Fluorcarbone und die Grundwasserüberwachungsindustrie

30. Oktober 2019
Wasserqualität

Als Waterra 1987 in der Umweltbranche anfing, war das Geschäft mit der Umweltgrundwasserüberwachung viel einfacher. Damals verwendeten viele Hydrogeologen selbstgebaute Geräte, um ihre Überwachungsbrunnen zu spülen und Proben zu entnehmen. Als sich dann die Gesetzgebung zur Regulierung des Grundwassers entwickelte, wuchs der Markt für Pumpen mit kleinem Durchmesser. Techniken und Methoden für die Probenentnahme wurden immer genauer definiert, und es schien, als ob jeden Monat ein neues Papier erschien, in dem behauptet wurde, dass ein neues Gerät für eine bestimmte Art der Probenentnahme anderen überlegen sei.

Ein häufiges Thema in den 80er Jahren war der Vergleich verschiedener Polymermaterialien für die Verwendung bei der Probenentnahme. Damals galt Teflon als Goldstandard für die Grundwasserprobenahme. Ironischerweise ist heute eines der neuesten Umweltprobleme Polyfluoralkylsubstanzen (PFAS) – ein Nebenprodukt aus der Herstellung von Teflon und verwandten Fluorcarbonpolymeren sowie ein Zusatzstoff in zahlreichen anderen Produkten. Dies hat die Industrie gezwungen, ihren Ansatz für die in der Grundwasserüberwachung verwendeten Materialien zu ändern.

Was sind PFAS oder PFC und warum sind sie schlecht?

PFAS (auch als perfluorierte Chemikalien, „PFCs“ bezeichnet) sind eine Gruppe von synthetischen Chemikalien, die seit den 1940er Jahren verwendet werden. Diese Chemikalien wurden in einer Vielzahl von industriellen und Verbraucheranwendungen eingesetzt. PFCs sind bekannt für ihre thermische und Wasserbeständigkeit, was zu ihrer Verwendung in einer Vielzahl von Anwendungen beiträgt, darunter:

Antihaftbeschichtungen
wasserdichte/ölbeständige Leder und Stoffe
Papier- und Kartonverpackungen
Isolierung und Beschichtungen für elektrische Leitungen
Feuerlöschschäume
Fast-Food-Verpackungen
Pestizide
Shampoo
Farbe

PFCs sind sehr stabile Verbindungen, die resistent gegen den Abbau in der Umwelt sind. Ihre Eigenschaften schienen perfekt für die Umweltgrundwasserindustrie geeignet zu sein, aber leider haben PFCs als aufkommende Schadstoffe Aufmerksamkeit erregt, die in die Umwelt gelangen können, ein Risiko für die menschliche Gesundheit oder die Umwelt darstellen und keine bundesweiten Regulierungsstandards haben.

PFCs bestehen aus fluorierten Kohlenstoffketten, die an funktionelle Gruppen gebunden sind (wie Alkohol, Schwefelsäure usw.). PFCs werden oft in zwei Gruppen unterteilt: langkettig und kurzkettig, je nachdem, wie viele Kohlenstoffe in ihrer chemischen Struktur enthalten sind. Laut der EPA sind die folgenden PFCs verdächtige Trinkwasserkontaminanten, die bis vor kurzem nicht reguliert wurden.

Lange Ketten

Perfluoroctanoic adic PFOA
Perfluoroctanoic sulfonate PFOS
Perflourononanioc acid PFNA

Kurze Ketten

Perfluorohexacene sulfonic acid PFHxS
Perfluorohexanic acid PFHxA
Perfluorobutanesulfonic acid PFBS

Gesundheitliche Bedenken

PFCs sind sehr wasserlöslich und können sich sehr leicht im aquatischen System lösen. In den USA wurden in Trinkwasserquellen wie Seen, Flüssen, Bächen und Grundwasser im ganzen Land niedrige PFC-Werte gefunden. PFCs werden in erhöhten Konzentrationen in den Grundwasserleitern um Flughäfen, Militäranlagen und Produktionsstätten gefunden.

In einem technischen Kurzbericht vom Juni 2019 räumte die EPA ein, dass „aufgrund der weitverbreiteten Verwendung und Persistenz in der Umwelt die meisten Menschen in den USA PFAS ausgesetzt waren. Es gibt Hinweise darauf, dass eine Exposition oberhalb bestimmter PFAS-Werte zu negativen gesundheitlichen Auswirkungen führen kann.

Es wurde festgestellt, dass langkettige PFCs ein vergleichbares Bioakkumulationspotenzial wie DDT und PCB haben und eine Halbwertszeit von mehr als fünf Jahren im menschlichen Körper aufweisen. Alternativ dazu ist (PFBA) ein kurzkettiges PFC mit nur vier Kohlenstoffen und seine Halbwertszeit beim Menschen beträgt drei bis vier Tage. Die EPA und die Agency for Toxic Substances and Disease Registry (ASTDR) haben beide berichtet, dass die häufigste gesundheitliche Auswirkung der PFC-Exposition erhöhte Cholesterinwerte sind. Es gab auch Erkenntnisse in Bezug auf:

Beeinträchtigung der natürlichen Hormone des Körpers
Geburtsfehler
Niedriges Geburtsgewicht von Säuglingen
Auswirkungen auf das Immunsystem
Krebs

Der Film „The Devil We Know“ ist ein investigativer Dokumentarfilm aus dem Jahr 2018 der Regisseurin Stephanie Soechtig, der dieses Thema berührt. Der Film begleitet die Bürger in West Virginia, die gegen ein mächtiges Unternehmen kämpfen, nachdem sie erfahren haben, dass es bewusst eine giftige Chemikalie in die lokale Wasserversorgung einleitet. Vorwürfe von Gesundheitsgefahren durch Teflon und die potenzielle Verantwortung des DuPont-Konzerns. Sehenswert.

Was wird getan, um das Problem zu beheben?

Wie die Grundwasserüberwachungsindustrie wurde auch die Herstellung von PFCs weitgehend reduziert oder vollständig eingestellt. Aber es werden auch heute noch PFCs für bestimmte Industrien hergestellt.

Derzeit gibt es keine bundesweit durchsetzbaren zulässigen PFC-Werte im Trinkwasser, aber im Mai 2016 veröffentlichte die EPA eine lebenslange Gesundheitswarnung von 0,070 Mikrogramm pro Liter PFAS und PFOS (einzeln oder kombiniert) für die Exposition durch Trinkwasser. Einzelne Bundesstaaten und Kommunen entwickeln nun staatliche PFC-Richtlinien zur Überwachung und Reduzierung von PFCs in der Umwelt.

Die EPA hat einige Methoden entwickelt, um PFCs genau und konstant zu messen. Methode 537 wird verwendet, um 14 verschiedene PFAs im Trinkwasser zu analysieren. Diese Methode wurde 2018 aktualisiert, um 4 weitere Arten von PFAS einzubeziehen. Diese Methoden ändern und entwickeln sich ständig, und es wird erwartet, dass diese Methode im Jahr 2019 erneut aktualisiert wird, um noch mehr Arten von PFAS zu erfassen.

Im Jahr 2019 stellte die EPA einen Aktionsplan vor, der PFOA und PFOS auf die Liste der gefährlichen Stoffe setzen würde. Sie entwickeln auch Sanierungsmaßnahmen zur Grundwasserreinigung und verstärken die Forschungsanstrengungen, um noch mehr Methoden zur Erkennung von PFAS zu entwickeln.

Aktuelle Behandlungsmethoden

Die Zuflusskonzentrationen und Behandlungsbedingungen bestimmen, welche Behandlungsmethoden eingesetzt werden. Es wurde festgestellt, dass mehrere Behandlungsmethoden bis zu 90 % aller PFCs entfernen. Die gängigsten Methoden zur Behandlung von PFCs sind Aktivkohle, Anionenaustausch, Membranfiltration und AOP (Advanced Oxidation Processes).

Wie hat sich dies auf die Grundwasserüberwachungsindustrie ausgewirkt?

Die SW-846-Methode wird von der EPA entwickelt. Diese Methode besagt, dass bei Tests im Feld und in den Labors nur PSAF-freie HDPE-Probenahmeleitungen und -werkzeuge verwendet werden dürfen. Sogar Konsumgüter, die zu den Probenahmestellen gebracht werden, müssen PFAS-frei sein, damit sie die Proben nicht verunreinigen. Es müssen fortschrittliche Feldprobenahme- und Laborhygieneprotokolle durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass die Ergebnisse die tatsächlichen PFAS-Werte widerspiegeln.

Bei Waterra haben wir eine große Auswahl an Geräten für die Grundwasseruntersuchung, die PFAS-frei sind: Schläuche, Waterra-Fußventile usw. Wir werden unsere Produkte und Prozesse weiterhin überwachen und weiterentwickeln, während sich die PFC-Forschung weiterentwickelt.