WIRKUNGEN VON SCHALL AUF DEN MENSCHEN

Dieses Online-Seminar bietet gebündelte Informationen zu den Wirkungen des Schalls auf den Menschen. Nach einer Übersicht der Anatomie und der akustischen Eigenschaften des menschlichen Ohres wird die häufig gestellte Frage nach den „Lautstärken“ verschiedener Schallquellen beantwortet. Als weitere Themen werden Gehörschäden und  Strategien zum personenbezogenen Gehörschutz erläutert.

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Das menschliche Ohr ist ein hochentwickeltes Organ, um die Schallwellen, die über die Umgebungsluft auf uns eindringen für uns wahrnehmbar zu machen. Dazu müssen die sehr kleinen Wechseldruckschwankungen der Luft (das sind die Schallwellen) in Nervenimpulse umgewandelt werden.

Zuerst brauchen wir einen „Trichter“, der die Schallwellen einfängt – unser Außenohr. Das Außenohr verdichtet die Schallwellen in unseren Gehörgang hinein. Dabei haben die kleinen „Berge“ und „Täler“ der Ohrmuschel eine wichtige Bedeutung. Sie ermöglichen uns, die Richtung aus der die Schallwelle kommt leichter festzustellen.

Nun müssen die Druckschwankungen im Gehörgang in von unserem Innenohr erkennbare Schwingungen umgewandelt werden. Dies geschieht durch die Anregung des Trommelfells, das mit den Gehörknöchelchen (Hammer, Amboss, Steigbügel) verbunden ist. Die schwingenden Gehörknöchelchen übertragen die Vibrationen auf die Gehörsschnecke, die sich in unserem Innenohr befindet. In der Gehörsschnecke breiten sich die Vibrationen nun als Flüssigkeits-Schallwellen aus und bewegen bestimmte empfindsame Härchen in der Schnecke. Dies löst Nervenimpulse aus und der Schall wird von uns wahrgenommen.

Die Leistung uns<eres Ohres ist bemerkenswert. So hören wir tiefe Töne mit 16 Schwingungen pro Sekunde, also 16 Hz, wir können als junger Mensch aber auch sehr hohe Töne mit bis zu 20.000 Schwingungen pro Sekunde, also 20 kHz hören. Dies ist eine sehr große wahrgenommene Frequenz-Spanne.

Weiters ist es uns möglich, extrem leise Geräusche zu hören, mit einem Schalldruck von nur 0,00002 Pa, das ist die so genannte Hörschwelle. Auch bei extrem lauten Signalen funktioniert unser Ohr noch, kann dabei aber zerstört werden bzw. starke Schmerzen verspüren, beispielsweise bei 100 Pa, der 5 millionenfache Schalldruck der Hörschwelle.

Aus unserer Geschichte heraus war es offenbar notwendig, mittlere Frequenzen sehr gut zu hören. Beispielsweise war die Wahrhehmung des Knackens eines Astes, wenn sich ein Raubtier anschleicht, offensichtlich lebensrettend. Tiefe und hohe Geräusche müssen viel lauter sein, damit wir sie gleich gut hören wie mittlere Frequenzen. Dies wird sehr gut in den Kurven gleicher Lautstärke dargestellt. Ob die Frequenz eines Tones niedriger oder höher ist können wir auf 2 Hz bzw. 0,5 % genau feststellen. Und wenn ein Geräusch um 3 dB lauter ist können wir dies bereits definieren. Eine Schalldruckpegelerhöhung um 10 dB nehmen wir als etwa doppelt so laut wahr.

Wie ist es uns Menschen nun möglich, die Richtung eines auf uns eindringenden Geräusches festzustellen?

Einerseits ergibt sich bei seitlich ankommenden Geräuschen eine Laufzeitdifferenz zwischen dem einem Ohr und dem anderen. Der Schall breitet sich ja mit einer Geschwindigkeit von ca. 330 m/s aus. Das der Schallquelle zugewandte Ohr hört die Schallwelle also um einen Sekundenbruchteil früher als das der Schallquelle abgewandte Ohr.

Andererseits entsteht durch die akustische Abschattung des Kopfes eine Pegeldifferenz: Das der Schallquelle zugewandte Ohr hört die Schallwelle etwas lauter als das der Schallquelle abgewandte Ohr.

Wie können wir aber nun die Richtung feststellen, wenn eine Schallquelle genau vor oder hinter uns ist, sich also keine Laufzeitdifferenz und auch keine Pegeldifferenz zwischen den Ohren ergibt? Dann verdrehen wir einfach reflexartig den Kopf zur Seite und wissen damit, ob das Geräusch von hinten oder von vorne kommt. Für Schallquellen die sich über uns befinden nutzen wir als Erkennungsmerkmal der Richtung akustische Resonanzen, die sich in den kleinen Tälern unseres Außenohrs aufbauen. Und die Entfernung der Schallquelle können wir über Reflexionen aus der Umgebung bzw. aus unserer Erinnerung an ähnliche Schallereignisse abschätzen.

Oft ergibt sich die Frage, wie laut eine definierte Schallquelle ist, oder die umgekehrte Fragestellung, welche Schallquelle beispielsweise 60 dB laut ist. Die Tabelle verschiedener Schallquellen mit deren typischen Schalldruckpegeln gibt dabei eine gute Hilfestellung.

Wie schon ausgeführt liegt die menschliche Hörschwelle deutlich unter einem leisen Blätterrauschen. Wenn wir uns unterhalten, sprechen wir mit ca. 40-60 dB(A). Straßen können mit Immissions-Schalldruckpegeln von 80-90 dB(A) schon sehr laut sein. Ein typischer, europaweit definierter Grenzwert für Lärmpegel ist der 85 dB(A) Grenzwert. Bei Überschreitung dieses Grenzwertes über längere Zeiträume wird ausdrücklich vor Gehörschäden gewarnt. Bei Immissions-Schalldruckpegeln von 120 dB können bereits bei kurzfristiger Einwirkung Hörschäden entstehen.

Wird das menschliche Gehör hohen Schalldruckpegeln ausgesetzt, kann es geschädigt werden. Die Schädigung kann reversibel oder irreversibel sein. So können sehr hohe Schalldruckpegel über 120 dB(A) auch bei kurzzeitiger Einwirkung bereits zu Schäden des Innenohrs führen. Aber auch bereits Schalldruckpegel von 80-85 dB(A) können bei längerer Einwirkung das menschliche Gehör schädigen.

Eine Therapie ist aufgrund der durch die Schalleinwirkung ermüdeten Haarzellen des Innenohres oft nicht möglich. Die Betroffenen klagen beispielsweise über Hörverlust in hohen Frequenzen oder über große Schwierigkeiten, Gesprächen in größeren Gruppen folgen zu können. Deswegen ist es sehr wichtig, bei Lärmeinwirkungen geeigneten Gehörschutz zu verwenden.

Je nach Geräuschart bzw. abhängig vom Schalldruckpegel kommen verschiedene Technologien für den Gehörschutz zum Einsatz.

Ein Kapselgehörschutz besteht aus einer das Ohr umschließenden Kapsel, die innen mit einem Schaumstoff ausgekleidet ist. Viele Kapselgehörschützer weisen vergleichsweise gute Schalldämmwerte auf, werden aber nach längerem Gebrauch oft als störend wahrgenommen (Druckgefühl, Schwindelgefühl, etc.). Kapselgehörschützer können mit Kommunikationseinrichtungen (Mikrofonen) ausgestattet sein, damit beispielsweise über Funk eine sprachliche Kommunikation mit Kollegen erfolgen kann. Weitere Features von Kapselgehörschützern sind z.B. Gegenschall-Technologien (Active Noise Control) oder eine pegelabhängige Dämmung durch elektronische Verstärker.

Gehörschutzstöpsel bieten lediglich einen geringen Gehörschutz. Sie werden geknetet und in den Gehörgang eingeführt. Durch Verunreinigungen (Ohrenschmalz) bzw. mechanische Zerstörung im Zuge der Verwendung sind Gehörschutzstöpsel lediglich relativ kurzlebige Produkte.