PFAS: «Das Vorsorgeprinzip hat versagt»

Es ist klar: PFAS sind in unzähligen Produkten drin und momentan nicht aus dem Alltag wegzudenken. Auch klar ist aber, dass Böden und Gewässer in der Schweiz durch PFAS belastet sind und PFAS starke gesundheitliche Auswirkungen auf Menschen und Tiere haben können. Darum wird in der EU momentan über ein Verbot dieser Substanzen nachgedacht. In einem Interview mit Dr. Basil Thalmann von der ZHAW sprach ohneGift über die Situation in der Schweiz.

Text von ohnegift.ch, geschrieben von Georg Odermatt

PFAS erfüllen wichtige Funktionen aber sind schädlich

Per- und polyfluorierte Alkylverbindungen (PFAS) sind Chemikalien, die aus Kohlenstoff, Fluor und teils Wasserstoff bestehen. Sie wurden in den 1940er Jahren erfunden von der Minnesota Mining and Manufacturing Company (kurz: 3M). Gegen 3M bestehen seit kurzem PFAS-Schadenersatzforderungen in zweistelliger Milliardenhöhe^[1]. 

Aufgrund ihrer wasser-, fett- und schmutzabweisenden Eigenschaften sowie Beständigkeit gegen hohe Temperaturen und Chemikalien werden PFAS in vielen Produkten genutzt, von der Teflonpfanne über Verpackungen bis zu Outdoor-Kleidung. Wie bereits im Beitrag «PFAS sind das neue PCB» geschildert, sind viele PFAS stark gesundheitsschädlich. Da viele dieser Stoffe trotz der gesundheitlichen Gefahren für alltägliche Produkte scheinbar unverzichtbar sind, kann man von einem PFAS-Dilemma sprechen. Momentan wird darum europaweit über eine Regulierung bzw. ein Verbot dieser Chemikalien debattiert.

Belastung auch in der Schweiz

In Schweizer Böden und Grundwasser wurden PFAS ebenfalls nachgewiesen. Jedoch fehlen noch flächendeckende Messungen. Im Bundeshaus in Bern gab es bereits mehrere politische Vorstösse für eine stärkere Regulierung von PFAS. Bis jetzt resultierten daraus aber noch keine konkreten Massnahmen.

Um das PFAS-Dilemma von einer anderen Seite zu beleuchten, interviewte der Verein ohneGift Dr. Basil Thalmann von der ZHAW Wädenswil. Dieser leitete die Studie zu PFAS in Schweizer Böden (siehe auch Beitrag: PFAS – gefährliche Beistoffe von Pflanzenschutzmitteln verschmutzen Umwelt).

Verein ohneGift: Herr Thalmann, wann sind Sie in ihrem Leben das erste Mal mit dem Thema PFAS in Berührung gekommen?

Basil Thalmann: Das war während meines Studiums. Ich war in meinem zweiten Studienjahr im Jahre 2006, als das Thema «Chemikalien in der Umwelt» zum ersten Mal aufkam. Damals ging es um fluorierte Stoffe und wir haben versucht, mit unserem Professor die Problematik zu verstehen. Die Chemikalienhersteller dachten sich damals; was machen wir jetzt? Niemand will mehr Chlorverbindungen haben [Anmerkung ohneGift: Chlorierte Stoffe können in der Umwelt verschiedene Probleme verursachen, vor allem aufgrund ihrer Persistenz, Toxizität und ihrer Fähigkeit zur Bioakkumulation], also haben sie das Periodensystem zur Hand genommen und nach Alternativen gesucht. Da fanden sie dann Fluor und Brom. Der gleiche Fehler wie mit den chlorierten Stoffen wurde also nochmals gemacht. Das war für mich ein Schlüsselereignis. Als Chemiker überrascht es mich nicht, dass wir uns nun in einer ähnlich problematischen Situation wie bei den chlorierten oder bromierten Verbindungen befinden.

In Ihrer Forschung haben Sie sich in den letzten Jahren vermehrt mit dem Thema PFAS auseinandergesetzt. Was haben Sie bereits herausgefunden und worauf liegt ihr Fokus für die zukünftige Forschung?

Wir haben festgestellt, dass diese Stoffe überall im Boden in der Schweiz zu finden sind. Es gibt keinen Boden in der Schweiz, der keine PFAS enthält. Jetzt geht die Forschung weiter in die Richtung «Werden PFAS auch von Regenwürmern oder anderen Organismen aufgenommen?» Ebenso ist die Aufnahme in Pflanzen und tierische Lebensmittel eine wichtige Frage. Hier geht es auch um die Exposition des Menschen. Diese Pfade zu verstehen ist wichtig, weil wir jetzt auch an der Herleitung von Grenzwerten arbeiten.

Wo sehen sie noch die wichtigsten offenen wissenschaftlichen Fragen zu PFAS?

Ich sehe da zwei grobe Schienen. Die eine betrifft den Ersatz der Stoffe. Das heisst, es geht um die Produktforschung und -entwicklung, um PFAS in Produkten zu vermeiden. Wir müssen sicherstellen, dass wir ohne diese Stoffe auskommen können und dass die Alternativen keine neuen Umweltprobleme verursachen. Auf der anderen Seite steht die Umwelt. Hier gibt es wichtige Fragen zum Monitoring. Oft ist nicht klar, wo wir überall PFAS haben. Wir wissen, dass sie weit verbreitet sind, aber wir brauchen detailliertere Daten darüber, wo sie in hohen Konzentrationen vorkommen und wie sie sich verhalten. Zuletzt gibt es noch grossen Forschungsbedarf im Hinblick auf die Dekontaminierung von Böden und Gewässern. Wie können wir diese Stoffe wieder aus der Umwelt entfernen? 

Gibt es in der Schweiz ausserhalb der ZHAW andere Institutionen, die zu PFAS forschen?

Ja, es gibt verschiedene Projekte in der Schweiz. Ob das ausreicht, kann man diskutieren, aber es gibt Forschung zur Toxizität von PFAS und zur Abwasserbehandlung. Verschiedene Institutionen überlegen sich, in die Forschung zu PFAS einzusteigen. 

Gibt es in der Schweiz eine Plattform, auf der sich Forschende austauschen können, oder ist das noch eher bilateral?

Momentan ist der Austausch primär bilateral.

Die gemessenen Konzentrationen von PFAS in der Umwelt sind im Mikro- bzw. Nanogramm-Bereich. Ein Mikrogramm wiegt 1/100 eines Zuckerkorns. Diese Grössenordnungen sind für Nicht-Wissenschaftler:innen kaum vorstellbar, doch bereits in diesen kleinen Mengen können PFAS schwere gesundheitliche Schäden bei Menschen auslösen. Wie können Sie solche kleinen Konzentrationen verlässlich messen?

Zum einen extrahieren wir diese Verbindungen aus dem Boden, das heisst, wir lösen sie heraus und konzentrieren sie auf. Wir verwenden dafür Lösungsmittel, oft in Kombination mit Wasser, um die PFAS aus dem Boden zu lösen. Dann konzentrieren wir diese Lösung, indem wir das Wasser abtrennen und das Lösungsmittel abdampfen. Dadurch reduzieren wir das Volumen und erhalten einen konzentrierten Extrakt. Diesen können wir dann analysieren.

Entscheidend ist auch, dass wir hochauflösende Massenspektrometer verwenden. Dies sind moderne Geräte, die sehr niedrige Konzentrationen messen können. Das ist besonders wichtig bei Umweltproben aus Böden, welche viele andere Stoffe enthalten, die bei der Analyse stören können. Mit diesen hochauflösenden Geräten können wir sehr genau hinsehen und die PFAS zuverlässig nachweisen.

Was es allerdings noch braucht, sind zertifizierte Standards, also internationale Vergleiche, die es ermöglichen, unsere Messungen zu verifizieren und zu kalibrieren. Ich würde sagen, dass die aktuellen Messungen relativ genau sind, aber sie sind noch nicht so solide wie bei Stoffen, die seit langem in der Umwelt gemessen werden.

In einer Ihrer Studien haben Sie in allen von total 146 Proben in Schweizer Böden PFAS nachweisen können, was sind ihre Vermutungen für die Quellen dieser PFAS?

Wir haben verschiedene statistische Methoden angewandt und versucht, Informationen zu den Quellen der PFAS zu ermitteln. Dafür haben wir Korrelationen zu Niederschlägen untersucht und Informationen darüber gesammelt, wo Klärschlamm ausgebracht wurde. Wir haben auch betrachtet, ob es Betriebe in der Nähe gibt, die potenziell PFAS verwenden könnten. Leider konnten wir keine eindeutigen statistisch signifikanten Quellen identifizieren. Wir müssen davon ausgehen, dass die Belastung wahrscheinlich sehr unterschiedlich ist und sich verschiedene Quellen überlagern, was es sehr schwierig macht, eine einzelne Quelle zu benennen.

Auch ist bekannt, dass es eine Grundbelastung durch atmosphärische Deposition von PFAS im Regen gibt. Es gibt auch viele andere potenzielle Quellen, die uns nicht vollständig bekannt sind, sei es in Hilfsstoffen oder anderen Anwendungen, in denen man es nicht vermutet hätte. Dies ist besonders relevant für landwirtschaftliche Flächen, wo beispielsweise PFAS in Spritzmitteln verwendet wurden.

Wenn man jedoch häufig PFAS in Schweizer Böden findet, die seit 2011 verboten sind, dann kann man davon ausgehen, dass dies eine historische Quelle ist, die immer noch im Boden vorhanden ist.

Bei der Wirkung von Chemikalien auf die menschliche oder tierische Gesundheit wird oft von der Cocktailwirkung gesprochen. Wurden in Ihren Studien die Werte für die Summe von verschiedenen PFAS gemessen oder nur für einzelne PFAS-Verbindungen?

Wir haben die PFAS einzeln gemessen und dann die Summe gebildet. Dies ermöglicht es uns, eine Gesamtbelastung zu quantifizieren und potenzielle Effekte zu bewerten, ohne die spezifische Toxizität jedes einzelnen PFAS zu vernachlässigen. Dieses Vorgehen wird auch bei anderen Chemikalien angewendet, um deren toxikologisches Gewicht zu bestimmen und Risikobewertungen durchzuführen.

Was bedeutet «toxikologisches Gewicht»?

Das bedeutet, dass verschiedene PFAS-Verbindungen unterschiedliche Toxizitäten haben können. Man summiert ihre Toxizitäten entsprechend und definiert dann zum Beispiel in einer Methode, dass ein bestimmtes PFAS als Wert 1 definiert wird, während ein anderes PFAS vielleicht 20-mal weniger toxisch auf den Menschen wirkt. Auf diese Weise kann man eine Gesamtbewertung der Toxizität erhalten und die potenzielle Wirkung auf die Gesundheit besser abschätzen. 

PFAS wurden in verschiedenen Studien in Europa in diversen Lebensmitteln (tierische Produkte aber auch Obst- und Gemüse) detektiert. Welches sind Ihrer Meinung nach die bedeutendsten Quellen für dies?

Grundsätzlich ist es recht komplex. Wenn PFAS in Lebensmitteln gefunden werden, kann dies durch Verpackungsmaterialien verursacht werden oder durch direkten Kontakt mit dem Boden, wenn zum Beispiel Gemüse angebaut wird oder Tiere grasen. Die Kontamination kann auch durch Klärschlamm verursacht werden, der auf landwirtschaftliche Flächen ausgebracht wurde (heute verboten).  

In einer Antwort auf eine Interpellation von Balthasar Glättli (GPS) vom März 2024 sagte der Bundesrat, dass in der Schweiz 18 Wirkstoffe von Pflanzenschutzmitteln, welche in einer Gesamtsumme von jährlich circa 28 Tonnen auf den Feldern ausgebracht werden, PFAS enthalten sind. Halten Sie dies als eine bedeutsame Quelle von PFAS in der Umwelt?

Ja, es ist möglich, dass dies eine Quelle darstellt. Ich bin jedoch kein Experte für Pflanzenschutzmittel. Pflanzenschutzmittel enthalten oft eine Vielzahl von Substanzen, von denen einige PFAS enthalten könnten. Teilweise können sich diese im Boden nur begrenzt halten, da sie gut wasserlöslich sind und ins Grundwasser gelangen. Ich habe mir die Interpellation kurz angesehen, die Sie erwähnt haben, und festgestellt, dass dort nur von den Wirkstoffen die Rede ist. Es bleibt jedoch die Frage, wie viel PFAS tatsächlich in den formulierten Pestiziden oder in den Zusatzstoffen enthalten ist. Die genaue Zusammensetzung und die Testmethoden für die Zusatzstoffe sind oft nicht so klar wie für die Hauptwirkstoffe.

PFAS werden bekanntlich auch als «forever-chemicals» bezeichnet, da sie durch die starken Fluor-Bindungen in der Umwelt kaum abgebaut werden und sich akkumulieren. Falls PFAS irgendwann verboten werden, wird die Umwelt trotzdem noch für Jahrtausende die PFAS enthalten, die in den letzten 60 Jahren ausgebracht wurden. Wird hier irgendwann eine Sanierung von gewissen Böden denkbar oder wird das bereits gemacht?

Ja, das ist definitiv ein Thema, besonders in stark belasteten Gebieten. Für die Zukunft ist sicherlich eine der grossen Fragen: Wie können solche Böden saniert werden? Wie kann man die PFAS-Werte reduzieren, ohne den Boden zu zerstören? Wie kann dies nachhaltig geschehen, ohne grosse Teile der Schweiz zu sanieren?

Bei der Sanierung von landwirtschaftlichen Böden sprechen wir oft von grossen Flächen und starkem Eingriff in die Natur. Üblicherweise wird der Boden abgetragen, deponiert und neuer, unbelasteter Boden aufgetragen. Das stellt den Boden zwar wieder her, aber es ist nicht mehr der natürlich gewachsene Boden, sondern ein aufgebrachter Boden.

Für spezielle Standorte wie Betriebsstandorte gibt es bereits Sanierungen. Dort steht oft der Schutz des Grundwassers im Vordergrund und nicht die landwirtschaftliche Produktion. 

Gibt es Alternativen zu den PFAS, welche ihre Funktion übernehmen können aber nicht die gesundheitliche Gefährdung aufweisen?

Ich weiss, dass es z.B. in Deutschland bereits Alternativen für PFAS-freie Wärmepumpen gibt. Von daher gehe ich davon aus, dass es für viele Funktionen Alternativen gibt oder geben könnte. Es ist wahrscheinlich noch viel Forschung und Entwicklung erforderlich, um sicherzustellen, dass diese Alternativen wirklich besser sind, insbesondere im Hinblick auf die Gesundheitsrisiken.

Gibt es eine spezifische Stoffgruppe, die hier besonders im Fokus steht und für die individuelle Lösungen gefordert werden?

Die spezifischen Funktionen und Anforderungen an die Alternativen von PFAS sind je nach Anwendung sehr unterschiedlich und können wahrscheinlich nicht von einer einzelnen Stoffgruppe übernommen werden. Es ist klar, dass das Ersetzen von PFAS und die Aufrechterhaltung der gleichen Funktionalität keine einfache Aufgabe ist. 

PFAS wurden bereits 1940 entwickelt und sind bereits seit Jahrzenten in etlichen Produkten des täglichen Gebrauches enthalten. Trotzdem ist das Bewusstsein für die Gefährlichkeit dieser Substanzen erst seit wenigen Jahren auf der politischen Agenda. Verschiedene Ländern in Europa fordern ein komplettes Verbot von PFAS. Halten Sie ein solches für sinnvoll beziehungsweise realistisch?

Ich kann die volkswirtschaftlichen Implikationen für die Industrie und andere Sektoren nicht vollständig einschätzen. Was ich jedoch sehe, ist, dass PFAS bereits in der Umwelt vorhanden sind und dort verbleiben werden. Wenn wir sie weiterhin verwenden, werden sie sich weiter akkumulieren, und solange wir keine Lösungen finden, um sie wieder aus der Umwelt zu holen oder sicher zu entsorgen, werden sie langfristig ein Problem darstellen. Deshalb bleibt uns nicht viel anderes als ein Verbot.

Bestimmte PFAS-Verbindungen sind bereits, mit Ausnahmen, verboten. Wenn man sich für ein Verbot entscheidet, müsste man wahrscheinlich die gesamte Stoffgruppe erfassen, da die Stoffgruppe mehrere tausend Verbindungen aufweist und einzelne Verbote kaum ausreichen. 

Politisch gab es in der Schweiz in den letzten drei Jahren verschiedene Vorstösse im Parlament, welche mehr Untersuchungen zu PFAS oder eine stärkere Regulierung forderten. Hat sich seither etwas verändert?

Ich habe das Gefühl, dass auf diesem Gebiet in der Schweiz unterdessen etwas mehr Forschung betrieben wird. Auch in der Öffentlichkeit wird darauf mehr Aufmerksamkeit gelenkt, da es Medienberichte dazu gibt. Dadurch ist die Sensibilisierung der Öffentlichkeit gestiegen und es ist jetzt ein Thema, über das gesprochen wird. Trotzdem muss man sagen, dass in anderen Ländern schon länger und intensiver darüber debattiert wird.

Hat das Vorsorge-Prinzip in Sachen PFAS nicht funktioniert oder war die Gefährlichkeit von PFAS zu lange unbekannt?

Ich denke, das Vorsorgeprinzip hat in diesem Fall versagt. Wenn wir Anwendungen haben, die PFAS in die Umwelt freisetzen, bleibt diese persistente Verbindung in der Umwelt bestehen und akkumuliert dort. Das Vorsorgeprinzip hat versagt, weil wir darauf achten sollten, keine persistenten Bindungen in die Umwelt gelangen zu lassen. Das sollte unser Ziel sein, denn wenn wir persistente Bindungen produzieren und diese in die Umwelt gelangen, werden wir längerfristig Probleme haben.

Für gewisse PFAS gibt es seit kurzem Grenzwerte für Gewässer sowohl in der EU als auch in der Schweiz. In der EU wird zurzeit auch über Grenzwerte für Böden und Lebensmittel debattiert. Eine Entscheidung wird erst 2025 fallen. Halten Sie solche Grenzwerte auch für die Schweiz für sinnvoll? Laut Bundesrat will die Schweiz mit Grenzwerten zuwarten, bis die EU eine Entscheidung gefällt hat – kann sie sich das leisten?

Ja, die Schweiz arbeitet an Grenzwerten für Böden, Abwasser und andere Umweltkompartimente. Die Grenzwerte werden in den entsprechenden Verordnungen festgelegt, und der Bund ist beauftragt, diese Grenzwerte zu definieren. Dies wird voraussichtlich in den nächsten 1-2 Jahren geschehen, jedoch werden politische Entscheidungen darüber getroffen werden müssen.

In der EU werden Lebensmittelgrenzwerte für Trinkwasser erwartet. Aufgrund des globalen Marktes kann ich verstehen, dass der Bund auf die EU wartet, auch wenn die Schweiz gerne eine Vorreiterrolle einnehmen könnte.

Sind Sie in diese Diskussionen zur Festlegung von Grenzwerten involviert?

Ja, unser Projekt, das sich den Transfer von PFAS in Lebensmittel untersucht, bildet die wissenschaftliche Grundlage für diese Grenzwerte. Die eigentlichen Grenzwerte werden dann auf höherer Ebene von den Behörden festgelegt. Wir arbeiten eng mit den Kantonen zusammen und es gibt eine breite Beteiligung von verschiedenen Interessengruppen.

Was ist Ihre Wunschvorstellung für die PFAS-Zukunft der Schweiz? 

Ich würde mir wünschen, dass wir Methoden finden, um PFAS aus der Umwelt zu entfernen, sei es aus dem Boden, den Gewässern oder den Tieren. Wir müssen sie unschädlich machen, ohne die Umwelt weiter zu belasten. Konkret sollten wir Techniken entwickeln, um idealerweise PFAS abzubauen, beispielsweise durch biologische Abbauprozesse oder andere innovative Methoden.

Möchten Sie noch etwas zu dem Thema loswerden?

Nein, ich denke, das sind die wichtigsten Themen für mich; insbesondere die Quellenbekämpfung und die Herausforderungen des Monitorings der Stoffe in der Umwelt und der Sanierung der belasteten Standorte.

Herr Thalmann, vielen Dank für das Gespräch.

Quellen:
[1] https://www.cbsnews.com/minnesota/news/3m-pfas-drinking-water-settlement/