Wie laut sind 140 dB?

Wie klingen 140 dB in der Realität?

Einen Pegel von 140 dB erlebt man nicht im normalen Alltag. Man kann ihn weder entspannt hören noch sich durch wiederholte Einwirkung daran gewöhnen. Er liegt an der Spitze des gefährlichen Bereichs, der auf unserer Dezibel-Tabelle alle Geräusche ab 100 dB umfasst. Die beiden wichtigsten realen Quellen für diesen Pegel sind Luftfahrttechnik und Schusswaffen.

Wenn ein ziviles oder militärisches Düsentriebwerk beim Start mit Vollgas läuft, erreichen die Schallpegel in der Nähe des Flugzeugs 140 dB. Bodenpersonal, Techniker an der Start- und Landebahn sowie Mitarbeiter auf dem Flugdeck eines Flugzeugträgers stehen in unmittelbarer Nähe dieser Triebwerke. Ohne Spezialausrüstung erzeugt das Dröhnen des Abgasstrahls einen überwältigenden Schalldruck. Die Luft vibriert heftig und erzeugt ein Gefühl, das man in Brust, Schädel und Hals spürt.

Schusswaffen erzeugen eine andere Art von Schallereignis, den sogenannten Impulslärm. Impulslärm ist ein kurzer Stoß akustischer Energie, der weniger als eine Sekunde dauert. Wenn Sie eine Pistole, ein Gewehr oder eine Schrotflinte abfeuern, erzeugt das sich ausdehnende Hochdruckgas, das aus der Mündung austritt, eine Schockwelle. Aus nächster Nähe erreicht dieser Knall mühelos 140 dB oder mehr. Das Abfeuern einer Waffe auf einem Schießstand in geschlossenen Räumen konzentriert diese Schallenergie noch weiter. Der Knall wird von harten Betonwänden, Böden und Schießständen reflektiert, anstatt sich im offenen Raum zu verteilen.

Warum NIOSH und OSHA 140 dB Spitzenpegel als Grenzwert ansehen

Arbeitsschutzbehörden bewerten extreme Lärmbelastung anhand strenger gesetzlicher und gesundheitlicher Grenzwerte. Das National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) veröffentlicht forschungsbasierte Expositionsgrenzwerte zur Vorbeugung von berufsbedingtem Hörverlust. Die Occupational Safety and Health Administration (OSHA) setzt gesetzliche Arbeitsschutzvorschriften in den Vereinigten Staaten durch.

Für kontinuierlichen Schall empfiehlt NIOSH einen Expositionsgrenzwert von 85 dBA für einen 8-Stunden-Arbeitstag. NIOSH verwendet dabei eine Austauschrate von 3 dB. Das bedeutet, dass jede Erhöhung um 3 dB die Schallenergie verdoppelt und die sichere Expositionsdauer halbiert. Nach dieser Austauschrate ist ein Pegel von 88 dBA für 4 Stunden sicher, 91 dBA für 2 Stunden, 94 dBA für 1 Stunde, 97 dBA für 30 Minuten, 100 dBA für 15 Minuten, 103 dBA für etwa 7,5 Minuten, 106 dBA für etwa 4 Minuten, 109 dBA für etwa 2 Minuten und 112 dBA für etwa 1 Minute. Rechnet man diese mathematische Reihe nach oben fort, sinkt die sichere Expositionsdauer bei 140 dB auf etwa 0 Sekunden pro Tag.

Da die sichere Expositionsdauer auf null sinkt, betrachten sowohl NIOSH als auch OSHA 140 dB Spitzenpegel als absoluten Grenzwert. Ungeschützte Ohren dürfen niemals einem Impulslärm ausgesetzt werden, der einen Spitzenschalldruckpegel von 140 dB erreicht oder überschreitet. Die OSHA verlangt von Arbeitgebern, ab einem Auslösewert von 85 dBA Gehörschutzprogramme einzuführen; der gesetzliche Grenzwert liegt bei einer Austauschrate von 5 dB bei 90 dBA für 8 Stunden. Für Impulslärm gilt jedoch eine absolute Regel. Kein Beschäftigter darf einem ungedämpften Impuls von über 140 dB Spitzenpegel ausgesetzt werden. Die Centers for Disease Control and Prevention (CDC) geben an, dass ein Hörverlust bei oder unter 70 dBA selbst über lange Zeiträume unwahrscheinlich ist, eine lange oder wiederholte Belastung ab 85 dBA jedoch Schäden verursacht. Bei 140 dB tritt dieser Schaden sofort ein.

Körperliche Schmerzen und akutes akustisches Trauma

Das menschliche Gehör nimmt 140 dB nicht einfach als lauten Ton wahr. Es registriert sie als schweres körperliches Trauma. Bei den meisten Menschen liegt die Schmerzgrenze für Schall zwischen 120 und 130 dB. Schall mit 140 dB ist deutlich intensiver als diese Schmerzgrenze. Die Belastung verursacht stechende Schmerzen im Gehörgang, einen unwillkürlichen Schreckreflex und starke Desorientierung.

Im Innenohr befindet sich die Cochlea (Hörschnecke), ein flüssigkeitsgefülltes Organ, das mit Tausenden empfindlichen Sinneshaarzellen ausgekleidet ist, den sogenannten Stereozilien. Diese Haarzellen wandeln Flüssigkeitsschwingungen in elektrische Signale um, die an das Gehirn weitergeleitet werden. Wenn eine Schallwelle mit 140 dB auf das Ohr trifft, ist die mechanische Kraft extrem. Die Druckwelle kann die Stereozilien sofort dehnen, zerreißen oder abbrechen. Sie kann auch das Trommelfell, die sogenannte Paukenmembran, zum Reißen bringen.

Zwei unmittelbare Warnsignale zeigen an, dass ein akustisches Trauma stattgefunden hat. Das erste ist Tinnitus, der sich als anhaltendes Klingeln, Summen oder Zischen in den Ohren äußert. Das zweite ist eine vorübergehende Hörschwellenverschiebung: Das Gehör fühlt sich gedämpft an, als wären die Ohren mit dicker Watte verstopft. Zwar kann sich ein Teil der Hörfähigkeit nach einigen Tagen erholen, doch sind Zellschäden bei 140 dB oft dauerhaft. Ein einziger Gewehrschuss ohne Gehörschutz kann Haarzellen zerstören, die sich nie wieder regenerieren.

Ein weiteres praktisches Warnsignal in lauten Umgebungen ist die Überlastung der Stimme. Wenn Sie aus voller Kehle schreien müssen, damit Sie jemand in Armlänge Entfernung versteht, liegt der Umgebungspegel bereits bei 85 dBA oder höher. Bei 140 dB wird die normale menschliche Sprache vollständig übertönt und eine verbale Kommunikation ist unmöglich.

Die Physik von 140 dB: Energie, Gewichtung und Entfernung

Dezibel sind logarithmische und keine linearen Einheiten. Das bedeutet, dass jeder Schritt auf der Skala einen Multiplikationseffekt darstellt und keine einfache Addition. Eine Steigerung um +10 dB bedeutet, dass der Schall für das menschliche Gehör etwa doppelt so laut klingt und die zehnfache Schallenergie enthält. Ein Anstieg um +3 dB verdoppelt die Schallenergie. Haben Sie zwei gleich starke Schallquellen gleichzeitig in Betrieb, erhöht sich der Gesamtpegel um etwa 3 dB.

Um die enorme Energie von 140 dB zu verstehen, vergleichen wir sie mit niedrigeren Werten aus unserer Tabelle:

• Schall mit 140 dB enthält die zehnfache Energie von 130 dB und klingt doppelt so laut.
• Schall mit 140 dB enthält die hundertfache Energie von 120 dB.
• Schall mit 140 dB enthält die zehnmillionenfache Energie des sicheren CDC-Ausgangswerts von 70 dBA.

Bei der Bewertung von hochintensivem Lärm berücksichtigen Akustikingenieure Frequenzbewertungen. Die standardmäßige A-Bewertung (angegeben als dBA) passt Schallpegelmessungen an das menschliche Gehör an, indem sie sehr niedrige und sehr hohe Frequenzen abschwächt. Die C-Bewertung (angegeben als dBC) verläuft über hörbare Frequenzen nahezu flach und erfasst auch tieffrequente Bassenergie. Bei Düsentriebwerken trägt das tiefe Dröhnen enorme mechanische Kraft. Während ein Messgerät in dBA einen niedrigeren Wert anzeigen kann, erfasst eine dBC-Messung den tatsächlichen, gewaltigen Bassdruck des Abgasstrahls.

Die Entfernung spielt eine große Rolle dabei, wie stark der Schalldruck im Freien abnimmt. Unter Bedingungen im Freien und fernab reflektierender Wände verringert eine Verdoppelung des Abstands von einer kleinen Punktquelle den Schallpegel um etwa 6 dB. In Innenräumen verringert der Nachhall an Wänden und Decken diesen Abfall, sodass die Energie im Raum eingeschlossen bleibt.

Wie die Tabelle zeigt, hilft es, sich von der Quelle zu entfernen, um den Schalldruck zu senken. Selbst in 16 Metern Entfernung liegt ein ungedämpfter Knall von 140 dB jedoch noch deutlich im gefährlichen Bereich.

Warum Smartphones 140 dB nicht messen können

Viele Menschen versuchen, laute Umgebungen mit mobilen Apps zu messen. Sie können Alltagsgeräusche zwar mit unserem kostenlosen Browser-Schallpegelmesser prüfen oder Trends im Lärmmesser einsehen, aber herkömmliche Smartphones können 140 dB nicht messen.

Ein Smartphone-Mikrofon ist auf menschliche Sprache ausgelegt. Es hat eine interne Rauschuntergrenze zwischen 25 und 35 dB, was bedeutet, dass es leisere Geräusche nicht erfassen kann. Noch wichtiger ist, dass die Hardware von Mobiltelefonen eine obere Grenze zwischen 95 und 110 dB hat. Wenn ein Schallereignis 110 dB überschreitet, übersteuern die Mikrofonmembran und der Analog-Digital-Wandler. Diese Übersteuerung führt zu starkem Signal-Clipping. Das Telefon zeichnet lediglich eine abgeflachte Wellenform auf und zeigt einen ungenauen Wert an, der oft zwischen 95 dB und 105 dB hängen bleibt.

Tests von NIOSH haben gezeigt, dass die besten Smartphone-Apps auf Apple-iPhones im Bereich von 65 bis 95 dBA Abweichungen von etwa 2 dBA gegenüber einem kalibrierten Referenzmessgerät aufweisen. Viele Android-Handys zeigen zu niedrige Werte an, sobald der Pegel über 90 dB steigt, da automatische interne Verstärkungsregelungen eingreifen. Die Messung des äquivalenten Dauerschallpegels, bekannt als Leq, über 30 bis 60 Sekunden liefert ein weitaus stabileres Ergebnis als eine einzelne Momentaufnahme. Keine Smartphone-App kann jedoch einen Knall von 140 dB messen. Die Bewertung von Impulslärm durch Schusswaffen oder Düsentriebwerke erfordert ein kalibriertes Schallpegelmessgerät vom Typ 1 oder der Klasse 1 mit einem speziellen Hochdruckmikrofon.

Schutzstrategien: Warum doppelter Gehörschutz Pflicht ist

Da 140 dB einen absoluten Sicherheitsgrenzwert darstellen, reichen normale Schutzmaßnahmen nicht aus. Beschäftigte in der Marinefliegerei, bei der Bodenwartung an Flughäfen und im Schießsport setzen auf doppelten Gehörschutz. Doppelter Gehörschutz bedeutet, gut sitzende Ohrstöpsel direkt im Gehörgang mit robusten Kapselgehörschützern über den Ohren zu kombinieren.

Richtig eingesetzte Ohrstöpsel dämpfen den Schall um 15 bis 30 dB. Der tatsächliche Schutz ist jedoch meist geringer, als die Herstellerangaben vermuten lassen. Wenn ein Stöpsel locker sitzt oder sich bei Bewegung verschiebt, sinkt die tatsächliche Dämpfung deutlich. Selbst wenn ein Ohrstöpsel eine Reduzierung um volle 30 dB erreicht, gelangen bei einer 140-dB-Quelle immer noch 110 dB direkt an das Trommelfell. Laut NIOSH-Grenzwerten werden 110 dB in weniger als zwei Minuten gefährlich. Ein einziger Gewehrschuss bei 140 dB würde die sicheren Grenzwerte trotzdem überschreiten.

Kapselgehörschützer über den Ohrstöpseln sorgen für zusätzliche akustische Abschirmung. Man kann die beiden Dämmwerte zwar nicht einfach addieren, aber ihre Kombination bietet zusätzlichen Schutz und senkt den Schallpegel am Trommelfell auf sicherere Werte. Für alle, die in der Nähe laufender Düsentriebwerke arbeiten oder am Sportschießen teilnehmen, ist doppelter Gehörschutz eine wesentliche Sicherheitsanforderung. Setzen Sie beide Schutzarten fest ein, bevor Sie den Bereich betreten, und nehmen Sie sie erst ab, wenn die Triebwerke abgeschaltet oder alle Schusswaffen entladen und gesichert sind.