VDI 3957 Blatt 12-2006 Biological measuring techniques for the determination and evaluation of the effects of air pollutants (bioindication) - Mapping of diversity of epiphytic bry.pdf

1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREBiologische Messverfahren zur Ermittlung und Beurteilung der Wirkung von Luftverunreinigungen (Bioindikation) Kartierung der Diversitt epiphytischer Moose als Indikatoren fr Luftqualitt Biological measuring techniques for the determination and evaluation of the effects of a

2、ir pollutants (bioindication) Mapping of diversity of epiphytic bryophytes as indicators of air quality VDI 3957Blatt 12 / Part 12 Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishKommission Reinhaltung der Luft im VDI und DIN Normenausschuss KRdLFachbereich Umweltqualitt Arbeitsgruppe Wirkungsfeststellung

3、 an Niederen Pflanzen VDI/DIN-Handbuch Reinhaltung der Luft, Band 1a VDI-Handbuch Biotechnologie, Band 2 VDI-RICHTLINIENZu beziehen durch / Available at Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin Alle Rechte vorbehalten / All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure,Dsseldorf2006Vervielfltigung auchfr inner

4、betriebliche Zwecke nicht gestattet / Reproduction even for internal use not permittedICS 13.040.20 Juli 2006July 2006Frhere Ausgabe: 07.05 Entwurf,deutsch Former edition: 07/05 Draft, in German only Der Entwurf dieser Richtlinie wurde mit Ankndigung im Bundes-anzeiger einem ffentlichen Einspruchsve

5、rfahren unterworfen.Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. The draft of this guideline has been subject to public scrutinyafter announcement in the Bundesanzeiger (Federal Gazette).The German version of this guideline shall be taken as authorita-tive. No guarantee can be given with

6、respect to the English trans-lation. Inhalt SeiteVorbemerkung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Grundlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 Methode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52.1 Messnetz. . . . . . . . . . . . . . . .

7、. . 52.2 Trgerbume. . . . . . . . . . . . . . . . 52.3 Erfassung der Moose . . . . . . . . . . . 103 Auswertung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113.1 Berechnung des Luftqualittsindex LQIM. . 113.2 Kartographische Darstellung und Interpretation . . . . . . . . . . . . . . . 124 Weiterfhrende Ausw

8、ertungen . . . . . . . . 165 Qualittssicherung . . . . . . . . . . . . . . 165.1 Qualifikation der kartierenden Personen . . 165.2 Planung der Untersuchung . . . . . . . . 165.3 Dokumentation des Projektes und der Gelndearbeit . . . . . . . . . . . . . . . 16Schrifttum . . . . . . . . . . . . . . .

9、. . . . . . 18Anhang Empfindlichkeits- und Zeigerwerte . . 19Contents PagePreliminary note . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Background . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 Procedure. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52.1 Mapping grid

10、 . . . . . . . . . . . . . . . . 52.2 Host trees. . . . . . . . . . . . . . . . . . 52.3 Recording of bryophytes . . . . . . . . . 103 Evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113.1 Calculation of air quality index (AQIM). . 113.2 Cartographic presentation and interpretation . . . . . . . . .

11、. . . . . . 124 Further data analysis. . . . . . . . . . . . . 165 Quality assurance . . . . . . . . . . . . . . 165.1 Required qualifications for mapping staff . 165.2 Planning of survey . . . . . . . . . . . . 165.3 Project and field-work documentation . . 16Bibliography . . . . . . . . . . . . .

12、. . . . . . 18Annex Sensitivity and indicator values . . . . 21B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2006 2 VDI 3957 Blatt 12 / Part 12VorbemerkungIn der Kommission Reinhaltung der Luft im VDI undDIN Normenaussc

13、huss KRdL erarbeiten Fach-leute aus Wissenschaft, Industrie und Verwaltung infreiwilliger Selbstverantwortung VDI-Richtlinienund DIN-Normen zum Umweltschutz. Diese be-schreiben den Stand der Technik bzw. Stand der Wis-senschaft in der Bundesrepublik Deutschland unddienen als Entscheidungshilfen bei

14、der Erarbeitungund Anwendung von Rechts- und Verwaltungsvor-schriften. Die Arbeitsergebnisse der KRdL flieenferner als gemeinsamer deutscher Standpunkt in dieeuropische technische Regelsetzung bei CEN(Europisches Komitee fr Normung) und in die in-ternationale technische Regelsetzung bei ISO (Inter-n

15、ationale Organisation fr Normung) ein.Folgende Themenschwerpunkte werden in vier Fach-bereichen behandelt:Fachbereich I Umweltschutztechnik“Produktionsintegrierter Umweltschutz; Verfahrenund Einrichtungen zur Emissionsminderung undEnergieumwandlung; ganzheitliche Betrachtungvon Emissionsminderungsma

16、nahmen unter Be-rcksichtigung von Luft, Wasser und Boden;Emissionswerte fr Stube und Gase; anlagenbe-zogene messtechnische Anleitungen; Umwelt-schutzkostenrechnungFachbereich II Umweltmeteorologie“Ausbreitung von Luftverunreinigungen in derAtmosphre; strfallbedingte Freisetzungen; mikro-und mesoskal

17、ige Windfeldmodelle; Wechselwir-kung zwischen Atmosphre und Oberflchen;meteorologische Messungen; angewandte Klima-tologie; Lufthygienekarten; human-biometeoro-logische Bewertung von Klima und Lufthygiene;bertragung meteorologischer DatenFachbereich III Umweltqualitt“Wirkung von Luftverunreinigungen

18、 auf Mensch,Tier, Pflanze, Boden, Werkstoffe und Atmosphre;wirkungsbezogene Mess- und Erhebungsverfahren:z.B. Bioindikation mit Hheren und NiederenPflanzen, Erhebungsverfahren zur Biodiversitt;Werkstoffexposition; Erfassung mikrobieller Luft-verunreinigungen; Olfaktometrie; Umweltsimulation Fachbere

19、ich IV Umweltmesstechnik“ Emissions- und Immissionsmesstechnik fr anor-ganische und organische Gase sowie fr Partikel;optische Fernmessverfahren; Messen von Innen-raumluftverunreinigungen; Messen von Boden-luftverunreinigungen; Verfahren zur HerstellungPreliminary noteIn the Commission on Air Pollut

20、ion Prevention ofVDI and DIN Standards Committee (KRdL) expertsfrom science, industry and administration, acting ontheir own responsibility, establish VDI Guidelinesand DIN Standards in the field of environmental pro-tection. These describe the state of the art in scienceand technology in the Federa

21、l Republic of Germanyand serve as a decision-making aid in the preparatorystages of legislation and application of legal regula-tions and ordinances. KRdLs working results arealso considered as the common German point of viewin the establishment of technical rules on the Euro-pean level by CEN (Euro

22、pean Committee for Stand-ardization) and on the international level by ISO(International Organization for Standardization).The following topics are dealt with in four subdivi-sions: Subdivision I “Environmental Protection Techniques”Integrated pollution prevention and control forinstallations; proce

23、dures and installations foremission control and energy conversion; overallconsideration of measures for emission controlwith consideration given to the air, water and soil;emission limits for dusts and gases; plant-relatedmeasurement instructions; environmental indus-trial cost accounting Subdivisio

24、n II “Environmental Meteorology”Dispersion of pollutants in the atmosphere; emis-sions from accidental releases; micro- and meso-scale wind field models; interaction between theatmosphere and surfaces; meteorological measure-ments; applied climatology; air pollution maps;human-biometeorological eval

25、uation of climateand air hygiene; transfer of meteorological data Subdivision III “Environmental Quality”Effects of air pollutants on man, farm animals,vegetation, soil, materials, and the atmosphere;methods for the measurement and evaluation of ef-fects: e.g. biomonitoring with higher and lowerplan

26、ts; evaluation techniques for biodiversity; ex-posure of materials; determination of microbial airpollutants and their effects; olfactometry; environ-mental simulation Subdivision IV “Environmental Measurement Techniques”Techniques for emission and ambient air measure-ments of inorganic and organic

27、gases as well asparticulate matter; optical open-path measurementmethods; measurement of indoor air pollutants,measurement of soil air pollutants; procedures forB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2006 VDI

28、 3957 Blatt 12 / Part 12 3 von Referenzmaterialien; Prfplne fr Mess-gerte; Validierungsverfahren; Messplanung; Aus-werteverfahren; Qualittssicherung Die Richtlinien und Normen werden zunchst alsEntwurf verffentlicht. Durch Ankndigung imBundesanzeiger und in der Fachpresse erhalten alleinteressierten

29、 Kreise die Mglichkeit, sich an einemffentlichen Einspruchsverfahren zu beteiligen.Durch dieses Verfahren wird sichergestellt, dass un-terschiedliche Meinungen vor Verffentlichung derendgltigen Fassung bercksichtigt werden knnen.Die Richtlinien und Normen sind in den sechs Bn-den des VDI/DIN-Handbuc

30、hes Reinhaltung der Luftzusammengefasst. EinleitungAuf Grund ihrer anatomischen und physiologischenVoraussetzungen reagieren epiphytische Mooseebenso wie Flechten besonders empfindlich gegen-ber Luftschadstoffen und werden schon seit Jahr-zehnten als Bioindikatoren fr Luftqualitt genutzt,z.B. 2; 7;

31、11. Whrend mit technischen MessungenKonzentrationen einzelner Immissionskomponentenermittelt werden knnen, erlauben es Moose undFlechten, die integrale Gesamtwirkung biologisch re-levanter Umweltfaktoren zu erfassen. Auerdem bie-ten sie den Vorteil einer artspezifisch abgestuftenEmpfindlichkeit, wod

32、urch beim Auftreten bestimm-ter Arten Rckschlsse auf die jeweilige Luftqualittmglich sind. Verglichen mit anderen Pflanzengruppen habenMoose wichtige Eigenschaften, wodurch sie sich frdie Bioindikation von Luftschadstoffen besonderseignen:Moose nehmen Wasser und darin gelste Nhr-stoffe (sowie Schads

33、toffe) mit Regen, Tau oderNebel ber die gesamte ungeschtzte Oberflcheauf. Dadurch sind sie allen Umwelteinflssen wiesaurem Regen, Stickstoffoxiden etc. direkt ausge-setzt und reagieren auf sie durch Verschwindenbzw. Ausbreitung.Moose verfgen ber keine physiologische An-passung, die es ihnen ermglich

34、t, schdlicheStoffe abzuscheiden.Auf Grund des geringen Temperaturoptimums er-reichen sie das Maximum an Stoffwechselaktivi-tt im Sptherbst und Winter, wenn Hausbrandund Inversionswetterlagen die Schadstoffbelas-tungen erhhen.Moose haben weitaus grere Areale als Blten-pflanzen. So kann z.B. europawei

35、t fr dasestablishing reference material; test procedures formeasurement devices; validation procedures;measurement planning; evaluation methods; qual-ity assuranceThe guidelines and standards are first published asdrafts. These are announced in the Bundesanzeiger(Federal Gazette) and in professional

36、 publications inorder to give all interested parties the opportunity toparticipate in an official objection procedure. Thisprocedure ensures that differing opinions can be con-sidered before the final version is published. The guidelines and standards are published in the six-volume VDI/DIN Reinhalt

37、ung der Luft (Air Pollu-tion Prevention) manual.IntroductionDue to their anatomical and physiological properties,epiphytic bryophytes and lichens are particularly sen-sitive to air pollutants, and have been used for dec-ades as bioindicators of air quality (see e.g. 2; 7;11). Whereas concentrations

38、of individual immis-sion components are determined using technicalmethods, the use of bryophytes and lichens allows anunderstanding of the integral overall effect of biolog-ically relevant environmental factors. In addition,they offer the advantage of a species-specific gradu-ated sensitivity, by wh

39、ich, if particular species occur,conclusions on the respective air quality can bedrawn. Compared to other groups of plants, bryophytes ex-hibit the following important properties making themparticularly suited for the bioindication of air pollut-ants:Bryophytes take up water containing dissolvednutr

40、ients (and pollutants) over their entire unpro-tected surface from rain, dew or fog. Thus, theyare directly exposed to all environmental impactssuch as acid rain, nitrogen oxides, etc., and reactby either disappearing or dispersing. Bryophytes have no physiological adaptationmechanisms enabling them

41、 to remove or neutral-ize harmful substances.Since their temperature optimum is rather low,their metabolic activity reaches its maximum inlate autumn and winter when pollutant loads areincreased by domestic heating and atmosphericinversion.Distribution areas of bryophytes are far greaterthan those o

42、f flowering plants. Thus, the same bry-B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2006 4 VDI 3957 Blatt 12 / Part 12Schwermetallmonitoring von Skandinavien bisItalien die gleiche Moosart verwendet werden.Moose haben

43、auf Grund leichter Diasporen effizi-ente Ausbreitungsmglichkeiten. Es ist davonauszugehen, dass die meisten Moosarten potenzi-ell omniprsent sind, das heit Sporen jederzeitber groe Gebiete verbreitet werden und sich inalle potenzielle Wuchsgebiete ausbreiten. ndernsich die Umweltbedingungen, ndert s

44、ich auch dieMoosvegetation. Moose haben schnelle Reproduktionszyklen. Einganzer Entwicklungszyklus wird schnellstens invier Wochen durchlaufen, bei vielen Arten in ei-nem halben Jahr. Eine schnelle Reaktion auf Um-welteinflsse ist dadurch gesichert. Untersuchungen an Moosen knnen ganzjhrigdurchgefhr

45、t werden.Die Eignung von Moosarten als Bioindikatoren frLuftqualitt ist durch eine Vielzahl von Kartierungen,z.B. 3; 5; 6; 17, sowie experimentell durch Trans-plantations- oder Begasungsversuche belegt, z.B.10; 12; 13; 14; 18.1 GrundlageDie Artenvielfalt epiphytischer Moose wird durchLuftschadstoffe

46、 und andere Umweltfaktoren beein-trchtigt. Um den Grad der Belastung durch die Um-welt abzuschtzen, gehen die Anzahl der Moosarten,ihre Empfindlichkeit und ihre Frequenz auf einer de-finierten Teilflche der Baumrinde in einen Index ein.Das im Folgenden beschriebene Verfahren ist eineschnelle, kosten

47、gnstige Methode, um Zonen unter-schiedlicher Luftqualitt gegeneinander abzugren-zen. Es liefert Informationen ber Wirkungen vonLuftschadstoffen und anderen Einflssen, die auchallgemeine Hinweise fr potenzielle Wirkungen aufMenschen und empfindliche Organismen geben kn-nen. Es ermglicht die Bewertung

48、 sowohl der Diver-sitt als auch der Qualitt der epiphytischen Moos-vorkommen eines Gebietes und somit auch derLebensqualitt“ des Untersuchungsgebietes (Luft-qualitt, klimatische Verhltnisse, Biodiversitt etc.).Das Verfahren kann in der Nachbarschaft einer Emis-sionsquelle angewendet werden, um deren

49、 Wirkungaufzuzeigen, oder, in grerem Mastab, um Schwer-punkte der Luftbelastung aufzudecken. Dies gilt nurfr Immissionen, auf die Moose sensitiv reagieren.Der Umkehrschluss, dass bei Ausbleiben einer nega-tiven Reaktion von Moosen die lufthygienische Situ-ation unbedenklich sei, ist nicht zulssig. Wieder-holte Erhebungen im gleichen Untersuchungsgebietermglichen die Beurteilung von Vernderungen derUmwel