FluorTECH

Non-Target- und Target-Analytik von Per- und Polyfluoralkylsubstanzen und deren Transformationsprodukten in kontaminierten Umweltproben

Per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen (PFAS) werden industriell für unterschiedliche Anwendungen produziert. Eingesetzt werden die Substanzen in Feuerlöschschäumen und als Beschichtung, beispielsweise für Pfannen, Textilien und Papierverpackungen. Die Organisation für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (engl., OECD) listet derzeitig ca. 4700 fluorierte Verbindungen aus der Industrie, mit unterschiedlichen physikalischen und chemischen Eigenschaften auf Grundlage der vielfältigen Molekülstrukturen und funktionellen Gruppen der PFAS auf. Diese unterschiedlichen Klassen von PFAS führen schließlich zu komplexen Abbauverhalten und Transferpotential in der Umwelt. Von höchstem Interesse sind die bisher am meisten untersuchten Transformationsendprodukte Perfluoroktansulfonsäure (PFOS) und Perfluoroktansäure (PFOA), aufgrund ihrer industriellen Bedeutung, Umweltpersistenz, Bioakkumulation und toxischen Effekten.
2013 wurden erstmals hohe Konzentrationen von PFAS-Abbauprodukten, unter anderem PFOA, nahe Raststatt (Baden-Württemberg) in einem Trinkwasserbrunnen detektiert. Die Kontaminationsquelle konnte mit großer Wahrscheinlichkeit auf verunreinigte Papierschlämme zurückgeführt werden, die zusammen mit Kompost in den 2000ern auf mind. 1000 ha Agrarflächen rund um Rastatt und Mannheim ausgebracht wurden. Dieser Kontaminationsfall wird innerhalb des vom Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Baden-Württemberg finanzierten Projekts FluorTECH untersucht.
Ein wichtiges Ziel dabei ist die Untersuchung von Transformationsprozessen und Transferpotential von PFAS aus Industrieprodukten in Boden, Pflanzen und Sickerwasser. Analytische Ergebnisse von technischen PFAS in Boden-Säulenversuchen, Pflanzenaufwuchs- und Abbauexperimenten sollen mit denen aus den Feldproben aus dem Kontaminationsgebiet verglichen werden, um die ursprünglich verwendeten industriellen PFAS und ihre Abbauprodukte zu identifizieren und zu quantifizieren.
Innerhalb der Arbeitspakete, welche am Department Analytik des UFZ angesiedelt sind, werden ultrahochauflösende Massenspektrometer-Techniken (unter Verwendung der Fouriertransformations-Ionenzyklotronresonanz-Massenspektrometrie, engl., FT-ICR MS) in einem neuen Non-Target-Ansatz zur Detektion von bisher unbekannten PFAS angewandt. Die Ultra-Hochleistungs-Flüssigkeitschromatografie Tandem-Massenspektrometrie, engl., UHPLC-MS/MS) wird außerdem für die Entwicklung von analytspezifischen, quantitativen Multimethoden für ionische und neutrale PFAS eingesetzt.
Die übergeordnete Zielsetzung des FluorTECH-Projekts ist die Schließung der Massenbilanz von organischem Fluor in Boden, Pflanzen und Grundwasser im Kontaminationsgebiet und die Vorhersage des zukünftigen Umweltverhaltens der im Boden befindlichen PFAS. Schließlich zielt die Studie auf ein verbessertes Verständnis zum Verbleib von PFAS und den Abbauprodukten in der Umwelt und die damit im Zusammenhang stehende Risikobewertung ab.