Per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen ( PFAS [ 1 ] bzw. PFASs [ 2 ] ) sind eine Gruppe synthetischer Organofluorverbindungen mit mehreren Fluoratomen an einer Alkylkette . [ 3 ] Aufgrund ihrer hohen chemischen und thermischen Stabilität verbleiben PFAS lange in der Umwelt, daher der gebräuchliche Name „ Ewigkeitschemikalien “. [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]

Die weitverbreitete Verwendung von PFAS begann 1938 mit der Erfindung von Teflon , einer Fluorpolymerbeschichtung , die hitze-, öl-, flecken-, fett- und wasserbeständig ist. Seitdem wurden Tausende von PFAS-Verbindungen entwickelt. [ 7 ] Sie werden in einer Vielzahl von Produkten eingesetzt, darunter wasserdichte Textilien , Yogahosen , Teppiche, Shampoo, Handydisplays, Wandfarben, Möbel, Klebstoffe, Lebensmittelverpackungen , Feuerlöschschaum , elektrische Isolierungen und Kosmetika .

Die Exposition gegenüber PFAS, von denen einige krebserregend oder endokrin wirksam sind , wird mit verschiedenen Krankheiten und Gesundheitsproblemen in Verbindung gebracht, darunter Krebs , Colitis ulcerosa , Schilddrüsenerkrankungen , eine suboptimale Antikörperantwort oder Immunschwäche, verminderte Fruchtbarkeit, Bluthochdruckerkrankungen in der Schwangerschaft, Entwicklungsstörungen bei Föten und Kindern, Adipositas und erhöhte Cholesterinwerte . [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] PFAS finden sich häufig im Grundwasser , Abwasser und Boden . Kläranlagen und Deponien weisen die höchsten Belastungen auf. [ 11 ] Gebiete in der Nähe von Flughäfen und Luftwaffenstützpunkten sind durch die Verwendung von PFAS-haltigem Löschschaum kontaminiert. [ 12 ] Darüber hinaus können die Aufnahme von PFAS durch Nutzpflanzen und die Bioakkumulation von PFAS in Fischen, Nutztieren und Wildtieren potenzielle Expositionswege für den Menschen darstellen. Aufgrund gesundheitlicher und umweltbezogener Bedenken im Zusammenhang mit vielen PFAS wurden PFOS und PFOA 2009 bzw. 2019 in das Stockholmer Übereinkommen über persistente organische Schadstoffe aufgenommen . Die Bewertung der potenziellen Risiken aller PFAS gestaltet sich jedoch aufgrund der großen Datenlücken hinsichtlich Toxizität und physikochemischer Eigenschaften schwierig. Von den Tausenden von Verbindungen, die in verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden, wurden nur wenige umfassend biologisch getestet. [ 13 ]

In einigen Ländern, wie beispielsweise der Europäischen Union , sind weitere Reduzierungen und ein vollständiges Verbot von PFAS geplant. Mehrere Unternehmen stellen den Verkauf von PFAS und PFAS-haltigen Produkten aufgrund von Gesundheitsrisiken und drohenden Rechtsstreitigkeiten freiwillig ein oder planen dies. Große Hersteller und Anwender wie die USA, Israel und Malaysia haben das Abkommen jedoch nicht ratifiziert, und die chemische Industrie hat bei den Regierungen Lobbyarbeit betrieben, um die Regulierungen zu reduzieren.

Definition

Eine Probe von PFOA, hier als weißer Feststoff dargestellt.

Per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen ( PFAS) sind eine Gruppe synthetischer Organofluorverbindungen mit mehreren Fluoratomen an einer Alkylkette . Verschiedene Organisationen verwenden unterschiedliche Definitionen für PFAS, was zu Schätzungen von 8.000 bis 7 Millionen Chemikalien innerhalb dieser Gruppe führt. Die EPA -Toxizitätsdatenbank DSSTox listet 14.735 verschiedene PFAS-Verbindungen auf. [ 14 ] [ 15 ] In PubChem sind 7 Millionen verzeichnet . [ 3 ]

Eine frühere Definition verlangte, dass PFAS mindestens eine Perfluoralkylgruppe , −C <sub>n</sub> F <sub> 2n + 1</sub> , enthalten . [ 16 ] Ab 2021 erweiterte die OECD ihre Terminologie und erklärte: „PFAS sind fluorierte Substanzen, die mindestens ein vollständig fluoriertes Methyl- oder Methylenkohlenstoffatom (ohne daran gebundenes H/Cl/Br/I-Atom) enthalten, d. h. mit wenigen Ausnahmen ist jede Chemikalie mit mindestens einer perfluorierten Methylgruppe ( −CF<sub> 3</sub> ) oder einer perfluorierten Methylengruppe ( −CF <sub>2 </sub>− ) ein PFAS.“ [ 2 ] [ 17 ]

Die US-Umweltschutzbehörde (EPA) definiert PFAS in ihrer Liste potenzieller Trinkwasserverunreinigungen ( Drinking Water Contaminant Candidate List 5) enger als Substanzen , die „mindestens eine der folgenden drei Strukturen enthalten: R−CF₂ − CF(R')R“ , wobei sowohl die −CF₂−- als auch die −CF−- Gruppen gesättigte Kohlenstoffatome sind und keine der R-Gruppen Wasserstoff sein darf; R−CF₂ − O−CF₂− ( R') , wobei beide −CF₂ −- Gruppen gesättigte Kohlenstoffatome sind und keine der R-Gruppen Wasserstoff sein darf; oder CF₃ − C−(CF₃ ) RR' , wobei alle Kohlenstoffatome gesättigt sind und keine der R-Gruppen Wasserstoff sein darf. [ 18 ] Eine Übersichtstabelle einiger PFAS-Definitionen findet sich in Hammel et al. (2022). [ 19 ]

Chemikalienproben

Skelettstruktur der Perfluoroctansulfonsäure (PFOS), eines wirksamen, persistenten und bioakkumulativen Fluortensids

Zu den häufig vorkommenden PFAS gehören: [ 20 ] [ 21 ]

Verwendung

Produkte

PFAS werden zur Herstellung von Fluorpolymeren mittels Emulsionspolymerisation verwendet . Aufgrund ihrer Beständigkeit gegenüber Hitze, Öl, Flecken, Fett und Wasser sind sie Bestandteil von Fleckenschutzmitteln, Polituren, Farben und Beschichtungen . [ 22 ] Ihre Verwendung begann mit der Erfindung von Teflon im Jahr 1938. Sie werden in Produkten wie wasserdichten Textilien wie Nylon , Yogahosen , Teppichen, Shampoo, Damenhygieneartikeln , Handydisplays, Wandfarben, Möbeln, Klebstoffen, Lebensmittelverpackungen , Feuerlöschschaum und der Isolierung von elektrischen Leitungen eingesetzt. [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ] Die Kosmetikindustrie verwendet PFAS in den meisten Kosmetik- und Körperpflegeprodukten , darunter Lippenstift , Eyeliner , Mascara , Make-up , Concealer , Lippenbalsam , Rouge und Nagellack . [ 26 ] [ 27 ] Pestizide wie Fluazinam und Flufenacet werden zu Trifluoressigsäure abgebaut . [ 28 ] [ 29 ] [ 30 ]

Fluortenside

Ein glänzender, kugelförmiger Wassertropfen auf blauem Stoff
Fluorhaltige, dauerhaft wasserabweisende Mittel machen einen Stoff wasserabweisend.

Fluorierte Tenside oder Fluortenside sind eine Untergruppe der PFAS, die sich durch einen hydrophoben fluorierten „Schwanz“ und einen hydrophilen „Kopf“ auszeichnen, die sich als Tenside verhalten. Sie sind bei der Reduzierung der Oberflächenspannung von Wasser wirksamer als vergleichbare Kohlenwasserstofftenside . [ 31 ]

Fluortenside reichern sich bevorzugt an den Phasengrenzen an . [ 32 ] Fluorkohlenwasserstoffe sind sowohl lipophob als auch hydrophob und weisen somit Öl und Wasser ab. Ihre Lipophobie resultiert aus dem im Vergleich zu Kohlenwasserstoffen geringeren Ausmaß an London-Dispersionskräften . Dies ist eine Folge der hohen Elektronegativität und der geringen Bindungslänge des Fluors , wodurch die Polarisierbarkeit der fluorierten Moleküloberfläche der Tenside reduziert wird. Fluortenside sind aufgrund der Stabilität der Kohlenstoff-Fluor-Bindung stabiler als Kohlenwasserstofftenside . Perfluorierte Tenside verbleiben aus demselben Grund länger in der Umwelt. [ 33 ]

Fluortenside wie PFOS, PFOA und Perfluornonansäure (PFNA) haben aufgrund ihrer Persistenz, Toxizität und ihres weitverbreiteten Vorkommens im Blut der Allgemeinbevölkerung die Aufmerksamkeit der Regulierungsbehörden auf sich gezogen. [ 34 ] [ 35 ]

Markt

Der Markt für PFAS wurde 2023 auf 28 Milliarden US-Dollar geschätzt. Der Großteil der PFAS wird von zwölf Unternehmen produziert: 3M , AGC Inc. , Archroma, Arkema , BASF , Bayer , Chemours , Daikin , Honeywell , Merck Group , Shandong Dongyue Chemical und Solvay . [ 36 ] Der Absatz von PFAS, die etwa 20 US-Dollar pro Kilogramm kosten, generierte 2023 einen Gesamtgewinn der Branche von 4 Milliarden US-Dollar pro Jahr bei einer Gewinnmarge von 16 %. [ 37 ]

Umwelteinflüsse

Vorkommen in Regen, Boden, Gewässern und Luft

Im Jahr 2022 überschritten die Konzentrationen von mindestens vier Perfluoralkylsäuren (PFAAs) im Regenwasser weltweit die von der EPA festgelegten Grenzwerte für Trinkwasser sowie vergleichbare Sicherheitsstandards in Dänemark, den Niederlanden und der Europäischen Union deutlich. Dies führte zu dem Schluss, dass „die globale Verbreitung dieser vier PFAAs in der Atmosphäre dazu geführt hat, dass die planetare Belastungsgrenze für chemische Verschmutzung überschritten wurde“ [ 38 ] . Die am häufigsten in der Umwelt vorkommende PFAS ist Trifluoressigsäure (TFA) [ 39 ] . Sie ist allgegenwärtig in der Umwelt, insbesondere in aquatischen Ökosystemen, wo sie in weltweit zunehmenden Konzentrationen vorkommt [ 40 ] .

Man ging bisher davon aus, dass PFAAs letztendlich in den Ozeanen landen und dort über Jahrzehnte verdünnt würden. Eine 2021 von Forschern der Universität Stockholm veröffentlichte Feldstudie ergab jedoch, dass sie häufig vom Wasser in die Luft gelangen, wenn Wellen auf Land treffen. Sie stellen eine bedeutende Quelle der Luftverschmutzung dar und gelangen schließlich in den Regen. Die Forscher schlussfolgerten, dass die Verschmutzung große Gebiete betreffen kann. [ 41 ] [ 42 ] [ 43 ] Auch Böden sind kontaminiert, und die Chemikalien wurden selbst in abgelegenen Gebieten wie der Antarktis nachgewiesen . [ 44 ] Bodenkontamination kann zu höheren PFAS-Konzentrationen in Lebensmitteln wie weißem Reis, Kaffee und Tieren führen, die auf kontaminierten Böden gehalten werden. [ 45 ] [ 46 ] [ 47 ] Eine weltweite Studie aus dem Jahr 2024, die 45.000 Grundwasserproben untersuchte, ergab, dass 31 % der Proben gesundheitsschädliche PFAS-Konzentrationen aufwiesen. Diese Proben stammten aus Gebieten, die nicht in der Nähe offensichtlicher Kontaminationsquellen lagen. [ 48 ]

Verunreinigungen wurden auch in Brunnen und anderen Trinkwasserquellen festgestellt. Diese Verunreinigungen treten in den USA, Großbritannien, Deutschland, Japan und Kanada auf, Informationen aus den meisten Entwicklungsländern sind jedoch nahezu nicht vorhanden. [ 49 ] Der Mangel an Informationen über PFAS-Verunreinigungen in Entwicklungsländern , insbesondere in Afrika, ist auf strukturelle sozioökonomische Ungleichheit und den fehlenden Zugang zu den teuren Laborkapazitäten zurückzuführen, die für die PFAS-Quantifizierung erforderlich sind. [ 50 ]

Bioakkumulation und Biomagnifikation

Bei marinen Arten des Nahrungsnetzes

Bioakkumulation reguliert die Konzentration von Schadstoffen, einschließlich PFAS, in einzelnen Organismen. Betrachtet man die Bioakkumulation im Kontext der gesamten Nahrungskette, spricht man von Biomagnifikation. Diese ist wichtig zu beobachten, da geringe Schadstoffkonzentrationen in Umweltmedien wie Meerwasser oder Sedimenten sehr schnell zu schädlichen Konzentrationen in Organismen höherer trophischer Ebenen, einschließlich des Menschen, ansteigen können. Die Konzentrationen in Lebewesen können sogar mehr als 5000-mal höher sein als die im Wasser vorhandenen Konzentrationen für PFOS und C<sub> 10 </sub>–C<sub> 14</sub> -PFCAs . [ 51 ] PFAS können durch die Aufnahme von Sedimenten, über das Wasser oder direkt über die Nahrung in einen Organismus gelangen. Sie reichern sich vor allem in proteinreichen Bereichen, im Blut und in der Leber an, finden sich aber auch in geringerem Maße im Gewebe. [ 52 ]

Bioakkumulation von PFAS: PFAS aus Sedimenten und Wasser können sich in Meeresorganismen anreichern. Tiere höherer Stufen der Nahrungskette reichern PFAS vermehrt an, da sie diese über ihre Beute aufnehmen.

In einer Studie an einer Gezeitenmündung in der Gironde (Südwestfrankreich) wurde eine hohe Bioakkumulation von PFOA und PFNA festgestellt. [ 33 ] PFOS, eine langkettige Sulfonsäure, wies in Fischen und Vögeln nördlicher Meere wie der Barentssee und der kanadischen Arktis die höchsten Konzentrationen im Vergleich zu anderen gemessenen PFAS auf. [ 53 ] Eine globale Metaanalyse ergab, dass die PFAS-Konzentrationen mit jedem trophischen Niveau im Durchschnitt um das Zweifache ansteigen, wobei die Konzentrationen zwischen den einzelnen Verbindungen erheblich variieren. [ 54 ] Besonders bemerkenswert ist, dass die industrielle Ersatzverbindung F-53B die höchste trophische Anreicherung aufwies und damit diejenige mehrerer älterer PFAS übertraf, die sie ersetzen sollte. [ 54 ]

Eine 2023 veröffentlichte Studie, die 500 Sammelproben von Fischfilets analysierte, die zwischen 2013 und 2015 in den gesamten Vereinigten Staaten im Rahmen der Überwachungsprogramme der EPA gesammelt wurden, zeigte, dass Süßwasserfische flächendeckend hohe Konzentrationen an schädlichen PFAS enthalten, wobei eine einzige Portion typischerweise den PFOS- Wert im Blut signifikant erhöht . [ 55 ] [ 56 ]

Die Bioakkumulation und Biomagnifikation von PFAS in Meeresorganismen wie Fischen und Schalentieren kann erhebliche Auswirkungen auf die menschliche Bevölkerung haben. [ 57 ] PFAS wurden häufig in Fischen und Schalentieren nachgewiesen, die üblicherweise von Menschen verzehrt werden. [ 58 ] Dies birgt Gesundheitsrisiken für den Menschen, und Studien zur Bioakkumulation in bestimmten Arten sind wichtig, um die täglich tolerierbaren Grenzwerte für den menschlichen Verzehr zu bestimmen und festzustellen, wo diese Grenzwerte überschritten werden und dadurch potenzielle Gesundheitsrisiken entstehen. [ 59 ] Dies hat insbesondere Auswirkungen auf Bevölkerungsgruppen, die große Mengen an Wildfischen und -schalentieren verzehren. [ 58 ] Die PFAS-Kontamination hat auch zu Störungen der Lebensmittelversorgung geführt, wie z. B. zu Fischereischließungen und -beschränkungen. [ 60 ]

PFAS werden durch Zugvögel aus verschmutzten südlichen Gewässern in die Arktis eingeschleppt. [ 61 ] Obwohl die Menge im Vergleich zur Einschleppung durch Wind und Ozeane deutlich geringer ist, fungieren die Vögel als Vektoren und verbreiten die giftigen Chemikalien. Rainer Lohmann, Ozeanograph an der University of Rhode Island , wies darauf hin, dass dies erhebliche lokale Auswirkungen hat, die für arktische Raubtiere verheerend sind, da sich die Giftstoffe in ihren Körpern anreichern. Die Schadstoffe gelangen nämlich oft direkt in die Nahrungskette, da die Vögel selbst Beute vieler Arten sind. [ 62 ]

Obwohl Fluortenside mit kürzeren Kohlenstoffketten möglicherweise weniger zur Akkumulation in Säugetieren neigen [ 22 ] , besteht weiterhin die Sorge, dass sie sowohl für den Menschen [ 63 ] [ 64 ] [ 65 ] als auch für die Umwelt schädlich sein könnten. [ 66 ] [ 67 ]

Gesundheitliche Auswirkungen

Die Exposition gegenüber PFAS erfolgt typischerweise durch den Verzehr von PFAS-kontaminierten Lebensmitteln oder Wasser sowie durch das Einatmen von PFAS aus der Luft. [ 68 ] Im Körper verbleiben einige PFAS in der Regel über acht Jahre im Körper. Sie werden nicht abgebaut, sondern über den Urin ausgeschieden. [ 69 ] Diese lange Verweildauer und die weitverbreitete Umweltbelastung führen zu einer Anreicherung von PFAS, die gesundheitsschädliche Folgen haben kann. [ 70 ] Aufgrund der großen Vielfalt an PFAS-Verbindungen fehlen qualitativ hochwertige epidemiologische Daten zu den Zusammenhängen zwischen den meisten spezifischen PFAS-Chemikalien und ihren toxikologischen Wirkungen. [ 71 ]

Auswirkungen der Exposition gegenüber PFAS auf die menschliche Gesundheit [ 72 ] [ 73 ]

Frühe arbeitsmedizinische Studien wiesen erhöhte Konzentrationen von Fluorchemikalien, darunter Perfluoroctansulfonsäure (PFOS) und Perfluoroctansäure (PFOA), im Blut exponierter Industriearbeiter nach, berichteten jedoch nicht über negative gesundheitliche Auswirkungen. [ 74 ] [ 75 ] Von 2005 bis 2013 führte das C8 Science Panel, bestehend aus drei Epidemiologen , im Rahmen einer Sammelklage von Gemeinden im Ohio River Valley gegen DuPont Gesundheitsstudien durch. [ 76 ] Basierend auf den PFOA- Konzentrationen im Blutserum von 69.000 Personen aus der Umgebung des DuPont- Werks Washington Works in Parkersburg, West Virginia, [ 77 ] berichtete dieses Panel über wahrscheinliche Zusammenhänge zwischen erhöhten PFOA-Konzentrationen im Blut und hohem Cholesterinspiegel , Colitis ulcerosa , Schilddrüsenerkrankungen , Hodenkrebs , Nierenkrebs , verzögerter Pubertätsentwicklung sowie schwangerschaftsbedingtem Bluthochdruck und Präeklampsie . [ 78 ] Diese Ergebnisse wurden seither durch weitere Studien bestätigt. [ 72 ] [ 79 ] [ 80 ]

Der Schweregrad vermuteter gesundheitlicher Auswirkungen durch PFAS kann je nach Expositionsdauer, Expositionsstärke und Gesundheitszustand variieren. [ 81 ] Säuglinge können PFAS sowohl während der Schwangerschaft als auch durch Übertragung von der Mutter auf das Kind über das Stillen ausgesetzt sein. [ 82 ] [ 83 ] Kinder und Säuglinge sind möglicherweise besonders anfällig für PFAS-Kontaminationen, was zu Symptomen wie niedrigem Geburtsgewicht , Frühgeburt , einer oder mehreren neurologischen Entwicklungsstörungen und einer verminderten Immunantwort auf Kinderimpfungen führen kann . [ 84 ]

PFOA wird von der Internationalen Agentur für Krebsforschung (IARC) als krebserregend für den Menschen (Gruppe 1) eingestuft und steht in signifikantem Zusammenhang mit dem Auftreten von Leber-, Bauchspeicheldrüsen- und Gebärmutterkrebs. PFOS wurde von der IARC aufgrund starker mechanistischer Hinweise ebenfalls als möglicherweise krebserregend für den Menschen (Gruppe 2b) eingestuft. [ 85 ] Es gibt Hinweise darauf, dass PFOA, Perfluorhexansulfonsäure (PFHxS) und Perfluornonansäure (PFNA) Leberschäden beim Menschen verursachen [ 86 ] und dass eine Exposition gegenüber PFAS mit männlicher Unfruchtbarkeit in Zusammenhang steht. [ 87 ]

Reaktionen auf die Kenntnis schädlicher Auswirkungen

Produktionsende

Unter Berufung auf gesundheitliche Bedenken haben mehrere Hersteller den Verkauf von PFAS oder PFAS-haltigen Produkten eingestellt oder angekündigt, dies zu planen. Zu diesen Unternehmen gehören WL Gore & Associates (Hersteller von Gore-Tex ), [ 88 ] Patagonia , [ 89 ] REI , [ 90 ] H&M , [ 91 ] und 3M . [ 92 ] [ 93 ] Eine Alternative für einige Unternehmen wäre die Verlagerung der Produktion in Länder wie Thailand und Indien gewesen, wo weniger strenge Regulierungen gelten. [ 94 ] [ 95 ] [ 96 ]

Unterdrückung von Informationen über gesundheitliche Auswirkungen

Seit den 1970er Jahren war DuPont und 3M bekannt, dass PFAS „beim Einatmen hochgiftig und beim Verschlucken mäßig giftig“ ist. [ 97 ] Die Hersteller nutzten verschiedene Strategien, um Wissenschaft und Regulierung zu beeinflussen – insbesondere durch die Unterdrückung unliebsamer Forschungsergebnisse und die Verzerrung der öffentlichen Debatte. [ 97 ] Im Jahr 2018, während der ersten Präsidentschaft von Donald Trump , übten Mitarbeiter des Weißen Hauses und die EPA Druck auf die US- Behörde für toxische Substanzen und Krankheitsregister aus , um eine Studie zu unterdrücken, die zeigte, dass PFAS gefährlicher sind als bisher angenommen. [ 98 ] [ 99 ]

Rechtsstreitigkeiten und Vorschriften

Externe Kosten , darunter solche im Zusammenhang mit der Sanierung von Boden- und Wasserverunreinigungen, der Behandlung damit verbundener Krankheiten und der Überwachung der Umweltverschmutzung, können laut ChemSec jährlich bis zu 17,5 Billionen US-Dollar betragen . [ 37 ] PFAS waren weltweit Gegenstand zahlreicher Klagen. [ 100 ] [ 101 ] [ 102 ] In den Vereinigten Staaten erreichten die Entschädigungszahlungen aufgrund von PFAS-Verschmutzungsklagen bis 2024 18 Milliarden US-Dollar. [ 103 ] Im Jahr 2023 schuf der Oberste Gerichtshof Schwedens einen Präzedenzfall, indem er Bürgern, die mit PFAS kontaminiertes Trinkwasser erhalten hatten, Schadensersatz zusprach. [ 104 ]

Länder wie Kanada haben Trinkwasserrichtlinien für PFOS und PFOA veröffentlicht [ 105 ]. Die Europäische Union entwickelt einen Aktionsplan zur Beseitigung nicht unbedingt notwendiger Verwendungen von PFAS [ 106 ] . Die Vereinten Nationen haben PFOS, PFOA, PFHxS, langkettige PFCAs und verwandte Chemikalien im Rahmen des Stockholmer Übereinkommens über persistente organische Schadstoffe für den Zeitraum 2009–2025 als persistente organische Schadstoffe eingestuft [ 107 ] [ 108 ].

Die US-Umweltschutzbehörde (EPA) hat unverbindliche Empfehlungen für die Belastung des Trinkwassers mit PFOA und PFOS veröffentlicht. [ 109 ] [ 110 ] Im Jahr 2021 war Maine der erste US-Bundesstaat, der diese Verbindungen bis 2030 in allen Produkten verbot. [ 111 ] Stand Oktober 2020 hatten die Bundesstaaten Kalifornien, Connecticut, Massachusetts, Michigan, Minnesota, New Hampshire, New Jersey, New York, Vermont und Wisconsin verbindliche Trinkwassernormen für zwei bis sechs verschiedene PFAS-Arten. [ 112 ]

Allerdings haben einige große Produzenten und Anwender wie die Vereinigten Staaten, Israel und Malaysia das Abkommen zur Reduzierung des PFAS-Einsatzes nicht ratifiziert, und die chemische Industrie hat bei Regierungen Lobbyarbeit betrieben, um die Regulierungen zu lockern. So scheiterten beispielsweise in den Vereinigten Staaten Gesetzesentwürfe zur Regulierung von PFAS in Kosmetika, Lebensmittelverpackungen und Textilien im Jahr 2022 im Kongress. [ 113 ]

Im Jahr 2026 hat Großbritannien die PFAS-Tests im Rahmen eines nationalen Plans zur Bekämpfung dieser Substanzen, die Anlass zu Umwelt- und Gesundheitsbedenken gegeben haben, verstärkt. Die Regierung erklärt, dass sie sich bis 2029 stärker an die EU-Vorschriften angleichen will, die ein Verbot aller nicht unbedingt notwendigen Verwendungen anstreben. [ 114 ]

Exposition durch Beruf

Die berufsbedingte Exposition gegenüber PFAS tritt in zahlreichen Branchen aufgrund der weitverbreiteten Verwendung dieser Chemikalien in Produkten und als Bestandteil industrieller Prozessströme auf. [ 81 ] Personen, die berufsbedingt PFAS ausgesetzt sind, weisen typischerweise höhere PFAS-Blutkonzentrationen auf als die Allgemeinbevölkerung, da ihr Risiko für versehentliche Aufnahme, Inhalation und Hautkontakt mit PFAS erhöht ist. [ 81 ] [ 115 ] [ 116 ] [ 117 ] [ 16 ] [ 118 ] Die berufsbedingte Exposition kann sowohl bei der PFAS-Produktion in fluorchemischen Anlagen als auch in anderen Branchen auftreten , die diese Chemikalien in ihren Prozessen und Produkten verwenden. [ 81 ]

Professionelle Skiwachstechniker

Im Vergleich zur Allgemeinbevölkerung, die verunreinigtem Trinkwasser ausgesetzt ist, sind professionelle Skiwachser einer deutlich höheren Belastung durch PFAS (PFOA, PFNA, PFDA, PFHpA, PFDoDA) ausgesetzt. Diese Belastung entsteht durch das Gleitwachs, das zur Beschichtung der Skiunterseiten verwendet wird, um die Reibung zwischen Ski und Schnee zu verringern. [ 119 ] Beim Auftragen des Wachses wird dieses erhitzt, wodurch Dämpfe und Partikel in die Luft freigesetzt werden. [ 119 ] Im Vergleich zu allen anderen gemeldeten berufsbedingten und wohnortnahen Belastungen wies die Skiwachsung die höchsten Gesamtkonzentrationen an PFAS in der Luft auf. [ 120 ]

Arbeiter in der Fluorchemikalienherstellung

Personen, die in Fluorchemikalien-Produktionsanlagen und in der verarbeitenden Industrie, die PFAS in industriellen Prozessen verwendet, arbeiten, können am Arbeitsplatz PFAS ausgesetzt sein. Ein Großteil unseres Wissens über die PFAS-Exposition und ihre gesundheitlichen Auswirkungen basiert auf arbeitsmedizinischen Studien an Arbeitern, die in Fluorchemikalien-Produktionsanlagen PFAS ausgesetzt waren. Diese Studien begannen in den 1940er Jahren und wurden hauptsächlich an Produktionsstandorten in den USA und Europa durchgeführt. Zwischen den 1940er und 2000er Jahren nahmen Tausende von PFAS-exponierten Arbeitern an Forschungsstudien teil, die das wissenschaftliche Verständnis der Expositionswege, der toxikokinetischen Eigenschaften und der mit der Exposition verbundenen gesundheitsschädlichen Auswirkungen erweiterten. [ 74 ] [ 121 ] [ 122 ]

Die erste Studie, die erhöhte Konzentrationen organischer Fluorverbindungen im Blut von Arbeitern in der Fluorchemie beschrieb, wurde 1980 veröffentlicht. [ 74 ] Sie wies die Inhalation als möglichen Expositionsweg für berufsbedingte PFAS nach, indem sie messbare Konzentrationen organischer Fluorverbindungen in Luftproben der Anlage nachweiste. [ 74 ] Arbeiter in Fluorchemieanlagen weisen höhere PFOA- und PFOS-Konzentrationen im Blut auf als die Allgemeinbevölkerung. Die Serum-PFOA-Konzentrationen bei Fluorchemiearbeitern liegen im Allgemeinen unter 20.000 ng/ml, es wurden jedoch auch Werte von bis zu 100.000 ng/ml berichtet, während die mittlere PFOA-Konzentration in nicht beruflich exponierten Vergleichsgruppen im gleichen Zeitraum 4,9 ng/ml betrug. [ 123 ] [ 75 ] Unter den Fluorchemiearbeitern weisen diejenigen mit direktem PFAS-Kontakt höhere PFAS-Konzentrationen im Blut auf als diejenigen mit intermittierendem oder keinem direkten PFAS-Kontakt. [ 121 ] [ 123 ] Es wurde gezeigt, dass die PFAS-Konzentrationen im Blut sinken, sobald der direkte Kontakt aufhört. [ 123 ] [ 124 ] Die PFOA- und PFOS-Konzentrationen sind bei US-amerikanischen und europäischen Arbeitern in der Fluorchemikalienindustrie aufgrund verbesserter Anlagen, vermehrtem Einsatz persönlicher Schutzausrüstung und der Einstellung der Produktion dieser Chemikalien zurückgegangen. [ 121 ] [ 125 ] Die berufsbedingte Exposition gegenüber PFAS in der Produktion ist in China weiterhin Gegenstand intensiver Forschung. Zahlreiche Studien belegen den Zusammenhang zwischen der Exposition von Arbeitern gegenüber verschiedenen PFAS. [ 126 ] [ 127 ] [ 128 ]

Feuerwehrleute

Feuerwehrleute verwenden wässrigen Filmbildungsschaum (AFFF).

PFAS werden aufgrund ihrer hydrophoben und lipophoben Eigenschaften sowie ihrer Stabilität bei hohen Temperaturen in Löschschäumen der Klasse B eingesetzt . [ 129 ] Obwohl Studien häufig durch zu geringe Fallzahlen eingeschränkt waren, deuten Forschungsergebnisse darauf hin, dass Feuerwehrleute höhere PFOS- und PFHxS-Blutwerte aufweisen als die Allgemeinbevölkerung. [ 130 ] [ 129 ] [ 115 ] [ 131 ] Die PFAS-Belastung ist bei Feuerwehrleuten weit verbreitet, nicht nur aufgrund des Einsatzes in Notfällen, sondern auch, weil PFAS in persönlicher Schutzausrüstung enthalten sind . In Anbetracht dieser Erkenntnisse haben Bundesstaaten wie Washington und Colorado die Verwendung von Löschschäumen der Klasse B für die Ausbildung und Prüfung von Feuerwehrleuten eingeschränkt und unter Strafe gestellt. [ 132 ] [ 133 ]

Die Anschläge vom 11. September und die darauffolgenden Brände führten zur Freisetzung giftiger Chemikalien, die in Materialien wie schmutzabweisenden Beschichtungen verwendet wurden. Einsatzkräfte waren bei diesem Ereignis durch das Einatmen von Staub und Rauch, die während und nach dem Einsturz des World Trade Centers freigesetzt wurden, PFOA, PFNA und PFHxS ausgesetzt. [ 134 ] Einsatzkräfte, die am oder in der Nähe von Ground Zero arbeiteten, wurden auf Atemwegs- und andere gesundheitliche Auswirkungen der Emissionen am World Trade Center untersucht. Erste klinische Tests zeigten eine hohe Prävalenz von Atemwegserkrankungen. Erste Symptome der Exposition äußerten sich häufig in anhaltendem Husten und pfeifenden Atemgeräuschen. PFOA und PFHxS waren sowohl im Rauch als auch im Staub nachweisbar, jedoch wiesen Einsatzkräfte, die Rauch ausgesetzt waren, höhere Konzentrationen von PFOA und PFHxS auf als diejenigen, die Staub ausgesetzt waren. [ 134 ]

Minderungsmaßnahmen

Es wurden verschiedene Strategien vorgeschlagen, um Menschen mit dem höchsten Risiko einer berufsbedingten PFAS-Exposition zu schützen. Dazu gehören Expositionsüberwachung, regelmäßige Blutuntersuchungen und die Verwendung PFAS-freier Alternativen wie fluorfreier Feuerlöschschaum und pflanzenbasiertes Skiwachs. [ 135 ]

Sanierung

Wasseraufbereitung

Für die Aufbereitung von Trinkwasser, Grundwasser, Industrieabwasser, Oberflächenwasser und anderen Gewässern wie beispielsweise Deponiesickerwasser können verschiedene destruktive und nicht-destruktive Technologien eingesetzt werden , darunter:

Zerstörungsfreie Verfahren

Zerstörungsmethoden

Die oben genannten Methoden werden sowohl im privaten als auch im öffentlichen Sektor auf Sanierungsflächen in den gesamten Vereinigten Staaten und anderen internationalen Standorten angewendet. [ 145 ]

Der in den USA ansässige Interstate Technology and Regulatory Council (ITRC) hat eine umfassende Bewertung von Ex-situ- und In-situ-Behandlungstechnologien für PFAS-belastete flüssige Matrices durchgeführt. Diese Technologien werden in praxiserprobte Technologien, Technologien mit begrenztem Anwendungsbereich und Entwicklungstechnologien unterteilt und lassen sich typischerweise einem der drei Technologietypen zuordnen: Trennung, Konzentration und Zerstörung. [ 141 ]

Schaumfraktionierung

Die Tensideigenschaften vieler PFAS führen zu deren Anreicherung an der Luft-Wasser-Grenzfläche. Bei der Schaumfraktionierung wird Luft durch PFAS-kontaminiertes Wasser geleitet, um Grenzflächen zu erzeugen, die PFAS binden und zur Oberfläche transportieren. Dabei entsteht ein Schaum, der direkt gewonnen oder zerstört werden kann. Durch das Fehlen einer festen Absorptionsfläche werden Verbrauchsmaterialien und Abfallprodukte reduziert, und es entsteht ein flüssiges Hyperkonzentrat, das in verschiedene PFAS-Zerstörungstechnologien eingespeist werden kann. In diversen Großversuchen und Feldanwendungen hat sich diese Technik als einfache und kostengünstige Alternative für komplexe, PFAS-belastete Gewässer erwiesen. [ 146 ] Die Schaumfraktionierung ist eine Weiterentwicklung der traditionellen, seit Jahrzehnten in der Industrie zur Extraktion amphiphiler Schadstoffe eingesetzten Absorptionsblasen-Separationsverfahren.

Analytische Methoden

Aufgrund der großen Vielfalt an PFAS-Strukturen verfolgen Analysemethoden für PFAS im Allgemeinen einen von zwei Ansätzen: gezielte und nicht-gezielte Analysen . Gezielte Methoden konzentrieren sich auf bekannte, besorgniserregende PFAS (z. B. PFOA, PFOS) und nutzen in der Regel die Festphasenextraktion mit Detektion mittels Flüssigkeitschromatographie-Massenspektrometrie (LC-MS). Beispielsweise ist die EPA-Methode 537.1 für die Anwendung in Trinkwasser zugelassen und kann 18 PFAS-Verbindungen quantifizieren [ 147 ] , während die EPA-Methode 1633A für die Anwendung in Abwasser, Oberflächenwasser, Grundwasser, Boden, Klärschlamm, Sediment, Deponiesickerwasser und Fischgewebe für 40 PFAS-Chemikalien zugelassen ist [ 148 ] . Die von der US-Umweltschutzbehörde (EPA) festgelegten Grenzwerte für PFOA und PFOS (4 Teile pro Billion ) sind durch die Nachweisgrenze gezielter Methoden für niedrige Konzentrationen begrenzt [ 149 ] .

Nicht-zielgerichtete Analysen verzichten häufig auf die Identifizierung und Quantifizierung spezifischer PFAS-Verbindungen, um die Gesamtmenge an PFAS besser zu verstehen. Beispielsweise quantifiziert die TOF-Analyse (Total Organic Fluorine) die Menge an Fluorid, die bei der Oxidation einer Probe bei ausreichend hohen Temperaturen entsteht, um die Kohlenstoff-Fluor-Bindung zu spalten. Die Messung erfolgt mittels Verbrennungsionenchromatographie. Varianten dieser Analyse sind die Bestimmung von adsorbierbarem organischem Fluor (AOF) und extrahierbarem organischem Fluor (EOF). Diese Verfahren nutzen ähnliche Festphasenextraktionsverfahren wie die zielgerichtete Analyse, verwenden jedoch die Verbrennungsionenchromatographie (CIC) als Detektor. [ 150 ] [ 151 ] Andere Tests, wie die Bestimmung der gesamten oxidierbaren Vorläuferverbindungen , verwenden chemische Techniken, um polyfluorierte Verbindungen in perfluorierte Verbindungen umzuwandeln und so die Vielfalt der PFAS in der Probe deutlich zu reduzieren. [ 152 ] [ 153 ]

Filme

  • The Devil We Know (2018): ein Dokumentarfilm, der die Gesundheitsgefahren von PFAS detailliert beschreibt. [ 154 ]
  • Dark Waters (2019): ein Thriller, der auf der Verteidigung von PFAS durch den Konzern DuPont basiert. [ 155 ]
  • Contaminated: The Carpet Industry's Toxic Legacy (2026): Dokumentarfilm über die Geschichte von PFAS und der Teppichindustrie. [ 156 ]
  • Everywhere & Forever: Blood. Water. And the Politics of PFAS (2025): ein Dokumentarfilm über PFAS und den Kampf gegen die Kontamination. [ 157 ]
  • Enthüllt: Wie man einen Planeten vergiftet (2024): eine Dokumentation, die die negativen externen Effekte der PFAS-Herstellung detailliert darlegt. [ 158 ]

Siehe auch

Referenzen

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Weiterführende Literatur