Physiologisch-medizinische Folgen durch Lärmeinwirkungen

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1 Lärmschutz- Experten-Hearing Bamberg, 05. Oktober 2012 Physiologisch-medizinische Folgen durch Lärmeinwirkungen Manfred Spreng Institut für Physiologie und experimentelle Pathophysiologie Lange Zeile 121, Erlangen Spreng_Bamberg_1

2 Was ist die Besonderheit des Umweltproblems Lärm? Die Umweltnoxe Schall wird im Gegensatz zu mit dem Mund (Magen/Darm) aufgenommenen Schadstoffen (Gifte, Schwermetalle usw.) bzw. mit der Atmung inhalierten Substanzen (Gase, Asbest usw.) über ein Sinnesorgansystem, das Gehör, empfangen und wirkt zunächst auf das Gehirn Spreng_Bamberg_2

3 Deshalb kann man prinzipiell nicht sagen: So und so viel Schall (Lärm) bewirkt kausal begründbar dieses oder jenes Ausmaß einer gesundheitlichen Schädigung (Gehörschäden ausgenommen). Aus physiologischer Sicht kann jedoch versucht werden, Schädigungsgefahren aufzuzeigen und gewisse Richtwerte für Lärm-Belastungsgrenzen zu erarbeiten, die mit einer großen Wahrscheinlichkeit der Vermeidung gesundheitlicher Beeinträchtigung dienen können. Spreng_Bamberg_3

4 Was sind die Besonderheiten des komplexen Sinnesorgansystem Gehör (plus Gehirn)? Spreng_Bamberg_4

5 Hochempfindliches, richtungsspezifisches Warnsinnesorgan Perzeption hochvariabler Schallsignale (Sprache) Motorisch/vegetatives Bereitschaftsorgan Für Umweltreize permanent offen (auch im Schlaf) Überschießende Proportional-Differential-Reizwandlung Schnelle zentralnervöse Bahnen Zentralnervöse Plastizität Schallpegelspitzen (Momentanpegel) Schalldynamik (z. B. Anstiegssteilheiten) Frequenzänderungen Spreng_Bamberg_5

6 Was sind zusammengefasst die Besonderheiten des komplexen Sinnesorgansystems Gehör (plus Gehirn)? Besonders relevant für Lärmwirkungen: Für Umweltreize permanent offen (auch im Schlaf) Überschießende Proportional-Differential-Reizwandlung (besonders für Reizänderungen spezialisiert) Schallpegelspitzen (Momentanpegel) Schalldynamik (z. B. Anstiegssteilheiten) Spreng_Bamberg_6

7 Was sind die Besonderheiten der Bahnschallemissionen (Bahnlärm?) Spreng_Bamberg_7

8 Häufigkeit Anzahl Beachtliche Häufigkeit von hohen L max -Werten der Einzelereignisse in 24 Stunden (303 Flug-, 399 Zugbewegungen) [Kastka, IFÖS,1997] Spreng_Bamberg_8

9 Pegel-Zeitverläufe von Zugvorbeifahrten und Start-/Landegeräuschen von Verkehrsflugzeugen Gemessene Pegelanstiege im Abstand von 25m (Möhler & Liepert, 1996): ICE 200 km/h 17 db/sec IC 160 km/h 12 db/sec GZ 100 km/h 13 db/sec Pegelanstiege bei Verkehrsflugzeugen im Mittel bei 6 db/s Spreng_Bamberg_9

10 Physiologisch-medizinische Folgen durch Einwirkungen von Lärm mit hohen Maximalpegeln und schnellen Anstiegssteilheiten der Schallpegel (Bahnlärm) Zwei typische Beispiele: a) Störung der Schlafstruktur b)kritische vegetative Reaktionen Spreng-Bamberg_10

11 a) Störung der Schlafstruktur Spreng_Bamberg_11

12 Lärmbedingte Reduktion des Langsamen Wellen-Schlafs (Slow-Wave-Sleep:SWS) Minderung der Verstärkung des neuronalen Wiederaufrufens neu aufgenommener Information (reduction of declarative memory consolidation) Da der Langsame-Wellen Schlaf (SWS) bedeutsam ist für Reduktion der Erholung des Gehirns vom Wachzustand, ist die Vorstufe zu mentalen Erkrankungen (z. B. Depression) gegeben Infolge signifikanter Verknüpfung der Menge des produzierten Wachstumshormons mit dem Langsamen-Wellen Schlaf (SWS) kann dann Wachstumshormon-Mangel mit kataboler Wirkung, Zunahme von Fettgewebe und diabetogener Wirkung gegeben sein. Spreng_Bamberg_12

13 b) Kritische vegetative Reaktionen Spreng_Bamberg_13

14 b) Kritische vegetative Reaktionen Bahnlärm z. B. Herzfrequenzsteigerung Spreng_Bamberg_14

15 Mittelwerte des Anstiegs der Herzfrequenz während des Schlafes (ohne Erwachen) nach dem Auftreten von verschiedenen Verkehrslärmarten (Griefahn et al., 2008) Verantwortliches Lärmcharakteristikum besonders des Schienenverkehrs S F,max =1,4 bis 3,3 db/s (Start-/Landeüberflüge Raunheim/Offenbach) S max = 5 bis 21 db/s (Zugvorbeifahrten Im Angerfeld 12: KASTKA,1997) Pegelanstiegsgeschwindigkeiten Pegelanstiegsgeschwindigkeiten Pegelanstiegsgeschwindigkeiten S max =1,9 bis 3,7 db/s (PKW; Rennfahrzeuge Formel 1 bis maximal ca. 14,1dB/s) Spreng_Bamberg_15

16 b) Kritische vegetative Reaktionen z. B. Erhöhter Cortisolspiegel Bahnlärm Spreng_Bamberg_14

17 CORTISOL Magen Blutzellen Muskel, Knochen Bindegewebe Fett Niere Na-Retention Verlust Mg, K, H HCL- Sekretion Lymphopenie Eosinopenie Leukozytose Polyglobulie Thrombozytose Proteinabbau Lipolyse Kreislauf Hypertonie Gefäßabdichtung Spreng_Bamberg_17

18 CORTISOL Magen Niere Blutzellen Muskel, Knochen Bindegewebe Fett Niere Na-Retention Verlust Mg, K, H HCL- Sekretion Lymphopenie Eosinopenie Leukozytose Polyglobulie Thrombozytose Proteinabbau Lipolyse Kreislauf Hypertonie Gefäßabdichtung Verlust MG ++ Durch Nachtlärm erhöhte Cortisolausschüttung kann z. B. im Nierenbereich gesteigerten Magnesiumverlust bewirken mit möglichen pathogenen Wirkungen: Hypomagnesiämie: Herzrhythmusstörungen Hypomagnesiämie: Depression (zusammen mit SWS-Mangel) Anstieg der Triglyceride (LDL) und Hypercholesterinämie: Arteriosklerose: MI Abnahme der Prostaglandine (G-Gruppe): Minderung Vasodilatation und der Aggregationshemmung Anstieg von Tromboxan: Steigerung der konstriktorischen Wirkung: Blutdruck Hyperkalziumabspeicherung im Knochen = Hypokalziämie: Neuromuskuläre Übererregbarkeit Wirkungsmangel an zentralnervösen Strukturen (z. B. NMDA-Rezeptoren): ZNS-Störungen? Spreng_Bamberg_18

19 Besonderheiten des nicht-hörbaren Mittelungspegels Mittelungspegel (L eq, L dn, L den ) nur eingeschränkt wirkungsgerecht Zur wirkungsgerechten Beschreibung einer Vielzahl von Lärmwirkungen und auch Auswirkungen von aktiven oder auch passiven Lärmminderungsmaßnahmen sind diese Lärmindizes wenig geeignet. Diese Ansicht des UBA wird von nahezu allen Gruppen, welche Lärmbetroffene vertreten (BUND, BVS, BVF, DAL, VCD) geteilt und sie ist aus sinnesphysiologisch/ medizinischer Sicht absolut zu unterstützen. Spreng_Bamberg_19

20 Verlauf der Lärmbelastung an Bahnstrecken und Verkehrsstraßen Mittelungspegelverlauf Gefordert wird deshalb zuförderst für die Nachtzeit die Verwendung von Maximalpegeln und deren Häufigkeit Spreng_Bamberg_20

21 Nicht zu überschreitende: Präventive Konsequenzen in der Nacht: Begrenzung nächtlicher Stresshormon (Cortisol)-Ausschüttung und Verhinderung zusätzlichen Aufwachens unterhalb L max,22-6h = 13 x 53 db(a) Innen Vermeidung von Wiedereinschlafstörungen L eq,22-6h =35 db(a) Innen Präventive Konsequenzen am Tage: Physiologische Überproportional-Reaktionsschwelle L max,innen = 63 db(a) Mittlere Innen-Maximalpegel nach VDI 2719: L AFmax,m = db(a) Innen-Dauerschallpegel nach VDI 2719: L Aeq = db(a) Spreng_Bamberg_21

22 Joseph Victor von Scheffel Bald ist, soweit die Menschheit haust, der Schienenweg gespannt. Es keucht und schnauft und stampft und saust das Dampfross rings durchs Land. Jetzt geht die Welt aus Rand und Band.

23 Physiologische Überproportional-Reaktionsschwelle am Tage (vegetative Tagbelastung) Die Festlegung einer plausiblen vegetativen physiologischen Überproportional-Reaktionsschwelle (nicht zu verwechseln mit einer physiologischen Übersteuerungsgrenze) beruht auf der weitgehend anerkannten Tatsache, dass bei Lärmbelastung am Tage sich deutliche, gut messbare zentralnervöse und vegetative physiologische Veränderungen bei Maximalpegeln zwischen L max = 60 und 65 db(a) [Mittel L max = 63 db(a)] ergeben. [Bei geschlossenen Fenstern mit einer Mindestdämmung von 25 db entspricht ein derartiger dann nicht zu überschreitender, physiologisch plausibler Präventivwert maximalen Außenpegeln von L max, außen = 88 db(a)] Bei relativ häufigen Schalleinwirkungen mit hohen Schallpegeln, welche diese Schwelle überschreiten, erfassen schallausgelöste Erregungen dann massiv weite Teile des Gehirns, vor allem in für vegetative Regulation und Steuerung verantwortlichen Anteilen des Stammhirns (z. B. Amygdala, Hypothalamus usw.) und können diese sogar sensibilisieren: Langfristig kann so die Gefahr pathogener Wirkungen gegeben sein. Spreng_Boppard_3

24 Pegelverteilung St. Goar (Tag) 133 Züge Mittlerer Pegel L max = 88,5 db(a) Mittlere Dauer t = 33,5 s [L eq = 77 db(a)] L max = 88 db(a) L AF,max Nach Reduktion der Maximalpegel unter 88 db(a) Mittlerer Pegel L max = 72,5 db(a [L eq = 2 61 db(a)] L AF,max Spreng_Boppard_4

25 Der, die Pegelanstiegsgeschwindigkeit betreffende, deutliche Unterschied von Schallemissionen durch Schienenverkehr zu anderen Verkehrsschallen, welcher zusätzlich erregungssteigernd wirkt, legt nahe, grundsätzlich dafür zu sorgen, dass die physiologische Überproportional-Reaktionsschwelle von L max = 63 db(a) [L max,außen = 88 db(a)] nicht überschritten wird. Cortisol-Kumulationsgrenze in der Nacht (vegetative Nachtbelastung) Durch neuere Erhebungen gestützt [Davies & van Kamp, 2008; Selander et al:, 2009; Jovanovic et al., 2009], ist die nächtens durch Schallereignisse ausgelöste Stresshormonfreisetzung von großer Bedeutung für längerfristige gesundheitlich Beeinträchtigungen, vor allem für Personen mit erhöhter Vulnerabilität [Hébert & Lupien, 2009; Griefahn & Robens, 2010]. Unter präventiven Gesichtspunkten ist deshalb eine Bezugnahme auf die nächtlichen, durch die akuten Maximalpegel hervorgerufenen Cortisolausscheidungen zur Ableitung von Begrenzungwerten angeraten, weil es kaum einen Zweifel gibt, dass wenn es zu langfristig krankmachenden Wirkungen durch Nachtlärm oberhalb bestimmter Schallparameter kommt der wissenschaftlich klarer fundierte Cortisolmechanismus einen wesentlichen Beitrag leistet. Spreng_Boppard_6

26 Das durch die Maximalpegel der n Einzelereignisse in der Nacht ausgelöste ( c i ) und sich akkumulierende Cortisol sollte am Morgen einen noch tolerablen Wert C tol nicht überschreiten! Normbereich Mit diesem vereinfachten Cortisolmodell kann eine physiologisch basierte, quantitative Beziehung zwischen der Höhe der Innen-Maximalpegel und der Anzahl der nicht mehr tolerablen Einzelereignisse berechnet werden Spreng_Boppard_7

27 Mit dem rein physiologisch basierten, einfachen Cortisolmodell ist es so erstmalig möglich, durch Lärmereignisse hervorgerufene Vorgänge auf der wichtigen vegetativen Ebene im Schlaf unterhalb der Schwelle für erinnerbares Aufwachen und auch in den Fällen, in denen Aufwachreaktionen elektrophysiologisch nicht messbar sind, präventiv zu beurteilen bzw. abzuschätzen. Es lassen sich mit folgender aus den Modellüberlegungen anzugebender Formel entweder bei situationsgegebenen nächtlichen Schallereignissen (n) die dann noch am Ohr des Schläfers tolerablen einzelnen Innen-Maximalpegel L max {in db(a)} berechnen oder (nach Umstellung) Zusammenhänge zwischen nächtlicher tolerabler Zahl (n) von Schall/Lärmereignissen bei vorliegenden Maximalpegeln abschätzen. Das Cortisolmodell bezieht sich also auf die real einwirkenden Maximalpegel von Schallereignissen und es erlaubt so die durchgehende Verknüpfung von Ereigniszahlen und jeweiligen Maximalpegeln (Maximalpegel-Häufigkeits-Paar-Kurve: MHP-Kurve). Das Schutzziel des Cortisolmodells ist darin zu sehen, dass bei durch nächtliche Schallereignisse Betroffenen die Überschreitung einer physiologisch noch tolerablen Spannbreite der Cortisolkonzentration (Kumulationsgrenze) durch eine eventuell gesteigerte Cortisolausschüttung - vor allem am Ende der 8h-Nacht vermieden werden soll. Spreng_Boppard_8

28 CORTISOL Magen Niere Blutzellen Muskel, Knochen Bindegewebe Fett Niere Na-Retention Verlust Mg, K, H HCL- Sekretion Lymphopenie Eosinopenie Leukozytose Polyglobulie Thrombozytose Proteinabbau Lipolyse Kreislauf Hypertonie Gefäßabdichtung Verlust MG ++ Durch Nachtlärm erhöhte Cortisolausschüttung kann z. B. im Nierenbereich gesteigerten Magnesiumverlust bewirken mit möglichen pathogenen Wirkungen: Hypomagnesiämie: Herzrhythmusstörungen Hypomagnesiämie: Depression (zusammen mit SWS-Mangel) Anstieg der Triglyceride (LDL) und Hypercholesterinämie: Arteriosklerose: MI Abnahme der Prostaglandine (G-Gruppe): Minderung Vasodilatation und der Aggregationshemmung Anstieg von Tromboxan: Steigerung der konstriktorischen Wirkung: Blutdruck Hyperkalziumabspeicherung im Knochen = Hypokalziämie: Neuromuskuläre Übererregbarkeit Wirkungsmangel an zentralnervösen Strukturen (z. B. NMDA-Rezeptoren): ZNS-Störungen? Spreng_Boppard_9

29 Präventive Richtwertvorschläge für Maximalpegel-Häufigkeiten in der Nacht L m ax db(a) 120 MHP-Kurve Aus Vereinfachungsgründen können zur Beurteilung bestimmte Wertepaare aus der zusammenhängenden MHP-Kurve herausgegriffen werden db(a) 13 Ereignisse Ausgehend von dem erwähnten Tageswert von L max = 63 db (A) kann bei einem im Mittel 10 db niedrigeren Wert L max = 53 db (A) in der Nacht (während des Schlafs) eine für vegetative Aktivierungen bedeutsame nächtliche physiologische Überproportional-Reaktionsschwelle angesetzt werden Damit resultiert z. B. für die Vermeidung von vegetativ problematischer Nachtbelastungen unterhalb von erinnerbaren Aufwachvorgängen ein präventiver Richtwert von L max,innen = 13 x 53 db(a), der am Ohr des Schläfers nicht überschritten werden sollte. Maximalpegel unterhalb von 53 db(a) müssen dabei nicht vernachlässigt werden, denn es ist im Einzelfall ohne weiteres möglich, die jeweils integrierten Maximalpegelverteilungen mit dem vollständigen zweidimensionalen Ergebnis des Cortisolmodells, also mit der gesamten Kurve der maximalpegelabhängigen tolerablen Schallereignissen, zu vergleichen und so beispielsweise auch die Wirkung vieler Zugvorbeifahrten auch mit geringeren Pegelwerten abzuschätzen Spreng_Boppard_10

30 Beurteilung eines extremen Einzelfalles mit der cortisolmodell-basierten Kurve der tolerablen Maximalpegel-Häufigkeits-Paare (MHP-Kurve) in der 8h-Nacht (außen, bei gekipptem Fenster) Nächtliche Zug-Ereignisse (60) am Messpunkt St.Goar (16./ ) St.Goar Oberstr. Nr m Distanz 110 db(a) Max: - 45 db Präventivwert: L max,außen : 13 x 68 db(a) Min: - 35 db L max = 68 db(a) Spreng_Boppard_11

31 Physiologisch unterstützbare Richtwerte für Belastungsgrenzen infolge der unmittelbar wirksamen Maximalpegel Vegetative Tagbelastung Physiologische Überproportional-Reaktionsschwelle am Tage L max,innen = 63 db(a) L max,außen = 88 db(a) Vegetative Nachtbelastung Präventiver Richtwert (Begrenzung Cortisolakkumulation) [Unterhalb von erinnerbaren Aufwachvorgängen] L max,innen = 13 x 53 db(a) am Ohr des Schläfers Spreng_Boppard_12

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33 Inzidenz von Myokardinfarkten in Abhängigkeit vom Mittelungspegel (Nach Babisch, 2006) Darstellung ohne Streubereiche Darstellung mit Streubereichen Spreng_Boppard_Babisch

34 Belästigung, Kommunikationsstörung, Leistungsstörung, Schlafstörung (z. B. Aufwachen), Sozialverhaltensstörung SCHALL Hörschäden Vegetative Reaktionen Stresshormon-Ausschüttung Schlafprofilstörung event. Gesundheitsstörung Prof. Dr. Manfred Spreng

35 Beispiele der hohen Pegelanstiegsgeschwindigkeiten bei Zugvorbeifahrten; auch in der Nacht. [Kastka, IFÖS,1997] Pegelanstiege liegen bei Verkehrsflugzeugen im Mittel bei 6 db/s Prof. Dr. Manfred Spreng

36 Prof. Dr. Manfred Spreng

37 Sensibilisierung der subkortikalen, sensorisch-vegetativen Erregungsdurchschaltung durch aversive Schallreize Kortex Schall/Lärm Charakteristik Hippocampus Schall/Lärm Situation Subkortikale Hörbahn AMYGDALA Hypothalamus vegetative Effektoren Schall Vermehrte Rekrutierung schneller reagierender Neurone Pointierte Abstimmung und Empfindlichkeit für typische Frequenzen Stresshormonausschüttung (z. B. CORTISOL) t Prof. Dr. Manfred Spreng

38 Mögliche langfristig problematische gesundheitliche Wirkungen des (in der Nacht) stressausgelösten Cortisols auf kardio-vaskuläres System: z. B. Blutdruck, Herztätigkeit hämodynamische Faktoren: z. B. Plasma-Viskosität Blutfette: z. B. Cholesterin, Triglyceride Immunsystem: z. B. Leukozyten, Granulozyten Glukoseverwertung: z. B. Blutzuckerspiegel Niere: z. B. Magnesiumverlust Bestätigende Messergebnisse einiger bisheriger epidemiologischer Verkehrslärmstudien (teilweise nicht signifikant) Erhöhte Cortisolspiegel Erhöhte Plasmaviskosität Erhöhte Gesamt-Triglyceride Erhöhtes Gesamt-Cholesterin Erhöhte Glukosewerte Erhöhter Blutdruck (Nachtlärm) Laboruntersuchungen Steigerung Herzrate (Whitehead/Hume, 2000) Reduktion Leuko/Granulozyten (Osada, 1974) Mögliche adjuvante Effekte mit Schadstoffen (z. B. Asthma, Bronchitis) Prof. Dr. Manfred Spreng

39 Lebenszeit-Prävalenz von Bluthochdruckbehandlungen in Abhängigkeit von äquivalenten Dauerschallpegel durch Straßenverkehr am Tage und in der Nacht [Spandauer-Gesundheits-Survey: Maschke et al., 2002] Nicht signifikanter Trend am Tage über 65 db(a) Signifikanter Anstieg in der Nacht über 55 db(a) Prof. Dr. Manfred Spreng

40 Untersuchungsergebnisse an Personen mit Wohnungen an unterschiedlich lärmbelasteten Straßen [66-70 versus db(a)] Ergebnisse einer nächtlichen Beschallung von Flughafen/Straßenanwohnern mit Fluglärm im eigenen Schlafzimmer [Babisch, 2000] [Maschke, Ising, Arndt, 1995] Prof. Dr. Manfred Spreng

41 gleichförmig Was belästigt? Was kann langfristig die Gesundheit beeinträchtigen? fluktuierend? impulsiv Prof. Dr. Manfred Spreng

42 Mittelungspegel (L eq, L dn, L den ) nur eingeschränkt wirkungsgerecht Zur wirkungsgerechten Beschreibung einer Vielzahl von Lärmwirkungen und auch Auswirkungen von aktiven oder auch passiven Lärmminderungsmaßnahmen sind diese Lärmindizes wenig geeignet. Diese Ansicht des UBA wird von nahezu allen Gruppen, welche Lärmbetroffene vertreten (BUND, BVS, BVF, DAL, VCD) geteilt und sie ist aus sinnesphysiologisch/ medizinischer Sicht absolut zu unterstützen. Gefordert wird zuförderst für die Nachtzeit die Verwendung von Maximalpegeln und deren Häufigkeit und die Findung anderer Kriterien als das der nächtlichen Aufweckschwelle. Aber auch für Beurteilung der Belästigung am Tage die Abkehr von mittelungspegelorientierten Messverfahren bzw. zumindest deren Stützung durch wirkungsgerechtere Lärmindizes. Prof. Dr. Manfred Spreng

43 Physiologische Modellberechnung der nächtlich (8h-Nacht) noch tolerablen Anzahl n von Schallereignissen mit einem bestimmtem Maximalpegel L max, basierend auf Cortisolausschüttung im Normbereich [Spreng, 2002] Lm a x d B (A ) Präventiver Richtwert 13 x 53 db(a) L max =53 db(a): nächtliche physiologische Überproportional- Reaktionsschwelle Ereigniszahl n Prof. Dr. Manfred Spreng

44 Beispiel einer Einzelfallbeurteilung anhand der modellbasierten Kurve der tolerablen Maximalpegel-Häufigkeits-Paare (MHP-Kurve) in der 8h-Nacht (außen, bei gekipptem Fenster) Flughafen Frankfurt-Hahn: Ortsrand Lötzbeuren 1250m Distanz Quantitative Beziehung zwischen L max und Anzahl n gemäß Formel [8] in Spreng, 2002 Prof. Dr. Manfred Spreng

45 Beispiel einer Einzelfallbeurteilung anhand der modellbasierten Kurve der tolerablen Maximalpegel-Häufigkeits-Paare (MHP-Kurve) in der 8h-Nacht (außen, bei gekipptem Fenster) Ergänzt durch nächtliche Zug-Ereignisse (60) am Messpunkt St.Goar (16./ ) 110 db(a) St.Goar Oberstr. Nr m Distanz Flughafen Frankfurt-Hahn Ortsrand Lötzbeuren 1250m Distanz Prof. Dr. Manfred Spreng

46 Beispiel einer Einzelfallbeurteilung anhand der modellbasierten Kurve der tolerablen Maximalpegel-Häufigkeits-Paare (MHP-Kurve) in der 8h-Nacht (außen, bei gekipptem Fenster) Ergänzt durch nächtliche Zug-Ereignisse (60) am Extrem- Messpunkt Assmannshausen (17./ ) 110 db(a) Assmannshausen Niederwaldstr. Nr. 6 6m Distanz Flughafen Frankfurt-Hahn Ortsrand Lötzbeuren 1250m Distanz Prof. Dr. Manfred Spreng

47 Neuere Studienergebnisse hinsichtlich Schienenlärm KAKU et al. [2004]: Vergleich Straßenverkehrslärm mit Schienenverkehrsgeräusch Ergebnis: Bei gleichem äquivalenten Dauerschallpegel [27-42 db(a)] stärkste Reaktion auf das Schienengeräusch GRIEFAHN et al. [2005] Vergleich Schienen-, Straßen- und Luftverkehrslärm Ergebnis: Bei Dauerschallpegeln von L eq = 39, 44, 50 db(a) bzw. Maximalpegeln von L max = 50-62, 56-68,62-74 db(a) führt Schienenlärm am häufigsten zu Wachreaktionen, gefolgt von Flug- und Straßenverkehrslärm Prof. Dr. Manfred Spreng

48 Neuere Studienergebnisse hinsichtlich Schienenlärm Details der Untersuchungen von GRIEFAHN et al. [2005]: 7-12 Minuten verkürzte Gesamtschlafzeit 4 7 Minuten Reduktion der Tiefschlafphasen 5 9 Minuten Reduktion des REM-Schlafs Minuten Zunahme der Dauer von intermittierenden Wachphasen und des Übergangs von Wachphase in das den Leichtschlaf kennzeichnenden Schlafstadium S1 Einschlafdauer in der Regel nicht oder nur minimal um 1,5 2.2 Minuten verlängert Vergleichbare Ergebnisse: MUZET et al. [1985]; HOFMANN et al. [1993] BASNER et al. [2004] ermitteln bei vergleichbarem Fluglärm weniger starke Effekte. Die starke Reaktion auf Schienenlärm wird mit dessen Pegelanstiegszeit und Dauer erklärt Prof. Dr. Manfred Spreng

49 Mittlere Tagesbelastung durch nahen Bahnlärm in St. Goar (Oberstr. 20) im Vergleich zu gemessenen Blutdruckwerten bei Belastung mit Straßenverkehrslärm (Spandau-Studie) St.Goar: L r =76,5 db(a) Prof. Dr. Manfred Spreng

50 Mittlere Nachtbelastung durch nahen Bahnlärm in St. Goar (Oberstr. 20) im Vergleich zu gemessenen Blutdruckwerten bei Belastung mit Straßenverkehrslärm (Spandau-Studie) St.Goar: L r =78,4 db(a) Prof. Dr. Manfred Spreng

51 Zusammenfassung -Lärm kann bei langfristiger Einwirkung (vorallem nachts) oberhalb präventiver Richtwerte zur Gesundheitsbeeinträchtigung beitragen Präventive Konsequenzen: A)Begrenzung nächtlicher Stresshormon (Cortisol)- Ausschüttung und B)Verhinderung zusätzlichen Aufwachens unterhalb L max,22-6h = 13 x 53 db(a) Innen bzw. L max,22-6h = 13 x 68 db(a) Außen C) Vermeidung von Wiedereinschlafstörungen L eq,22-6h =35 db(a) Innen bzw. L eq,22-6h = 50 db(a) Außen Prof. Dr. Manfred Spreng, Erlangen

52 L max ca. 33 Verschiedene Definitionen einer Aufwachschwelle Übergang aus einem Schlafstadium unterhalb S1 zu: Stadium S1 (Aufweckreaktionen: EEG-Arousals mit weitgehend nur Signalcharakter und kaum erholungsabträglich[raschke, 2001]) Stadium S0 (Elektro-)- physiologisch auditorisch ca. 60 db(a) vegetative Arousals (metabolische Umschaltungen) 53 *) (z. B. Cortisolausschüttungen) Kurzwachphasen (z. B. Körperbewegungen) Erinnerbares Aufwachen Signalisiertes Aufwachen Aufwachen mit Wiedereinschlafverlängerung Physiologisch vegetativ Wirkung auf Tagesform; Nachtbelästigung ; event. längerfristig Gesundheitsbeeinträchtigungen denkbar. *) nächtliche physiologische Überproportional-Reaktionsschwelle; d. h. ab diesem Maximalpegel sind mit großer Wahrscheinlichkeit zentralnervöse (vegetative) Bereiche außerhalb des auditorischen Systems (physiologisch) mitaktiviert Prof. Dr. Manfred Spreng

53 GRIEFAHN et al., 2000 Die Ergebnisse der Studie unterstützen weder die in Deutschland übliche Begünstigung des Schienenlärms, noch widerlegen sie diese! [Gottlob, 1997] Prof. Dr. Manfred Spreng

54 lateral zentral ACTH Retikulär- formation schnelle Bahnen bis zum Vierhügel (5 ms) Überbetonung schnell ansteigender Reizänderungen Prof. Dr. Manfred Spreng

55 LÄRM99-13

56 [Nach CURDT, Dissertation Humboldt-Uni, Berlin, 2001] FRAGUT12.ppt

57 Fernsehnutzung im Tagesverlauf (modifiziert nach AGF/GfKP#TV, Bayerischer Rundfunk) FERNSEH.PPT