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Physikalische Grundlagen

Definition: Vom Schall zum Lärm

Schallemissionen werden von Schallquellen abgestrahlt und wirken als Schallimmissionen auf Menschen ein. Ab einer gewissen subjektiven Belastung wird dieser Schall zum Lärm. Dies geschieht in der Regel immer dann, wenn einwirkender Schall das körperliche, seelische oder soziale Wohlbefinden des Betroffenen beeinträchtigt. Lärm ist somit störender, belästigender oder sogar die Gesundheit gefährdender Schall.

Er ist keine rein physikalisch beschreibbare Größe, denn neben der Lautstärke entscheiden auch empfängerspezifische Faktoren über das Ausmaß der Belästigung, wie beispielsweise:

  • die Einstellung des Empfängers gegenüber dem Schallereignis,
  • die während der »Beschallung« ausgeübte Tätigkeit,
  • die momentane psychische und physische Situation.
Vom Schall zum Lärm

Vom Schall zum Lärm: Schall wird emittiert. Die Schallwellen stoßen während ihrer Ausbreitung auf Hindernisse. Diese Hindernisse, zum Beispiel Schallschutzwände, lassen unterschiedlich viel Schall durch (Transmission: Größe zur Beschreibung der Durchlässigkeit). Wird bei der Immission von Schall das Wohlbefinden von Menschen oder Tieren beeinträchtigt, handelt es sich um Lärm.

Der hohe Anteil subjektiver Merkmale gestaltet die objektive Beurteilung einer Störwirkung schwierig. Daher wurden Richtlinien und technische Regelwerke geschaffen, mittels derer eine für alle Beteiligten neutrale und sachliche Beurteilung von Lärmproblemen ermöglicht werden soll.

Allerdings decken diese nicht alle Konfliktsituationen und Geräuschquellen vollständig ab. Bei der Entscheidung über die Zumutbarkeit von Geräuschen ist deshalb eine angemessene Abwägung zwischen den Bedürfnissen der Betroffenen einerseits und den Interessen der Geräuschverursacher andererseits erforderlich.

Zur Physik des Schalls

Schall entsteht durch Schwingungen einer Schallquelle (wie eine Lautsprechermembran oder menschliche Stimmbänder), die sich in einem elastischen Medium wellenförmig ausbreiten. Schall kann je nach Art des Mediums übertragen werden:

  • über die Luft (als Luftschall),
  • über Gegenstände (als Körperschall),
  • über Wasser (als Wasserschall).

Beim Luftschall entstehen durch das periodische Schwingen der Luftteilchen Schwankungen der Luftdichte. Dieser so genannte Schalldruck ist dem atmosphärischen Luftdruck überlagert und wird vom empfindlichen menschlichen Gehör als Schallsignal wahrgenommen.

Die Gesamtheit dessen, was der Mensch hört, wird bestimmt durch die Lautstärke und die Tonhöhe.Während die Lautstärke auf die Stärke der Druckschwankungen zurückzuführen ist, hängt die Tonhöhe von der Häufigkeit der Druckschwankungen ab. Hierbei wird die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde als Frequenz bezeichnet und in Hertz (Hz) angegeben. Das menschliche Gehör nimmt Frequenzen im Bereich zwischen 16 Hz (tiefes Brummen) und 16.000 Hz (extrem hoher Pfeifton) auf. Diese Spanne wird als der so genannte Hörbereich bezeichnet.

Besteht ein Signal aus einem Gemisch mehrer Frequenzen, die in keinem festen zahlenmäßigen oder zeitlichen Verhältnis zueinander stehen, so spricht man nicht mehr von »Ton« sondern von »Geräusch«. In der Regel bestehen Umweltgeräusche aus einer Vielzahl lauter und leiser, hoher und tiefer Frequenzen.

Der Dynamikbereich, in dem das menschliche Gehör den Schalldruck wahrnehmen kann, ist sehr hoch. Daher hat man für den Schalldruck ein logarithmisches Maß, den Schalldruckpegel in Dezibel (dB), eingeführt. Die Dezibelskala von 0 bis 130 dB spiegelt somit die Spanne von der Hörschwelle bis zum Schmerzbereich wider. Da die Dezibelskala eine logarithmische Skala ist, gelten hier besondere Regeln. Zur Verdeutlichung: Eine Erhöhung der Schallleistung einer Maschine um 10 dB bedeutet eine Verzehnfachung, eine Erhöhung um 20 dB eine hundertfach und um 30 dB eine tausendfach vergrößerte Schallintensität. Zehn gleich laute Maschinen mit einem Pegel von jeweils 100 dB ergeben zusammen einen Schallpegel von 110 dB. Eine Addition von 100 dB + 100 dB ergibt 103 dB.

Der bewertete Pegel

Da das menschliche Ohr nicht gegenüber allen Frequenzen gleich empfindlich ist (tiefe Töne unter 1.000 Hz und hohe Töne über 4.000 Hz nehmen wir bei gleichem Schalldruck in Abhängigkeit von der Frequenz zum Teil wesentlich leiser wahr als Töne mittlerer Frequenz), bildet man dessen Empfindlichkeit mittels so genannter Bewertungskurven nach.

Deshalb werden bei der international gebräuchlichen A-Bewertung bei den jeweiligen tiefen und hohen Frequenzen eines Signals entsprechende Abschläge, die in etwa der Wahrnehmung des menschlichen Gehörs entsprechen, gemacht. Der so bewertete Schalldruckpegel wird dann durch den Zusatz dB(A) gekennzeichnet.

Da sich im Umweltbereich Schallereignisse häufig aus unterschiedlichen Geräuschen zusammensetzten, die zudem in ihrer Lautstärke und Frequenzzusammensetzung stark schwanken, zieht man zur Beschreibung der Geräuschbelastung oft den so genannten Mittelungspegel (äquivalenter Dauerschallpegel) Leq bzw. LAm heran. Der Mittlungspegel beinhaltet den über die Einwirkzeit energetisch gemittelten Schalldruckpegel.

Zur Kennzeichnung der Störwirkung von Geräuschen reicht diese Kenngröße allerdings immer noch nicht aus, der Mittelungspegel muss durch erläuternde Informationen zur Lärmquelle ergänzt werden (zum Beispiel Zeitpunkt und Dauer der Einwirkung, Ton- und Impulshaltigkeit, Art des Geräusches). Dies führt zum Beurteilungspegel. Dabei erfolgt eine Berücksichtigung des Verhältnisses von Einwirkzeit des Mittelungspegels zur Beurteilungszeit. Je nach Charakteristik des Geräusches (d.h. bei tonhaltigen, impulshaltigen oder informationshaltigen Geräuschen) oder abhängig von der Tageszeit des Auftretens sind hierbei dem Mittelungspegel ggf. noch entsprechende Zuschläge hinzuzufügen. Der Beurteilungspegel ist letztendlich der Wert, der mit den jeweiligen Immissionsgrenz- oder –richtwerten in den entsprechenden Vorschriften verglichen wird. Die Höhe des zulässigen Immissionswertes richtet sich dabei nach dem Schutzanspruch des Gebietes, auf das die Geräusche einwirken (z.B. reines Wohngebiet, Mischgebiet, Industriegebiet).

Marginalspalte

Bild: Lärm durch menschliche Aktivitäten, hier: Flugzeuglärm

Wegweiser

Ohne Lärm besser hören

Ansprechpartner

Sächsisches Staatsministerium für Umwelt und Landwirtschaft

Referat 52: Gebietsbezogener Immissionsschutz, Klimaschutz

Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie

Referat 52: Anlagenbezogener Immissionsschutz, Lärm