Per- und polyfluorierte Alkylverbindungen

Obwohl per- und polyfluorierte Alkylverbindungen erst seit den 1940ern hergestellt und eingesetzt werden, sind sie mittlerweile überall zu finden – selbst in entlegenen, unbesiedelten Gebieten. Wegen Bedenken hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf Mensch und Umwelt wollen fünf europäische Länder sie nun verbieten lassen. Aber was macht sie so gefährlich?

Inhaltsverzeichnis

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Molekül aus der großen Gruppe der Per- und polyfluorierte Alkylverbindungen PFAS
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Was sind per- und polyfluorierte Alkylverbindungen?

Unter per- und polyfluorierten Alkylverbindungen (PFAS) wird eine große Gruppe von organischen Verbindungen zusammengefasst. Sie charakterisieren sich durch verschieden lange Kohlenstoffketten, in denen Wasserstoffatome ganz (perfluoriert) oder teilweise (polyfluoriert) durch Fluoratome ersetzt wurden. Diese Modifikation verleiht den Molekülen eine hohe chemische Stabilität und Persistenz, denn Kohlenstoff-Fluor-Bindungen zeichnen sich durch ihre geringe Reaktivität aus.

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Industrie- oder Umweltproben

Quality Analysis kann Sie als unabhängiges und akkreditiertes Prüflabor beim (Nicht-)Nachweis von per- und polyfluorierten Alkylverbindungen in Ihren Proben und bei der Herstellung zertifizierter, PFAS-freier Bauteile unterstützen. Unsere Expertise in der Erfassung der Gesamtkonzentration organischer Fluorverbindungen durch die Bestimmung von Summenparametern wie TF, TOF, AOF und EOF ermöglicht eine umfassende Bewertung der PFAS-Belastung.

  • Analyse des Gesamtfluorgehalts TF und der Summenparameter TOF, AOF und EOF, um die Gesamtbelastung durch PFAS in Ihrer Probe zu bestimmen
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  • Für viele Branchen geeignet: von der Umwelt- und Wasserwirtschaft über die Papier- und Verpackungsindustrie, die Textilindustrie bis hin zur Kosmetikindustrie und Medizinbranche

Die Eigenschaften von per- und polyfluorierten Alkylverbindungen

Zusätzlich zu ihrer Stabilität und Persistenz zeichnen sich per- und polyfluorierte Alkylverbindungen durch ihre einzigartige Fähigkeit aus, thermischen und chemischen Belastungen zu widerstehen. Auf molekularer Ebene sorgt außerdem die Elektronegativität des Fluors für eine starke Anziehungskraft auf das Kohlenstoffatom. Dadurch wird die Bindungsenergie erhöht und die Moleküle werden besonders widerstandsfähig gegen Zerfall. Diese molekulare Festigkeit trägt dazu bei, dass PFAS nicht nur schwer abzubauen sind, sondern auch eine geringe Tendenz haben, mit anderen Substanzen zu reagieren. Das macht sie zwar für eine Vielzahl von Industrieprozessen wertvoll, führt aber auch zu ihrer Umweltpersistenz.

Eine physikalische Eigenschaft von PFAS ist ihre Fähigkeit, an der Oberfläche zu agieren und dort eine schützende Barriere zu bilden. Das basiert auf der Balance zwischen den hydrophoben (wasserabweisenden) und oleophoben (öl- und fettabweisenden) Teilen des Moleküls. Diese besonderen Eigenschaften ermöglichen einen vielseitigen Einsatz der PFAS z.B. als schmutz-, fett- und wasserabweisende Beschichtungen, als Zusatz von Feuerlöschmitteln, als Bestandteil von Kochgeschirr, in Kosmetika usw.

Warum sind PFAS so problematisch?

Trotz dieser nützlichen Eigenschaften ist die Forschung zunehmend darauf ausgerichtet, die langfristigen Auswirkungen von PFAS auf die Umwelt und die menschliche Gesundheit zu verstehen. Die Suche nach sicheren und nachhaltigen PFAS-Alternativen nimmt dabei eine zentrale Rolle ein, um die Abhängigkeit zu reduzieren und die Freisetzung sowie Anreicherung von schädlichen Stoffen in die Umwelt zu minimieren.

PFAS in Ökosystemen
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PFAS: Persistenz und Toxizität

Die weitreichenden Anwendungen und die chemische Stabilität von PFAS bergen erhebliche Risiken für Umwelt und Gesundheit. Ihre Persistenz führt dazu, dass sie sich in der Umwelt anreichern und über Wasserwege und atmosphärischen Transport in entlegene Gebiete gelangen können. In Ökosystemen akkumulieren PFAS in der Nahrungskette und erreichen schließlich auch den Menschen, wo sie mit einer Reihe von gesundheitlichen Problemen in Verbindung gebracht werden. Ihre Toxizität und die Schwierigkeit, sie einmal freigesetzt wieder aus der Umwelt zu entfernen, stellen bedeutende Herausforderungen dar.

Gesundheitsrisiken durch Per- und polyfluorierte Alkylverbindungen PFAS
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Die Gesundheitsrisiken von PFAS

Insbesondere perfluorierte Sulfonsäuren und perfluorierte Carbonsäuren haben aufgrund ihrer potenziellen Gesundheitsrisiken und ihrer Persistenz in der Umwelt zu Besorgnis und strengeren Regulierungen geführt. Studien haben gezeigt, dass eine langfristige Exposition gegenüber bestimmten PFAS mit einem erhöhten Risiko für verschiedene Krankheiten, darunter Krebs, Lebererkrankungen, Schilddrüsenstörungen und immunologische Effekte, assoziiert ist. Überdies können PFAS die Entwicklung von Föten und Kleinkindern beeinträchtigen.

So lassen sich per- und polyfluorierte Alkylverbindungen nachweisen

Die Analytik von per- und polyfluorierten Alkylverbindungen (PFAS) ist ein spezialisiertes Feld, das den Einsatz verschiedener Methoden erfordert. Die PFAS-Analytik ist besonders wichtig, um regulatorische Anforderungen zu erfüllen und die Wirksamkeit von Reinigungsverfahren zu beurteilen. Dazu können sowohl einzelne PFAS-Verbindungen als auch die Gesamtheit der PFAS-Belastung in Proben identifiziert und quantifiziert werden. Diese Differenzierung zwischen Einzelstoffanalytik und der Analyse der Summenparameter ist entscheidend für ein umfassendes Verständnis der PFAS-Kontamination.

Einzelstoffanalytik von PFAS-Verbindungen

Die Einzelstoffanalytik zielt darauf ab, spezifische PFAS-Moleküle in Proben zu identifizieren und zu quantifizieren. Die Hochleistungsflüssigkeitschromatographie gekoppelt mit Tandem-Massenspektrometrie (HPLC-MS/MS) ist hierfür die Methode der Wahl. Diese Technik ermöglicht eine hochpräzise Bestimmung einzelner PFAS-Verbindungen, basierend auf ihren einzigartigen Massen-zu-Ladungs-Verhältnissen. So lassen sich beispielsweise die aufgeführten Substanzen aus der Tabelle einzeln analysieren.

Die Grenzen der Einzelstoffanalytik

Während die Einzelstoffanalytik theoretisch detaillierte Informationen über spezifische PFAS in einer Probe liefern kann, bringt sie auch wesentliche Nachteile mit sich. Die Grundproblematik liegt darin, dass eine Vielzahl der Tausenden Verbindungen innerhalb der PFAS-Gruppe analytisch noch nicht ausreichend charakterisiert und noch keine Grenzwerte definiert wurden. Es fehlt also an einem umfassenden Bewertungsrahmen für ihre Risikopotenziale. Daher kann die Einzelstoffanalytik oftmals nicht die vollständige Tragweite der Kontamination aufzeigen. So könnten Umwelt- und Gesundheitsrisiken unterschätzt werden, da unbekannte oder nicht spezifisch getestete PFAS in der Analyse unberücksichtigt bleiben.

PFAS-Liste mit beispielhaften Einzelverbindungen
Beispielhafte Einzelverbindungen aus der Gruppe der Per- und Polyfluorierten Alkylverbindungen

Die Analyse von PFAS durch Ermittlung des Summenparameters

Im Gegensatz dazu konzentriert sich die Summenparameteranalytik auf die Bestimmung der Gesamtbelastung durch organische Fluorverbindungen in einer Probe – bei mehr als 10.000 Einzelverbindungen in der PFAS-Gruppe meist die bessere Wahl. Eine Methode zur Analyse der Summenparameter AOF und EOF ist die Verbrennungsionenchromatographie (CIC), die den gesamten Fluorgehalt (einschließlich Nicht-PFAS) misst und somit einen indirekten Hinweis auf die PFAS-Belastung liefert. Der größte Vorteil dieser Methode ist ihre Effizienz, da sie eine schnelle Einschätzung der Gesamtbelastung mit Fluor ermöglicht, selbst wenn die spezifischen Verbindungen unbekannt sind. Diese tiefgehende chemische Analyse ermöglicht es, die vielfältigen PFAS-Verbindungen effektiv zu erfassen und bietet eine grundlegende Basis für Umweltschutzmaßnahmen und gesundheitliche Risikobewertungen. Dies macht sie ideal für Screening-Zwecke oder zur vorläufigen Bewertung der Kontamination.

Zu welchem Zweck werden PFAS eingesetzt und welche Produkte können PFAS enthalten?

Schädliche Fluorverbindungen in Alltagsgegenständen
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Per- und polyfluorierte Alkylverbindungen werden aufgrund ihrer besonderen Eigenschaften in verschiedenen Industrien für eine Vielzahl von Prozessen und Produkten eingesetzt. Denn ihre wasser-, fett- und schmutzabweisenden Eigenschaften sowie ihre außergewöhnliche chemische Stabilität und Langlebigkeit machen sie zu einem bevorzugten Bestandteil in vielen Anwendungen. Sie werden beispielsweise eingesetzt, um Textilien, Leder und Papier hitze-, wasser- und fettabweisend zu machen. Das macht den Einsatz von PFAS für Outdoorkleidung, Schuhe, Teppiche und Verpackungsmaterialien attraktiv. Darüber hinaus finden PFAS Anwendung in der Verchromung und Halbleiterherstellung, wo ihre stabilen und abweisenden Eigenschaften unverzichtbar sind. In der Papierproduktion, bei Imprägnier- und Schutzmitteln sowie in der Automobil- und Bauindustrie werden sie eingesetzt, um Produkte langlebiger zu machen und vor Verschmutzungen zu schützen. Auch in Produkten zur Pflege von Böden und Fahrzeugen sind häufig PFAS zu finden, da sie eine schützende Barriere gegen Feuchtigkeit und Schmutz bilden. In Farben und Lacken verbessern PFAS die Beständigkeit und Wartungsfreundlichkeit von Oberflächen. Und selbst in Kosmetikprodukten wie Wimperntusche und Cremes sind PFAS enthalten, um nur einige Einsatzgebiete der PFAS-Substanzen zu nennen.

Erkennung und Vermeidung von PFAS in Produkten

Das Erkennen von Produkten ohne PFAS kann eine Herausforderung darstellen, da diese Chemikalien nicht immer auf Produktetiketten aufgeführt sind. Eine Möglichkeit, sicherzustellen, dass ein Produkt PFAS-frei ist, ist die Suche nach Labels. Ein Beispiel hierfür ist das Öko-Tex-Label, für das strenge Umwelt- und Gesundheitsstandards erfüllt werden müssen.

Verbraucher können sich zudem auch direkt an Hersteller wenden, um Informationen über die Verwendung von PFAS in deren Produkten zu erfragen. Darüber hinaus ist es hilfreich, sich über Branchenstandards und -richtlinien zu informieren, da einige Sektoren bereits Schritte unternommen haben, um die Verwendung von PFAS zu reduzieren oder zu eliminieren.

Zusammenfassung: Per- und polyfluorierte Alkylverbindungen

Per- und polyfluorierte Alkylverbindungen (PFAS) sind eine umfangreiche Gruppe synthetischer Chemikalien, die durch ihre wasser-, fett- und schmutzabweisenden Eigenschaften charakterisiert und in einer Vielzahl von Produkten verwendet werden. Aufgrund ihrer chemischen Stabilität und Persistenz reichern sich PFAS in der Umwelt an und sind schwer abbaubar, was zu erheblichen Risiken für die menschliche Gesundheit und die Umwelt führt.

Ihre Ansprechpartnerin

Julia Banzhaf

Vertrieb

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