Verlag > Lärmbekämpfung > Artikel
   

Lärmbekämpfung - Ausgabe 2/2011

Dosis-Maxime und Energie-Äquivalenz bei der Beurteilung von Lärm sowie physiologische Kosten von Schallbelastungen

In Regelwerken des Arbeitsschutzes zur Beurteilung von Umgebungsbelastungen dominieren integrale Denkweisen, insbesondere das physikalische Prinzip der Dosis. Dies ist insofern verständlich als in der betrieblichen Praxis das Bedürfnis besteht, Arbeitsbelastungen und Einflüsse aus der Arbeitsumgebung möglichst ohne großen Aufwand mit einfachen überschaubaren Kennwerten zu charakterisieren. Aus diesem Vereinfachungsbestreben heraus resultiert das häufige Verwenden von Einzahl-Werten, wie z. B. des Tages-Lärmexpositionspegels. Dabei werden durch eine energie-äquivalente Verrechnung hohe Intensitäten bei kurzen Wirkzeiten mit einer auf den 8-h-Tag nivellierten entsprechend niedrigeren Intensität gleichgesetzt. Eine derartige, rein belastungsorientierte Beurteilung ist zwar physikalisch nicht falsch, sie vermag aber den psycho-physiologischen Eigengesetzlichkeiten des Gehörs nicht Rechnung zu tragen. Ein einzelnes Schallereignis mit einem hohen Pegel von z. B. 120 dB, das 10 s dauert, ist zwar physikalisch mit dem oberen Auslösewert (einer Dauerschallbelastung) von 85 dB über acht Stunden identisch. Dauer- und Spitzenbelastung und erst recht Impulsschallbelastungen haben aber keinesfalls die gleichen auralen oder extra-auralen Wirkungen. Zudem können bei hohen Schallpegeln Ruhephasen mit Lärm aufgefüllt werden, ohne dass sich dadurch der Tages-Lärmexpositionspegel zahlenmäßig ändert, wenn der zusätzliche Lärm nur 10 dB unter den Spitzenpegeln bleibt. Es wäre aber töricht, davon auszugehen, dass die Wirkungen auf den Menschen die gleichen sind. Deshalb bergen Grenz- und Richtwerte in Regelwerken, die auf der Dosis-Maxime beruhen, mitunter erhebliche Gefahren. Bei strikter Anwendung „nach Gesetz und Vorschrift“ kann es ohne Kenntnis der zugrundeliegenden Kompromisse zu folgenschweren Fehleinschätzungen der Auswirkungen auf den Menschen kommen. Die Möglichkeit, aus Belastungsdaten auf die Beanspruchung bzw. auf die akuten und potenziell langfristigen Wirkungen oder sogar Schäden zu schließen, geht zwangsläufig umso eher verloren, je mehr integrale Kennwerte bei der Zusammenfassung der Dimensionen „Stärke“, „Frequenz“ und „Einwirkzeit“ einer physikalischen Umgebungsbelastung gebildet werden, wobei es bei Schallbelastungen zudem erforderlich wäre, auch die Zeitstruktur und die Pegelstatistik nicht außer Acht zu lassen. Sicherheit kann zur Scheinsicherheit werden, wenn eine mathematisch leicht realisierbare Equilibrierung von Belastungsspitzen mit einer gegenseitigen Kompensation von Höhe und Dauer einer Belastung auf der Basis eines 8-h-Arbeitstages erfolgt. Das gilt insbesondere deshalb, weil bei einer zeitlichen Komprimierung der Einwirkung einer Noxe, d. h. mit wachsender Energiedichte, das Überschreiten von physiologischen Schranken wahrscheinlicher wird, zumal das Gehör nicht über zeitliche und örtliche Puffermöglichkeiten verfügt. In dem Beitrag wird deshalb das konventionelle Messen, Bewerten und Beurteilen von Schallbelastungen kritisch hinterfragt und mit Daten aus umfangreichen Untersuchungen zu den Wirkungen von Lärm auf das Gehör konfrontiert. Dabei werden erhebliche Divergenzen offenkundig zwischen dosis-gleichen Belastungen einerseits und höchst unterschiedlichen „physiologischen Kosten“ andererseits, die das Gehör in Form von Vertäubungen für energie-äquivalente Expositionen zu „bezahlen“ hat. Statistisch gesicherte Erkenntnisse widerlegen die Energie-Äquivalenz in fast allen Belangen. Demnach kann die gängige, auf den 8-h-Tag bezogene Beurteilung von Lärm in vielen Fällen nicht als geeignetes Paradigma betrachtet werden. Vielmehr sind mit den unzulässigen Vereinfachungen erhebliche Risiken im Arbeitsschutz verbunden. Mehr Transparenz der Methoden und ein sachdienliches Offenlegen von Problemen gängiger Denkweisen in Regelwerken sind jedoch eine unabdingbare Voraussetzung für notwendige Verbesserungen.

Rating of noise via the dose maxim and the energy-equivalence principle, and physiological costs of sound exposures – physical versus human-based paradigms

Summary Current legal occupational health and safety threshold values for the rating of physical environmental exposures are dominated by the physical dose maxim. This is rather understandable given the need to easily characterize the work-environmental influences with simple, straight-forward characteristic values in everyday work situations. Such a quest for simplicity often results in the use of single-value measures such as the daily noise exposure level, the former rating level. Conversions that are based on the energy equivalence principle equate high intensities of short duration with an accordingly lower intensity “leveled” over an 8-hour day. Such a solely stress-oriented rating, i.e. combination of intensity and time, is not wrong with respect to the energy inherent in sound exposures but does not meet the psycho-physiological characteristics of the human hearing. A single noise event with a high sound pressure level of, e. g., 120 dB which lasts for just 10 s with respect to the energy is physically identical with the upper exposure level of 85 dB over 8 hours. Continuous noise and peak noise exposures and especially impulse noise, however, never can be associated with the same aural and extra-aural effects. Unfortunately, on the other hand, restitution periods after exposures to short-term high noise levels can be filled up with additional noise without a numerical change in the daily noise exposure level as long as the additional noise is only 10 dB below the peak levels. It would be lacking in seriousness to believe this would cause the same effects on human beings. Thus threshold values in ordinances, guidelines, and regulations concerning occupational health and safety – which are based on the dose maxim – are associated with substantial risks. Blindly following these laws and rules without knowledge of the underlying compromises can result in substantial misjudgments of the effects on the hearing. Inevitably, it becomes increasingly difficult to draw conclusions about strain or acute and potentially long-term effects or damage based on stress data the more integral characteristic values are formed to summarize the dimensions “intensity”, “frequency”, and “exposure time” of a physical environmental stress. In the case of noise, it would additionally be advisable to regard also the time structure and the probability density distribution of the sound pressure levels. It may only be seemingly safe when a – mathematically easily accomplished – equilibration of peak levels or mutual compensation of levels and durations based on an 8-hour workday takes place. This is especially relevant because the compressed acting of a noxa over time, i.e., the growing energy concentration, makes it increasingly likely that physiological thresholds are exceeded since the human hearing does not have sufficient “buffering capabilities.” Therefore, the paper deals with a critical reflection of the traditional measuring, weighting and rating of noise which is confronted with data from comprehensive investigations into the aural effects of noise. Substantial discrepancies are disclosed between energy-equivalent exposures and physiological costs, the hearing has to pay for in the form of temporary hearing threshold shifts. Statistically secured results in almost all cases contradict the energy-equivalence principle (3-dB exchange rate) as the fundamental approach in rating of noise. The paper is an attempt to increase the transparency in existing methods and – in the interest of a pertinent disclosure of risks associated with common procedures of occupational health and safety – to work towards the elimination of unacceptable simplifications and faulty ratings.

Autor(en):
Strasser, H.

Der vollständige Beitrag ist erschienen in:
Lärmbekämpfung 2/2011, Seite 51-57
Sie können diese Ausgabe gerne bei uns bestellen.


IMPRESSUM  |  DATENSCHUTZ  |  © VDI Fachmedien GmbH & Co. KG 2020