Neuen per- und polyfluorierten Stoffen auf der Spur
FKZ 3720 65 402 0
Einleitung
:
Untersuchungen der letzten Jahre zeigen die flächendeckende Belastung deutscher Flüsse mit per- und polyfluorierten Alkylsubstanzen (PFAS). Um ein flächenhaftes Bild der PFAS-Belastungen in deutschen Oberflächengewässern zu gewinnen, hat das Umweltbundesamt im Jahr 2020 das SumPFAS-Projekt ins Leben gerufen. Dieses wurde durch das Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie (Fraunhofer IME) in Zusammenarbeit dem Umweltbundesamt (UBA) durchgeführt.
Dazu wurden Schwebstoffe und Sedimente deutscher Flüsse und Seen mittels einer erweiterten Targetanalytik auf bekannte PFAS untersucht. Zudem wurde das direkte
total oxidizable precursor-Assay
(dTOP) als Summenparameter angewendet, um Rückschlüsse auf unbekannte Vorläufersubstanzen ziehen zu können. Im dTOP-Assay werden sogenannte Vorläuferverbindungen chemisch in stabile und einfach messbare Oxidationsprodukte (Perfluoralkylsäuren) umgewandelt. Der Vergleich der Gehalte der Oxidationsprodukte vor (Targetanalytik) und nach der Oxidation, erlaubt Rückschlüsse auf die Präsenz von Vorläufersubstanzen. Da durch diesen Ansatz auch unbekannte Vorläufersubstanzen erfasst werden, spiegelt das dTOP-Assay den aktuellen Zustand der PFAS-Belastung umfangreicher wieder als klassische Methoden. Somit bildet das dTOP-Assay auch eine Basislinie für die Erfolgskontrolle zukünftiger Regulationen von PFAS. Um ein flächenhaftes und detailliertes Bild über deutsche Flüsse zu erhalten, wurden etwa 200 Monitoring-Proben untersucht. Diese Proben wurden mit freundlicher Unterstützung durch die Bundesländer zur Verfügung gestellt. Zusätzlich wurden Archivproben aus der Umweltprobenbank des Bundes
(https://www.umweltprobenbank.de/de)
untersucht, um historische Trends der PFAS-Belastung zu beobachten. Grenz- oder Orientierungswerte für die Überwachung von PFAS in Schwebstoffen und Sediment existieren aktuell nicht.
Die Ergebnisse der flächenhaften Untersuchungen sowie der Trendbeobachtungen werden in diesem Onlinetool vorgestellt und können interaktiv betrachtet werden. Die Ergebnisse der Trenduntersuchungen sind bereits in der Fachzeitschrift
Environmental Science & Technology(https://doi.org/10.1021/acs.est.1c04165)
veröffentlicht.
Kurzanleitung Online-Tool
:
Die Navigation erfolgt über die verschiedenen Reiter oben links.
Unter
MAP 1
kann die flächenhafte Belastung betrachtet werden. Die Karten
MAP 1a (Fläche)
und
MAP 1b (Trends)
zeigen die Daten in Form von unterschiedlich großen (1a) oder gefärbten (1b) Punkten. Die Karte
MAP 2 (Trends)
zeigt zusätzlich die zeitlichen Trends der unterschiedlichen Substanzen bzw. Summenwerte an den Probenahmestellen der Umweltprobenbank. Durch Klicken auf den zentralen, schwarzen Punkt in der Mitte jeder Probenahmefläche öffnet sich jeweils ein Übersichtsdiagramm, das die Gehalte der einzelnen Verbindungen als Balkengrafik zeigt.
Die betrachtete Substanz bzw. ein Summenwert kann über das Dropdown-Menü
Substance
oben links ausgewählt werden. Oben rechts besteht die Möglichkeit zwischen den Methoden Targetanalytik (TaAn) oder dTOP-Assay (dTOP) sowie verschiedenen Hintergrundkarten zu auszuwählen.
Unter
Download
können die Daten getrennt nach Flächen und Trenddaten tabellarisch betrachtet werden. Die Auswahl der dargestellten Proben kann über das Dropdown-Menü „Gewaesser“ oder die Suchfunktion eingegrenzt werden. Zudem besteht über den Downloadbutton die Möglichkeit, alle oder ausgewählte Daten als csv.-Datei herunterzuladen.
Alle gezeigten Schwebstoff- und Sedimentproben des Flächenmonitorings wurden im Jahr 2021 genommen. Der Übersicht halber zeigt das Online-Tool lediglich die am häufigsten detektierten und quantitativ relevantesten Substanzen. Alle Werte sind in µg/kg Trockengewicht (TG) angegeben. Werte unterhalb der Bestimmungsgrenzen (Targeanalytik: 0,05 bzw. 0,5 µg/kg TG; dTOP-Assay: 1,0 µg/kg TG) wurden als halbe Bestimmungsgrenze angenommen. Für die Summenbildung wurden Werte unterhalb der Bestimmungsgrenze als Null angesehen.
Kontakt
:
Jan Koschorreck (Umweltbundesamt):
jan.koschorreck@uba.de
Dr. Bernd Göckener (Fraunhofer IME):
bernd.goeckener@ime.fraunhofer.de
Introduction
:
In recent years, studies have demonstrated the extensive burden of German Rivers with per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS). In 2020, the German Environment Agency (Umweltbundesamt, UBA) initiated the SumPFAS project to get a comprehensive overview on the PFAS contamination in German surface waters. This project has been conducted by the Fraunhofer Institute for Molecular Biology and Applied Ecology (Fraunhofer IME) in close cooperation with UBA.
For this project, suspended particulate matter (SPM) and sediment samples from German rivers and lakes were analyzed for known PFAS using an extended target analysis. Additionally, the direct total oxidizable precursor assay (dTOP assay) was used as a sum parameter to provide information on the presence of unknown precursors.In the dTOP assay, so-called precursors are chemically oxidized to yield oxidation products (perfluoroalkyl acids) that are stable and can be easily analyzed. The comparison of the levels of oxidation products before (target analysis) and after oxidation, allows to draw conclusions on the presence of precursors. As this approach also covers unknown precursor substances, the dTOP assay describes the PFAS burden more comprehensively than classical methods. Thereby, the dTOP assay sets a baseline for the success control of future PFAS regulations. In order to get a comprehensive overview with a high spatial resolution, approximately 200 samples from all over Germany were analyzed in this project. The samples were supplied by the German federal states. In addition to the spatial monitoring, temporal trends of the PFAS burden in German rivers were analyzed. For this, stored annual samples from the German Environmental Specimen Bank (ESB,
(https://www.umweltprobenbank.de/de)
) were used. Currently, there are no limit or guidance values established for the monitoring of PFAS in SPM or sediments.
The results of the spatial as well as the trend monitoring are presented interactively in this online tool. The results of the trend monitoring have already been published in the scientific Journal
Environmental Science & Technology(https://doi.org/10.1021/acs.est.1c04165)
.
Short instructions
:
The navigation in this website is possible via the tabs above.
MAP 1
shows the spatial distribution of the PFAS burden. The tabs
MAP 1a (Fläche)
and
MAP 1b (Fläche)
show the data in form of circles of different size (1a) or different color intensity (1b) depending on the amount of PFAS detected. The tab
MAP 2 (Trends)
additionally shows the temporal trends of substances or substance groups for the sampling sites of the German ESB. By clicking on the black dot in the center of each sampling site, an overview graphic will open that shows the levels of all single substances in a bar chart.
The substance or substance group of interest can be selected by using the dropdown menu
Substance
in the upper left. In the upper right corner, it is possible to switch between the target analysis (TaAn) and the dTOP-Assay (dTOP) or both as well as to choose different background maps.
In the
Download
tabs all data can be viewed in form of tables separately for the spatial (Download 1 (Fläche)) and the temporal (Download 2 (Trends)) monitoring. The selection of shown samples can be limited via the dropdown menu “Gewaesser” (i.e. water bodies) or the search function. All data shown can be downloaded as a csv.-file via the download button in the bottom left.
All SPM and sediment samples shown for the spatial monitoring have been sampled in 2021. For a better overview, this online tool only shows the substances that have been detected most often and are of most quantitative relevance. All values are presented as µg/kg dry weight (dw). Values below the limit of quantification (target analysis: 0.05 or 0.5 µg/kg dw; dTOP: 1.0 µg/kg dw) were considered as half of the respective limit of quantification. For the calculation of sum values, values below the limit of quantification were considered as zero.
Contacts
:
Jan Koschorreck (Umweltbundesamt):
jan.koschorreck@uba.de
Dr. Bernd Göckener (Fraunhofer IME):
bernd.goeckener@ime.fraunhofer.de
