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| Schwebstoff- und Sedimentproben aus deutschen Fließgewässern und Seen wurden auf ihre Belastung mit Per- und polyfluorierten Alkylsubstanzen (PFAS) untersucht. Die flächenhafte Verteilung der PFAS-Belastung wurde mit Hilfe von behördlichen Monitoringproben aus 2021 untersucht. Diese aktuellen Daten wurden flankiert von zeitlichen Trenduntersuchungen die sich auf Proben der Umweltprobenbank von 13 Standorten in Donau Rhein Saar Elbe Mulde Saale aus den Jahren 2005 – 2019 stützten. Die Ergebnisse sind in einem öffentlich zugänglichen Onlinetool verfügbar und in wissenschaftlichen Publikationen veröffentlicht. Für das Flächenmonitoring wurden insgesamt 214 Schwebstoff- und Sedimentproben von 176 verschiedenen Probenahmeflächen (davon 5 in den Niederlanden) untersucht während sich das Trendmonitoring auf 100 Schwebstoff-Proben von der Umweltprobenbank stützte. Alle Proben wurden mittels Einzelstoffanalytik (Targetanalytik) auf 41 verschiedene PFAS-Verbindungen untersucht. Zusätzlich kam eine summarische Methode zum Einsatz (direct Total Oxidizable Precursor (dTOP) -Assay) die auf den TOP-Assay von Houtz und Sedlak (2012) zurückgeht und die Gesamtbelastung der Proben mit PFAS deutlich umfassender beschreibt. Die mit dem dTOP-Assay ermittelten PFAS-Gesamtkonzentrationen waren bis zu 346-mal höher als die mit der Einzelstoffanalytik gemessenen Werte. Dies deutet auf erhebliche Mengen an unbekannten Vorläuferverbindungen in den Proben hin. Die Gesamt-PFAS-Belastungen innerhalb Deutschlands unterschieden sich stark und schwankten in 2021 zwischen <0 5 und 53.1 μg/kg Trockengewicht (TG) in der Targetanalytik und zwischen <1 0 und 336 8 μg/kg TG im dTOP-Assay. Die höchsten Belastungen fanden sich meist flussabwärts von großen Kläranlagen und PFAS-produzierenden oder verarbeitenden Industrien. Das zeitlich Trendmonitoring zeigte dass die PFAS-Belastung von Schwebstoffen in deutschen Fließgewässern zwischen 2005 und 2019 abgenommen hat. Dies ist im Wesentlichen auf den Rückgang langkettiger Verbindungen zurückzuführen von denen einige bereits reguliert werden. Der proportionale Anteil unbekannter Vorläufersubstanzen nahm jedoch zu. Die Ergebnisse belegen dass die Targetanalytik nur einen Bruchteil der tatsächlichen PFAS-Belastung erfasst. Unbekannte Vorläuferverbindungen und möglicherweise auch nicht-extrahierbare PFAS bleiben unerkannt. Dies führt zu ungenauen Trendanalysen und verfälscht räumliche Belastungsmuster. Bei der Bewertung des Umweltrisikos und der gesetzlichen Regulierung sollte daher eine breitere Palette von PFAS berücksichtigt werden wobei summarische Methoden wie der dTOP-Assay einen wichtigen Beitrag leisten können. | |
| Suspended particulate matter (SPM) and sediment samples from German streams and lakes were analyzed for their contamination with per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS). The spatial distribution of PFAS contamination was studied using monitoring samples from 2021 provided by German federal state authorities. These data were flanked by temporal trends based on samples from the German environmental specimen bank (ESB) from 13 sites in Danube Rhine Saar Elbe Mulde and Saale rivers covering the years 2005 – 2019. The results are available in a publicly accessible online tool and are published in scientific journals. For the spatial monitoring a total of 214 SPM and sediment samples from regulatory monitoring covering 176 different sampling sites (including 5 in the Netherlands) were analyzed. Temporal trends were determined based on 100 archived SPM samples from the ESB. All samples were analyzed for 41 different PFAS compounds by target analysis. In addition a sum parameter approach was used (direct Total Oxidizable Precursor (dTOP) assay) based on the TOP assay by Houtz and Sedlak (2012) which detects the total PFAS load in the samples more comprehensively. Total PFAS concentrations detected by dTOP assay were up to 346-times higher than concentrations measured by the target analysis. This indicates significant levels of unknown precursor compounds in the samples. PFAS pollution within Germany varied widely. In 2021 ΣPFAS concentrations in SPM and sediments ranged from <0.5 to 53.1 μg/kg dry weight (dw) in target analysis and from <1.0 to 336.8 μg/kg dw in the dTOP assay. The highest loads were typically found downstream of large wastewater treatment plants and PFAS-producing or processing industries. Temporal trend analysis showed that PFAS concentrations in SPM from German rivers have decreased between 2005 and 2019 largely due to the decline of long-chain compounds some of which are already regulated. The proportion of unknown precursors however increased over time. The results demonstrate that target analysis captures only a fraction of the actual PFAS load. Unknown precursor compounds and possibly non-extractable PFAS remain undetected. This leads to inaccurate trend analyses and distorts spatial burden patterns. A broader range of PFAS should therefore be considered in environmental risk assessment and regulatory actions. Sum parameters such as those of the dTOP assay can make an important contribution here. |
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