Per- und Polyfluoralkylsubstanzen (PFAS) gelten als ewige Chemikalien. Viele sind giftig; andere sind sehr mobil oder reichern sich in der Nahrungskette an. Alle sind jedoch extrem hartnäckig und in der Umwelt verbreitet. Die Kontaminations-Hot-Spots der PFAS lassen sich nur mit großem Aufwand nachweisen. Deshalb braucht es Indikatoren.
Laut einem Artikel in Wissenschaft der gesamten Umwelt Verfasst von einem am Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) koordinierten Forscherteam, kann die Leber von Wildschweinen als Bioindikator für diesen Zweck verwendet werden. Es zeigt das Niveau und die Art der PFAS-Kontamination.
Die Forscher konzentrierten sich für ihre Studie auf 66 PFAS-Verbindungen. Diese lassen sich in drei Kategorien einteilen: 1) PFAS-Gruppen, die seit einiger Zeit reguliert sind; 2) neue PFAS, die von der Industrie als Ersatz für regulierte PFAS verwendet werden; und 3) Vorläufer, die zu anderen, persistenteren PFAS abgebaut werden können.
Da diese Einzelanalysen jedoch nur einen kleinen Bruchteil der mehr als 10.000 industriell verwendeten PFAS nachweisen können und viele polyfluorierte Verbindungen mangels analytischer Standards nicht messbar sind, hat das Forscherteam zusätzlich einen Summenparameter für PFAS in Wildschweinen bestimmt unter Verwendung einer neuen fortschrittlichen Methode, des TOP-Assays (Total Oxidizable Precursors).
„Der Summenparameter gibt an, wie viele Vorläuferverbindungen in einer Probe insgesamt noch zu persistenten Abbauprodukten reagieren können“, sagt Jana Rupp, Umweltchemikerin am UFZ und Erstautorin der Arbeit. Der TOP-Assay gibt jedoch keine Auskunft über die Konzentrationshöhe der einzelnen Vorläuferverbindungen.
Der Biomonitoring-Ansatz, den das UFZ zusammen mit dem Deutschen Wasserzentrum Karlsruhe entwickelt hat, wurde an drei Standorten in Deutschland mit unterschiedlichen Bedingungen eingesetzt: Ein Hot-Spot liegt in der Nähe der Stadt Rastatt in der Region Baden, wo PFAS-belasteter Papierschlamm vorkommt wurde wahrscheinlich bis in die 2000er Jahre als Recyclingkompost auf Feldern ausgebracht. Der zweite Hot-Spot ist ein Industriegebiet in Süddeutschland. Der dritte Untersuchungsort im Nordosten Deutschlands weist keine Auffälligkeiten auf. So können dort die Hintergrundwerte von PFAS bestimmt werden.
Es gibt mehrere Gründe, warum sich die Forscher für Wildschweinleber entschieden haben. „Das Wildschwein ist weit verbreitet und wird überall bejagt. Die Art kann somit einen guten Überblick über Hot-Spots der PFAS-Verbreitung in Deutschland geben“, sagt Rupp. Da Wildschweine sehr mobil sind und eine Fläche von mehreren Quadratkilometern einnehmen, spiegeln sie die Kontamination über eine größere Fläche wider.
Dies hat einen Vorteil gegenüber Bodenproben, mit denen es deutlich schwieriger ist, Aussagen über die PFAS-Belastung größerer Flächen zu treffen. Die Leber ist gut geeignet, weil sie gut durchblutet ist: „PFAS reichern sich nicht wie die meisten Umweltschadstoffe im Fettgewebe an, sondern binden an Proteine. Deshalb zirkulieren sie im Blut und sind in der Leber gut nachweisbar“, sagt Rupp .
Im Vergleich zu anderen landbewohnenden Arten wie Rothirsch, Rehwild oder Gämse, die theoretisch auch als Indikatorarten für PFAS gelten könnten, hatten die Forscher in einer anderen Studie festgestellt, dass die PFAS-Konzentrationen in Wildschweinleber am höchsten sind. Denn das Wildschwein ist ein Allesfresser und steht an der Spitze der Nahrungskette. Er ernährt sich von Mäusen, Fröschen, Schnecken oder Würmern, die wiederum verseucht sind. Außerdem gräbt es sich viel im Boden ein und nimmt dadurch direkt PFAS auf.
Die Analyse zeigte, dass mit dem Bioindikator Wildschweinleber eine PFAS-Belastung im Lebensraum des Wildschweins kartiert werden kann. „PFAS sind weit verbreitet – teilweise in großen Mengen. In Regionen mit bekanntermaßen erhöhter PFAS-Belastung konnten wir deutlich erhöhte Werte nachweisen“, sagt Prof. Dr. Thorsten Reemtsma, Leiter des UFZ-Departments Analytische Chemie und Letztautor der Studie .
So war die PFAS-Konzentration in der Nähe des Industrieunternehmens in Süddeutschland fast doppelt so hoch wie auf den Flächen, auf denen PFAS-belasteter Papierschlamm in der Landwirtschaft verwendet wurde – und fast achtmal höher als die Konzentrationen auf den Flächen mit Hintergrund Kontamination.
Auch über die Leber wurden unterschiedliche Verteilungsmuster der verschiedenen PFAS-Gruppen an den drei Standorten bestimmt. So wird der Industriestandort noch von einem bereits verbotenen älteren PFAS-Stoff dominiert, der aufgrund seiner extremen Persistenz noch nachweisbar ist. Die Forscher fanden auch neuere PFAS-Substanzen, die von der Industrie als Ersatz für verbotene PFAS-Gruppen verwendet werden.
Die beiden anderen Probenahmestellen enthalten fast ausschließlich ältere PFAS-Stoffe. Ein ähnliches Kontaminationsmuster fanden die Forscher auch in Bodenproben der beiden Hot-Spots – ähnlich einem chemischen Fingerabdruck. „Der Vergleich der PFAS-Belastung von Wildschweinen und Böden beweist, dass sich Wildschweinleber als Bioindikator für die PFAS-Belastung der terrestrischen Umwelt eignet“, sagt Reemtsma.
In Deutschland gibt es noch viele unentdeckte lokale Belastungen – auch wegen des hohen analytischen Aufwands bei der Verwendung von Bodenproben. „Mit der Leber von Wildschweinen lassen sich die kontaminierten Bereiche viel einfacher lokalisieren und eingrenzen“, sagt Reemtsma.
Mehr Informationen:
Jana Rupp et al, Umfassende Zielanalyse und TOP-Assay von Per- und Polyfluoralkylsubstanzen (PFAS) in Wildschweinlebern weisen auf Kontaminations-Hotspots in der Umwelt hin, Wissenschaft der gesamten Umwelt (2023). DOI: 10.1016/j.scitotenv.2023.162028