Titelaufnahme

Titel
Investigations on the presence and behavior of precursors to perfluoroalkyl substances in the environment as a preparation of regulatory measures / by Dr. Tobias Frömel, MSc. Christoph Gremmel, Dr. Ian Ken Dimzon, Heike Weil, Prof. Dr. Thomas P. Knepper (Hochschule Fresenius, Institute for Analytical Research, Idstein, Germany), Prof. Dr. Pim de Voogt, Dr. Ian Ken Dimzon (University of Amsterdam (UvA), IBED, Amsterdam, The Netherlands) ; on behalf of the German Environment Agency ; study performed by: Hochschule Fresenius, Institute for Analytical Research ; edited by: Section IV 2.3 Chemicals Claudia Staude, Lena Vierke
VerfasserFrömel, Tobias ; Gremmel, Christoph ; Dimzon, Ian Ken ; Weil, Heike ; Knepper, Thomas P. ; De Voogt, Pim
BeiträgerStaude, Claudia ; Vierke, Lena
KörperschaftDeutschland ; Hochschule Fresenius
ErschienenDessau-Roßlau : Umweltbundesamt, January 2016
Umfang1 Online-Ressource (XXVIII, 242 Seiten, 7,37 MB) : Illustrationen, Diagramme
Anmerkung
Study completed in: September 2015
Literaturverzeichnis: Seite 235-242
Sprache der Zusammenfassung: Englisch, Deutsch
SpracheEnglisch
SerieTexte ; 2016, 08
URNurn:nbn:de:gbv:3:2-1075859 
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Investigations on the presence and behavior of precursors to perfluoroalkyl substances in the environment as a preparation of regulatory measures [7.37 mb]
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Klassifikation
Keywords
Wastewater treatment plants (WWTPs) have been identified as a significant pathway for the introduction of perfluoroalkyl and polyfluoroalkyl substances (PFASs) to natural waters. It was observed in several studies that the concentration of certain PFASs were higher in the WWTP effluent compared to the corresponding influent. The objective of the present study was the identification of potential precursor substances of persistent perfluoroalkyl acids (PFAAs) in WWTPs and indoor rooms in order to support the preparation of regulatory measures. Following the development of robust and validated analytical methods for 65 PFASs which included persistent PFASs and their potential precursors sampling campaigns in six WWTPs (industrial and municipal located in Europe) over a period of four weeks each were realized. The influent water and effluent water the air above the influent and the sludge of the WWTPs as well as dust and air from three indoor rooms were sampled and analyzed. Due to the differences between the WWTPs sampled above all the share of industrial wastewater the concentrations of detected PFASs in the aqueous samples varied within five orders of magnitude and were in the range of low ng/L up to high μg/L. Several transformation products of fluorotelomer alcohols (FTOHs) e.g. unsaturated fluorotelomer carboxylic acids (FTUCAs) fluorotelomer carboxylic acids (FTCAs) and x:3-acids could be determined particularly in the aqueous phase of the industrial WWTPs. Further biotransformation of these intermediates led to an increased concentration of perfluoroalkyl carboxylic acids (PFCAs) in the effluent of WWTPs. FTOHs were the dominant substance class in the air samples collected above the influent and were detected in all WWTP air samples (with one exception) and in indoor air samples. Precursors of perfluoroalkane sulfonic acids (PFSAs) e.g. perfluorooctane sulfonamidoethanols (FOSEs) and perfluorooctane sulfonamidoacetic acids (FOSAA) were rarely detected and mainly so in indoor air and dust samples respectively. Based on the frequency of detection and concentration of FTOHs biotransformation intermediates (e.g. FTUCAs and FTCAs) and persistent biotransformation products (e.g. x:3 acids and PFCAs) fluorotelomerbased substances were identified as the most relevant precursors of PFCAs. Data for several corresponding WWTP influent air and effluent samples suggests that FTOHs could be present as a residual synthetic intermediate of non-targeted PFASs such as fluorinated polymers or other unknown low molecular weight fluorotelomer-based chemicals. This aspect should be investigated in future studies.
Keywords (Englisch)
Kläranlagen konnten als wichtiger Eintragsweg für perfluorierte und polyfluorierte Alkylsubstanzen (PFASs) in natürliche Gewässer identifiziert werden. In verschiedenen Studien wurde festgestellt dass die Konzentrationen bestimmter PFASs im Ablauf der Kläranlage höher sind als in dem korrespondierenden Zulauf. Das Ziel dieser Studie war die Identifikation von potenziellen Vorläufersubstanzen von persistenten PFASs in Kläranlagen und Innenräumen um die Vorbereitung regulatorischer Maßnahmen zu unterstützen. Nach der Entwicklung von robusten und validierten Analysemethoden für 65 PFASs welche persistente PFASs und deren potentielle Präkursoren beinhalteten wurden in sechs Kläranlagen (industrielle und kommunale innerhalb Europas) vierwöchige Probenkampagnen durchgeführt. Der Zulauf der Ablauf die Luft über dem Zulauf und der Schlamm der Kläranlagen sowie Staub und Luft von drei Innenräumen wurden beprobt und analysiert. Aufgrund der Unterschiede zwischen den Kläranlagen allen voran der Anteil von industriellem Abwasser unterschieden sich die Konzentrationen der in der wässrigen Phase festgestellten PFASs um fünf Größenordnungen und reichten vom niedrigen ng/L-Bereich bis zum hohen μg/L-Bereich. Gerade in der wässrigen Phase der industriellen Kläranlagen konnten verschiedene Transformationsprodukte von Fluortelomeralkoholen (FTOHs) wie z.B. ungesättigte Fluortelomercarbonsäuren (FTUCAs) Fluortelomercarbonsäuren (FTCAs) und die x:3-Säuren bestimmt werden. Die weitere Biotransformation dieser Zwischenprodukte führte im Ablauf der Kläranlagen zu einer Konzentrationserhöhung der Perfluoralkylcarbonsäuren (PFCAs). In den über dem Zulauf genommenen Luftproben waren die FTOHs die dominierende Substanzklasse und wurden sowohl in allen Kläranlagenproben (bis auf eine Ausnahme) wie auch in allen Innenraumproben gefunden. Präkursoren von perfluorierten Alkansulfonsäuren (PFSAs) wie z.B. Perfluoroctansulfonamidoethanole (FOSEs) und Perfluoroctansulfonamidoessigsäuren (FOSAAs) wurden deutlich seltener und hauptsächlich in den Innenraumproben detektiert. Aufgrund der Häufigkeit und der Konzentration der FTOHs der Biotransformationsintermediate (z.B. FTUCAs und FTCAs) und persistenter Biotransformationsprodukte (z.B. x:3-Säuren und PFCAs) konnten fluortelomerbasierte Substanzen als relevante Präkursoren von PFCAs identifiziert werden. Die Daten von vielen korrespondierenden Kläranlagenzuläufen Luft- und Ablaufproben lassen vermuten dass die FTOHs als Rückstand von synthetischen Zwischenprodukten nicht untersuchter PFASs wie z.B. fluorierte Polymere oder anderen unbekannte auf Fluortelomerbasis hergestellten Chemikalien vorhanden sind. Dieses könnte ein weiterer Grund für die Häufigkeit der Detektion sein und sollte in zukünftigen Studien untersucht werden.