die von Schülern in Deutschland zielgerichtet zur Leistungskontrolle selbstständig erarbeitet wird.

[…]. Das Thema entwickelt sich oft in der Absprache zwischen Lehrer und Schüler. Die Anforderungen sollen denen einer Universitätsarbeit ähnlich sein. Somit gibt sie dem Schüler einen Einblick in wissenschaftliches Arbeiten.“

Wichtig sind also bei einer Facharbeit wissenschaftliche und selbstständige Arbeit der Schüler mit ähnlichen Anforderungen wie eine richtige Arbeit von wissenschaftlicher Bedeutung.

 

Das Thema unserer Facharbeit ist der Schalldruckpegel im Raum Leonberg. Mit Hilfe eines elektrischen Schallmessgeräts wird an verschiedenen Orten im Raum Leonberg der Durchschnittsschalldruckpegel gemessen, und anschließend mit Hilfe von verschiedenen Farben grafisch auf einer Karte von Leonberg dargestellt.

Außerdem wird an einigen Punkten zu unterschiedlichen Zeiten Messungen getätigt, deren Unterschiede auch untersucht und dargelegt werden.

Auch wird in dieser Arbeit auch auf die Auswirkung von Lärm auf den Menschen und dessen Gesundheit eingegangen, da dies einer der Hauptgründe für die Durchführung von Schallmessungen ist.

 

 

2. Allgemeine Informationen:

 

2.1. Schall und Schallmessung:

 

Schall ist physikalisch gesehen eine Welle, die Teilchen des Mediums, durch das sie sich bewegt um einen mittleren Zustand bewegt. Schall ist also eine Schwankung von Druck bzw. Dichte in einem Körper im Verhältnis zu ihren Ruhegrößen.

Um Schall zu Messen wird meistens ein Mikrofon benutzt. In diesem ist eine  Drahtspule an einer freischwingbaren Membran befestigt, unter welcher sich ein Permanentmagnet befindet. Trifft nun der Schall auf die Membran wird diese, und mit ihr die Drahtspule in Schwingungen versetzt,  was  zu einer Veränderung im Magnetfeld welches durch den Permanentmagneten entsteht, führt. In die Drahtspule wird so eine zu den Schwingungen des Schalls proportionale Spannung induziert. Aus dieser Spannung errechnet das Messgerät den Schalldruck und anschließend den Schalldruckpegel.

 

 

 

2.2. Der Schalldruckpegel und der bewertete Schalldruckpegel:

 

Der Schalldruckpegel () ist der Logarithmus zu Basis 10 des Verhältnisses vom Quadrat des gemessenen Schalldruck (p) zum Quadrat eines festgelegten Bezugswerts (), welcher der menschlichen Hörschwelle bei der Frequenz 1 Kilohertz entspricht. Die Logarithmierung geschieht um die kleineren Werte im Verhältnis zu Größeren mehr zu berücksichtigen, da so eine Zunahme um 10 Dezibel (1Bel), was die Einheit des Schalldruckpegels ist, eine Verdopplung der Lautstärke des tatsächlich Gehörten bedeutet.

 

 

Der normale Schalldruckpegel wird abhängig von der Frequenz mit bestimmten Korrekturwerten der Empfindlichkeit des Ohres angenähert. Für diese Korrekturwerte gibt es international gültige Bewertungskurven. Dies wird gemacht, da die akustischen Größen der Wahrnehmung des Ohres angepasst werden müssen um technisch nachvollziehbar zu sein. Grund dafür ist, dass das menschliche Ohr sehr hohe und sehr tiefe Töne im Verhältnis zu Tönen mittlerer Frequenz als sehr viel leiser wahrnimmt, als es sie laut der Dezibel-Skala gewertet werden würden. Dieser angepasste Wert nennt sich bewerteter Schalldruckpegel und wird in dB(A) angegeben.

Aus der Grafik ist zu entnehmen, dass zum Beispiel ein Ton der Frequenz 100 Hertz um 20 Dezibel als bewerteter Schalldruckpegel um 20 Dezibel abgewertet wird.

Er kommt einem also 4 Mal leiser vor als ein Ton des Selben normalen Schalldruckpegels, welcher eine Frequenz von 1000 Hertz hat. Auf der Grafik sind außer der Anpassung des Pegels mit dem üblichen A-Filter auch noch B, C, und D Filter abgebildet, welche aber für den Alltagsbereich zu vernachlässigen sind.

Die Messungen in Leonberg zum erstellen der Karte wurden mit der nach den A- Filter bewerteten Schalldruckpegelskala vorgenommen, da dies am ehesten der „gehörten Lautstärke entspricht“. Der Einfachheit halber wird in dieser Arbeit jedoch wenn vom „bewerteten Schalldruckpegel“ die Rede ist nur vom „Schalldruckpegel“ gesprochen.

 

 

2.3. Auswirkung von Lärm auf den Menschen:

 

Als „Lärm“ wird allgemein „negativ bewerteter Schall“ bezeichnet, zu ihm kann man keine physikalische Angabe machen, da er von jedem Menschen abhängt. Er wird empfunden als störendes, belästigendes, gefährdendes oder verletzendes Geräusch.

Seine Gefahr ist, dass er keine Rückstände hinterlässt, sondern seine Auswirkungen erst im Nachhinein im Innenohr und an der allgemeinen Verfassung eines Menschen feststellbar sind.

Medizinisch gesehen treten ab ca. 60 dB(A) Stressreaktionen im Schlaf auf, 90 dB(A)  führen zu Hörschäden bei längerer Einwirkung, 130 dB(A) sind die Schmerzgrenze des menschlichen Ohres, und 150 dB(A) führen innerhalb einer Sekunde irreparablen Schäden im Innenohr. Lärm kann einerseits Trommelfellverletzungen und Verletzungen der Nervenenden welche die Druckunterschiede des Schalls in Nervenimpulse umwandeln bewirken, andererseits aber auch auf den ganzen Körper negative Einflüsse haben, die von Mensch zu Mensch verschieden, aber immer mit großem Stress begleitet sind. Für weitere Informationen zur Wirkung von Lärm auf den Menschen und wie die Schädigung des Ohrs durch Lärm abläuft siehe Anlage I und II.

Tabelle Von Lärmbeispielen:

dB(A)	Geräuschquellen und mögliche gesundheitliche Auswirkungen
0	Hörschwelle
10	Blätterrauschen, normales Atmen
20	Flüstern, ruhiges Zimmer, Rundfunkstudio, ruhiger Garten
25	Grenzwert für gewerblichen Arbeitslärm in der Nacht
30	Nebenstraßengeräusche. Kühlschrankbrummen
35	Obere zulässige Grenze der Nachtgeräusche in Wohngebieten
40	Leise Unterhaltung. Schlafstörungen treten auf. Lern- und Konzentrationsstörungen möglich
45	Obere zulässige Grenze der Tagesgeräusche in Wohngebieten
50	Normale Unterhaltung, Zimmerlautstärke, Geschirrspüler
60***	Stressgrenze. Laute Unterhaltung. Walkman (Pegelbegrenzung)
65	Beginn der Schädigung des vegetativen Nervensystems.
	Erhöhtes Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen.
	(Das BGA schätzt, dass 2 % aller Herzinfarkte auf das Konto Verkehrslärm gehen)
70	Bürolärm, Haushaltslärm
75	Fahrradglocke (genormte Mindestlautstärke)
80	Starker Straßenlärm, Staubsauger, Schreien, Kinderlärm
85	Gehörschutz im gewerblichen Arbeitsbereich vorgeschrieben Allgemein gilt bei einem Schallpegel von 85 - 90 dB(A), den jemand über einen Zeitraum von mehreren Jahren ausgesetzt ist als Auslösepegel für Lärmschwerhörigkeit Haartrockner
88	Umweltfreundliche Rasenmäher (Info: In Wohngebieten dürfen Gartengeräte entsprechend der Geräte- und Maschinenlärmschutzverordnung nur werktags in der Zeit von 7 Uhr bis 20 Uhr betrieben werden - in einigen Gemeinden dürfen leise Rasenmäher unter 88 db(A) auch bis 22 Uhr betrieben werden.
	Ausnahme: Laubbläser, Laubsammler, Heckenscheren, Freischneider, Grastrimmer/Graskantenschneider
90	Autohupen, LKW-Fahrgeräusch, Schnarchgeräusch
95	Empfohlene Pegelbegrenzung zum Schutz vor Gehörschäden in Diskotheken, bei Musikveranstaltungen und bei Geräten mit   Ohrhörern (AVLS =automatic volume limiting system - automatische Lautstärkebegrenzung)
	zwecks  Haftungsbegrenzung im Schadensfall
100	Motorrad, Kreissäge, Presslufthammer, Diskomusik, Oktoberfestzelt 90 bis 105 db(A)
110	Schnellzug in geringer Entfernung, Walkman, Rockkonzert
115	Kinderspielzeug in Ohrnähe (z.B. Rasseln, elektronische Geräuscheffekte)
120	Flugzeug in geringer Entfernung, Schreirekord, Techno-Disko
130◄	Schmerzschwelle - Gehörschädigung möglich. Düsenflugzeug in geringer Entfernung, Sirene in 20 m Entfernung Druckluftbetriebene Power-Fanfare
140	Gewehrschuss, Raketenstart. EU-Grenzwert zum Schutz vor Gehörschäden
150	Die akustische Waffe LRAD. Taubheit bei längerer Einwirkung
160	Geschützknall  -Trommelfell kann platzen-. Knall bei einer Airbag-Entfaltung
170	Bundeswehrgewehr G 3 in Ohrnähe. Ohrfeige aufs Ohr
180	Knall einer Kinderspielzeugpistole in Ohrnähe
190	Innere Verletzungen, Hautverbrennungen, Tod wahrscheinlich

 

 

 

3. Durchführung: Messen der Schalldruckpegelwerte:

 

Um eine übersichtliche und objektive Übersicht über den Schalldruckpegel im Raum Leonberg zu erhalten, welche für ein Karte notwendig ist wird in der Stadt an 24 verschiedenen, interessanten Punkten, welche jeweils ungefähr im gleichen Abstand zueinander liegen Schall gemessen. Auf der untenstehenden Karte ist die Verteilung der Messpunkte  erkennbar.

Zusätzlich wurde an den Orten Leo-Center, Johannes-Kepler-Gymnasium, Stadtpark, die Autobahn hinter dem Lärmschutzwall und die Autobahn vor dem Lärmschutzwall eine Messung vormittags, und eine nachmittags vorgenommen, was zusätzlich zu den Messpunkten auf der Übersichtskarte zu erkennen ist.

Um rein statistisch gesehen objektivere Messergebnisse zu erhalten wurde pro Messpunkt eine möglichst große Messzeit von 10 Minuten gewählt, da so punktuell stark vom Durchschnittswert abweichende Messpunkte weniger stark ins Gewicht fallen. Außerdem ist am Messgerät eingestellt, dass 5 Werte pro Sekunde gemessen werden, aus welchen alle 10 Sekunden durch „Mitteln“ en Durchschnittswert gebildet wird, welcher dann gespeichert wird. Aus den so über 10 Minuten erhaltenen 60  Messpunkten wird nun mittels des zum Messgerät zugehörigen Programmes „DataStudio“ der Durchschnittswert für die 10 Minuten gebildet.

Für die Messungen wurde das Multifunktionsmessgerät „Explorer-GLX“ von „Pasco“ mit einem internen Mikrofon verwendet.

 

 

Um nun mir diesem Gerät eine Schallmessung durchzuführen wird zunächst im Hauptmenü unter mit der Taste „F4“ die Option „Sensors“ ausgewählt. Dort wir mithilfe von „F3“ und den Pfeiltasten zuerst „Microphone“ und dann „Sound Level“ ausgewählt. Im nun folgenden Dialog wird eingestellt, dass das Gerät 5 Werte pro Sekunde messen soll und dass es alle 10 Sekunden „Mitteln“ soll. Die Messung wird nun gestartet, indem man vom Hauptmenü mit „F1“ ins Menü „Graph“ wechselt und anschließend die „Playtaste“ betätigt. Um die Messung nach 10 Minuten zu beenden wird erneut diese Taste gedrückt.

Auf den Computer werden die Daten nun übertragen, indem man das Messgerät mit einem USB-Kabel an den PC anschließt, woraufhin das Programm „DataStudio“ automatisch startet, und man im sich dort öffnenden Dialog die Daten auf den Computer übertragen kann.

Der Mittelwert aus dem nun angezeigten Graphen wird bestimmt, indem man in der Auswahlleiste des Programms auf „Anzeige“, und dort auf „Statistik“ klickt. Der Durchschnittswert ist daraufhin dem neben dem Graphen angezeigten Kasten zu entnehmen, wie auf dem unteren Bild zu sehen ist.

 

 

 

 

 

 

 

4. Ergebnisse der Schalldruckpegelmessungen:

Messpunkt	Minimum (dB(A))	Maximum (dB(A))	Mittelwert (dB(A))
Messpunkte:
1	<61.3	73.9	66.2
2 (1)	67.1	82.6	75.7
2 (2)	66.4	81.7	74.9
Ø			75.3
3	<61.3	78.9	69.4
4	61.5	76.4	65.9
5	66.2	83.2	75.2
6 (1)	67.8	81.4	74.3
6 (2)	68.7	82.0	75.0
Ø
7 (1)	62.5	79.4	69.5
7 (2)	62.5	79.4	69.6
Ø			69.55
8 (1)	63.7	81.0	71.1
8 (2)	64.0	80.7	70.6
Ø			70.85
9	66.3	80.8	72.9
10	68.6	83.6	75.2
11	61.6	79.6	69.6
12	65.3	77.3	70.6
13	<61.3	77.4	66.5
14 (1)	64.9	82.4	71.8
14 (2)	67.0	85.8	73.9
Ø			72.85
15 (1)	65.2	81.3	73.6
15 (2)	66.1	80.9	74.3
Ø			73.95
16	65.9	83.2	73.2
17 (1)	61.4	83.1	70.0
17 (2)	62.6	78.9	71.8
Ø			70.9
18	65.7	85.3	75.0
19 (1)	<61.3	81.3	70.1
19 (2)	61.6	79.0	68.8
19 (3)	61.9	78.5	68.9
Ø			69.3
20	61.4	83.4	67.9
21	61.9	76.9	70.2
22	<61.3	84.8	67.6
23 (1)	<61.3	81.2	67.3
23 (2)	61.6	83.3	70.3
Ø			68.8
24	61.4	72.7	66.2
Besondere Punkte:
Vormittag:
Autobahn 1	66.7	76.8	71.8
Autobahn 2	76.8	86.7	81.9
Bahnhof  (1)	62.4	81.9	68.5
Bahnhof (2)	61.6	78.9	68.9
Ø			68.7
JKG	78.0	83.9	81.4
Leo-Center	67.5	70.8	68.8
Stadtpark (1)	<61.3	70.1	62.8
Stadtpark (2)	<61.3	66.5	62.3
Stadtpark (3)	<61.3	68.6	62.9
Ø			62.7
Nachmittag:
Autobahn 1	62.7	83.5	72.4
Autobahn 2	73.2	85.3	80.2
Bahnhof	61.4	80.9	68.5
JKG	<61.3	68.2	63.7
Leo-Center	71.7	83.1	73.9
Stadtpark	<61.3	63.1	61.4

 

Die Messungen der Messpunkte wurden Dienstag- und Mittwochvormittags von ca. 9:30-11:15 Uhr vorgenommen. Die besonderen Punkte wurden vormittags zur selben, und nachmittags im Zeitraum von 13:30 bis 16:00 Uhr vorgenommen. Benutzt wurde das Messgerät Xplorer-GLX vom Typ PS-2002. Messungen mit dem Wert von 61.3 dB(A) liegen vermutlich unter diesem, hier endet aber der Messerfassungsbereich des Gerätes.

 

 

 

 

 

 

5. Auswertung:

 

5.1. Lärmkarte Leonbergs:

 

Um nun mit den über Leonberg verteilt gemessenen Werten eine Lärmkarte mit farblicher Abstufung in Gebieten mit unterschiedlichen Schalldruckpegeln zu erhalten, muss zunächst eine Karte von Leonberg mit ausreichender Auflösung (mindestens 300dpi für ein Plakat dass auf eine Größe von DinA2 gedruckt werden soll) importiert werden. In unserem Fall wurde das Grafikprogramm „Inkscape“  benutzt, da dies auf den Schulrechnern das geeignetste war. Hier musste zusätzlich darauf geachtet werden, dass das Dokument schon anfangs auf das Format, bzw. die Größe DinA2 angelegt wird um den Druck am Ende zu erleichtern

Nun werden auf der Karte die Punkte, an denen gemessen wurde in Form von einfarbigen Markierungen mit Beschriftung nach der Form „PX“ eingetragen.

 

Daraufhin wird um die Punkte herum jeweils entlang der Straßen ein Bereich der ungefähr die selbe Lautstärke innehatte mit Linien umgrenzt.

 

Nun wird für den Schalldruckpegel folgende Farbskala gewählt:

Für einen Schalldruckpegel von z.B. 76.3dB(A) an einem Messpunkt würde der entsprechende Bereich also dunkelrot gefärbt werden. Nun werden die verschiedenen Bereiche entsprechend der Farbskala nach ihrem Schalldruckpegel eingefärbt. Daraufhin wir noch die Deckkraft der Bereiche etwas vermindert, um die Karte darunter noch zu erkennen.

 

Nun wird noch die Legende, Überschrift, Erstellungszeit, Namen und das verwendete Gerät hinzugefügt.

Anschließend wird die Karte als Bitmap exportiert was per Klick aufs Menü „File“, und dann auf „Export Bitmap“ geschieht. Das Ergebnis ist hier zu betrachten.

 

5.2. Vergleich der speziellen Punkte:

 

Zur besseren Übersicht wurden die Werte in einem Diagramm zusammengefasst, welches den Schalldruckpegel der verschiedenen Orte zur selben Zeit miteinander vergleicht.

Schalldruckpegelmessungen in Abhängigkeit von Ort zu verschiedenen Tageszeiten in dB(A):

Es ist deutlich erkennbar, dass vormittags die Messung direkt an der Autobahn die lauteste ist. Erstaunlich ist, dass daraufhin mit nur 0.5 dB(A) unterschied die Messung am Johannes Kepler Gymnasium fast genauso laut ist. Dies ist vermutlich der Fall, da diese in der großen Pause getätigt wurde. Nun folgt mit über 10 dB(A) Unterschied die Messung hinter der Autobahn, was die enorme Schalldämpfung des Autobahnlärmschutzhügels, welcher 50% des Schalls abfängt, zeigt. Nun folgen die Messpunkte Bahnhof und Leo-Center, welche erstaunlicherweise gleichauf liegen, obwohl am Bahnhof mehrere S-Bahnen zur Zeit der Messung einfuhren. Zu beachten ist, dass der Wert des Leo-Centers mit 70.8 dB(A) ca. 10dB(A) über der menschlichen Stressgrenze liegt. Das Einkaufen ist hier also alles andere als entspannt. Als leisester vormittags gemessener Wert folgt nun der Stadtpark, welcher mit 62.7dB(A) als Einziger einen Schalldruckpegel innehat, der im Bereich des für das Ohr nicht Stressigen liegt.

Nachmittags führt ebenfalls die Messung direkt an der Autobahn, als nächstes kommt jedoch in einem Abstand von ca. 5 dB(A) die Messung im Leo-Center, wo es Nachmittags offensichtlich deutlich lauter ist, da sehr viel mehr Leute einkaufen gehen. Direkt daran schließt sich die Messung hinter dem Lärmschutzwall der Autobahn, wo es erstaunlicherweise nicht so laut wie im Einkaufscenter ist. Nun kommt im Abstand von jeweils 5 dB(A) zueinander zuerst der Bahnhof und dann das Johannes Kepler Gymnasium, welches zu dieser Zeit einen relativ geringen Schalldruckpegel hat, da 1. Zu dieser Zeit weniger Schüler dort sind, und 2. Während der Unterrichtszeit gemessen wurde.

Im folgenden Diagramm werden nun noch die einzelnen Messungen zu verschiedenen Zeiten miteinander verglichen.

Schalldruckpegelmessungen in Abhängigkeit zur Tageszeit an verschiedenen Orten in dB(A):

Bei den Messungen an der Autobahn, der Messung am Bahnhof und der im Stadtpark lässt sich fast keine Veränderung feststellen. Auffällig ist der zeitliche Schalldruckpegelunterschied am JKG, welcher über 15 dB(A) beträgt. Die Ursache dafür ist vermutlich wie oben erwähnt, dass vormittags in der Pause, und nachmittags zur Unterrichtszeit gemessen wurde, und dass nachmittags weniger Schüler anwesend sind.

 

5.3. Eventuelle Fehler und Ungenauigkeiten:

 

Anfangs ist zu bedenken, dass jede Messung nur einen ungefähren Durchschnittswert ergibt. Damit dieser wirklich genau ist müsste er über mehrere Wochen gemessen und dann gemittelt werden, was aber durch unseren Beschränkten Mittel hier nicht möglich war.

Zusätzlich sollte beachtet werden, dass jede Messung dadurch verfälscht, bzw. nur begrenzt mit den anderen vergleichbar sein könnte, da diese teilweise in unterschiedlicher Entfernung zum schallerzeugenden Objekt getätigt wurden, was auch den Schalldruckpegel verändert.

Außerdem ist wie schon oben bemerkt eine weitere Verfälschung dadurch eingetreten, dass das benutzte Messgerät Werte unter 61.3dB(A) nicht messen kann, sie also beim Bilden des Durchschnitts nicht berücksichtigt.

Des Weiteren ist daran zu denken, dass man bei Erstellen der Karte nicht unbedingt davon ausgehen kann, dass im ganzen auf der Karte gefärbten Bereich wirklich der selbe Schalldruckpegel herrsch, wie am Punkt wo die Messung durchgeführt wurde.

 

6. Schlussfazit:

 

Zusammenfassend kann man sagen, dass die genaue, wissenschaftliche Schallmessung und -kartografierung, wenn sie produktiv und objektiv sein soll mit sehr großem Aufwand verbunden ist. Dieser Aufwand ist so hoch, dass inzwischen sogar zu Lärmbelästigungen z.B. bei der Stadtplanung auf Berechnungen und Simulationen vertraut wird, da der zu betreibende Aufwand für wirkliche Messungen zu hoch ist. Man müsste zur objektiven Bewertung an vielen Orten Schallmessungen übereinen langen Zeitraum zu längeren Zeiten am Stück durchführen, und diese richtig, mit professionellen Computerprogrammen auswerten. Es werden anstatt dessen Firmen wie „Spektrum“, die Programme wie „SoundPLAN 6.3“ benutzen mit der Schallberechnung beauftragt.

Andererseits sind die von uns erhaltenen Ergebnisse relativ objektiv und entsprechen in etwa den Vorstellungen, sodass man sich auch ungefähr auf sie verlassen kann.

 

7. Quellen:

 

Thema	Quelle
Facharbeit
Schall
Mikrofon
Bild Mikrofon
Schalldruck
Schalldruckpegel
Bewerteter Schalldruckpegel
Bild Bewertungskurve Schalldruckpegel
Wirkung von Lärm auf den Menschen
Schädigung des Ohrs durch Lärm
Tabelle Lärmbeispiele
Bild Karte von Leonberg
Bild Xplorer-GLX
Inkscape
Lärmbelastung in BW laut Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz	(S.22)

 

 

8. Anlagen:

 

1. Wirkung von Lärm auf den Menschen:

 

 

 

 

 

 

 

2. Schädigung des Ohrs durch Lärm:

 

Wie kann das Ohr geschädigt werden?

Anatomie des Ohres Wenn Lärm oder Hörschall auf das Ohr auftritt, dann bringen die ankommenden Schallwellen das Trommelfell zum Schwingen. Dadurch wird (in der Reihenfolge) der Hammer, Amboß und der Steigbügel bewegt. Hinter dem Steigbügel befindet sich eine Flüssigkeit, welche dann die Impulse des Steigbügels aufnimmt, d.h. der Schall wird durch den Steigbügel (ovales Fenster) auf die Flüssigkeit übertragen und gelangt in Vorhoftreppe . Dort schlängelt sich bis nach ganz oben in die Schnecke und kann durch die Paukentreppe und danach durch das runde Fenster wieder abklingen. Gleichzeitig schwingt bei der jeweiligen richtigen Frequenz (Tonhöhe) ein bestimmter Teil der Basilarmembran. Zwischen Vorhof- und Paukentreppe liegen die Reissnersche und die Basilarmembran. Darin befindet sich das eigentliche Hörorgan, das Cortische Organ. Cortisches Organ Zum Cortischen Organ gehören Sinneszellen, die Haarzellen, die mit sehr feinen Härchen (Zilien) ausgestattet sind.                 Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme der Zilien in Aufsicht:     Wird die Basilarmembran durch Schallwellen in Schwingungen versetzt, so verschiebt sich die Deckmembran(10) gegenüber der Basilarmembran, die Zilien werden gebogen. Dadurch wird ein elektrochemischer Prozeß in den Sinneszellen ausgelöst, der mit elektrischen Impulsen von den Haarzellen über Nervenzellen (8) an das Hörzentrum im Gehirn führt: Man hört. Die äußeren Haarzellen(12) besitzen eine Verstärkerfunktion, die nicht linear arbeitet, d.h., Schallreize mit niedrigen Pegeln werden mehr verstärkt als Schallreize mit höheren Pegeln, und Schallreize mit hohen Pegeln von über 50 dB werden in den äußeren Haarzellen so gut wie gar nicht mehr verstärkt. Von diesen Schallpegeln an reagieren die inneren Haarzellen unmittelbar. Jede Frequenz löst an einer bestimmten Stelle der Basilarmembran maximale Schwingungen aus, die dann zur Reizung ganz bestimmter Sinneszellen führen, dadurch kann man in bestimmten Bereichen noch sehr gut hören und in anderen nach Hörschädigung nur noch sehr schlecht.

 

Schadensarten im Ohr

Hauptsächlich werden die Zilien im Ohr geschädigt. Dabei gibt es zeitweilige, aber reversible eingeschränkte Funktionsfähigkeiten der Zilien, d.h. sie werden schlaff, können sich aber wieder regenerieren und irreversible Schädigungen. Die reversiblen Schädigungen der Zilien entstehen bei 85 dB(A) oder kurzer intensiver Belastung durch Lärm und treten durch befristete Vertäubung oder kurzzeitiges Ohrensausen beim Menschen auf. Wenn die Haarzellen keine unmittelbare Blutzufuhr mehr haben, d.h. der Sauerstoffbedarf nicht mehr gedeckt werden kann(Sauerstoffmangel), können irreversible Schäden entstehen. Dies tritt bei hoher Lärmbelästigung, ab 100dB(A) auf und führt bei andauernder Belästigung zu Verkümmerungen der Zilien, die daraufhin absterben. Desweiteren könnten durch den Lärm die Zilien platzen oder sie verschmelzen/ verkleben miteinander. Dies führt alles zu nichtrückgangig machenden Schäden. Eine weitere Art der Schädigung im Ohr sind die Zilienabbrüche. Sie entstehen durch Impulslärm, wie z.B. das Abfeuern von Schußwaffen oder Explosion von Knallkörpern usw. Dies ist viel gefählicher als Dauerlärm, den es treten hierbei irreversibler Schäden auf. Durch hohe Schalldrücke, z.B. Detonationen, können weitere Schäden entstehen: Trommelfellverletzungen und Verschiebungen der Gehörknöchelchen. Bei einem Schallpegeln von 200 dB (Druck von 1 at = 1 bar) wirkt der Schall tödlich, da die Lungenbläßchen im menschlichen Körper platzen.

 

Reaktionen des menschlichen Körpers auf Lärm

Im Laborexperiment hat man beobachtet, daß Lärm mit einem Pegel von über 90 dB(A) das Nervensystem erregt und dadurch vermehrt die sogenannten Streßhormone Adrenalin und Noradrenalin ausgeschüttet werden. Diese nervöse Erregung und hormonelle Aktivität hat u.a. eine Erhöhung des Blutdrucks, (Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Herzinfakt) eine Erhöhung des Herzzeitvolumens und eine Erhöhung der Menge der Blutfette zur Folge, wie es von typischen Streßreaktionen bekannt ist. Bei Menschen die Lärmpegeln mittlerer Lautstärke (Straßenverkehrslärm) ca. 60 dB(A) ausgesetzt sind, kann man keine direkten Reaktionen beobachten. Jedoch stellte man bei einem Experimenten für 3/4 der beteiligten Personen fest, daß eine Abnahme der Konzentrationsfähigkeit, eine Zunahme von psychischer Anspannung, eine Zunahme des Streßhormons Noradrenalin und eine Veränderung des Blutdruckes erfolgte. Zusätzlich führt die vermehrte Freisetzung von Noradrenalin zu einer Abnahme von Mg-Verbindungen, was wiederrum zu einer Zunahme von Ca-Verbindungen im Herzmuskel führt und dieses dann das Herz schneller altern läßt. Außerdem führt die Abnahme von Mg im Organismus zu einer Zunahme der Lärmempfindlichkeit. In weiteren Untersuchungen zeigte sich, daß bei mittlerem Verkehrslärmpegel von über 65 dB(A) außerhalb der Wohnung das Risiko für Herzinfarkt um 20% und bei über 70 dB(A) um 30% steigt .