Umweltrelevante Eigenschaften PFC-haltiger Schaumlöschmittel

Eigenschaften und Wirkung von PFC

PFC leiten sich von den Kohlenwasserstoffen ab, wobei die Wasserstoffatome vollständig (per-fluorierte PFC) oder teilweise (polyfluorierte PFC) durch Fluoratome ersetzt sind. Außerdem können die einzelnen Vertreter der PFC unterschiedliche funktionelle Gruppen, wie z.B. Säure- (-COOH) oder Alkohol-Gruppen (-OH) im Molekül enthalten. Die Kohlenstoff-Fluor-Bindung stellt die stabilste Bindung in der organischen Chemie dar, d.h. diese Bindungen können meist nur unter hohem Energieaufwand gelöst werden. Deshalb sind viele PFC in der Umwelt nur schwer oder gar nicht abbaubar.

Wirkungen in der Umwelt

PFOA und PFOS sind akut mäßig giftig, wenn sie über Nahrung, Haut und Luft aufgenommen werden. In chronischen Toxizitätsstudien an Ratten und Mäusen haben sich beide Stoffe als krebserregend erwiesen. Dabei traten vermehrt Leber-, Bauchspeicheldrüsen- und Hoden-Tumore auf. Eine Erbgut verändernde Wirkung von PFOA oder PFOS wurde nicht festgestellt. Die Bedeutung dieser tierexperimentellen Ergebnisse für den Menschen ist noch umstritten.

Menschen und Tiere verstoffwechseln PFOA und PFOS unterschiedlich schnell. Während bei Ratten, Hunden und Affen PFOA innerhalb weniger Tage ausgeschieden wird, wurde beispielsweise bei Arbeitern aus fluorchemischen Unternehmen eine Halbwertszeit für PFOA von 4 Jahren bestimmt. Für PFOS werden Halbwertszeiten von 8 Tagen bei Ratten und zwischen 2 und 21 Jahren beim Menschen angegeben. Menschen bleiben diesen Stoffen also deutlich länger ausgesetzt.

Im Gegensatz zu klassischen persistenten organischen Schadstoffen (POPs, Persistent Organic Pollutants) lagern sich PFC nicht im Fettgewebe ab, sondern binden an Proteine im Blut oder reichern sich in Leber, Niere oder Gallenblase an. In neueren Untersuchungen des LfU konnten selbst bei geringen Konzentrationen noch Wirkungen bei Fischen nachgewiesen werden. Bereits in bei einer Testkonzentration von 0,5µg PFOS/L wurden Veränderungen festgestellt, die auf eine Beeinflussung hormoneller Regelkreise sowie allgemeiner Stressparameter hindeuten. Inwieweit diese Konzentrationen langfristig schädliche Auswirkungen auf die Fischfauna haben, müssen erst weitere Untersuchungen zeigen. Aus Vorsorgegründen wird deshalb in Bayern ein PFOS-Richtwert von 0,05µg/l für die Bewertung bei Oberflächengewässern herangezogen.

Fische können sehr empfindlich auf PFOS reagieren: Aitel aus dem Main bei Kleinostheim
Bild vergrößern
Fische können sehr empfindlich auf PFOS reagieren (Bild LfU)

Risiken für die Umwelt

Perfluorierte Chemikalien sind keine natürlich vorkommenden Stoffe. Dennoch weisen Forscher weltweit PFC in Gewässern, der Atmosphäre, in Tieren und sogar im menschlichen Blut nach. PFC können aus Industrieprozessen oder durch Freisetzung aus PFC-haltigen Produkten in das Abwasser und somit auch in die kommunalen Kläranlagen gelangen. Ein großer Teil der PFC kann dort nicht abgebaut werden. Zum Teil können PFC am Klärschlamm adsorbieren oder über das gereinigte Abwasser in die Oberflächengewässer eingetragen werden. Daher wird die Hauptmasse der PFC wieder aus Kläranlagen ausgetragen. Nach der Ausbringung von Klärschlamm zu Rekultivierungsmaßnahmen oder für die Landwirtschaft können PFC ausgewaschen werden und so ins Oberflächen- oder Grundwasser gelangen.

Beispiele für Schadensfälle:

  • Im Rhein wurden maximale Perfluorbutansäure (PFBA)-Konzentrationen von 0,2µg/l gemessen. In der Ruhr wurde PFOA in maximaler Konzentration von 0,1µg/l gefunden. Auch an entlegenen Orten, wie der Arktis, wurden mittlere Konzentrationen von 6pg/m3 PFOS und 1pg/m3 PFOA in der Luft bestimmt (1pg entspricht 1 millionstel µg). Erstmals wurden perfluorierte organische Verbindungen in den 1970er Jahren in der Umwelt nachgewiesen.
  • PFC können sich auch in der Nahrungskette anreichern. So wurden beispielsweise hohe Konzentrationen von PFOS und PFOA in marinen Säugetieren und fischfressenden Tieren in den USA, Kanada, der Arktis, im Mittelmeer und der Ostsee gefunden. In Alaska wurden PFOS-Konzentrationen von 6 bis 50µg/l im Blut von Meeressäugern gemessen. Die Lebern von Eisbären in der Arktis enthielten durchschnittlich 3mg PFOS/kg. In Lebern von Robben aus Nord- und Ostsee wurden zwischen 0,01 und 1,1mg PFOS/kg gefunden.
  • In Bayern sind einige Schadensfälle insbesondere im Umfeld von Flughäfen und Betrieben der chemischen Industrie bekannt, bei denen über Jahrzehnte hinweg Übungen mit den damals zugelassenen Löschschäumen stattgefunden haben. Nach Bekanntwerden der Umweltprobleme haben die meisten Werksfeuerwehren in den folgenden Jahren rasch reagiert und sind für Übungen auf fluorfreie Alternativen umgestiegen. Teils wurden auch mit hohem finanziellem Aufwand spezielle Brandsimulationsanlagen erstellt, die Übungen mit reinem Wasser ohne Zusätze zulassen.

Bei den bislang bekannten Schadensfällen wird eine Detailerkundung mit dem Ziel einer Sanierung durchgeführt. Für die Sanierung von Grund- und Oberflächenwasser läuft aktuell ein Fachvorhaben am LfU mit dem Ziel ein Verfahren zu entwickeln, mit dem PFC aus dem Wasser entfernt werden kann. Die Erhebungen auf weitere Schadensfälle werden weiterhin systematisch durchgeführt.