Teil 1: Wirkungen des Umweltlärms

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1 Schall- und Lärmbelastungen und deren Auswirkungen auf Gesundheit, Wohlbefinden und Leistungsfähigkeit Teil 1: Wirkungen des Umweltlärms Mark Brink, PD Dr. phil. 1

2 Gliederung des Vortrags (1/1) Einleitung Lärm: Definitionen Modelle der Schallwirkung: aural vs. extra-aural Belastung und Belästigung durch Lärm in der Schweiz in Zahlen Lärm und Gesundheit Hauptwege zur Gesundheitsbelastung Lärm-Stress und Stress-Bewältigung (coping): Einführung Quantifizierung der Lärmwirkung - DALY Lärm im Vergleich zu anderen Umweltbelastungen Forschungsmethoden und Untersuchungsstrategien (Übersicht) 2

3 Gliederung des Vortrags (2/2) Wirkungen unterschiedlicher Quellen (Strasse, Schiene, Flug) Relevante Prädiktoren / Moderatoren Belästigung Schlafstörungen/Aufwachreaktionen Langfristige Gesundheitseffekte Grundlagen unserer Lärmgrenzwerte Wie kommt man zu Grenzwerten? Aktualität der Grenzwerte in der Lärmschutzverordnung (LSV) Überprüfung der Grenzwerte Aktuelle Probleme / Ausblick 3

4 Einleitung 4

5 Einleitung Lärm - Definitionsversuche Gebräuchlichste Definition: Lärm ist unerwünschter Schall unerwünscht, weil: Lärm belästigend oder störend ist und die subjektive Befindlichkeit beeinträchtigt Lärm die Leistung mindert und die Kommunikation stört Lärm die Gesundheit schädigt Lärm ist (auch): ein Umweltproblem (akustische Umweltverschmutzung) ein sehr häufig unterschätztes Problem ein menschengemachtes Problem 5

6 Einleitung Lärm und seine Wirkungen Einteilung Lärmwirkungen "aural" vs. "extra-aural" Schall ("Lärm") Aurale Wirkungen Extra-aurale Wirkungen Beeinflussung psychischer und physiologischer Regulationsmechanismen (mental, emotional, vegetativ, endokrin) "Physische" Wirkungen Arbeitsplatzlärm, Konzerte, Musik aus Kopfhörern etc. Hörschädigungen Verschiebung der Hörschwelle Psychisch und verhaltensseitig Belästigungen/Störungen Kognitive Beeinträchtigungen... Umweltlärm Physiologisch Neuroendokrine Stressreaktionen Aufwachreaktionen... 6

7 Einleitung Lärm und seine Wirkungen Beispiele für (extra-aurale) Wirkungen des Lärms Belästigung "Störungen" (z.b. der Kommunikation) Beeinflussung der kognitiven Leistungsfähigkeit (z.b. bei Schulkindern, im Büro) Physiologische Aktivierungen ("Stressreaktionen") Verminderte Schlafqualität (Aufwachreaktionen, Schlaffragmentierung, Reduktion der Schlafdauer) Langfristige gesundheitliche Auswirkungen (Risikoerhöhungen für Herz- Kreislauferkrankungen, Bluthochdruck etc.) Soziale Auswirkungen (z.b. soziale Entmischung, räumliche Segregation...) Ökonomische Auswirkungen (Externe Kosten: Wertverluste von Immobilien, Gesundheitskosten... u.a. Schweiz: > 1 Mia. CHF jährlich) 7

8 Einleitung Welche Faktoren beeinflussen die Wirkung von Lärm? Schallereignis(se) Als "Lärm" bewertetes Hörereignis Pegel Informationsgehalt Zeitstruktur... Situationale u. individuelle Faktoren Einstellungen gegenüber der Quelle Lärmempfindlichkeit... 8

9 Einleitung Bedeutung des Lärms für subjektive Wohnqualität Umfrage-Ergebnisse 9

10 Einleitung Belastung durch Verkehrslärm in der Schweiz sonbase Datenbank, Situation 2005 Strassenlärm Einleitung 10

11 Einleitung Belastung durch Verkehrslärm in der Schweiz sonbase Datenbank, Situation 2005 Eisenbahnlärm Einleitung 11

12 Einleitung Belastung durch Verkehrslärm in der Schweiz sonbase Datenbank, Situation 2005 Fluglärm Einleitung 12

13 Einleitung Häufigkeitsverteilung der Lärmbelastung Häufigkeitsverteilung Strassenlärmpegel am lautesten Fassadenpunkt (Schweiz, 2010) Anzahl lärmbelastete Personen 400' ' '000 L_day L_night L_den L_dn 250' ' ' '000 50' Lärmbelastung in db(a) Quelle: sonbase (2010) 13

14 Einleitung Quantifizierung der Lärmwirkung Prävalenz der Belästigung durch Lärm Frage 50 der CH-Gesundheitsbefragung: 25.0 Strassenlärm Nachbarschaftslärm Fluglärm Eisenbahnlärm Wie steht es mit Störungen bei Ihnen zu Hause? Gibt es häufig oder regelmässig Störungen, die Sie persönlich 20.0 als lästig empfinden? Bitte alles Zutreffende ankreuzen! a) Lärm durch Strassenverkehr b) Lärm von der Eisenbahn15.0 c) Lärm von Flugzeugen d) Lärm durch Industrie und Gewerbe e) Lärm von Leuten oder Kindern, die nicht zum eigenen Haushalt gehören f) f) Verkehrsabgase 10.0 g) Industrieabgase // Gestank h) Störungen durch die Landwirtschaft i) i) Elektromagnetische Felder von Hochspannungsleitungen 5.0 j) j) Mobilfunkantennen k) Andere Störungen l) l) Keine Störungen Prozent 0.0 Total Alterskategorie Quelle: Bundesamt für Statistik, Schweizerische Gesundheitsbefragung 2012 [online] 14

15 Lärm und Gesundheit 15

16 Lärm und Gesundheit Lärm und Gesundheit Hauptwege zur Gesundheitsbelastung bei etra-auralen Wirkungen Schallexposition Maskierung akustischer Information Fordert Aufmerksamkeit Lenkt ab Psychophysiolog. Aktivierung S törung Ärger Hilflosigkeit Angst Kognitive Beeinträchtigung, Belästigung Schlaflosigkeit, Herz-Kreislauf Wirkungen 16

17 Lärm und Gesundheit Pyramide der biologischen und psychologischen Reaktionen auf Lärm Lärm und Gesundheit Bsp. Herzinfarkt mit Todesfolge Bsp. Herz Kreislauferkrankungen Mortalität Morbidität somatisch medizinische Endpunkte Bsp. Aufwachen Bsp. Belästigung Abnorme Veränderungen physiologischer Funktionen Natürliche physiologische Reaktionen Psychologische Bewertungen und Verhaltensanpassungen Anzahl Betroffene WHO, 1972, leicht adaptiert 17

18 Lärm und Gesundheit (Lärm-)stress und Stress-Bewältigung (coping) Das psychologische Stress-Modell (Transaktionales Modell nach Lazarus) Lärm- Stressor wahrgenommene Beeinträchtigung relevant? bedrohlich? primary appraisal secondary appraisal coping Evaluation der Bewältigungsmöglichkeiten Kontrollerwartung "instrumentell" Problem-orientiert Verhaltensanpassungen Suche nach Rat etc. "palliativ" Wahrnehmungs-orientiert Änderung Wahrnehmung Beruhigende Kognitionen Leugnung/Eskapismus 18

19 Die Forschung kann relativ gut beschreiben, ab wann Wirkungen auftreten, aber weniger gut, ab wann Schäden [sicher] auftreten Es kommt auf die Definition von "Gesundheit" an (WHO-Gesundheitsbegriff vs. medizinisch-somatische Gesundheit) Immissions-Grenzwerte sind (politische) Setzungen (gilt nicht nur für Lärm) Wirkungen: Kardiovaskuläre Risikoerhöhungen ab ca db L Day Aufwachreaktionen ab ca. 33 db Lmax am Ohr Bei Belästigungen gibt es keine Schwelle Lärm und Gesundheit Ab wann treten gesundheitliche Schäden durch Lärm auf? Menschen reagieren unterschiedlich auf Lärm, bei manchen ist das Wohlbefinden sehr schnell beeinträchtigt Wirkungen können daher individuell betrachtet schon ab 0 db auftreten! 19

20 Lärm und Gesundheit Quantifizierung der Lärmwirkung mit dem DALY-Mass Burden of disease from environmental noise Verlorene gesunde Lebensjahre (in DALY- Einheiten) durch Lärm in West-Europa: Ischämische Herzkrankheiten: Lernschwierigkeiten bei Kindern: Schlafstörungen: Belästigung: Quelle: WHO regional office Europe (2011) [online] 20

21 Lärm und Gesundheit Quantifizierung der Lärmwirkung mit dem DALY-Mass Verlorene Lebensjahre (in DALY-Einheiten) durch Lärm in der Schweiz 2010: Ischämische Herzkrankheiten Lernschwierigkeiten Schlafstörungen Verlorene gesunde Lebensjahre (in DALY- Einheiten) durch Lärm in der Schweiz: 0 5'000 10'000 15'000 20'000 25'000 30'000 Ischämische Herzkrankheiten: Lärmbelästigung: Schlafstörungen: Belästigung Strassenlärm Bahnlärm Fluglärm Quelle: BAFU/Ecoplan 2014 [online] 21

22 Lärm und Gesundheit Lärm im Vergleich zu anderen Umweltbelastungen Verlorene Lebensjahre durch Umweltbelastungen (DALYs), Beispiel Niederlande DALYs (Disability adjusted live years) De Hollander et al. (1999), Epidemiology 22

23 Untersuchungsmethoden 23

24 Methoden Untersuchungsmethoden der Lärmwirkunsforschung chronisch.. Lärm-Ereignisse Experimente Feldstudien Laborstudien Akute Reaktionen Epidemiologische Untersuchungen Bevölkerungsbefragungen Medizinisch-somatische und andere Gesundheits- Endpunkte Erhebung subjektiver Tatbestände: - Fragebögen - Experience Sampling Erhebung objektiver Tatbestände: - Physiologische Registrierungen - Leistungstests -... Kohortenstudien Fall-Kontrollstudien Querschnittstudien und 'Sozioakustische' Umfragen 24

25 Methoden Expositions-Wirkungsbeziehungen Grundlagen Wirkungsvariable Wirkung Belastung Belastungs-Mass Quelle A Quelle B Quelle C 25

26 Methoden Expositions-Wirkungsbeziehungen Beispiel "Belästigung", "Anteil Stark belästigter" % Starkbelästigte Fluglärm Strassenlärm Eisenbahnlärm L eq 26

27 Methoden Erhebung der Belästigung 5-Punkt Skala zur Erfassung der Belästigung (ICBEN-Skala) "Wenn Sie einmal an die letzten 12 Monate hier bei Ihnen denken, wie stark haben Sie sich durch <Lärmart> insgesamt gestört oder belästigt gefühlt?" überhaupt nicht etwas mittel stark äusserst pas du tout légèrement moyennement fortement extrêmement not at all slightly moderately very extremely = highly annoyed (HA) 27

28 Wirkungen 28

29 Wirkungen Relevante Prädiktoren Welche Faktoren beeinflussen die Wirkung von Lärm? Eigenschaften der Lärmquelle: Quelle (Strasse, Schiene, Luft) + Kombinationen von Quellen Akustischer Pegel Häufigkeitsverteilungen bei Ereignissen (z.b. L max -Verteilung) intermittierende vs. kontinuierliche Quellen Emergenz (=Differenz zw. Hintergrund- und Quelle) Tagesgang der Belastung (trifft auf Tagesgang der Sensitivität) Anstiegssteilheit von Ereignissen, spektrale Charakteristiken 29

30 Wirkungen Relevante Prädiktoren Welche Faktoren beeinflussen die Wirkung von Lärm? Eigenschaften des Empfängers/der Situation: Alter und Geschlecht Schulbildung Andere Persönlichkeitsmerkmale physische und psychische Verfassung Einstellung gegenüber Lärmquelle bzw. gegenüber dem Lärmverursacher Gewöhnung an eine bestimmte Lärmquelle Jahreszeit Umweltorientierung (umweltpolitische Einstellung) Lärmempfindlichkeit 30

31 Wirkungen: Belästigung Belästigung - Modifizierende Einflüsse Welche Faktoren beeinflussen die Belästigung durch Lärm? Moderatoren Mediatoren Co-Determinanten Schallpegel (z.b. Leq) Beispiele: - Einstellung - Lärmempfindlichkeit - Umweltorientierung - Vertrauen in Behörden - Situation /3 1/3 31

32 Wirkungen: Belästigung Belästigung Dosis-Wirkungszusammenhang, Strassenlärm (Tag) Deutschschweiz, point scale 40 5-point scale Percent HA L DN category [db(a)]

33 Wirkungen: Belästigung Belästigung Tagesverlauf der Empfindlichkeit gegenüber (Flug-)Lärm Variation der Belästigung 14 db 12 db 10 db 8 db 6 db 4 db 2 db 0 db -2 db -4 db -6 db -8 db -10 db -12 db Zürich Frankfurt Tageszeit weniger belästigt stärker belästigt Balken = 95% Vertrauensintervall Brink et al. (2010), Acta Acustica 33

34 Wirkungen: Schlafstörungen Lärminduzierte Schlafstörungen Wichtige Ursachen-Kategorien Individuell... Alter, Geschlecht Lärmempfindlichkeit,... Akustisch... Schallpegel, Schallpegeländerung Dauer,... Situational... Aktuelles Schlafstadium Bereits "geschlafene" Zeitdauer Primäre Reaktionen Aufwachen Arousals Anstieg Herzrate, Blutdruck.. Schlafstörungen Lärminduzierte Schlafstörungen = wichtigster Gesundheits- Effekt des Lärms (WHO: 903'000 verlorene Lebensjahre [DALY] pro Jahr in Europa) 34

35 Wirkungen: Schlafstörungen Lärminduzierte Schlafstörungen Übersicht Bewusstes Aufwachen Einschlafen verhindert/verzögert Zu frühes Erwachen Wachliegen Kardiovaskuläre arousal (z.b. Herzratenbeschleunigung) EEG-Arousals Schlafstörungen EEG-Aufwachreaktionen ( Wechsel ins Stadium «wach») 35

36 Wirkungen: Schlafstörungen Lärminduzierte Schlafstörungen Schlafanalyse mit ambulanter PSG EEG EOG EMG EKG Atmung 36

37 Wahrscheinlichkeit für Aufwachreaktionen... bei verschiedenen Lärm-Arten Wirkungen: Schlafstörungen Basner et al. (2011) 37

38 Wirkungen: Schlafstörungen Beispiel: AWR als Funktion des Kirchturm-Abstands Ref. Kirchen im Kanton Zürich mit bekanntem nächtlichem Zeitschlag 6 12'000 Anzahl zusätzlicher Aufwachreaktionen N AWR,zus pro Nacht AWR im Sommer ca. 40'000 Einwohner > 1 zus. AWR Sommer Winter 11'000 10'000 9'000 8'000 7'000 6'000 5'000 4'000 3'000 2'000 1'000 Anzahl Einwohner pro Kreisring ca m Distanzkategorie (Untergrenze des Kreisrings) [m] Brink et al. (2012), Lärmbekämpfung 38

39 Wirkungen: Schlafstörungen Beispiel: AWR pro Nacht bei Kirchenglocken Auswirkungsanalyse 39 NAWR Ereignisse pro Nacht: Maximalschallpegel LAF,max innen Anzahl Ereignisse

40 Lärminduzierte Schlafstörungen Wann schläft eigentlich die Bevölkerung? 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Unter der Woche Am Wochenende Daten: MOSAiCH 2007, Lärmstudie 2000 (Brink et al. 2007) 40 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 00:00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00 07:00 08:00 % Personen innerhalb Schlafperiode 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 Lastwagen Flugverkehr Tageszeit Wirkungen: Schlafstörungen "Nachtrandstunden"

41 Wirkungen: Langzeitwirkungen Langfristige Gesundheitseeffekte Beispiel: HYENA-Studie zu Bluthochdruck (Fluglärm) Frauen Männer Jarup et al. (2008), EHP 41

42 Wirkungen: Langzeitwirkungen Langfristige Gesundheitseffekte Beispiel Fluglärm und Herzinfarktrisiko (Schweiz) Huss et al. (2010) 42

43 Grenzwerte... und ihre Überprüfung 43

44 Grenzwerte Bedeutung der Grenzwerte in der Lärmschutzverordnung (LSV) Schweizerische Rechtsgrundlagen BV Art. 74: "Der Bund erlässt Vorschriften über den Schutz des Menschen und seiner natürlichen Umwelt vor schädlichen oder lästigen Einwirkungen." USG Art. 13: "Für die Beurteilung der schädlichen oder lästigen Einwirkungen legt der Bundesrat durch Verordnung Immissionsgrenzwerte fest." USG Art. 15: "Die Immissionsgrenzwerte für Lärm und Erschütterungen sind so festzulegen, dass nach dem Stand der Wissenschaft oder der Erfahrung Immissionen unterhalb dieser Werte die Bevölkerung in ihrem Wohlbefinden nicht erheblich stören." [...] (Fast) alle Grenzwerte in der LSV gehen auf sozioakustische Studien zur Belästigung zurück (Ausnahme: Fluglärm-Nachtgrenzwerte) 44

45 1 Ausgangslage und Zielsetzung Grenzwerte Aktuelle Grenzwerte: Offene Fragen Besteht ein wissenschaftlich begründeter Handlungsbedarf für Überprüfung und evtl. Neufestlegung der Immissionsgrenzwerte? Welche Anforderungen ergeben sich aus dem Umweltschutzgesetz an die Festlegung der Immissionsgrenzwerte? Entsprechen die Immissionsgrenzwerte für Lärm den gesetzlichen Anforderungen noch? Entsprechen die in den Anhängen 3, 4 und 5 der Lärmschutz-Verordnung (LSV) festgelegten Immissionsgrenzwerte dem heutigen Stand des Wissens und der Erfahrung? 45 45

46 Grenzwerte Wie kommt man zu einem Grenzwert? IGW=Immissions-Grenzwert Anteil stark Belästigter 100% 25% Starke Belästigung äusserst stark mittel etwas überhaupt nicht 0% IGW Belastungsmass (Pegelklassen) i.d.r. Leq 46

47 Grenzwerte Anzahl Personen über dem Immissionsgrenzwert in der Schweiz (Quelle: BAFU, Stand 2005) Personen über Immissionsgrenzwert ES II Tag Nacht Einleitung 47

48 SiRENE-Studie Lärm-Belastung 1991 Modul 1A stellt Immissionsdaten zur Verfügung Lärm-Belastung 2001 Lärm-Belastung 2011 Modul 1B Entwicklung von Lärmbelastungs- Szenarien (Auralisation) entwickelt, basierend auf tats. Belastung Zufallsstichprobe ziehen aus CH- Bevölkerung Individuelle Prädispos.: z.b. Lärmempfindlichket Kontrollerwartung etc. Rekrutierung von Vpn Modul 1C Zusammenhänge mit: Belästigung, Schlafstörungen, Coping etc.. Vergleich Vergleich von Expositions-Wirkungs- Beziehungen Legende: Prädiktoren Lärm-Szenarien zur Verfügung stellen Simulationen im Schlaflabor installieren PER3 polymorphismus Zusammenhänge Expositions-Wirkungsbeziehungen Akute Effekte auf den Schlaf: Aufwachreaktionen, Arousals Modul 2A Vergleich der Zusammenänge hinsichtlich Biomarkern und genetischer Prädisposition Kurzzeit-Effekte: Globale Schlaf-Parameter, Leistungsfähigkeit, Gestimmtheit, Kardiometabolische Biomarker etc. Zusamenhäng mit: Kardiometabolische Morbidität (SAPALDIA) Kardiovaskuläre Mortalität (SNC) Luftverschmutzung Modul 3A Modul 3B Wirkungen Konsortium: 48

49 SiRENE-Studie Untersuchte Belastungs-Szenarien Stadtautobahn Bahngüterverkehr Hauptachsen Autobahn auf dem Land An- und Abflüge Bahnstrecke und Hauptstrasse Bahnhöfe Städtische Hauptverkehrsachse Regionaler Schienenverkehr innerorts 49

50 Zeitstruktur / Intermittenz h h h h 0.00 h 0.15 h 0.30 h 0.45 h 1.00 h 1.15 h 1.30 h 1.45 h 2.00 h 2.15 h 2.30 h 2.45 h 3.00 h 3.15 h 3.30 h 3.45 h 4.00 h 4.15 h 4.30 h 4.45 h 5.00 h 5.15 h 5.30 h 5.45 h 6.00 h 6.15 h 6.30 h 6.45 h Time Pegel-Zeit-Verläufe Autobahn/Eisenbahn an der Gotthardstrecke Normalisiert auf L Aeq 55 db über 8 Stunden SiRENE-Studie Highway Railway line Leq [db(a)]

51 Schlusswort/Ausblick Probleme und offene Fragen der Lärmwirkungsforschung Unsicherheiten in der Exposition (bzw. Expostionsgeschichte) einzelner untersuchter Individuen im Rahmen von epidemiologischen und von Beobachtungs-Studien Grundsätzlich schwacher Zusammenhang zwischen Belastung und Wirkung Die Ermittlung der Lärmexposition geschieht häufig mit Verfahren, die bereits in Regularien festgelegt sind (z.b. ist nur der Leq bekannt, aber nicht die Maximalpegel- Häufigkeitsverteilung) (Fast) keine Möglichkeiten, Feld-Experimente durchzuführen (sondern nur Beobachtungsstudien) Forschung findet häufig in einem stark politisch geprägten Kontext statt Probleme der angemessenen Finanzierung von Lärmwirkungsstudien Die Hebelwirkung von Grenzwerten (auf die Sanierungskosten) wird von der Politik verkannt! 51

52 Besten Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 52