Konfliktbereich GVO-Anbau und Naturschutz Ansätze zur Regelung über die Exposition

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1 43. LAG der Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Gentechnik Sitzung 8. Mai 2012 in Mainz Konfliktbereich GVO-Anbau und Naturschutz Ansätze zur Regelung über die Exposition GVO-Pollenmonitoring und Projekte in Brandenburg am Beispiel Bt-Mais von Frieder Hofmann Integrierte Umweltüberwachung GbR

2 EU-Leitsätze bei GVO Koexistenz Vorsorge Technologieförderung Wahlfreiheit Einführung neuer Technologien wie GVO fördern, jedoch nicht zu Lasten, weder von Mensch und Umwelt (Vorsorgeprinzip), noch vorhandener Anbauformen (Koexistenz, Gewährleistung von konventionellem Anbau und Bio/Ökoanbau), Wahlfreiheit der Verbraucher.

3 Naturschutz und GVO Es gilt vorsorgender Schutz aufgrund nationalen und europäischen Rechts für geschützte Arten und Gebiete, auch für besonders sensible Pflanzen, Tiere und Ökosysteme.

4 Konfliktfeld: Bt-Maisanbau und Naturschutz Gentechnik-Gesetz regelt Koexistenz von Maisanbau über Abstandsregelung (150 m zu konventionellem und 300 m zu Bio/Ökoanbau) Jedoch war keine entsprechende Regelung für Naturschutzgebiete vorgesehen! Bt-Maisanbau in und in der Umgebung von Schutzgebieten NSG/FFH-Gebiet Lebensraum mit sensitiven und geschützten Nichtzielorganismen wie z.b. Schmetterlingen Konflikt Schmetterlingsbilder: W. Schön

5 Bt-Maisanbau im Bereich des FFH-Schutzgebietes Ruhlsdorfer Bruch und Pufferzonen

6 GVO-Pollenmonitoring zur Expositionsprüfung NSG/FFH-Schutzgebiet Ruhlsdorfer Bruch 2007/2008 PMF/Sigma-2 Exposition von NZO im Schutzgebiet durch Pollenflug Honigbiene Exposition von umherschweifenden Insekten Erfassung der Maispollenexposition mit standardisiertem Verfahren GVO-Pollenmonitoring VDI-Richtlinien 4330 Bl. 3+4 Technische und biologische Pollensammlung und PCR Ergebnisse Bt-Mais MON810 Pollen wurde sowohl über technische als auch biologische Sammlung bis mitten in das Schutzgebiet hinein nachgewiesen, so dass wesentliche Expositionen und Risiken für NZO nicht auszuschließen waren. (Details siehe Ober et al. 2008, Hofmann et al. 2008, 2009, 2010)

7 GVO-Pollenmonitoring zur Expositionsprüfung NSG/FFH-Schutzgebiet Ruhlsdorfer Bruch 2007/2008 Erlass 2008 in Brandenburg: Abstandsregelung von 800 m für sensitive Schutzgebiete Anbau von GVO wird außerhalb der Pufferzone zugelassen. Möchte ein Landwirt näher am Schutzgebiet anbauen, ist dies möglich, jedoch wird dann eine Umweltverträglichkeitsprüfung gefordert. Kontrolluntersuchungen in 2008 ergaben eine vom Abstand abhängige, deutliche Reduzierung der Bt-Maispollenexposition für das Schutzgebiet Abstandsregelung zeigt sich als ein wirksames Instrument für eine Expositionsminderung. Die Kombination von einfacher, allgemein gültiger Abstandsregelung mit fallspezifischer Umweltverträglichkeitsprüfung, wenn im Einzelfall eine Unterschreitung des Abstands intendiert wird, erscheint aus unserer Sicht als ein sinnvoller Regelungsansatz, der die gegensätzlichen Interessen beider Seiten berücksichtigt. Die Regelung ermöglicht Planungssicherheit für beide Seiten, Anbau und Naturschutz.

8 GVO-Pollenmonitoring Technische und biologische Pollensammlung Entwickelt und validiert in 2 Bund-Länder-FuE-Vorhaben , Initiierung BL-AG in Berlin Honig Pollenhöschen Quantifizierung des Polleneintrages über mikroskopische Pollenanalyse Ermittlung des GVO Anteils über PCR-Analyse Sigma-2 PMF Biologische Pollensammlung Honigbiene Technische Pollensammlung Sigma-2/PMF

9 Technische Pollensammlung mit PMF/Sigma-2 VDI-Richtlinie 4330 BL. 3 Exposition über Blühzeitraum ca. 4 Wochen im Juli/August Pollenmassenfilter PMF Bestimmung von Pollenfluss und GVO-Anteil Analyse von Pollen-DNA und transgenem Anteil per PCR SIGMA-2 Bestimmung von Pollendeposition Mikroskopische Pollenanalyse Brassica Picea abies

10 Biologische Pollensammlung mit Völkern der Honigbiene VDI 4330 Bl. 4 Matrix: Honig Pollenhöschen Bienenbrot Pollenhöschen

11 Analyse der Pollenproben in Honig, Pollenhöschen und Bienenbrot Mikroskopische Pollenanalyse (Melissopalynologie) Quantitativer Polleneintrag für die Zielarten Diversität der Pollenarten Honig Pollenhöschen Bienenbrot Analyse der Pollen DNA mittels PCR (Screening, qualitative und/oder quantitative PCR) GVO-Anteil Quelle: von der Ohe

12 Biologische und technische Pollensammlung ergänzen sich Technische Sammlung repräsentiert den Polleneintrag in der Luft am Messort Die biologische Sammlung mit Honigbienen stellt eine raumrepräsentative Sammlung dar, abhängig von der Sammelaktivität der Bienen ~4 km 50 km² p>5% 2,7 km 23 km² p=50% 2 km 13 km² p>80% 0,5 km 0,8 km² p>95% Ausbreitungsrechnung für Maispollen Sammelradien der Honigbienen mit Nachweiswahrscheinlichkeit von GVO in einer Honigprobe FuE-Vorhaben (Hofmann et al. 2005). Untersuchungsergebnis für gv-raps in Honig.

13 VDI-Richtlinienserie zum GVO-Monitoring VDI Richtlinien VDI-Richtlinienserie 4330 ff: Monitoring der Wirkungen gentechnisch veränderter Organismen 4133: Amphibien 4132: Wildbienen + Wespen Fachbeirat 4331: Bodenorganismen Blatt 13: Schmetterlinge Blatt 1 GVO-Monitoring. Grundlagen und Strategien Ökologische Wirkungen Blatt 12: Bodenmikrobiologie Blatt 10: Pflanzenkartierung Blatt 9: Vegetationsaufnahmen Blatt 2: Probenahmestrategie Exposition GVO - Pollenmonitoring Blatt 3: Technische Pollensammlung (PMF/Sigma-2) (2007) Blatt 4: Biologische Pollensammlung (Honigbiene) (2006) GVO Analysemethoden Blatt 5: PCR; DNA-Nachweis Probenahme Pflanzen Blatt 7: PCR, qualitativer DNA-Nachweis Blatt 11: ELISA; Nachweis Bt-Toxin Europäische Normung CEN-TS TC264 WG29

14 Auswertung der PMF-Daten zu Maispollendeposition in Relation zur Entfernung vom nächsten Maisfeldrand Entspricht einer Abstandsregelung unter normalen Anbaubedingungen Gutachten BfN Hofmann 2007 Größe der Kreisflächen entspricht ca. der Anzahl an Probestandorten Auswertung N=122 Standorte Stand N=242 (rechtes Bild)

15 Ergebnis Maispollendeposition in Relation zum Abstand vom nächsten Maisfeld

16 Ergebnis Maispollendeposition in Relation zum Abstand vom nächsten Maisfeld Für eine Abstandsregelung ist nach dem Vorsorgeprinzip der Ausschluss von Risiken mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit maßgebend, d.h. das obere Vertrauensintervall.

17 Abstandsfunktion bei Pollensammlerin Honigbiene Nachweiswahrscheinlichkeit von gv-raps in einer Probe per PCR in Relation zur Flugdistanz F+E, Hofmann et al Sammelbereich Trachterkundung p>5% ~4 km 50 km² 50%-NWG für GVP 2,7 km 23 km² wirtschaftlicher Sammelbereich p>80% 2 km 13 km² Nachweiswahrscheinlichkeit von GVP-Rapspollen in Bienenhonig per PCR in Relation zur Entfernung vom Rapsfeld Nahbereich p>95% 0,5 km 0,8 km²

18 Abstandsfunktion bei Pollensammlerin Honigbiene Nachweiswahrscheinlichkeit von gv-raps in einer Probe per PCR in Relation zur Flugdistanz F+E, Hofmann et al Sammelbereich Trachterkundung p>5% ~4 km 50 km² 50%-NWG für GVP 2,7 km 23 km² wirtschaftlicher Sammelbereich p>80% 2 km 13 km² Nachweiswahrscheinlichkeit von GVP-Rapspollen in Bienenhonig per PCR in Relation zur Entfernung vom Rapsfeld Nahbereich p>95% 0,5 km 0,8 km²

19 Bund-Länder-F+E-Vorhaben (UFOPLAN FKZ ) Exposition aus dem Bt-Maisanbau, Ausbreitungsmodellierung und Gewässer im Hinblick auf Regelungen für Schutzgebiete 1. Validierung des TA-Luft Ausbreitungsmodells für Maispollen anhand von Freilandmessungen für Abstandsregelungen zu Schutzgebieten 2. Erfassung der Variabilität der spezifischen Maispollendeposition auf Futterpflanzen von Schmetterlingen im Freiland 3. Exemplarische Abschätzung der Exposition von Gewässerökosystemen durch Pollen und Streu ÖKOLOGIE BÜRO S. Ober, C. Unseld IFÖN (Auftragnehmer und Projektkoordination) F. Hofmann Ökologiebüro TIEM Integrierte Umweltüberwachung GbR (Wiss. Projektleiter) U. Schlechtriemen TIEM Integrierte Umweltüberwachung GbR U. Kuhn Büro Kuhn / TIEM Dr. U. Janicke, Dr. L. Janicke Ing.-Büro Janicke Prof. Dr. W. Koch Fraunhofer ITEM Dr. K.-P. Wittich DWD Agrarmeteorologischer Dienst PD Dr. W. Kratz, C. Mante FU Berlin Prof. Dr. B. Schröder, B. Boessenkool, S. Haase, E. Niemann, L. Schiebel, R. Schütz, Uni Potsdam A. Schrade Naturwacht Dr. R. Wachter Pollenflug R. Vögel, J. Peil LUGV BBG Dr. M. Otto, BfN

20 Validierung Ausbreitungsmodellierung Ziel: Anwendung des etablierten TA-Luft Ausbreitungsmodells AUSTAL2000/LASAT für Abstandsregelung im Maisanbau Das Ausbreitungsmodell gilt für zahlreiche Anwendungen als validiert und wird breit für die Umweltüberwachung und für Regelungsaufgaben angewendet. Probleme gab es allerdings bis dato bei der Anwendung von Ausbreitungsmodellen für Maispollen : Unter ruhigen Luftbedingungen müssten die relativ großen Maispollen im Mittel bei ca m Abstand am Boden sein. Freilandmessungen zeigten jedoch, dass Maispollen erheblich weiter transportiert werden als per Modell vorhergesagt (s.a. Aylor 2003).

21 Diskrepanz Ausbreitungsmodellierung - Freilandmessungen Freilandmessung Ausbreitungsmodell Mögliche Gründe: - Ungenügend berücksichtigte meteorologische Effekte wie Thermik über dem Maisfeld oder Starkwinde während der Blüte auf Grund mangelnder Daten hierzu; - Ungenügende Daten zum zeitlichen Verlauf der Blüte; - Ungenauigkeiten des Ausbreitungsmodells für Mais, z.b. in der Grenzschichtparametrisierung; - Überlagerungseffekte durch Beiträge weiterer Maisfelder.

22 Freilandmessungen zur Validierung im Raum Angermünde Meteorologie mit Windfeld Zeitlicher Verlauf von Maispollenschütte und Immission Räumliche Verteilung der Maispollendeposition Pollenmonitor PMO für zeitlichen Verlauf Meteorologie mit 3D- Ultraschallanemometer, für Windfeld-Erfassung Pollenmassenfilter PMF für räumliche Verteilung

23 Berücksichtigung Maisanbau im Untersuchungsraum für Ausbreitungsmodell Freilandmessungen in Umgebung vom Versuchsfeld in 2010 Mais km x 10 km 30 km x 30 km

24 Freilandmessungen im Umfeld des Versuchsfeldes Erfassung von Meteorologie, zeitlichem Verlauf (PMO) und räumlicher Verteilung (PMF) der Maispollenimmission im Versuchsjahr Exposition von 23 PMF über Blühzeitraum für räumliche Verteilung Positionierung in unterschiedliche Entfernungen und Windrichtungen gemäß Vorgaben aus der Ausbreitungsrechnung Berücksichtigung von Gewässer (See, Sölle, Gräben, Feuchtgebiete) Positionierung der beiden Meteorologie-Stationen innerhalb und außerhalb des Maisversuchsfeldes Positionierung von 5 PMO innerhalb und außerhalb des Maisversuchsfeldes bis in 180 m Entfernung zur kontinuierlichen Erfassung von Maispollen in der Luft für zeitlichen Verlauf

25 Einordnung der PMF-Ergebnisse N = 22 N = 23 N = 18 N gesamt = 63 Ergebnis 1: Bestätigung des Gradienten der Maispollendeposition mit der daraus abgeleiteten Abstandsfunktion.

26 Variation des zeitlichen Verlaufs der Maispollenblüte Ergebnisse der PMO-Messungen 2011 Diurnaler Rhythmus Unterschiedliche Blühphasen

27 Variation im Verlauf der Maispollenblüte von Feld zu Feld Mittlere Tageswerte Variation der Maispollenblüte über einen Zeitraum von mehr als 4 Wochen Variation der Blühphase innerhalb eines Feldes von kompakt über ca. 2 Wochen bis über 3 Wochen auf Grund von Blühunterbrechungen bei ungünstiger Witterung

28 Ergebnisse der Ausbreitungsmodellierung Bei Berücksichtigung von: zeitlich differenzierten Verlauf der Maispollenschütte; zeitlich differenzierten Verlauf des dreidimenisonalen Windfeldes; sämtliche Maisfelder im 30 km x 30 km Umfeld.

29 Ergebnis: Gute Übereinstimmung Ausbreitungsmodell Freilandmessung Durchgezogene Linien: gemessen Gestrichelte Linien: modelliert und skaliert, Versuchsfeld und Umlandfelder AN2 (PMO) im Abstand 10m. AN1 (DWD) im Abstand 50m AN5 (PMO) im Abstand 180m

30 Ergebnis Validierung des Ausbreitungsmodells Der räumliche Verlauf der Maispollendeposition kann mit dem Lagrangeschen Partikelmodell nach VDI 3945 Bl. 3 bei ausreichend vorliegender detaillierter Datenlage zu Meteorologie, Verlauf der Maispollenschütte und Lage der Maisfelder realitätsnah berechnet werden. Das Modell ist damit übertragbar und kann verwendet werden, z.b. für: - Die Darstellung der zeitlichen Entwicklung der Maispollendeposition an bestimmten Orten, für die keine Messdaten vorliegen; gemessen berechnet

31 Ergebnis Validierung des Ausbreitungsmodells Der räumliche Verlauf der Maispollendeposition kann mit dem Lagrangeschen Partikelmodell nach VDI 3945 Bl. 3 bei ausreichend vorliegender detaillierter Datenlage zu Meteorologie, Verlauf der Maispollenschütte und Lage der Maisfelder realitätsnah berechnet werden. Das Modell ist damit übertragbar und kann verwendet werden, z.b. für: - Die Darstellung der zeitlichen Entwicklung der Maispollendeposition an bestimmten Orten, für die keine Messdaten vorliegen; - Die flächendeckende Darstellung der Maispollendeposition; - Retrospektive und Prognose-Rechnungen sowie Versuchsplanung..

32 Regulierungsansatz: Abstandsregelung Verschneidung Maisanbau, Schutzgebiete und 800 m - Pufferzone Maisanbau 2011 Rahmen: 30 km x 30 km 20 km x 20 km 10 km x 10 km Kerkow Angermünde Mais in Pufferzone Mais außerhalb Pufferzone CIR Wasser CIR Wald CIR Wiese CIR Acker 800 m - Pufferzone B. Boessenkool, J. Peil, R. Vögel, U. Janicke, F. Hofmann

33 Regulierungsansatz: Abstandsregelung Verschneidung Maisanbau, Schutzgebiete und 800 m - Pufferzone Maisanbau 2011 Rahmen: 30 km x 30 km 20 km x 20 km 10 km x 10 km Kerkow Angermünde Mais in Pufferzone Mais außerhalb Pufferzone CIR Wasser CIR Wald CIR Wiese CIR Acker 800 m - Pufferzone B. Boessenkool, J. Peil, R. Vögel, U. Janicke, F. Hofmann

34 Maispollendeposition n/m² Regelungsansatz mit Ausbreitungsrechnung 5 km x 5 km Ausschnitt, 2011

35 Maisfelder: weiß Regelungsansatz mit Ausbreitungsrechnung 5 km x 5 km Ausschnitt, 2011 Maispollendeposition n/m² Der 800 m-pufferabstand entspricht einer mittleren Pollendeposition von n/m² (3 Pollen/cm²). Hierdurch wird erreicht, dass in Gebieten außerhalb (z.b. Schutzgebiete) Pollendepositionen von über n/m² (25 n/cm²) mit einer 95%igen Wahrscheinlichkeit vermieden werden können. Die Pufferzone (Grenze cyan-grün) berücksichtigt realitätsnaher die Windverhältnisse und Pollenausbreitung und ergibt eine Bestätigung des Gradienten der Maispollendeposition mit der daraus abgeleiteten Abstandsfunktion.

36 Verschneidung Maisanbau, Ausbreitungsrechnung, Schutzgebiete Gesamtes Untersuchungsgebiet 30 km x 30 km, 2011 Schraffiert: Schutzgebiete Maispollendeposition n/m² Rahmen: 30 km x 30 km 20 km x 20 km 10 km x 10 km Potentielle Konfliktbereiche (Überschneidung Belastungslimit gemäß Pollenausbreitungsrechnung mit Schutzgebieten) lassen sich zb für eine fallspezifische Prüfung (UVP) identifizieren und im Hinblick auf eine Konfliktbereinigung behandeln

37 Exposition von Gewässerökosystemen Rosi-Marshall et al Douville et al Bøhn et al Pollenflug Eintrag über Winddrift während der Maisblüte direkte Exposition von NZO in Gewässern vornehmlich im Juli/August Drift im Gewässer Pollen und Streu werden im Gewässer verfrachtet und im Uferbereich/Sediment deponiert Exposition von NZO von Maisblüte im Sommer bis kommendes Frühjahr Streueintrag Eintrag während und nach der Maisernte vom Feld ins benachbarte Gewässer durch Wind und Regen

38 Erfassung des Streueintrages während der Ernte über die Luft

39 Erfassung des Streueintrages mittels Streufallen Positionierung von Streufallen während der Maisernte (Häckseln) in 2009 und In 2009 wurden 25 Streufallen und in Streufallen aufgestellt, wobei ein Entfernungsbereich vom Feldrand bis in 200 m Entfernung abgedeckt und Gewässer berücksichtigt wurden. Streufallen 2010 OKT PP-Multi-Box XXL 52 cm x 43 cm x 26 cm A = 0,22 m²

40 Maishäcksel-Streu: Größenfraktionen < 12 µm >63 µm < 125 µm > 180 µm > 1 mm

41 Maisstreu-Deposition Die Ergebnisse belegen auch für die Maisstreu einen deutlichen Zusammenhang von Eintrag und Entfernung bis in den Entfernungsbereich von 100 m, so dass auch hier Regelungsansätze zur Expositionsminderung möglich sind.

42 Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit

43 Ankündigung Das aktuelle Bund-Länder-F+E-Vorhaben (UFOPLAN FKZ ) befindet sich im Abschluss. Bericht und Ergebnispräsentation sind für Herbst ab Sept 2012 geplant. Termine werden rechtzeitig bekanntgegeben.