Mit PFT-Substanzen verunreinigtes Bio-Abfallgemisch der Firma GW Umwelt war als Dünger auf landwirtschaftlichen Nutzflächen ausgebracht worden und erreichte so Gewässer in NRW. Das war der Anlass für die Landesregierung von allen Kläranlagenbetreibern Messwerte sowohl im Klärschlamm als auch im Ablauf von Kläranlagen einzufordern. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen für die drei Bielefelder Kläranlagen sind in Tabelle 1 dargestellt und belegen, dass die beiden großen Kläranlagen Heepen (138.000 EW) und Brake (229.400 EW) unbelastet sind, in der relativ kleinen Sennestädter Kläranlage (21.600 EW) aber ein erhebliches PFT-Problem vorliegt. Diese Werte wurden zum Anlass genommen, das Abwassereinzugsgebiet dieser Kläranlage mit Sielhaut und Abwasserproben genauer zu untersuchen.

Tab. 1: Perfluortenside in den Bielefelder Kläranlagen

Kläranlage PFOA im Ablauf
[µg/l]
PFOS im Ablauf
[µg/l]
PFOA im Rohschlamm
[mg/kg]
PFOS im Rohschlamm
[mg/kg]
Brake < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05
Heepen < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05
Sennestadt < 0,05 6,29 < 0,05 3,85

Eigenschaften und Einsatzbereiche von PFT

Perfluorierte organische Verbindungen sind Verbindungen (FOC, fluorinated organic compounds), an dessen Kohlenstoffgerüst die Wasserstoffatome vollständig durch Fluoratome ersetzt sind. Da es sich bei der polaren Kohlenstoff-Fluor-Bindung um die stabilste Bindung in der organischen Chemie handelt, weisen perfluorierte organische Verbindungen eine höhere thermische und chemische Stabilität als die analogen Kohlenwasserstoffverbindungen auf.

Perfluortenside sind oberflächenaktive Substanzen, die aus einer hydrophoben poly- oder perfluorierten Kohlenstoffkette und einer hydrophilen Kopfgruppe (z.B. Sulfonat und Carboxylat bzw. deren Salze) bestehen. Ihre Oberflächenaktivität ist höher als die der analogen Kohlenwasserstofftenside. Die beiden bekanntesten und zugleich verbreitetsten Vertreter der Perfluortenside sind Perfluoroctansulfonat (PFOS) und Perfluoroctansäure (PFOA).

Aufgrund der thermischen und chemischen Stabilität und Beständigkeit gegenüber UV-Strahlung und Verwitterung sowie der schmutz-, farb-, fett-, öl- und wasserabweisenden Eigenschaften finden poly- und perfluorierte Tenside Anwendung in zahlreichen Industrie- und Konsumprodukten. Die Hauptanwendungsgebiete für PFOS-Verbindungen liegen im Bereich der Oberflächenmodifizierung, der Papierveredelung und der Spezialchemie. PFOS-Verbindungen kommen weltweit in den folgenden Produkten vor: Textilien, Teppichen, Ledermöbeln, Papier und Verpackungen, Farben, Reinigungsmitteln und Kosmetikartikeln, Pflanzenschutzmitteln, Feuerlöschern, hydraulischen Flüssigkeiten.

Abbildung 1: Anteil der Einsatzgebiete von PFOS-artigen Verbindungen in der EU [1]

Studien bei belasteten Arbeitern zeigten entsprechend den Aussagen im Bericht der Firma RPA (Risk and Policy Analysts) einen statistisch signifikanten Zusammenhang zwischen der Exposition von PFOS und Blasenkrebs und laut EPA (U.S. Environmental Protection Agency) einen statistisch signifikanten Zusammenhang zwischen der Exposition von PFOA und Prostatakrebs. Die Wirkung ist mechanistisch noch nicht geklärt. Es ist jedoch bekannt, dass PFOS und PFOA durch den Körper zirkulieren, indem sie sich an Serumproteine binden und in der Leber akkumulieren [2].

Die PFOS – und PFOA – Verbindungen sind weltweit im menschlichen Blut nachgewiesen und werden nur langsam wieder ausgeschieden. Im Tierversuch erweisen sich beide Chemikalien als fortpfanzungsgefährdend und das Wachstum von Tumoren fördernd [3].

In Abbildung 2 sind die Untersuchungsergebnisse sowohl der Sielhaut (hell) als auch des Abwassers (dunkel) in dem zu untersuchenden Gebiet dargestellt. Als erstes fällt auf, dass, ausgehend von dem Kläranlagenzulauf am Freudweg, die Konzentrationen von PFOS im Abwasser stromaufwärts bis zur Altmühlstraße kontinuierlich ansteigen. In der Sielhaut an der Altmühlstraße selbst ist jedoch kein PFOS zu finden, wohl aber in der parallel gezogenen Abwasserprobe. Es sind verschiedene Interpretationen möglich.

Abbildung 2: Auswertediagramme im Kanalverlaufsplan

Die häufigste Ursache für solche Ungereimtheiten liegt wohl in der Probenahme und wird auch in diesem Fall für den offensichtlich falschen Befund verantwortlich sein. Routinekontrollpunkte mit den oben beschriebenen Sielhautsammlern sind in diesem Entwässerungsgebiet lediglich die Punkte Freudweg und Lorbeerweg. Alle anderen Sielhautproben wurden durch Kratzen von der Kanalwand gezogen. Schon bei der Probenahme an der Altmühlestraße fiel auf, dass der Bewuchs der Kanalwand nur sehr spärlich war. Auf spätere Nachfrage beim Kanalbetrieb stellte sich heraus, dass eben dieser Kanal wenige Tage zuvor gereinigt worden war. Wahrscheinlich war nun eine neue Sielhaut mit überwiegend unbelastetem Abwasser aufgewachsen. Durch die geringe Probemenge war zusätzlich die Nachweisgrenze relativ hoch.

Tab. 2: Messergebnisse für Sielhaut und Abwasser

Probenahmepunkt PFOA im Abwasser
[µg/l]
PFOS im Abwasser
[µg/l]
PFOA in der Sielhaut
[mg/kg TS]
PFOS in der Sielhaut
[mg/kg TS]
Freudweg <0,05 0,269 <0,01 0,182
Lorbeerweg 0,069 0,346 <0,01 0,23
Altmühlstraße 0,062 0,564 <0,01 0,012
Sennestadtring <0,01 <0,01
Jadeweg <0,01 0,37
Firma <0,01 1,9

Im weiteren Verlauf teilt sich der Kanal dann in den Strang oberhalb des Probenahmepunktes Sennestadtring mit einem reinen Wohnbereich als Einzugsgebiet und den Strang Jadeweg mit einem kleinen Industriegebiet. Offensichtlich war die Ursache für die PFT-Belastung in diesem Teil des Entwässerungsgebietes zu suchen. Die Probe direkt vor dem Betriebsgelände eines möglichen Verursachers zeigte dann, dass diese Vermutung richtig war.

Abbildung 3: Entwicklung der PFOS-Konzentrationen vom Ablauf und Klärschlamm der Kläranlage Sennestadt im ersten Halbjahr 2007