VDI 4331 Blatt 1-2014 Monitoring the effects of genetically modified organisms - Effects on soil organisms.pdf

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1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREMonitoring der Wirkungen von gentechnisch vernderten Organismen (GVO)Wirkungen auf BodenorganismenMonitoring the effects of genetically modified organismsEffects on soil organismsVDI 4331Blatt 1 / Part 1Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishVDI-Handbuch GVO-MonitoringDi

2、e deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. The German version of this standard shall be taken as authorita-tive. No guarantee can be given with respect to the English trans-lation. Inhalt SeiteVorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . .

3、 . . . . . 21 Anwendungsbereich . . . . . . . . . . . . . . 42 Begriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 Anforderungen an das Monitoring und Stand des Wissens . . . . . . . . . . . . 93.1 Gesetzliche und normative Grundlagen. . . 93.2 Erfassung der Funktionen von Bden und von Bodenorgani

4、smen . . . . . . . . . 113.3 Relevante Forschungsergebnisse zu Wirkungen von GVO . . . . . . . . . . 15 4 Ableitung geeigneter Organismengruppen . . 194.1 Kriterien fr die Auswahl mehrerer Organismengruppen. . . . . . . . . . . . . 194.2 Steckbriefe Organismengruppen . . . . . . 214.3 Auswahlmatrix

5、. . . . . . . . . . . . . . . 485 Untersuchungsplan, Probenahmedesign und Auswertung . . . . . . . . . . . . . . . . 556 Qualittssicherung . . . . . . . . . . . . . . . 60Schrifttum. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63Contents PagePreliminary note . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Introd

6、uction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 Terms and definitions . . . . . . . . . . . . . 53 Monitoring requirements and current state of knowledge . . . . . . . . . . . . . . . 93.1 Legislative and normative basis . . . . . . 93.2 Monitor

7、ing the functions of soil and soil organisms . . . . . . . . . . . . . 113.3 Relevant research findings regarding the effects of GMO cultivation on soil organisms . . . . . . . . 154 Derivation of suitable organism groups. . . . 194.1 Criteria for selecting several organism groups . . . . . . . . .

8、. . . . . 194.2 Profiles of organism groups . . . . . . . . 214.3 Selection matrix . . . . . . . . . . . . . . 485 Monitoring plan, sampling design and evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . 556 Quality assurance . . . . . . . . . . . . . . . 60Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9、. . 63Zu beziehen durch / Available at Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin Alle Rechte vorbehalten / All rights reserved (a) Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2014Vervielfltigung auchfr innerbetrieblicheZwecke nichtgestattet / Reproduction evenfor internal use not permittedICS 07.080 Januar 20

10、14 January 2014VDI-RICHTLINIENVDI-Gesellschaft Technologies of Life Sciences (TLS) Fachbereich Biodiversitt, GVO-Monitoring und RisikomanagementFrhere Ausgabe: 02.13Entwurf, deutschFormer edition: 02/13Draft, in German onlyB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCAB7EF8CD9NormCD - Stand 2014-02Alle Rech

11、te vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2014 2 VDI 4331 Blatt 1 / Part 1VorbemerkungDer Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Be-achtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richt-linie VDI 1000.Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, der Fotokopie, der elektronischen V

12、erwendung und der bersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstndig, sind vorbehalten.Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie ist unter Wahrung des Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenz-bedingungen (www.vdi.de/richtlinien), die in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich.Allen, die ehrenamtlich an

13、der Erarbeitung dieser VDI-Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt.Eine Liste der aktuell verfgbaren Bltter dieser Richtlinienreihe ist im Internet abrufbar unter www.vdi.de/4331.EinleitungMit der europischen Richtlinie 2001/18/EG ber die absichtliche Freisetzung gentechnisch vernderter Organismen

14、(GVO) in die Umwelt wird ein Monito-ring der Auswirkungen von gentechnisch vernder-ten Organismen und ihrer Verwendung auf die menschliche Gesundheit und die Umwelt vorge-schrieben, um eventuelle negative Wirkungen frh-zeitig zu erkennen. In der Ratsentscheidung 2002/811/EG sind weiterfhrende Leitli

15、nien zur Umset-zung des Monitorings festgelegt worden. Weitere Hinweise auf die allgemeinen Anforderungen an ein Monitoring und seine Durchfhrung werden in der Richtlinie VDI 4330 Blatt 1 gegeben. Grundstzlich kann die Verwendung bewhrter und standardisierter Prfverfahren mageblich zur Gewinnung bel

16、astba-rer Daten beitragen.Unter GVO wird in der vorliegenden Richtlinie im-mer die Gesamtheit des jeweils modifizierten Orga-nismus (meist eine gentechnisch vernderte Pflanze) und gegebenenfalls dessen transgene Produkte ver-standen 1. Diese Richtlinie liefert methodische Grundlagen zum schutzgutbez

17、ogenen Monitoring der Wirkungen von GVO auf Bodenorganismen. Damit in Zusammen-hang stehen Wirkungen auf die natrliche Funktion des Bodens als Lebensraum fr Bodenorganismen ( 2 (2) 1.a BBodSchG). Je nach Szenario knnen auf untergeordneter Ebene folgende Schutzgter in ei-nem Monitoringprogramm betrac

18、htet werden: die Struktur der Bodenlebensgemeinschaft unddamit die Biodiversitt (biodiversity) auf unter-schiedlichen Skalenebenen eines NaturraumsPreliminary noteThe content of this standard has been developed in strict accordance with the requirements and recom-mendations of the standard VDI 1000.

19、All rights are reserved, including those of reprinting, 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 copy-right is permitted subject to the licensing conditions

20、specified in the VDI Notices (www.vdi.de/richtlinien). We wish to express our gratitude to all honorary con-tributors to this standard.A catalogue of all available parts of this series of standards can be accessed on the internet at www.vdi.de/4331.IntroductionEuropean Directive 2001/18/EC on the de

21、liberate re-lease into the environment of genetically modified or-ganisms (GMOs) prescribes monitoring as a means of identifying potential adverse effects of GMOs and their use on human health and the environment at an early stage. Council Decision 2002/811/EC lays down supplementary guidance notes

22、for implement-ing monitoring strategies. Standard VDI 4330 Part 1 provides further guidance on the general require-ments of a monitoring plan and how to implement it. The use of well-established, standardised test meth-ods is of vital importance to ensure that reliable data is obtained. For the purp

23、oses of the present standard, GMO refers to the respective modified organism in its entirety (usually a genetically modified plant) and any trans-genic products derived from it 1. This standard describes basic methodological princi-ples for monitoring the effects of GMOs on soil or-ganisms as the ob

24、jects of protection. This also in-cludes their impact on the natural functioning of soil as a habitat for soil organisms ( 2 (2) 1.a of the Fed-eral Soil Protection Act (BBodSchG). Depending on the scenario, the following objects of protection may be included in a monitoring programme at a second-ar

25、y level: the structure of the soil community and thus thebiodiversity at different scale levels within a bio-geographic regionB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCAB7EF8CD9NormCD - Stand 2014-02All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2014 VDI 4331 Blatt 1 / Part 1 3 die Leist

26、ungen der Bodenlebensgemeinschaft (Ecosystem Services), z. B. fr den Nhrstoff-kreislaufDurch den Schutz der Leistungen der Bodenlebens-gemeinschaft wird indirekt auch die natrliche Funk-tion des Bodens als Abbau-, Ausgleichs- und Auf-baumedium fr die Stoffumwandlungseigenschaften des Bodens bei stof

27、flichen Einwirkungen geschtzt. Insgesamt trgt der Schutz der Bodenorganismenge-meinschaften damit langfristig zur Sicherung bzw. zur Wiederherstellung der natrlichen Bodenfunktio-nen bei ( 1 BBodSchG).Bodenorganismen bieten die Mglichkeit, unmittel-bare Auswirkungen der GVO zu erfassen. Darber hinau

28、s zeigen sie auch indirekt durch die GVO-Nut-zung hervorgerufene Vernderungen in der Land-schaft an, insbesondere durch vernderte Landnut-zung (z. B. Bodenbearbeitung, Anbausysteme).Die im Rahmen eines GVO-Monitoringprogramms beobachtete Diversitt oder Leistung von Bodenorga-nismen an einem Standort

29、 (das heit der Istzustand) sagt, fr sich allein genommen, nichts ber den ko-logischen Zustand der jeweiligen Bodenorganismen-gemeinschaft aus, einschlielich der Frage, ob GVO diese Gemeinschaft beeinflusst haben oder nicht. Dazu muss vorab ein Bewertungsmastab (das heit ein Referenzsystem, aus dem S

30、ollwerte abgeleitet werden knnen) fr den jeweiligen Messparameter festgelegt werden, um eine bestimmte Beobachtung als positiv oder negativ beurteilen zu knnen. Es ist also notwendig solche Referenzen, z. B. im Sinne ei-nes guten kologischen Zustands“, zu definieren, da nur so eine Abweichung erkann

31、t und bewertet wer-den kann 2 bis 4.Die vorliegende Richtlinie soll auch einen Beitrag dazu leisten, die Datenbasis fr ein solches Referenz-system zu verbessern. Ein solches System kann zu-dem, unabhngig von mglichen Auswirkungen von GVO, generell zur Beurteilung und Bewertung der Auswirkungen anthr

32、opogener Aktivitten auf die Le-bensraumfunktion von Bden eingesetzt werden; vor allem, wenn die erhobenen Daten zentral in einer Da-tenbank gesammelt und damit einer allgemeinen Auswertung zur Verfgung gestellt werden 5. Da-mit wird zugleich ein Beitrag zur Implementierung der in dem Entwurf der eur

33、opischen Bodenrahmen-richtlinie 6; 7 (EU 2006a, b) genannten Monito-ringmanahmen zur Erfassung der Bodenqualitt ge-leistet. Beispielhaft seien in diesem Zusammenhang die Empfehlungen des EU-Vorhabens ENVASSO 8 zu einem EU-weiten Bodenmonitoring mit Regen-wrmern bzw. Enchytraeen, Collembolen und Mikr

34、oorganismen genannt. the ecological functions provided by the soil com-munity (ecosystem services), e. g. for the nutrient cycleBy protecting ecosystem services provided by the soil community, we indirectly protect the natural functioning of the soil as a medium for decomposi-tion, balancing and res

35、toration as a result of its sub-stance-converting properties. Overall, the protection of soil communities makes a lasting contribution to protecting or restoring natural soil functions pursuant to 1 of the BBodSchG. Soil organisms provide opportunities to determine not only the direct effects of GMO

36、s; they can also be used to monitor changes to the landscape caused in-directly by GMO cultivation, in particular as a result of changes in land use (e. g. soil cultivation methods and crop rotations).The diversity of soil organisms, or the ecosystem services they provide, observed during the course

37、 of GMO monitoring at a particular site (i. e. the actual status) alone provides no information about the eco-logical status of the soil community, including whether or not GMOs have had an influence on this community. In addition, a benchmark for assessment (i. e. a reference system from which targ

38、et values can be derived) must be determined in advance for each measurement parameter in order to establish whether a specific observation is negative or positive. Such references must be defined, for example in terms of “good ecological status”, as this is the only way to identify and evaluate a d

39、eviation 2 to 4. This standard also aims to help improve the database for such a reference system. Irrespective of the poten-tial effects of GMOs, this type of system can also be used to assess and evaluate the impact of anthropo-genic activities on soil habitat functions; especially if the data obt

40、ained are stored in a central database and made available for general evaluation purposes 5. This will also contribute to implementing the meas-ures proposed in the draft European Soil Framework Directive 6; 7 (EU 2006a, b) for monitoring soil quality. Recommendations put forward by the EU ENVASSO p

41、roject (Environmental Assessment of Soil for Monitoring) 8 for a Europe-wide soil mon-itoring programme based on earthworms, enchytraeids, collembola and microorganisms are worth mentioning in this connection. B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCAB7EF8CD9NormCD - Stand 2014-02Alle Rechte vorbehalte

42、n Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2014 4 VDI 4331 Blatt 1 / Part 11 AnwendungsbereichDie vorliegende VDI-Richtlinie soll beim Monitoring der Wirkungen von gentechnisch vernderten Orga-nismen auf Bodenorganismen basierend auf der EU-Richtlinie 2001/18/EG und der Ratsentscheidung 2002/811/

43、EG eingesetzt werden. Sie gibt Kriterien fr die Planung und Durchfhrung eines Monitorings der Bodenorganismen vor und bildet den Rahmen fr methodische Anleitungen, die in der Richtlinie VDI 4331 Blatt 2 beschrieben werden.Diese Richtlinie stellt geeignete Erfassungsmethoden vor und liefert Entscheid

44、ungskriterien fr eine sinn-volle Methodenauswahl. Wesentlicher Bestandteil der Methodenauswahl ist eine Festlegung auf die zu untersuchenden Organismengruppen. Zu diesem Zweck werden Informationen ber Bodentiere nach epigischen und endogischen Arten unterteilt. Es werden ihre kologischen Eigenschaft

45、en und trophi-schen Positionen in der Lebensgemeinschaft be-schrieben sowie Hinweise zur Bearbeitbarkeit gege-ben. Anhand eines Entscheidungsbaums wird ein ad-quates Vorgehen bei der Planung eines Monitorings ermglicht. Zudem werden spezifische Informatio-nen zur Qualitt und Aussagekraft der Erhebun

46、gen sowie zur erwarteten Exposition der Organismen-gruppen gegenber GVO geliefert. Die in dieser Richtlinie beschriebenen Methoden eigenen sich ins-besondere fr einen Einsatz im Rahmen der Planung und Durchfhrung eines anbaubegleitenden Monito-rings der Umweltwirkungen von gentechnisch vern-derten O

47、rganismen. Diese Richtlinie kann ebenfalls in anderen Bereichen Anwendung finden: im Rahmen des Zulassungsverfahrens von GVO, z. B. fr prospektiv hypothesengesttzte Erhebun-gen (Freilandexperimente) im Rahmen der Um-weltrisikobewertung fr ein Bodenmonitoring nach dem Entwurf der europischen Bodenrah

48、menrichtlinie (6; 7, EU 2006a, b) fr weitere naturschutzfachliche Fragestellungen, die eine Erfassung und Bewertung der Vernde-rung der Bodenbiodiversitt oder Bodenfunktion erfordernber die Auswahl geeigneter Erfassungsmethoden und Organismengruppen hinaus, werden Hinweise zur (statistischen) Auswer

49、tung der Ergebnisse und zur Datenerfassung sowie Vorschlge zur fachlichen Bewertung der Ergebnisse gemacht. 1 ScopeThis VDI Standard is designed to be used for moni-toring the effects of genetically modified organisms on soil organisms based on the provisions of Euro-pean Directive 2001/18/EC and Council Decision 2002/811/EC. It describes criteria for designing and implementing a monitoring strategy for soil organ-isms and prov