Wie PFAS in die Umwelt gelangen

Einleitung

Regenjacken, Kuchenformen, Teppiche oder Pfannen– viele Alltagsgegenstände enthalten sogenannte PFAS. Die Abkürzung PFAS steht für Per- und Polyfluorierte Alkylsubstanzen. Diese industriell hergestellten Chemikalien machen Industrie- und Alltagsprodukte u. a. wasser-, fett- und schmutzabweisend. Sie kommen in der Natur nicht vor.

Inzwischen lassen sich PFAS weltweit nachweisen: im Trink- und Grundwasser, im Boden sowie im menschlichen Körper, in Tieren und Pflanzen. Sie halten hohe Temperaturen aus, zersetzen sich fast überhaupt nicht und verbleiben daher über sehr lange Zeiträume in der Umwelt. Deshalb werden PFAS häufig als Ewigkeitschemikalien bezeichnet. 

Fachleute stufen sie als sehr bedenklich ein, denn bestimmte PFAS reichern sich in Ökosystemen und Organismen an und können der Gesundheit von Menschen und Tieren schaden. 

Wie können wir verantwortungsvoll mit diesen Substanzen umgehen? Und welche Folgen haben PFAS für Umwelt und Gesundheit? Dieser Text gibt einen Überblick über die Grundlagen, Chancen und Herausforderungen des Themas und dient als ergänzende Grundlage für die Lernpfade auf „Umwelt im Unterricht“, um das Thema zu vertiefen. 

• Sekundarstufe: Chemikalien in der Umwelt? Vorsorge und Nachsorge
• Sekundarstufe: Chemikalien: Aus der Regenjacke in die Umwelt?

Begriffe kurz erklärt

Per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen werden künstlich hergestellt und sind organische Verbindungen, bei denen der Wasserstoff am Kohlenstoffgerüst in diesen Verbindungen vollständig oder teilweise durch Fluoratome ersetzt wurde.

Bei polyfluorierten Chemikalien wurden die Wasserstoffatome teilweise durch Fluoratome ersetzt, bei perfluorierten Chemikalien vollständig.

Die Bindung zwischen Kohlenstoff und Fluor ist sehr stabil und lässt sich nur unter hohem Energieaufwand lösen. Aus diesem Grund sind viele dieser Stoffe in der Umwelt im Prinzip nicht abbaubar.

mycelia gGmbH, PFOA, CC BY-SA 4.0

Außerdem werden kurzkettige und langkettige PFAS unterschieden: PFAS sind kurzkettig, wenn ihre Kohlenstoffkette aus 6 oder weniger Kohlenstoffatomen besteht. Bei Langkettige PFAS bestehen die Kohlenstoffketten aus mindestens 7 Kohlenstoffatomen. Langkettige PFAS sind sehr persistent (langlebig). Kurzkettige PFAS sind zusätzlich sehr mobil. Zur Gruppe der PFAS gehören schätzungsweise mehr als 10.000 industriell hergestellte Substanzen: PFOS (Perfluoroktansulfonsäure) und PFOA (Perfluoroktansäure) gehören vielleicht zu den bekanntesten PFAS und sind am besten untersucht. Sie sind in vielen Ländern inzwischen stark eingeschränkt oder verboten.

Anwendung

PFAS werden seit mehreren Jahrzehnten in zahlreichen Industrie- und Alltagsprodukten eingesetzt. Ihre Verwendung unterliegt jedoch zunehmend strengeren gesetzlichen Regelungen. 

Sie kommen zum Beispiel in Antihaftbeschichtungen von Pfannen und Töpfen zum Einsatz. Auch Teppiche und Möbeloberflächen können damit behandelt sein. Zudem finden sich bestimmte PFAS in beschichteten Papieren und Lebensmittelverpackungen wie Pizzakartons oder Pappbechern. Viele Hersteller nutzen PFAS außerdem für  Outdoor-Textilien und Schuhen. Sie werden als Imprägnierung oder in Form von PFAS-Membranen eingesetzt. Darüber hinaus können sie in weiteren Produkten enthalten sein, beispielsweise in Baustoffen, Skiwachsen und Pestiziden.

Ein aktuelles Beispiel für die Beschränkung von PFAS ist ihr Einsatz in Feuerlöschschäumen. Hier  ist ihr Einsatz bereits eingeschränkt und wird nach Übergangsfristen verboten.

Herausforderungen

Wie gelangen diese Stoffe in die Umwelt?

PFAS können bereits bei der Herstellung von Produkten in die Umwelt gelangen, zum Beispiel durch Abluft aus Industrieanlagen oder Industrieabwasser. Aber auch im Haushalt werden sie durch den Gebrauch PFAS-haltiger Produkte freigesetzt: Manche PFAS-Verbindungen sind flüchtig, das heißt, sie können schon bei Raumtemperatur verdampfen. So können sich zum Beispiel solche PFAS aus Teppichen in der Luft von Innenräumen ausbreiten. Beim Reinigen von Textilien in der Waschmaschine gelangen PFAS in das Abwasser. In den Kläranlagen können die meisten PFAS-Verbindungen nicht abgebaut werden. So gelangen sie auch in Gewässer und Böden und werden inzwischen in Grund- und Trinkwasser nachgewiesen.

Wie belasten PFAS Menschen und Tiere?

Kurzkettige PFAS sind sehr mobil in Wasser und Boden und lassen sich sogar in der Arktis und Antarktis nachweisen. Darüber hinaus sind PFAS in fast allen wasserlebenden Tieren nachgewiesen, beispielsweise in Fischen und Robben. Sie reichern sich entlang der gesamten Nahrungskette an. Auch der Mensch nimmt PFAS über Nahrung und Trinkwasser auf. Sie sind im menschlichen Blut und in menschlichen Organen nachweisbar und werden auch von Schwangeren über die Plazenta an das ungeborene Kind und nach der Geburt über die Muttermilch weitergegeben. 

Einige PFAS können Effekte auf Stoffwechsel, Hormonhaushalt, Fortpflanzung und Immunsystem haben. Manche stehen im Verdacht, krebserregend zu sein. Die allermeisten PFAS sind aber noch nicht ausreichend untersucht worden, um Aussagen über Effekte auf die Gesundheit machen zu können. 

Umgang mit Hotspots

Es gibt Orte, die besonders stark mit PFAS belastet sind. Das können zum Beispiel Industriestandorte sein, Flughäfen oder Orte, an denen es gebrannt hat. Durch die weltweite Verbreitung können PFAS sich im Boden und Grundwasser anreichern.

An Orten mit besonders hohen PFAS-Konzentrationen, sogenannten Hotspots, werden gezielte Maßnahmen ergriffen, um eine weitere Ausbreitung der Schadstoffe zu begrenzen. So werden unter anderem Trinkwasserbrunnen stillgelegt und spezielle Aufbereitungsanlagen installiert, die PFAS aus dem Grundwasser entfernen.

Auf belasteten landwirtschaftlichen Anbauflächen werden nur noch bestimmte Pflanzen angepflanzt, die PFAS nicht oder nur in sehr geringem Maße aufnehmen. Für bestimmte Lebensmittel sind bereits Höchstwerte festgelegt.

Politische Regulierung

Einige PFAS-Verbindungen wie PFOS und PFOA sind bereits reguliert. Sie wurden jedoch häufig durch andere PFAS ersetzt. Diese sogenannte „bedauernswerte Substitution“ löst das Problem nicht, da viele Ersatzstoffe ähnliche Eigenschaften und Umweltauswirkungen haben. Deshalb wird an einer umfassenden Regulierung gearbeitet, die den Einsatz von PFAS auf das Notwendigste beschränkt.  Derzeit wird auf EU-Ebene eine Regelung zur Verwendung von PFAS vorbereitet. Ziel ist es, PFAS überall dort zu ersetzen, wo Alternativen verfügbar sind. Wo noch keine Alternativen absehbar sind, sollen Ausnahmen, Übergangsfristen oder andere Maßnahmen greifen, bis auch hier Alternativen vorhanden sind.  

Stockholmer Übereinkommen

Das Stockholmer Übereinkommen ist ein weltweites Abkommen und regelt  bindende Verbots- und Beschränkungsmaßnahmen für langlebige organische Stoffe. PFOS und PFOA wurden in das Stockholmer Übereinkommen aufgenommen. Damit sind ihre Verwendung und Herstellung weltweit stark eingeschränkt und sollen langfristig beendet werden – mit bestimmten Ausnahmen, wo keine Alternativen verfügbar sind.

REACH-Verordnung

REACH ist die 2007 in Kraft getretene Chemikalienverordnung auf Ebene der EU (Verordnung (EU) 1907/2006). Sie bildet zusammen mit der Verordnung zur Einstufung und Kennzeichnung von Stoffen und Gemischen das zentrale Regelwerk für den sicheren Umgang mit Chemikalien in der Europäischen Union. Übergreifende Ziele von REACH sind, Mensch und Umwelt wirksam vor problematischen Stoffen zu schützen, den freien Verkehr von Stoffen im EU-Binnenmarkt zu gewährleisten und alternative (tierversuchsfreie) Testmethoden zu fördern. https://www.umweltbundesamt.de/themen/chemikalien/reach-chemikalien-reach

PFAS im Alltag

Wir alle kommen mit PFAS Kontakt. Sie sind allgegenwärtig und der Kontakt mit ihnen unvermeidbar. Durch jahrzehntelange Nutzung eignet sich das Thema besonders gut, um Umwelt- und Gesundheitsfragen und die Folgen kurzsichtigen Handelns lebensnah zu behandeln. Im Unterricht können Ursachen, Folgen und teilweise Lösungsansätze von PFAS exemplarisch für den verantwortungsvollen Umgang mit Chemikalien thematisiert werden. Dabei lassen sich auch der Schutz von Umwelt und Gesundheit, die Verantwortung für zukünftige Generationen sowie politische Entscheidungsprozesse behandeln. Gleichzeitig regt das Wissen über PFAS dazu an, im Alltag bewusste Konsumentscheidungen zu treffen und Alternativen zu nutzen.

Weiterführende Links

Umweltbundesamt:

• PFAS-Portal https://www.umweltbundesamt.de/themen/chemikalien/chemikalien-reach/stoffe-ihre-eigenschaften/stoffgruppen/pfc-portal-start 
• PFAS im Menschen https://www.umweltbundesamt.de/pfas-im-menschen

Bundesinstitut für Risikobewertung:

• Themenseite PFAS https://www.bfr.bund.de/de/a-z_index/per__und_polyfluoralkylsubstanzen__pfas_-8102.html 

Bundesumweltministerium:

• PFAS-FAQ https://www.bmuv.de/faqs/per-und-polyfluorierte-chemikalien-pfas