de.wedoany.com-Bericht: Ein Forscherteam unter der Leitung von Dr. Roxana Sühring, außerordentliche Professorin am Fachbereich Chemie und Biologie der Toronto Metropolitan University (TMU) in Kanada, hat herausgefunden, dass die Konzentration von per- und polyfluorierten Alkylsubstanzen (PFAS) im Abwasser kommunaler Kläranlagen oft deutlich höher ist als im Zulauf. Grund dafür ist, dass Standard-Kläranlagen unbeabsichtigt als chemische Umwandler fungieren. Dr. Sühring stellte auf einem von der TMU veranstalteten PFAS-Workshop Analysedaten ihres Labors für neu auftretende Schadstoffe (Emerging Contaminants Lab) vor, die den chemischen Mechanismus hinter diesem Phänomen aufdecken.
Dr. Sühring wies darauf hin, dass Kläranlagen Empfänger von PFAS sind, nicht deren Zerstörungstechnologie. Ihre Studie zeigt, dass die standardmäßigen biologischen und chemischen Behandlungsschritte tatsächlich verborgene Vorläuferverbindungen freilegen, was eine enorme analytische Blindstelle schafft. Sie erklärte, dass die wahren Übeltäter eine Klasse von Substanzen sind, die als PFAS-Vorläufer bezeichnet werden. Dabei handelt es sich meist um komplexe, patentierte fluorierte Moleküle, die in Konsumgütern, Arzneimitteln und Pestiziden weit verbreitet sind. Da diese Vorläufer nicht auf den standardmäßigen behördlichen Überwachungslisten stehen, sind sie beim ersten Eintritt in die Kläranlage schwer nachweisbar. Wenn diese Vorläufer in die mikrobielle Umgebung des aeroben Belebtschlamms gelangen, können die Bakterien die Kohlenstoff-Fluor-Bindungen nicht aufbrechen, aber sie können die organischen Strukturen um die Vorläufermoleküle herum abbauen und sie zu stabilen, kleinen terminalen Perfluoralkylsäuren (PFAAs) wie PFOA und PFOS zuschneiden. Da kommerzielle Labore nur diese terminalen Verbindungen nachweisen, scheint der Behandlungsprozess PFAS zu erzeugen, obwohl er in Wirklichkeit nur die chemische Tarnung entfernt.
Die von Dr. Sühring in ihrem Vortrag präsentierten Schlüsseldaten offenbaren zwei große Lücken in der derzeitigen Art und Weise, wie die Industrie PFAS verfolgt. Durch den Einsatz moderner, nicht zielgerichteter hochauflösender Massenspektrometrie in Kombination mit herkömmlichen Standardtests bewertete ihr Labor den endgültigen Ablauf mehrerer kanadischer Kläranlagen. Erstens konzentriert sich die traditionelle Überwachung hauptsächlich auf langlebige langkettige PFAS wie C7- und C8-Ketten, aber diese klassischen Verbindungen machen nur etwa 10 % der im endgültigen Ablauf in Kanada nachgewiesenen PFAS aus. Tatsächlich bestehen über 70 % aus ultrakurz- und kurzkettigen PFAS mit Kettenlängen von C4 bis C6. Zweitens ergab ein Massenbilanzvergleich von gezielten PFAS mit dem gesamten extrahierbaren organischen Fluor, dass die standardmäßige gezielte Detektion im behandelten Abwasser weniger als 10 % des organischen Fluors erklären kann und in den Biosoliden nur etwa die Hälfte erfasst wird. Ein großer Teil der verbleibenden 90 % besteht aus hochmobilen ultrakurzkettigen Substanzen wie Trifluoressigsäure (TFA), die typischerweise aus dem Abbau von Arzneimitteln und Pestiziden stammen und voraussichtlich bis 2030 einer weltweiten behördlichen Prüfung unterzogen werden.
Diese Daten haben wichtige Auswirkungen auf die Anwendung für kanadische Wasserbehörden. Herkömmliche End-of-Pipe-Behandlungsmethoden wie granulierter Aktivkohle (GAC) oder Standard-Ionenaustauscherharze sind bei der Erfassung hochmobiler ultrakurzkettiger Verbindungen äußerst ineffektiv. Aufgrund der Verteilungseigenschaften von PFAS verbleiben kurzkettige Substanzen mit hoher Löslichkeit im Wasser und verunreinigen den Ablauf, während langkettige Substanzen an organischem Material haften und die vorteilhafte Wiederverwendung von Biosoliden gefährden. Dr. Sühring empfiehlt, dass die Industrie sich nicht auf eine feste Liste von 20 oder 30 Zielverbindungen verlassen sollte, sondern breitere Werkzeuge wie die Analyse der gesamten oxidierbaren Vorläufer (TOP) oder die Verfolgung des gesamten organischen Fluors (TOF) einsetzen sollte, um eine tatsächliche Basislinie dessen zu erhalten, was tatsächlich in das kommunale System gelangt. Angesichts des strengen Grenzwerts von 30 Nanogramm pro Liter für die Summe von 25 PFAS in den Trinkwasserrichtlinien von Health Canada und des vorläufigen Grenzwerts von 50 ppb für PFOS in Biosoliden durch die Canadian Food Inspection Agency (CFIA) ist das Verständnis der verborgenen Chemie der Vorläuferumwandlung zu einer betrieblichen Notwendigkeit geworden.
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