19.06.2020 - Infraschall ab hundert Dezibel schädigt den Herzmuskel

Die gesundheitlichen Wirkungen von Infraschall werden in Deutschland ebenso kontrovers diskutiert wie die Frage, ob ein Schallpegel unter sechzehn Hertz überhaupt hörbar ist. Zu beiden Problemstellungen liegen seit kurzem neue Forschungsergebnisse vor. Ein Team der medizinischen Fakultät der Universität Mainz beschäftigte die Frage, in wie weit Infraschall in hohen Lautstärken den Herzmuskel schädigen kann. Mitarbeiter der Physikalisch-Technische Bundesanstalt in Braunschweig untersuchten den Vorgang, wie gut das menschliche Gehör tiefe Frequenzen wahrnehmen kann. Die Resultate der genannten Forschungen gegen deutliche Hinweise darauf, dass Infraschall nicht nur hörbar ist, sondern ab einer bestimmten Lautstärke die Gesundheit schädigen kann.

Untersuchung am Herzmuskel in vitro

Ein Forscherteam der Uni Mainz unter Leitung von Professor Vahl untersuchte die Auswirkungen von Infraschall auf die Kontraktionsfähigkeit des Herzmuskels mit lebendem Gewebe außerhalb des menschlichen Körpers. Diese Vorgehensweise wird in der Fachsprache mit "in vitro" bezeichnet, im Gegensatz zum "in vivo"-Verfahren, bei welchem die Tests am lebenden Objekt erfolgen. Im vorliegenden Fall wird die Herzprobe in eine Testkammer eingebracht und elektrisch so stimuliert, dass sie eine Herzschlagfrequenz von 75 Schlägen in der Minute erreicht. Ein Computer erzeugt in Verbindung mit einem Leistungsverstärker Infraschallpegel bis zu einer Höhe von 130 Dezibel(Z). Von jedem Organspender kamen jeweils zwei Proben zur Anwendung, wobei eine Probe mit Infraschall in Abschnitten von 100 bis 130 dB befeldet wurde; die Referenzprobe blieb ohne Befeldung.

Schädigende Wirkung ab 100 Dezibel

Das Resultat kann auf folgenden Nenner gebracht werden: Die Exposition gegenüber einem hohen Infraschallpegel von mehr als 100 dB (Z) beeinträchtigt die Herzfunktion bereits eine Stunde nach der Exposition. Die Wirkung von Infraschall geht offensichtlich über den direkten mechanischen Effekt der Erhöhung des Kreuzbrückenbruchs (auf Zellebene) hinaus und beinhaltet eine breite Palette von Prozessen, wie den Calciumstoffwechsel und die Integrität der Mitmitochondrien. Zahlreiche weitere Laboruntersuchungen, die auf der ganzen Welt zu ähnlichen Ergebnissen führten, stützen diese Schlussfolgerung.

Schutz vor hohen Pegeln gefordert

Die Mainzer Forscher fordern einen Schutz vor hohen Schallpegeln im Infraschallbereich. Da bereits bei 100 Dezibel(Z) Schäden auftreten, sollte die maximale Immission mindestens 20 Dezibel darunter liegen. Als Folge ergibt sich ein Richtwert von 80 dB (Z). An dieser Stelle muss auf die unterschiedliche Bewertung von Schallpegeln in Deutschland eingegangen werden. In der Gesetzgebung, in der Rechtsprechung sowie im Arbeitsschutz gilt nach wie vor die sogenannte A-Bewertung. Bei dieser Form der Schallbewertung wird der gemessene Schallpegel (Z = Zero bzw. linear) bei den tiefen Frequenzen beträchtlich abgewertet. Zwei Beispiele sollen den Vorgang verdeutlichen. Bei der Frequenz von 31,5 Hertz (Hz) beträgt der Abschlag 39 dB, bei der Frequenz von 10 Hertz sogar 60 dB. Im Ergebnis lautet die Formel des Beispiels: Schallpegel linear gemessen bei der Frequenz von 10 Hz ergibt 100 dB, minus dem Abschlag von 60 dB ist gleich 40 dB (A). Dieser A-bewertete Pegel gilt in der Rechtsprechung als nicht störend.

PTB-Forscher bauten ein Schallquellensystem für verzerrungsfreien Infraschall

Ein Forscherteam der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt in Braunschweig (PTB) beschäftigt sich mit der Wahrnehmung von Infraschall. In der Vergangenheit bestand die Schwierigkeit, hohe Pegel im Infraschallbereich zu erzeugen, ohne die Begleiterscheinung von hörbaren Verzerrungen eliminieren zu können. Zur Problemlösung bauten die Mitarbeiter ein Schallquellensystem, welches Infraschall mit Hörschall kombiniert. Mit diesem Instrument konnten Verzerrungen vermieden werden. Das neu entwickelte Schallquellensystem deckt einen Frequenzbereich zwischen 4 Hz und 6000 Hz ab. Es kann Infraschall- und Hörschallgeräusche bis zu mindestens 123 dB(Z) bzw. 80 dB(Z) mit unhörbaren harmonischen Verzerrungen erzeugen. Die Kombination von Hörschall und Infraschall wird nun zum Nachweis verwendet, wie "tief" der Mensch Geräusche wahrnehmen kann.

Infraschall kann noch unterhalb von 5 Hertz wahrgenommen werden

Aus einer Studie der Universität Aalborg (Dänemark) aus dem Jahr 2004 ist bekannt, dass Infraschall in unteren Frequenzen hörbar ist. Dennoch wird diese These nach wie vor von Interessengruppen und dem Gesetzgeber bestritten. Nun hat ein Forschungsprojekt der PTB Braunschweig weitere Erkenntnisse geliefert. Man fand heraus, dass tieffrequente Einzeltöne weniger gut wahrgenommen werden, als Mehrtonkomplexe. Ein gut hörbarer Dreitonkomplex erfasste die Frequenzen von 4 Hz, 8 Hz und 12 Hz. Ein Zweitonkomplex bestand aus 4 Hz und 8 Hz bzw. 4 Hz und 12 Hz. Die Ergebnisse zeigen, dass die Erkennungsschwelle von Infraschall-Tonkomplexen nicht durch eine dominante Komponente bestimmt ist, sondern dass im Wesentlichen eine spektrale (Intensitäts-)integration vorliegt. Da die Probandenzahl mit 14 Teilnehmern bei diesem Forschungsprojekt relativ klein war, sollen weitere Studien folgen.

Infraschall erzeugt ein Druckgefühl auf dem Trommelfell

Möller und Pedersen (Universität Aalborg, 2004) erkannten, dass ein Großteil des Geräusches im Infraschallbereich eine erhebliche Energie enthält. Weiter stellten die dänischen Forscher fest, dass sich nicht nur die Empfindlichkeit, sondern auch der wahrgenommene Charakter eines Klangs mit abnehmender Frequenz ändert. Reine Töne werden allmählich weniger kontinuierlich, die Tonempfindung hört bei etwa 20 Hz auf und unter 10 Hz ist es möglich, die einzelnen Zyklen des Klangs wahrzunehmen. Es tritt auch ein Druckgefühl am Trommelfell auf. Der Dynamikbereich des auditorischen Systems nimmt mit abnehmender Frequenz ab, so dass ein geringfügiger Anstieg des Pegels die wahrgenommene Lautstärke von kaum hörbar auf laut ändern kann. Die untere Tonalitätsgrenze ist bereits länger bekannt. So hat es zum Beispiel den Bau von Musikinstrumenten beeinflusst, bei denen die größten Orgelpfeifen auf eine Frequenz um 17 Hertz gestimmt sind. Infraschallgeräusche zwischen 10 und 20 Hertz lassen sich selbst erzeugen, wenn man während einer Autofahrt mit Autobahngeschwindigkeit beide hintere Fenster öffnet.
Bildquelle: Studie Unimedizin Mainz (siehe Link unten)