VDI 3957 Blatt 13-2005 Biological measurement procedures for determining and evaluating the effects of ambient air pollutants by means of lichens (bioindication) - Mapping the dive air.pdf

1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREBiologische Messverfahren zur Ermittlungund Beurteilung der Wirkung von Luftverunreinigungenmit Flechten (Bioindikation)Kartierung der Diversitt epiphytischer Flechten als Indikatorfr LuftgteBiological measurement procedures for determining andevaluating the effects of ambi

2、ent air pollutionsby means of lichens (bioindication)Mapping the diversity of epiphytic lichensas an indicator of air qualityVDI 3957Blatt 13 / Part 13Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishVDI/DIN-Handbuch Reinhaltung der Luft, Band 1aVDI-Handbuch Biotechnologie, Band 2VDI-RICHTLINIENZu beziehen

3、 durch / Available at Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin Alle Rechte vorbehalten / All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure,Dsseldorf 2005Vervielfltigung auchfr innerbetriebliche Zwecke nicht gestattet / Reproduction even for internal use not permittedICS 13.040.20Dezember 2005December 2005Inhal

4、t SeiteVorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Grundlagen des Verfahrens . . . . . . . . . . 43 Probenahme. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83.1 Zielsetzung . . . . . . . . . . . . . . . . . 83.2 Strategie der Probenahme . . . .

5、 . . . . . . 83.3 Messnetz . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83.4 Trgerbume . . . . . . . . . . . . . . . . 83.4.1 Anzahl der Bume pro Messflche. . 83.4.2 Verfahren der Auswahl geeigneter Bume . . . . . . . . . . . . . . . . 114 Probenahmeverfahren . . . . . . . . . . . . . 124.1 Auswahl der Bauma

6、rten. . . . . . . . . . . 124.2 Aufnahme der Flechten am Baumstamm . . 135 Auswertung der Daten zur Bestimmungdes Luftgteindexes . . . . . . . . . . . . . . 145.1 Liste der Flechtenarten, die als Eutrophie-rungszeiger zu behandeln sind . . . . . . . 155.2 Berechnung der Flechten-Diversitts-werte (FD

7、W) . . . . . . . . . . . . . . . . 156 Bewertung der Ergebnisse. . . . . . . . . . . 176.1 Bewertungsmethode . . . . . . . . . . . . 176.2 Vergleich mit anderen Untersuchungen. . . 196.3 Kartographische Darstellung . . . . . . . . 196.4 Wiederholung einer ausgefhrten Untersuchung nach VDI 3799 Blatt

8、 1 . . . 19Contents PagePreliminary note . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Introduction. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Background of the procedure . . . . . . . . . 43Sampling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83.1 Purpose . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83.2 Sampling strat

9、egy. . . . . . . . . . . . . . 83.3 Sampling grid. . . . . . . . . . . . . . . . 83.4 Sample trees . . . . . . . . . . . . . . . . 83.4.1 Number of trees per sampling unit. . 83.4.2 Procedure for selecting suitable trees . . . . . . . . . . . . . 114 Sampling procedure . . . . . . . . . . . . . . 12

10、4.1 Selecting tree species . . . . . . . . . . . . 124.2 Surveying lichens on the tree trunk. . . . . 135 Data analysis for determiningthe air quality index . . . . . . . . . . . . . . 145.1 List of lichens species that are regarded to be indicators of eutrophication. . . . . . . . . 155.2 Calculati

11、ng the lichens diversity value (LDV) . . . . . . . . . . . . . . . . 156 Data interpretation . . . . . . . . . . . . . . . 176.1 Method of interpretation . . . . . . . . . . 176.2 Comparison with other studies . . . . . . . 196.3 Cartographic representation . . . . . . . . 196.4 Repetition of a surv

12、ey accordingto VDI 3799 Part 1 . . . . . . . . . . . . . 19Kommission Reinhaltung der Luft im VDI und DIN Normenausschuss KRdLFachbereich UmweltqualittArbeitsgruppe Wirkungsfeststellung an Niederen PflanzenFrhere Ausgabe: 10.04 Entwurf Former edition: 10/04 DraftDer Entwurf dieser Richtlinie wurde m

13、it Ankndigung im Bundes-anzeiger einem ffentlichen Einspruchsverfahren 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).No guarantee can be given with respect t

14、o the English transla-tion. The German version of this guideline shall be taken asauthoritative.B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2005 2 VDI 3957 Blatt 13 / Part 13Seite7 Qualittssicherung . . . . . . . . .

15、 . . . . 207.1 Qualifikation der kartierenden Personen . . 207.2 Planung der Untersuchung . . . . . . . . . 207.3 Dokumentation des Projektes und der Gelndearbeit . . . . . . . . . . . . . . 20Schrifttum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21Anhang A Auswertung einer Kartierung nach VDI 3799 Bl

16、att 1 . . . . . . . . . . . . . . . 23Anhang B Erfassungsbogen . . . . . . . . . . . 24VorbemerkungIn der Kommission Reinhaltung der Luft im VDI undDIN Normenausschuss KRdL erarbeiten Fach-leute aus Wissenschaft, Industrie und Verwaltung infreiwilliger Selbstverantwortung VDI-Richtlinienund DIN-Norm

17、en zum Umweltschutz. Diese be-schreiben den Stand der Technik bzw. den Stand derWissenschaft in der Bundesrepublik Deutschlandund dienen als Entscheidungshilfen bei der Erarbei-tung und Anwendung von Rechts- und Verwaltungs-vorschriften. Die Arbeitsergebnisse der KRdL flie-en ferner als gemeinsamer

18、deutscher Standpunkt indie europische technische Regelsetzung bei CEN(Europisches Komitee fr Normung) und in dieinternationale technische Regelsetzung bei ISO(Internationale Organisation fr Normung) ein.Folgende Themenschwerpunkte werden in vier Fach-bereichen behandelt:Fachbereich I Umweltschutztec

19、hnik“Produktionsintegrierter Umweltschutz; Verfahrenund Einrichtungen zur Emissionsminderung undEnergieumwandlung; ganzheitliche Betrachtungvon Emissionsminderungsmanahmen unter Be-rcksichtigung von Luft, Wasser und Boden;Emissionswerte fr Stube und Gase; anlagenbe-zogene messtechnische Anleitungen;

20、 Umwelt-schutzkostenrechnungFachbereich II Umweltmeteorologie“Ausbreitung von Luftverunreinigungen in derAtmosphre; strfallbedingte Freisetzungen;mikro- und mesoskalige Windfeldmodelle; Wech-selwirkung zwischen Atmosphre und Oberfl-chen; meteorologische Messungen; angewandteKlimatologie; Lufthygiene

21、karten; human-bio-meteorologische Bewertung von Klima und Luft-hygiene; bertragung meteorologischer DatenFachbereich III Umweltqualitt“Wirkung von Luftverunreinigungen auf Mensch,Tier, Pflanze, Boden, Werkstoffe und Atmosphre;Seite7 Quality assurance . . . . . . . . . . . . . . . 207.1 Qualification

22、 of the surveying personnel. . 207.2 Planing the survey . . . . . . . . . . . . . 207.3 Documentation of the project and of the field work . . . . . . . . . . . . . . 20Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21Annex A Interpretation of a survey accordingto VDI 3799 Part 1. . . . . . .

23、 . . . . . . . . . 23Annex B Record . . . . . . . . . . . . . . . . . 26Preliminary noteIn the Commission on Air Pollution Prevention ofVDI and DIN Standards Committee KRdL ex-perts from science, industry and administration, act-ing on their own responsibility, establish VDI guide-lines and DIN sta

24、ndards in the field of environmentalprotection. These describe the state of the art in sci-ence and technology in the Federal Republic of Ger-many and serve as a decision-making aid in the pre-paratory stages of legislation and application of legalregulations and ordinances. KRdLs working resultsare

25、 also considered as the common German point ofview in the establishment of technical rules on theEuropean level by CEN (European Committee forStandardization) and on the international level byISO (International Organization for Standardization).The following topics are dealt with in four subdivi-sio

26、ns: Subdivision I “Environmental Protection Techniques”Integrated pollution prevention and control for in-stallations; procedures and installations for emis-sion control and energy conversion; overall con-sideration of measures for emission control withconsideration given to the air, water and soil;

27、 emis-sion limits for dusts and gases; plant-related meas-urement instructions; environmental industrialcost accountingSubdivision II “Environmental Meteorology”Dispersion of pollutants in the atmosphere; emis-sions from accidental releases; micro- and meso-scale wind field models; interaction betwe

28、en theatmosphere and surfaces; meteorological measure-ments; applied climatology; air pollution maps;human-biometeorological evaluation of climateand air hygiene; transfer of meteorological dataSubdivision III “Environmental Quality”Effects of air pollutants on man, farm animals, veg-etation, soil,

29、materials, and the atmosphere; meth-B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2005 VDI 3957 Blatt 13 / Part 13 3 wirkungsbezogene Mess- und Erhebungsverfah-ren: z.B. Bioindikation mit Hheren und NiederenPflanzen

30、 Erhebungsverfahren zur Biodiversitt;Werkstoffexposition; Erfassung mikrobieller Luft-verunreinigungen; Olfaktometrie; Umweltsimula-tionFachbereich IVUmweltmesstechnik“Emissions- und Immissionsmesstechnik fr anor-ganische und organische Gase sowie fr Partikel;optische Fernmessverfahren; Messen von

31、Innen-raumluftverunreinigungen; Messen von Boden-luftverunreinigungen; Verfahren zur Herstellungvon Referenzmaterialien; Prfplne fr Mess-gerte; Validierungsverfahren; Messplanung; Aus-werteverfahren; QualittssicherungDie Richtlinien und Normen werden zunchst als Ent-wurf verffentlicht. Durch Ankndig

32、ung im Bundes-anzeiger und in der Fachpresse erhalten alle inte-ressierten Kreise die Mglichkeit, sich an einemffentlichen Einspruchsverfahren zu beteiligen.Durch dieses Verfahren wird sichergestellt, dassunterschiedliche Meinungen vor Verffentlichung derendgltigen Fassung bercksichtigt werden knnen

33、Die Richtlinien und Normen sind in den sechs Bn-den des VDI/DIN-Handbuches Reinhaltung der Luftzusammengefasst.1 EinleitungFlechten reagieren extrem empfindlich gegenberBelastungen aus der Umwelt, insbesondere Luftver-schmutzung, Eutrophierung und Klimanderungen10; 12; 16; 18; 30; 35. Die wichtigst

34、en Grndehierfr sind: empfindliche symbiotische Beziehung zwischenden Flechtenpartnern Pilz und AlgeIm Gegensatz zu Hheren Pflanzen besitzenFlechten keine Cuticula (Schutzschicht), weswe-gen Schadstoffe weitgehend ungehindert bis zuden Pilz- und Algenzellen vordringen knnen.Die Aufnahme von Substanze

35、n erfolgt direkt ausder Atmosphre.Flechten betreiben auch bei niedrigen Temperatu-ren Stoffwechsel und knnen somit auch whrendder Wintermonate geschdigt werden.Flechten wachsen langsam und knnen nachSchdigungen nicht schnell regenerieren.Die Flechtendiversitt ist ein ausgezeichneter Indika-tor fr di

36、e Belastung durch Luftverunreinigungensaurer wie auch eutrophierender Art 5; 9; 11; 14; 17;ods for the measurement and evaluation of effects:e.g. biomonitoring with higher and lower plants;evaluation techniques for biodiversity; exposure ofmaterials; determination of microbial air pollutantsand thei

37、r effects; olfactometry; environmental sim-ulation Subdivision IV“Environmental Measurement Techniques”Techniques for emission and ambient air measure-ments of inorganic and organic gases as well asparticulate matter; optical open-path measurementmethods; measurement of indoor air pollutants,measure

38、ment of soil air pollutants; procedures forestablishing 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(F

39、ederal Gazette) and in professional 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

40、in the six-volume VDI/DIN Reinhaltung der Luft (Air Pollu-tion Prevention) manual.1 IntroductionLichens are extremely sensitive to environmentalstress, especially that caused by atmospheric pollu-tion, eutrophication and climate change 10; 12; 16;18; 30; 35. The main reasons are:delicate symbiotic a

41、ssociation between the lichenpartners fungus and algaUnlike higher plants, lichens have no cuticle (pro-tective layer); pollutants can therefore readilypenetrate to the fungal and algal cells.Substances are taken up direktly from the atmos-phere.Lichens continue to metabolize at low tempera-tures an

42、d are therefore susceptible to damage dur-ing the winter months.Lichens grow slowly and regeneration after inju-ries is also slow.Lichen diversity is an excellent indicator of stress byatmospheric pollutants both of the acidifying and theeutrophicating kinds 5; 9; 11; 14; 17; 18; 27; 29;B55EB1B3E14C

43、22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2005 4 VDI 3957 Blatt 13 / Part 1318; 27; 29; 31; 32. Flechten reagieren relativ schnellauf eine Vernderung der Luftgte. Sie knnen std-tische und industrielle Gebiete innerhalb wenigerJ

44、ahre wieder besiedeln, wenn sich die Bedingungenverndert haben, wie in vielen Gegenden Europas be-obachtet wurde 7; 11; 13; 19; 20; 21. Diese Richtlinie stellt ein standardisiertes Verfahrenzur Bestimmung der Flechtendiversitt auf Baum-rinden vor. Die Ergebnisse werden in Karten darge-stellt, in die

45、 Zonen mit unterschiedlicher Diversitteingezeichnet sind. Die Verteilung der Zonen erlaubtRckschlsse auf Luftgtegradienten im Untersu-chungsgebiet. Die Methode ist auch geeignet, dieVernderungen der Flechtenvegetation im zeitlichenVerlauf zu beobachten. Sie ist die auf die Verhltnisse von Mitteleuro

46、pa ab-gestimmte Flechtenkartierungsmethode, die auf demVorschlag fr eine europaweit einheitliche Methodebasiert 3.Eine ebenfalls auf diesem Vorschlag aufbauendeRichtlinie existiert in Italien 1.2 Grundlagen des VerfahrensDie Vielfalt der Flechtenvegetation richtet sich u.a.nach der Ausstattung ihres

47、 Lebensraumes (bioznoti-sche Grundprinzipien 23): 1. Je vielseitiger und stabiler die Lebensbedingungenin einem Biotop (Lebensraum) sind, um so artenrei-cher ist die Bioznose (Lebensgemeinschaft). Aller-dings steigt die Diversitt nicht ins Unendliche. 2. Je einseitiger und extremer die Lebensbedingu

48、n-gen sind, je mehr sie sich vom Normalen entfernen,um so artenrmer und spezialisierter ist die Bioz-nose. Bezogen auf die dieser Richtlinie zu Grundeliegende Fragestellung kann einseitig“ bzw. ex-trem“ u.a. eine hohe Immissionsbelastung oder dasberma eines anderen Faktors bedeuten.Aus diesen Regeln

49、 lsst sich ableiten, dass eine hoheArtenvielfalt in der Regel auf gnstige Bedingungenfr das berleben vieler Arten (einschlielich desMenschen) schlieen lsst und daher anstrebenswertist. Es kann aber sein, dass ein abiotischer Faktor (z.B.Stickstoffverbindungen oder andere Immissionen miteutrophierender Wirkung) spezialisierte Arten fr-dert. In einem solchen Fall muss die Zunahme derspezialisierten Arten negativ bewertet werden,