Gesundheitliche Auswirkungen von Umgebungslärm im urbanen Raum

Belästigung ist neben Schlafstörungen die häufigste unmittelbare Auswirkung von Umgebungslärm. So fühlen sich beispielsweise etwa 75 % der Bevölkerung in Deutschland durch Straßenverkehrslärm belästigt (Abb. 2; [6]). Laut WHO ist die Belästigung eine komplexe Reaktion, die primär aus drei Elementen besteht: (a) einer häufig wiederholten Störung von Aktivitäten (wie beispielsweise der Kommunikation mit anderen Menschen, dem Hören von Musik, dem Lesen, Arbeiten oder Schlafen), die Verhaltensanpassungen zwecks Minimierung der Störung nach sich zieht; (b) eine einstellungsbezogene Reaktion (Wut oder Ärger über die Störung oder die negative Evaluation der entsprechenden Geräuschquelle) und (c) eine kognitive Reaktion (beispielsweise die Einsicht, dass es kaum eine Möglichkeit gibt, sich gegen die ungewollte Situation zu wehren). Es handelt sich hierbei um eine Stressreaktion die aufgrund eines Umweltstressors (unerwünschte Geräusche bzw. Lärm) ausgelöst wird und physiologische, emotionale, kognitive und Verhaltensänderungen nach sich zieht. Sie kann anteilig erinnert und in Form der langfristigen Belästigung verbalisiert werden [7, 8].

Die Lärmbelästigung kann ein Vermittler für die Manifestation weiterer (insbesondere klinischer) gesundheitlicher Auswirkungen sein. Die Lärmbelästigung wird durch ein standardisiertes Fragebogeninstrument erhoben – die sogenannte ICBEN-Frage⁵. Diese differenziert das Stör- und Belästigungserleben der letzten 12 Monate durch eine Geräuschquelle anhand von zwei unterschiedlichen Skalen – einer 11-stufigen numerischen und einer 5‑stufigen verbalen Skala. Die 5‑stufige verbale Skala, reicht von „überhaupt nicht“ (1) bis „äußerst“ (5; [9]). Das Belästigungsurteil beschreibt somit nicht die momentane Belästigung, sondern ein längerfristiges Lärmerleben im individuellen Kontext. Für die Darstellung des Expositions-Wirkungs-Zusammenhangs wird der prozentuale Anteil an hoch belästigten Personen pro Schallpegel berechnet. Als „hoch belästigt“ werden hierbei in vielen Studien die obersten drei Antwortkategorien der 11-stufigen numerischen Skala definiert. Dies entspricht den obersten 27 % der Skala [10].

Die Belästigungsangaben durch einzelne Schallquellen unterscheiden sich zum Teil deutlich. So gilt Fluglärm als die am stärksten belästigende Verkehrslärmquelle, gefolgt von Straßen und Schienenverkehrslärm [10]. Studien der letzten Jahre weisen inzwischen darauf hin, dass das Belästigungserleben bei hohen Schallpegeln durch Schienenverkehr als stärker belästigend im Vergleich zu Straßenverkehrslärm wahrgenommen wird [11, 12]. Das unterschiedliche Belästigungspotenzial spiegelt sich auch in den Expositions-Wirkungs-Funktionen der neuen WHO-Leitlinien für Umgebungslärm für die europäische Region deutlich wider. So sind 10 % der Personen bei einem durchschnittlichen ganztägigen Dauerschallpegel von 45 dB L_den des Luftverkehrs hoch belästigt. Beim Straßenverkehr ist dieser Prozentsatz bei einer durchschnittlichen Dauerschallbelastung von 53 dB L_den und beim Schienenverkehr bei einer durchschnittlichen Dauerschallbelastung von 54 dB L_den erreicht [5]. Neben dem hier beschriebenen Verkehrslärm stellt, insbesondere im urbanen Raum, der Nachbarschaftslärm eine weitere wichtige Quelle der Belästigung dar.

Schlaf ist für den Menschen unverzichtbar. Er dient der psychischen und physischen Erholung und der „Entmüdung“. Ein durch Umgebungslärm gestörter oder zu kurzer Schlaf kann das neuroendokrine System einschließlich des Immunsystems negativ beeinflussen. Langfristig ist der durch Geräusche gestörte Schlaf daher, neben der Beeinträchtigung geistiger und körperlicher Leistungen als akute Wirkung, auch mit einer erhöhten kardiometabolischen Morbidität und Mortalität verbunden (z. B. [13‐15]). Eine neue Studie weist darauf hin, dass insbesondere eine gestörte Nachtruhe das Risiko erhöht, eine Herz-Kreislauf-Erkrankung zu entwickeln. Wesentliche Einflussfaktoren in diesem Prozess sind die Bildung von freien Radikalen (oxidativer Stress) und Entzündungsreaktionen in Gehirn, Herz und Gefäßen [16]. Ebenfalls medizinisch relevant sind psychische Erkrankungen wie Depression und Angststörungen, die häufig durch gestörten Schlaf ausgelöst werden. Die durch Stress (mit-)verursachten Erkrankungen zeigen sich oft erst nach einer Latenzzeit von 10–15 Jahren.

Der „Goldstandard“ für die Messung des Schlafs ist die Polysomnographie. Mit ihrer Hilfe kann für die schlafende Person ein individuelles Schlafprofil erstellt werden. Die Auswertung solcher Schlafprofile zeigt, dass sich wiederholende oder andauernde nächtliche Schallreize als fragmentierter Schlafverlauf einschließlich von Arousal⁶ und Aufwachreaktionen⁷ äußern.

In den letzten Jahren wurde, insbesondere durch Feldstudien, verstärkt der Zusammenhang zwischen einzelnen Schallereignissen (Maximalpegel, L_max) und einem sich anschließenden Erwachen im Schlafprofil in den Blick genommen (z. B. [18, 19]). Aus den Studien wurden mittels Maximalschallpegeln Expositions-Wirkungs-Beziehungen für Einzelschallereignisse des Verkehrslärms abgeleitet (z. B. [20, 21]; Abb. 3). Um andere Einflüsse als den nächtlichen Lärm so gering wie möglich zu halten, wurden ausschließlich (schlaf-)gesunde Personen als freiwillige Probandinnen und Probanden in den Studien untersucht. Aufgrund dieser starken Selektion und der sehr kleinen Stichprobengrößen ist daher eine Übertragung der Ergebnisse auf die Gesamtbevölkerung aus epidemiologischer Sicht nicht möglich [22, 23].

Eine weitere Methode ist die Erhebung der Selbsteinschätzungen von Schlafstörungen (sogenannte selbstberichtete Schlafstörungen). Sie kann in großen Zufallsstichproben erfragt werden (z. B. mittels Fragebögen oder Interview) und ist daher grundsätzlich dafür geeignet, generalisierte Expositions-Wirkungs-Beziehungen zu erstellen [5, 24‐26]. Da der Mensch während der meisten Zeit des Schlafes ohne Wachbewusstsein ist, lassen sich Fehleinschätzungen („information bias“) nicht vermeiden. Diese Fehleinschätzungen sind nichtdifferenzielle Fehlklassifikationen und damit nahezu unabhängig von der Geräuschbelastung, sodass dadurch der statistische Zusammenhang der Expositions-Wirkungs-Beziehung grundsätzlich unterschätzt wird [27].

Bei einem Vergleich der Expositions-Wirkungs-Funktionen der WHO-Metaanalyse (Studien aus den Jahren 2000–2015; [5]) mit der Expositions-Wirkungs-Funktion von Miedema und Vos aus dem Jahr 2007 (Studien bis zum Jahr 2004; siehe rote Linie in Abb. 4; [26]) zeigt sich, dass bei gleichem nächtlichen Dauerschallpegel L_night der Anteil sich hochgradig durch Flug- und Schienenverkehrslärm im Schlaf gestört fühlender Menschen (% HSD [„highly sleep disturbed“]) in den zurückliegenden Jahren erheblich zugenommen hat. In der WHO-Metaanalyse sind keine Ergebnisse von Studien enthalten, die nach 2015 publiziert wurden. Würden diese einbezogen, ist ein weiterer Anstieg der hochgradig schlafgestörten Personen durch Flug- und Schienenverkehrslärm erkennbar [11, 15]. Beim Straßenverkehrslärm ist kein vergleichbarer Anstieg ersichtlich.

Neben der Verkehrslärmbelastung spielt in dicht bebauten urbanen Räumen auch der Nachbarschaftslärm eine wichtige Rolle. So wurde in der WHO-LARES-Studie in 8 europäischen Städten der Nachbarschaftslärm etwa gleich häufig als Quelle von Schlafstörungen genannt wie der Verkehrslärm [29]. Geräusche sind dabei nur eine Komponente einer Vielzahl möglicher umweltbedingter Ursachen für Schlafstörungen. Auch Temperatur, Luftfeuchtigkeit oder Lichtverhältnisse sowie eingeschränkte Luftwechsel durch geschlossene Fenster können sich negativ auf den Schlaf des Menschen auswirken ebenso wie innere Ursachen, z. B. Angst, Gesundheitszustand oder schlechte Träume.

Bei Kindern laufen grundlegende kognitive Funktionen wie Aufmerksamkeit, Gedächtnis und Sprachverarbeitung weniger automatisiert ab als bei Erwachsenen und die Möglichkeit, kognitive Bewältigungsstrategien anzuwenden, ist bei ihnen noch nicht voll ausgeprägt. Dies macht sie zu einer besonders vulnerablen Gruppe hinsichtlich kognitiver Beeinträchtigungen. So kann sich Verkehrslärm negativ auf die kognitive Leistungsfähigkeit bei Kindern auswirken, einschließlich einer verschlechterten Langzeitgedächtnisleistung [30, 31]. In den letzten zwei Jahrzehnten sind darüber hinaus vermehrt Untersuchungen zum Zusammenhang zwischen Fluglärm und dem Lese- und Hörverständnis durchgeführt worden. Clark und Paunovic haben in einer Metastudie 2018 beispielsweise insgesamt 14 Studien zum Zusammenhang zwischen Fluglärm und dem Lese- und Hörverständnis analysiert (für Straßen- und Schienenverkehrslärm stand keine vergleichbare Evidenz zur Verfügung). 10 dieser Studien zeigten einen signifikanten Zusammenhang zwischen der durchschnittlichen Fluglärmbelastung und einem schlechteren Lese- und Hörverständnis bei Schulkindern [32]. Die WHO geht davon aus, dass es ab einer durchschnittlichen Geräuschbelastung von 55 dB L_den zu einer Verzögerung von einem Monat im Lese- und Hörverständnis kommt [5]. Absolut betrachtet mag diese Zahl zunächst gering erschienen. Ihre Relevanz zeigt sich erst im Vergleich zur Gesamtlernzeit des Erwerbs der Lese- und Hörverständnisses bei Kindern: In der Regel erreichen Schulkinder das Leseverständnis im ersten Schuljahr. Durch Schuleingewöhnung und Ferien liegt die gesamte Lernzeit des ersten Schuljahres bei etwa einem halben Jahr. Eine Verzögerung des Kompetenzerwerbs von einem Monat bedeutet daher eine Verzögerung um etwa ein Sechstel der Leselernzeit gegenüber Kindern, die nicht durch Fluglärm belastet sind. Zum jetzigen Zeitpunkt ist ungeklärt, inwiefern Kinder dieses Defizit kompensieren und wie lange sie dafür benötigen.

Zu den klinisch relevanten gesundheitlichen Auswirkungen des Umgebungslärms zählen insbesondere die Herz-Kreislauf-Erkrankungen: Umgebungslärm aktiviert das Hormonsystem und das autonome Nervensystem. Infolgedessen können sich der Blutdruck und die Herzfrequenz verändern und der Stoffwechsel und dessen Regulation beeinträchtigt werden. Biologische Risikofaktoren, wie der Blutzucker oder die Gerinnung des Blutes, können beeinflusst werden. Dies kann zu Arterienverkalkung und Bluthochdruck bis hin zum Herzinfarkt führen. Abb. 5 zeigt ein mögliches Schema, wie eine dauerhafte Geräuschbelastung das Herz-Kreislauf-System sowohl über den direkten als auch den indirekten Pfad beeinträchtigen und welche Auswirkungen dies haben kann. Zu den relevantesten Herz-Kreislauf-Beeinträchtigungen zählen ischämische Herzkrankheiten, wie Herzinsuffizienz und der Myokardinfarkt, chronische Veränderungen des Blutdrucks, aber auch sogenannte Hirninfarkte bzw. Schlaganfälle. Die Mehrzahl der bisher durchgeführten Studien befasst sich mit dem Zusammenhang von Straßenverkehrs- bzw. Fluglärm auf das Herz-Kreislauf-System [33]. Über den Zusammenhang mit dem Schienenverkehr gibt es hingegen nur wenige Erhebungen und belastbare Erkenntnisse [33]. Die Metaanalyse von van Kempen et al., welche den neuen WHO-Leitlinien für Umgebungslärm für die europäische Region als Grundlage dient, findet beispielsweise einen signifikanten Anstieg des relativen Risikos, geräuschbedingt an einer ischämischen Herzkrankheit zu erkranken von 8 % (Konfidenzintervall [KI]: 1–15 %) pro 10 dB L_den des Straßenverkehrsdauerschallpegels. Mit einem Anstieg von 9 % (KI: 1–14 %) pro 10 dB L_den des Dauerschallpegels ist das relative Risiko, geräuschbedingt an einer ischämischen Herzkrankheit zu erkranken, für den Luftverkehr vergleichbar hoch [33]. Diese Erkenntnisse stehen auch im Einklang mit neueren Erkenntnissen zum Zusammenhang von Flug- und Straßenverkehrslärm, die nicht mehr in die Metastudie einfließen konnten [34, 35].

Neben den Herz-Kreislauf-Erkrankungen zählen auch psychische Erkrankungen zu den möglichen klinischen Folgen einer dauerhaften Belastung durch Umgebungslärm. Insbesondere die Erforschung des Zusammenhangs zwischen depressiven Störungen und verschiedenen Verkehrslärmquellen ist in den letzten Jahren immer bedeutsamer geworden [15, 36]. So werden beispielsweise im Rahmen von zwei großen deutschen Kohortenstudien (Heinz-Nixdorf-Kohorte, Life Kohorte Leipzig) Analysen und Studien zum Einfluss von Verkehrslärm auf depressive Störungen durchgeführt [37]. Alle Studien weisen auf einen Anstieg depressiver Störungen bei steigenden Schallpegeln hin. In der NORAH-Studie war die unipolare depressive Episode mit einem Anstieg des relativen Risikos von 3,9 % (KI: 2,9–4,9 %) bis 8,9 % (KI: 7,4–10,4 %) pro 10 dB des jeweiligen Dauerschallpegels sogar das am stärksten repräsentierte Störungsbild [37]. Eine Metaanalyse von Seidler und Kolleginnen [38], die im Rahmen eines laufenden Forschungsvorhabens des Umweltbundesamtes (UBA) zu den psychischen Auswirkungen von Verkehrslärm durchgeführt wurde, bestätigt die Zusammenhänge. So steigt das relative Risiko, an einer Depression zu erkranken, auf 15 % (KI: 12–18 %) pro 10 dB L_den Anstieg des Dauerschallpegels für den Fluglärm sowie auf 4 % (KI: 3–6 %) pro 10 dB L_den Anstieg des Dauerschallpegels für den Straßenverkehrslärm. Ergebnisse der Studie „Gesundheit in Deutschland aktuell 2012“ des Robert Koch-Instituts zeigen zudem, dass eine „starke“ oder „äußerst starke“ Lärmbelästigung im Vergleich zu einer Referenzgruppe ohne Lärmbelästigung mit einer erhöhten statistischen Chance für körperliche und psychische Beeinträchtigungen einhergeht [39].