Anfang dieses Jahres schlug die US-Umweltschutzbehörde maximal zulässige Konzentrationen im Trinkwasser für sechs PFAS (Per- und Polyfluoralkylsubstanzen) vor – sogenannte ewige Chemikalien. Die Normentwürfe machen jedoch nicht die Hälfte der PFAS an kontaminierten Standorten im ganzen Land aus.
Die Ergebnisse stammen von einem Team unter der Leitung der Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) und werden in der Zeitschrift veröffentlicht Umweltwissenschaft und -technologie.
PFAS sind unter anderem in feuerhemmenden Schaumstoffen enthalten und reichern sich in der Umwelt an, seit sie in den 1930er Jahren erstmals von Dupont erfunden und ab den 1950er Jahren von 3M in großem Umfang hergestellt wurden. Die Exposition gegenüber einigen PFAS ist mit einer Reihe von Gesundheitsrisiken verbunden, darunter Krebs, Immunsuppression, Diabetes und niedriges Geburtsgewicht des Kindes.
PFAS-Verbindungen gibt es in zwei Formen: einer Vorläuferform und einer Endform. Bei den meisten überwachten PFAS-Verbindungen handelt es sich um Endverbindungen. Der Entwurf der Trinkwasservorschriften der EPA sieht sechs Endverbindungen vor, die unter normalen Umweltbedingungen nicht abgebaut werden. Vorläuferverbindungen können durch biologische oder umweltbedingte Prozesse in Endformen umgewandelt werden. Es gibt viele Vorläuferverbindungen, von denen die meisten nicht routinemäßig überwacht werden und derzeit keine reguliert sind.
Das US-Militär ist der weltweit größte Verwender von feuerhemmenden Schäumen mit PFAS, bekannt als AFFF (Aqueous Film Forming Foam). Hunderte von Militärstützpunkten in den USA und auf der ganzen Welt verwendeten jahrzehntelang AFFF mit einem hohen Anteil an PFAS für Brandschutzübungen und die Brandbekämpfung. Die Verwendung von AFFF ist eine der größten Quellen für PFAS-Kontaminationen im Trinkwasser.
„Viele in AFFF vorhandene PFAS-Vorläufer sind schwer zu messen. Diese Arbeit zeigt, dass sie sich an AFFF-kontaminierten Standorten langsam in gesundheitlich bedenkliche PFAS umwandeln und zur nachgelagerten Kontamination beitragen“, sagte Elsie Sunderland, Fred Kavli-Professorin für Umweltchemie und Professorin für Erde und Planetary Sciences am SEAS und leitender Autor des neuen Artikels.
Ein Großteil der PFAS an Militärstandorten besteht aus Vorläuferstoffen, die in den Standardanalysemethoden nicht berücksichtigt werden. Mithilfe einer zuvor im Sunderland-Labor entwickelten Methode, die alle Vorläufer in AFFF erfasst, modellierte das Harvard-Team die erwartete Dauer und den Beitrag dieser Vorläufer zur Grundwasserverschmutzung. Die Studie kommt zu dem Ergebnis, dass die Kontamination von zwei der neu regulierten PFAS-Chemikalien (Perfluorhexansulfonat: PFHxS und Perfluorbutansulfonat: PFBS) auf einem Militärstützpunkt in Cape Cod, Massachusetts, durch die Biotransformation mikrobieller Vorläufer im Boden aufrechterhalten wird. Diese Vorläufer werden im Boden zurückgehalten, wo sie in Endform in Konzentrationen ins Grundwasser gelangen, die tausendmal höher sind als die von der EPA festgelegten sicheren Werte.
Mithilfe eines Computermodells und Felddaten prognostizierten die Forscher, dass die weitverbreitete PFAS-Kontamination der Trinkwasserversorgung in der Nähe militärischer Einrichtungen ohne Sanierung wahrscheinlich noch Jahrhunderte andauern wird. Trotz der Kontamination nahegelegener Grundwasserleiter, die möglicherweise bereits ein Risiko für die menschliche Gesundheit darstellt, befindet sich der Großteil der PFAS immer noch in den Böden rund um diese kontaminierten Standorte, was die dringende Notwendigkeit von Fortschritten in der Sanierungstechnologie unterstreicht, die sowohl End- als auch Vorläuferverbindungen wirksam reinigen . Da sich die Vorschriften nur auf Endverbindungen konzentrieren, ist die Wirksamkeit aktueller Sanierungstechnologien bei der Beseitigung von Vorläufern nicht bekannt.
Die Forscher kamen zu dem Schluss, dass die erhöhte PFAS-Exposition stromabwärts von mehr als 300 US-Militäreinrichtungen, die die Feuerlöschschäume verwendeten, ebenfalls über Jahrhunderte anhalten könnte.
„Die Rolle von PFAS-Vorläufern bei der Aufrechterhaltung gefährlicher Kontaminationsniveaus auf der Joint Base Cape Cod gibt Anlass zur Sorge, ob Expositionsrisiken in der Nähe von Hunderten anderer Standorte unterschätzt werden, an denen sie nicht gemessen werden“, sagte Bridger Ruyle, der Erstautor der Studie und ehemalige Doktorand in Sunderlands Labor.
Die öffentliche Kommentierungsfrist für EPAs Entwurf einer PFAS-Trinkwasserverordnung endet am 30. Mai. Obwohl dies ein Schritt in die richtige Richtung ist, gibt es Tausende chemischer PFAS-Strukturen, von denen bereits mehrere Hundert in der Umwelt nachgewiesen wurden, stellt Sunderland fest.
In verwandten Arbeiten auch veröffentlicht in Umweltwissenschaft und -technologie Heute hat die Gruppe aus Sunderland außerdem gezeigt, dass die Anzahl der militärischen Brandübungsplätze innerhalb eines Wassereinzugsgebiets ein guter Indikator für die PFAS-Kontamination in der Trinkwasserversorgung einer Gemeinde ist. Einige Gruppen sind jedoch einem höheren Risiko ausgesetzt als andere. Eine demnächst erscheinende Veröffentlichung des Sunderland-Labors dokumentiert deutliche soziodemografische Unterschiede bei der Exposition gegenüber PFAS und der Nähe zu PFAS-Quellen im ganzen Land.
Weitere Autoren sind Colin Thackray und Chad Vecitis aus Harvard; Craig Butt von AB Sciex LLC; und Denis LeBlanc und Andrea Tokranov vom US Geological Survey.
Mehr Informationen:
Hundertjähriges Vorkommen von Forever-Chemikalien an militärischen Feuerübungsplätzen 2, Umweltwissenschaft und -technologie (2023).