VDI 3957 Blatt 2-2016 Biological measuring techniques for the determination and assessment of effects of air pollutants on plants (biomonitoring) - Method of the standardised grass.pdf

1、ICS 13.040.01 VDI-RICHTLINIEN Mrz 2016 March 2016 VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE Biologische Messverfahren zur Ermittlung und Beurteilung der Wirkung von Luftverunreinigungen auf Pflanzen (Biomonitoring) Verfahren der standardisierten Graskultur Biological measuring techniques for the determination and

2、 evaluation of effects of air pollutants on plants (biomonitoring) Method of the standardised grass exposure VDI 3957 Blatt 2 / Part 2 Ausg. deutsch/englisch Issue German/English Der Entwurf dieser Richtlinie wurde mit Ankndigung im Bundes-anzeiger einem ffentlichen Einspruchsverfahren unterworfen.

3、Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. The draft of this standard has been subject to public scrutiny after announcement in the Bundesanzeiger (Federal Gazette). The German version of this standard shall be taken as authori-tative. No guarantee can be given with respect to the Engli

4、sh translation. Kommission Reinhaltung der Luft im VDI und DIN Normenausschuss KRdL Fachbereich Umweltqualitt VDI/DIN-Handbuch Reinhaltung der Luft, Band 1a: Maximale Immissions-Werte VDI-Handbuch Biotechnologie VDI-Handbuch Technik Biomasse/Boden Vervielfltigungauch fr innerbetrieblicheZweckenichtg

5、estattet/Reproduction even for internalusenotpermittedFrhereAusgaben:01.03;05.13EntwurfFormereditions:01/03;05/13DraftZu beziehen durch/AvailableatBeuthVerlagGmbH,10772 Berlin AlleRechtevorbehalten/All rightsreserved(a)VereinDeutscherIngenieuree.V., Dsseldorf 2016Inhalt Seite Contents Page Vorbemerk

6、ung . 2 Einleitung 2 1 Anwendungsbereich 3 2 Normative Verweise . 4 3 Begriffe . 4 4 Grundlagen. 4 4.1 Prinzip des Verfahrens . 4 4.2 Hintergrund des Verfahrens . 5 4.3 Standardisierte Graskultur als Akkumulationsindikator 5 5 Durchfhrung . 6 5.1 Anzucht 6 5.2 Exposition 13 5.3 Probenahme und Proben

7、behandlung 16 6 Manahmen zur Qualittssicherung . 22 6.1 Anforderungen an das Pflanzenmaterial 22 6.2 Anforderungen an die Expositionsorte 22 6.3 Anforderungen an die Probenmasse 23 6.4 Anforderungen an die Analytik . 24 7 Kenngren des Verfahrens . 25 7.1 Biomasse 25 7.2 Hintergrundgehalte 25 7.3 Ver

8、fahrensbedingte Gesamtunsicherheit . 26 8 Umgang mit Messdaten . 30 8.1 Messwerte unterhalb der analytischen Bestimmungsgrenze . 30 8.2 Ausreier . 31 8.3 Fehlende Messwerte 32 8.4 Biomasseentwicklung und Stoffaufnahme im Zeitverlauf 32 Preliminary note 2 Introduction . 2 1 Scope 3 2 Normative refere

9、nces 4 3 Terms and definitions 4 4 Basics . 4 4.1 Principles of the method 4 4.2 Background of the method . 5 4.3 Standardised grass culture as an accumulation indicator . 5 5 Methodology 6 5.1 Cultivation . 6 5.2 Exposure 13 5.3 Sampling and handling of samples 16 6 Quality assurance 22 6.1 Require

10、d characteristics of plant material 22 6.2 Required characteristics of exposure sites . 22 6.3 Required characteristics of the sample mass . 23 6.4 Required characteristics of chemical analyses 24 7 Performance characteristics . 25 7.1 Biomass . 25 7.2 Background values . 25 7.3 Process-related over

11、all uncertainty 26 8 Presentation of measured data . 30 8.1 Measuring values below the analytical limit of quantification 30 8.2 Outliers 31 8.3 Missing measurement values . 32 8.4 Biomass development and substance accumulation over time 32 B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB

12、65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEE1E29BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-06 2 VDI 3957 Blatt 2 / Part 2 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2016 Seite Contents Page 9 Bewertung 32 9.1 Orientierungswerte fr den maximalen Hintergrundgehalt (OmH) 33 9.2 Prfwerte . 33

13、Anhang A Bezugsquellen . 34 A1 Saatgut . 34 A2 Einheitserde . 34 A3 Glasfaserdochte und Vliesstreifen . 34 Anhang B Empfohlene Obergrenzen fr Elementgehalte im Substrat 35 Anhang C Beispiel fr ein Probenahmeprotokoll . 38 Anhang D Anzucht und Probenahme . 40 Schrifttum 41 9 Assessment 32 9.1 Orienta

14、tion values for maximum background levels (OmH) 33 9.2 Guidance values . 33 Annex A Supplier information . 34 A1 Seed stock 34 A2 Potting soil . 34 A3 Glass fibre wicks and fleece strips . 34 Annex B Recommended upper limits for element contents in substrate 35 Annex C Example of a sampling protocol

15、 39 Annex D Cultivation and sampling 40 Bibliography 41 Vorbemerkung Der Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Beachtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richtlinie VDI 1000. Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, der Fotokopie, der elektronischen Verwendung und der bersetzung, jewei

16、ls auszugsweise oder vollstn-dig, sind vorbehalten. Die Nutzung dieser Richtlinie ist unter Wahrung des Urheberrechts und unter Beachtung der Li-zenzbedingungen (www.vdi.de/richtlinien), die in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich. Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieser Richtlinie mi

17、tgewirkt haben, sei gedankt. Eine Liste der aktuell verfgbaren Bltter dieser Richtlinienreihe ist im Internet abrufbar unter www.vdi.de/3957. Preliminary note The content of this standard has been developed in strict accordance with the requirements and rec-ommendations of the standard VDI 1000. All

18、 rights are reserved, including those of re-printing, reproduction (photocopying, micro copy-ing), storage in data processing systems and trans-lation, either of the full text or of extracts. The use of this standard without infringement of copyright is permitted subject to the licensing con-ditions

19、 (www.vdi.de/richtlinien) specified in the VDI Notices. We wish to express our gratitude to all honorary contributors to this standard. A catalogue of all available parts of this series of standards can be accessed on the Internet at www.vdi.de/3957. Einleitung Seit mehr als hundert Jahren ist bekan

20、nt, dass Luftverunreinigungen zur Anreicherung von Stof-fen in Pflanzen fhren knnen. Die Untersuchung solcher Anreicherungen mittels pflanzlicher Akku-mulationsindikatoren lsst immissionsbedingte Eintrge in kosysteme erkennen und kann auf Gefhrdungen von Pflanzen, Tieren und Menschen hinweisen. Immi

21、ssionsbedingte Stoffanreicherungen in Pflan-zen hngen von einer Vielzahl innerer und uerer Faktoren ab (z. B. Pflanzenart und -sorte, Entwick-lungsstadium, Bodenbeschaffenheit, Nhrstoff- und Wasserversorgung, klimatische Bedingungen). Fr die Identifizierung von Schadstoffanreicherun-gen und insbeson

22、dere fr den Vergleich dieser Immissionswirkungen an verschiedenen Standor-ten ist der Einfluss dieser Faktoren daher auf ein Minimum zu reduzieren (siehe auch VDI 3957 Blatt 1). Dies wird durch eine weitgehende Stan-Introduction For more than a hundred years, air pollution has been known to potentia

23、lly cause accumulation of substances in plants. The assessment of such ac-cumulation by plant accumulation indicators shows deposition-related inputs into ecosystems and may indicate risks for plants, animals and humans. Deposition-related accumulation of substances in plants depends on many interna

24、l and external fac-tors (e.g. plant species and variety, development stage, soil characteristics, nutrient and water sup-ply, climatic conditions). It is thus necessary for the ascertainment of the accumulation of pollutants and in particular for the comparison of the effects of these pollutants at

25、different sites to minimize the influence of these factors (cf. VDI 3957 Part 1). This is ensured by an extensive standardisation as it is accomplished by the method of the standard-B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEE1E29BEST BeuthStandardsCollect

26、ion - Stand 2016-06All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2016 VDI 3957 Blatt 2 / Part 2 3 dardisierung gewhrleistet, wie sie beim Verfahren der standardisierten Graskultur erreicht wird. ised grass exposure. 1 Anwendungsbereich Diese Richtlinie beschreibt die Einsatzbereich

27、e und die praktische Durchfhrung des Verfahrens der standardisierten Graskultur, um Anreicherun-gen von Luftverunreinigungen als immissionsbe-dingte Vernderung (= Wirkung) zu erfassen und zu bewerten. Das Ziel des Einsatzes der standardisierten Gras-kultur ist es, den Stoffbergang von der Atmosph-re

28、 auf die Vegetation mithilfe eines stoffanrei-chernden, standardisierten Pflanzenbestands zu erfassen. Die Graskultur steht hierbei stellvertre-tend fr pflanzliche Futtermittelbestnde, aber auch fr pflanzliche Nahrungsmittel wie Blattge-mse. Der Mensch und die meisten Tiere in terrestrischen kosyste

29、men nehmen persistente Luftverunreini-gungen vorwiegend ber die Nahrung auf. Somit kann das Verfahren der standardisierten Graskultur auch eine Grundlage fr eine Gefhrdungsabscht-zung durch den Verzehr von im Freien angebauten Futter- und Nahrungsmitteln liefern. Erfasst werden feste und gasfrmige V

30、erbindungen, die sich auf Pflanzenoberflchen ablagern und sich dort oder im Pflanzengewebe anreichern knnen. Hierzu zhlen neben Schwefel, Chlorid und Fluorid vor allem Metalle sowie schwerflchtige organische und haloorganische Verbindungen wie polyzykli-sche aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK), pol

31、y-chlorierte Biphenyle (PCB), polybromierte Diphe-nylether (PBDE), polychlorierte Dibenzo-Dioxine (PCDD) und polychlorierte Dibenzo-Furane (PCDF). Das mgliche Stoffspektrum kann entspre-chend der jeweiligen Fragestellung und den Mg-lichkeiten der spurenanalytischen Bestimmung und der Bewertung erwei

32、tert werden. Die Graskultur wird im Freien sowohl in unter-schiedlicher Entfernung um Emissionsquellen als auch an unbelasteten Standorten (Hintergrund-standorte) eingesetzt. Dabei sind Anforderungen an Pflanzenmaterial, Expositionsorte usw. einzuhalten (vgl. Abschnitt 6). Abweichungen hiervon knnen

33、 zu verndertem Wuchs- und Aufnahmeverhalten gegenber Luftverunreinigungen fhren, sodass eine Vergleichbarkeit der Messwerte untereinander sowie mit Ergebnissen anderer Untersuchungen und eine korrekte Beurteilung der Messwerte nicht gewhrleistet ist. Mgliche Anwendungsgebiete sind (nach Richtli-nien

34、 VDI 3957 Blatt 1 und VDI 3957 Blatt 10): 1 Scope This standard describes the range of use and prac-tical steps of the method of the standardised grass exposure in order to determine and assess the ac-cumulation of air pollutants as deposition-related changes (= effects). The aim of deploying the me

35、thod of the standard-ised grass exposure is to detect the transition of substances from atmosphere to vegetation using a substance-accumulating, standardised plant stand. This grass culture is a proxy for fodder but also for food such as leafy vegetables. Humans and most animals in terrestrial ecosy

36、stems take up persistent air pollutants primarily with their food. Therefore, the method of the standardised grass exposure can also provide the base for as-sessing the risk of eating fodder or food cultivated outdoors. The method applies to solid and gaseous substanc-es deposited on plants, where t

37、hey may accumulate on the plant surface or within the tissues. These substances include sulphur, chloride, fluoride and especially metals as well as low volatile organic and halo-organic compounds such as polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH), polychlorinated biphenyls (PCB), polybrominated dipheny

38、l ethers (PBDE), polychlorinated dibenzo dioxins (PCDD) and polychlorinated dibenzo furans (PCDF). The range of potential substances may be expanded according to the task at hand and the capabilities of conducting trace analyses and assessment. The grass culture is exposed outdoors at different dist

39、ances around emission sources and additionally in non-exposed sites (background sites). Thereby, requirements on plant material, exposure sites, etc. shall be observed (cf. Section 6). Deviation from the specifications can cause differences in growth and accumulation of air pollutants, which impedes

40、 comparability among measurement results as well as comparability with other studies and a correct assessment of measured values. Potential areas of deployment are (according to VDI 3957 Part 1 and VDI 3957 Part 10): B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1F

41、A2DEE1E29BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-06 4 VDI 3957 Blatt 2 / Part 2 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2016 immissionsschutzrechtliche Genehmigungsver-fahren und Umweltvertrglichkeitsprfungen, Beweissicherungsverfahren im Immissions-schutz, Emittentenb

42、erwachung und Erfolgskontrolle, kleinrumige Ermittlung der Ausbreitung von Emissionen, Ursachenklrung, z. B. im Rahmen der Umwelt-haftung, Luftreinhalteplne/-strategien, immissionskologische Dauerbeobachtung/ko-logische Umweltbeobachtung, Ermittlung und Bewertung lokaler, regionaler und landesweiter

43、 Immissionswirkungen, Gefhrdungsabschtzung fr Menschen und/ oder Tiere ber die Nahrungskette. Die Grundlagen der Beurteilung von Stoffgehalten und Beurteilungswerte fr anorganische Elemente in standardisierten Graskulturen sind in Richtlinie VDI 3857 Blatt 2 dargestellt. permit procedures related to

44、 the Immission Control Act and to environmental impact as-sessments, preservation of evidence related to the code for protection from pollution, monitoring of emission sources and perfor-mance control, assessment of local-scale emission dispersion, evidence of causation, e.g. related to environ-ment

45、al liability, air quality maintenance plans/strategies, long-term monitoring of ecological effects of atmospheric depositions, detection and assessment of local, regional and countrywide immission effects, assessment of risks for humans and/or animals via the food chain. Fundamental information for

46、assessing the concen-tration of substances and assessment values for inorganic elements in standardised grass cultures are presented in standard VDI 3857 Part 2. 2 Normative Verweise Das folgende zitierte Dokument ist fr die Anwen-dung dieser Richtlinie erforderlich: VDI 3957 Blatt 1:2014-09 Biologi

47、sche Messver-fahren zur Ermittlung und Beurteilung der Wir-kung von Luftverunreinigungen auf Pflanzen (Biomonitoring); Grundlagen und Zielsetzung 2 Normative references The following referenced document is indispensa-ble for the application of this standard: VDI 3957 Part 1:2014-09 Biological measur

48、ing techniques for the determination and evaluation of effects of air pollutants on plants (biomoni-toring); Fundamentals and aims 3 Begriffe Fr die Anwendung dieser Richtlinie gelten die Begriffe nach VDI 3957 Blatt 1. 3 Terms and definitions For the purposes of this standard, the terms and definit

49、ions as per VDI 3957 Part 1 apply. 4 Grundlagen 4.1 Prinzip des Verfahrens Standardisierte Graskulturen sind Kulturen von Welschem Weidelgras (siehe Tabelle 1 in Ab-schnitt 5), die in Pflanztpfen in einem Untersu-chungsgebiet exponiert werden und Stoffe aus der Luft anreichern knnen. Jede Kultur wird fr eine bestimmte Zeitdauer exponiert und anschlieend auf immissionsbedingte Stoffanreicherungen un-tersucht. Whrend der Vegetationsperiode werden an j