VDI 3957 Blatt 8-2015 Biological measuring techniques for the determination and evaluation of effects of air pollutants (biomonitoring) - Determination of the growth rate of epiphyenvi.pdf

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1、ICS 13.040.20 VDI-RICHTLINIEN Juli 2015 July 2015 VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE Biologische Messverfahren zur Ermittlung und Beurteilung der Wirkung von Luftverunreinigungen (Biomonitoring) Flchenbestimmung epiphytischer Flechten und Moose zum Nachweis von Umweltvernderungen Biological measuring techn

2、iques for the determination and evaluation of effects of air pollutants (biomonitoring) Determination of the growth rate of epiphytic lichens and bryophytes for monitoring of environmental changes VDI 3957 Blatt 8 / Part 8 Ausg. deutsch/englisch Issue German/English Der Entwurf dieser Richtlinie wur

3、de mit Ankndigung im Bundes-anzeiger einem ffentlichen Einspruchsverfahren unterworfen. 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 standa

4、rd shall be taken as authorita-tive. No guarantee can be given with respect to the English translation. Kommission Reinhaltung der Luft im VDI und DIN Normenausschuss KRdL Fachbereich Umweltqualitt VDI/DIN-Handbuch Reinhaltung der Luft, Band 1a: Maximale Immissions-Werte Vervielfltigungauchfrinnerbe

5、triebliche Zwecke nicht gestattet /Reproductionevenforinternalusenot permittedFrhere Ausgaben:01.03;12.13 Entwurf,deutschFormereditions:01/03;12/13 Draft,in German onlyZu beziehen durch / Available atBeuth Verlag GmbH,10772 BerlinAlle Rechte vorbehalten / Allrightsreserved Verein DeutscherIngenieure

6、e.V.,Dsseldorf2015Inhalt Seite Contents Page Vorbemerkung . 2 Einleitung . 2 1 Anwendungsbereich . 3 2 Normative Verweise 4 3 Begriffe 4 4 Durchfhrung des Verfahrens . 4 4.1 Auswahl geeigneter Aufnahmeflchen 4 4.2 Anfertigung der Erstaufnahme . 5 4.3 Anfertigung einer Folgeaufnahme . 6 4.4 Vorbereit

7、ung der computergesttzten Auswertung 7 5 Interpretation der Ergebnisse 8 Anhang Anwendungsbeispiele 9 A1 Auswirkungen experimenteller Stickstoffgaben auf die Epiphytenflora in Dauerbeobachtungsflchen 9 A2 Flchenbestimmung epiphytischer Flechten zur immissionskologischen Langzeitbeobachtung im Rahmen

8、 eines Dauerbeobachtungsprogramms in Hessen 10 Schrifttum 14 Preliminary note . 2 Introduction 2 1 Scope . 3 2 Normative references . 4 3 Terms and definitions 4 4 Implementation of the method. 4 4.1 Selection of suitable recording areas . 4 4.2 Production of the first recording 5 4.3 Production of

9、a subsequent recording 6 4.4 Preparation of computer-aided evaluation. 7 5 Data interpretation 8 Annex Examples of application 9 A1 Effects of experimental nitrogen additions on epiphytic lichen and bryophyte biota in permanent observation plots 9 A2 Surface area determination of lichens for the eco

10、logical long-term monitoring of ambient air pollution within the scope of a Hessian permanent observation program 10 Bibliography 14 B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCBB7EF86D9NormCD - Stand 2015-08 2 VDI 3957 Blatt 8 / Part 8 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 20

11、15 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, jeweils auszugsweise oder vollstn-dig, sind vorbehalten. D

12、ie 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 mitgewirkt haben, sei gedankt. Eine Liste der aktuell v

13、erfgbaren 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 rights are reserved, including those of reprint-ing,

14、 reproduction (photocopying, micro copying), storage in data processing systems and translation, 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 (www.vdi.de/richtlinien) specified in the VDI Notices.

15、 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 Flechten und Moose nehmen als wechselfeuchte Organismen Wasser und die darin gelsten Nhr- und

16、 Schadstoffe passiv ber ihre gesamte Oberfl-che auf. Die Konzentration, Dauer und Art der Schadstoffbelastung sowie die artspezifische Wider-standsfhigkeit der Flechten bestimmen neben mik-roklimatischen und anderen abiotischen Faktoren ganz wesentlich, welche Arten an einem Standort berleben oder s

17、ich dort dauerhaft etablieren kn-nen. Aus diesem Grund eignen sich insbesondere epiphytische Flechten und Moose hervorragend als Monitororganismen zur rumlich differenzierten Wirkungserfassung von Luftschadstoffen 1 bis 3. Whrend die aktuellen Kartierungsverfahren fr Moose und Flechten (VDI 3957 Bla

18、tt 12 und Blatt 13) die standardisierte Erfassung der Flechten bzw. Moosdiversitt erlauben, ist das vorliegende Verfahren fr detaillierte Beobachtungen der Ent-wicklung einzelner Flechten- und Moosindividuen im zeitlichen Verlauf geeignet. Hierzu wird die Flche einzelner Individuen erfasst. Es wurde

19、 eine Methode 26 aufgegriffen und modifiziert, die von Hurka und Winkler 4 sowie von Wirth und Brinckmann 5 erstmals unter immissionskologi-schen Gesichtspunkten verwendet wurde. Eine Mglichkeit der digitalen Auswertung wurde von Kirschbaum et al. vorgelegt 20. Sowohl immissi-onsbedingte Vernderunge

20、n im Flechtenwachstum an Baumborken 6 bis 14 als auch die Wirkungen applizierter Wirkstoffe auf individuelle Flechten und Moose 15; 16 knnen mit diesem Verfahren im zeitlichen Verlauf dargestellt werden. Introduction As poikilohydric organisms, lichens and bryo-phytes take up water including any dis

21、solved nutri-ents and pollutants by their entire surface. Concen-tration and nature of the pollutants, the duration of the exposure as well as the species-specific capa-bility of resistance to pollutants in addition to mi-cro-climatic and other abiotic factors largely define which lichen species wil

22、l survive or establish per-manently at a given location. For this reason, in particular epiphytic lichens and bryophytes are excellently suited as monitoring organisms to cap-ture spatially differentiated impacts of air pollu-tants 1 to 3. While the current mapping instruc-tions (VDI 3957 Part 12 an

23、d Part 13) are appropri-ate for standardized assessment of bryophyte and lichen species diversity, the procedure presented here is eligible for pursuing the development of individual lichens and bryophytes over the course of time. For this purpose, the surface area of single lichen and bryophyte ind

24、ividuals is measured. A method 26 was taken and modified, which Hurka and Winkler 4 as well as Wirth and Brinckmann 5 already have applied for the first time in efforts to study the effects of ambient pollutants on ecolo-gy. A reasonable digital evaluation procedure has been presented by Kirschbaum

25、et al. 20. Both immission induced alterations of lichen growth on bark 6 to 14 and effects of applied chemical agents on individual lichens and bryophytes 15; 16 can be assessed over the course of time using this method. B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCBB7EF86D9NormCD - Stand 2015-08All rights

26、reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2015 VDI 3957 Blatt 8 / Part 8 3 1 Anwendungsbereich Das hier beschriebene Verfahren der flchenge-nauen Erfassung von Flechtenthalli und Moosindi-viduen kann zur Bearbeitung folgender Fragestel-lungen angewendet werden: Nachweis der potenziellen S

27、chdigung emp-findlicher Pflanzen und kosysteme (z. B. Hei-de, Moor, Wald) durch Stickstoffdeposition im Rahmen von Genehmigungsverfahren nach TA Luft Dokumentation der Wirkung von Umweltereig-nissen, z. B. vor und nach der Inbetriebnahme von potenziellen Emittenten Dokumentation des Risikos eutrophi

28、erender Luftverschmutzung fr die Vegetation auch au-erhalb stdtischer Gebiete (vgl. Richtli-nie 2008/50/EG) lokale und kleinrumige Dokumentation der Lufthygiene und des Stadtklimas als komple-mentierende Manahme zu Dauermessstationen der Immissionsmessnetze mit Anlehnung an die nationale Umsetzung d

29、er EU-Immissionsgrenz-werte in der 39. BImSchV; insbesondere geeig-net fr vorausschauende Umweltvorsorge und zuknftige Umweltentwicklungen zur Integrati-on beispielsweise in Stadtklimagutachten, Bau-leitplanung, Flchennutzungsplan und Akti-onsplne Luftreinhaltung“ (Eutrophierung, Ver-sauerung) Dokum

30、entation der Wirkung einer Strung an-hand der Vernderung bestehender Flechten- und Moosgesellschaften Eine Strung kann ein natrliches Umwelter-eignis sein (z. B. Brand, Windwurf, Infektion durch lichenicole Pilze, Insektenfra) oder an-thropogene Vernderungen, wie Immissionen, Applikationsexperimente

31、 oder Waldkalkungen. Dokumentation der primren Sukzession auf bis dahin unbesiedeltem Substrat Beobachtung der Vernderung oder der Sukzes-sion bereits existierender Flechten- und Moos-gesellschaften Beobachtung von Fluktuationen von Flechten- und Moosbestnden Beobachtung der Entwicklung ausgewhlter

32、Ar-ten Monitoring klimatischer Vernderungen (als Er-gnzung zu VDI 3957 Blatt 20) Beobachtung des Einflusses der Substratalte-rung oder hnlicher Vernderungen auf die Sukzession der Flechten und Moose 1 Scope The method described here for the determination of the exact surface area of lichen thalli an

33、d bryo-phyte individuals may be used to work on the fol-lowing questions: evidence of potential damage to sensitive plants and ecosystems (e.g. heathland, moor, wood land) by nitrogen deposition in the context of licensing procedures according to TA Luft (Technical Instructions on Air Quality Contro

34、l) documentation of an impact of environmental incidents, e.g. before and after a potential emis-sion source is brought into service documentation of the risk of eutrophicating air pollution on vegetation even outside urban are-as (cf. Directive 2008/50/EC) local and small-scale documentation of air

35、 qual-ity and urban climate as complementing action to permanent monitoring stations of the air pol-lution surveillance network with reference to the national implementation of the EU immis-sion limits in the 39th Ordinance for the Im-plementation of the Federal Immission Control Act (BImSchV); part

36、icularly suitable for antici-patory environmental protection and future en-vironmental trends for the integration in e.g. ur-ban climate report, (urban) land use planning, and clean air plans (eutrophication, acidifica-tion) documentation of an impact of a disruption on the basis of changes in afore

37、 existing lichen and bryophyte communities A disruption might be a naturally occurring en-vironmental incident (as fire, windthrow, infec-tion by lichenicolous fungi, insects feeding on lichens) or anthropogenic alterations like emis-sions, application experiments, or liming. documentation of the pr

38、imary succession on an as yet uncolonized substrate monitoring of alterations or of the succession of preexisting lichen and bryophyte communities observation of fluctuations in lichen and bryo-phyte populations observation of the development of selected species monitoring of climate induced alterat

39、ions (sup-plementary to VDI 3957 Part 20) observation of an effect of substrate aging or any similar variations on the succession of bry-ophytes and lichens B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCBB7EF86D9NormCD - Stand 2015-08 4 VDI 3957 Blatt 8 / Part 8 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingen

40、ieure e.V., Dsseldorf 2015 Die Anzahl und zeitlichen Abstnde der einzelnen Aufnahmen orientieren sich an der Geschwindig-keit, mit der sich der Bestand verndert. Die Ver-nderungen der Flechtenvegetation infolge von Immissionsbelastung kann innerhalb von wenigen Wochen oder Monaten bis zu mehreren Ja

41、hren verlaufen 6; 8; 16 bis 18. Grundstzlich eignet sich das Verfahren auch zur Erfassung der Vernderungen von Biofilmen aus epiphytischen Algen, Cyanobakterien und Pilzen. The number and the frequency of individual re-cordings are geared to the velocity of the popula-tion changes. Changes of lichen

42、 vegetation due to emission load may proceed within a few weeks or within months to several years 6; 8; 16 to 18. In principle, the method is suitable for the assess-ment of changes of biofilms of epiphytic algae, cyanobacteria, and fungi. 2 Normative Verweise Das folgende zitierte Dokument ist fr d

43、ie Anwen-dung dieser Richtlinie erforderlich: VDI 3957 Blatt 1:2014-09 Biologische Messver-fahren zur Ermittlung und Beurteilung der Wir-kung von Luftverunreinigungen auf Pflanzen (Bioindikation); Grundlagen und Zielsetzung 2 Normative references The following referenced document is indispensa-ble f

44、or the application of this standard: VDI 3957 Part 1:2014-09 Biological measuring 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

45、Terms and definitions For the purpose of this standard, the terms and definitions as per VDI 3957 Part 1 apply. 4 Durchfhrung des Verfahrens 4 Implementation of the method 4.1 Auswahl geeigneter Aufnahmeflchen Die Auswahl und Anzahl der Bume fr die Foli-enaufnahme orientiert sich am Untersuchungszie

46、l und an statistischen Grundvoraussetzungen. Grundstzlich knnen jegliche Bume ausgewhlt werden, die zur praktischen Umsetzung des Unter-suchungsziels geeignet sind und die fr den ge-planten Untersuchungszeitraum zur Verfgung stehen. Im Fall von Wirkungsuntersuchungen von Immis-sionen oder experiment

47、ell applizierten Substanzen ist auf reproduzierbare Bedingungen zu achten, das heit, die Folienflchen (Gre: 20 cm 20 cm) sind an solchen Trgerbumen einzurichten, die den Ansprchen der Richtlinie VDI 3957 Blatt 13 gengen. In der Regel wird die artenreichste Stelle in 1 m bis 1,7 m Hhe am Baumstamm au

48、sgewhlt und dort die Folienflche positioniert. Es kann fr Applikationsexperimente sinnvoll sein, nur eine Baumart auszuwhlen oder die Folienflchen in gleicher Exposition einzurichten. Die Anzahl der Folienflchen wird von der Zahl notwendiger Kon-trollen und Replikate bestimmt. Bei anderen Fragestell

49、ungen (z. B. Sukzessionsfor-schungen) kann die Folie berall am Baumstamm oder an ausreichend starken sten platziert wer-den. 4.1 Selection of suitable recording areas The choice and number of trees for recordings, i.e. the tracing of the outer contours of individual li-chen and bryophyte thalli to transparency films, shall be adapted to the aim of the study and basic statistical requirements.