How rapidly do per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) accumulate in different environmental compartments? : monitoring of samples from the German Environmental Specimen Bank : final report / by Thorsten Reemtsma, Jana Rupp (Helmholtz Centre for Environmental Research - UFZ, Leipzig), Marc Guckert, Karsten Nödler, Gudrun Nürenberg (TZW: DVGW Water Technology Center, Karlsruhe) ; on behalf of the German Environment Agency ; edited by: Section IV 2.3 Chemicals - Wiebke Drost, Jona Schulze
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Discovery
1943109605
URN
urn:nbn:de:gbv:3:2-123456789-1167173
DOI
ISBN
ISSN
Beiträger
Körperschaft
Erschienen
Dessau-Roßlau : Umweltbundesamt, 2025
Umfang
1 Online-Ressource (210 Seiten, 7,62 MB) : Illustrationen, Diagramme
Ausgabevermerk
Sprache
eng
Anmerkungen
Report completed in: October 2024
Literaturverzeichnis: Seite 130-146
Sprache der Zusammenfassung: Englisch, Deutsch
Inhaltliche Zusammenfassung
A monitoring study was performed on the occurrence of per- and polyfluorinated alkyl substances (PFAS) in samples of the German Environmental Specimen Band (ESB) covering the period 1990-2020 and in further biota samples, ensuring a wide geographic coverage of Germany. Terrestrial environment as well as riverine and coastal areas are covered by biomonitoring, each of it with animals of different trophic level, herbivors, omnivores and carnivores (28 different mammalian and avian species). Analytically, the study performed quantitative target analysis of > 60 PFAS, among them (ultra)short-chain perflourinated carboxylic and sulfonic acids, long-chain PFAS, substitutes and precursors, by validated methods. This was complemented by the application of the total oxidizable precursor (TOP) assay including also (ultra)short-chain polyfluorinated carboxylic acids. The samples of the ESB were also analyzed by liquid-chromatography-high resolution-mass spectrometry to allow for retrospective screening. While most of the data demonstrate the background contamination with large numbers of PFAS, also hot-spots were covered with contamination steming from sludge application on agricultural land and industrial production of PFAS. This contamination was found to be well reflected in biota, namely the livers. Longer-chain PFAS clearly enrich along the terrestrial, aquatic and marine food chain, with highest concentrations found in organs of top-predators. Animals of lower trophic level better reflect the environmental contamination by (ultra)short-chain PFAS. The TOP assay provided valuable insight into the occurrence of unknown precursors namely in riverine biota, which would otherwise have remained undetected. Time trends from 1990 to 2020 reflect the changes in PFAS market and the benefit of chemicals regulation with decreasing concentrations of the C8-PFAS since the early 2000s, first for PFOS and later also for PFOA. However, even today perfluorooctane sulfonic acid (PFOS) remains as the dominant PFAS in biota. Time trends for precursors and substitutes are less uniform and depend on the local contamination of the habitat under study and on the species studied. Contrary to C8-PFAS, the concentration of trifluoroacetic acid (TFA) is increasing clearly on a broad scale, as indicated by increasing concentrations in mussels as well as in terrestrial herbivores. This comprehensive study proves the need for but also the effect of chemicals regulation of PFAS. In most compartments a clear but slow decrease of the environmental contamination by PFAS in Germany is visible. However, the data also outline the need for further regulatory action towards PFAS.
Diese Monitoring-Studie untersuchte die Gehalte per- und polyfluorierter Akylsubstanzen (PFAS) in Proben der Umweltprobenbank (1990 -2020) und einer Vielzahl weiterer Biotaproben aus vielen Regionen Deutschlands. Die Proben stammten aus terrestrischen, aquatischen und marinen Kompartimenten von insgesamt 28 Säuger- und Vogelarten unterschiedlicher Trophiestufen (Herbiphore, Omniphore, Carniphore). Mehr als 60 PFAS-Verbindungen wurden quantifiziert, darunter (ultra)kurzkettige Carbon- und Sulfonsäuren, langkettige PFAS, Ersatzstoffe und Vorläuferverbindungen. Zudem wurde der "Total Oxidizable Precursor" (TOP) Assay angewendet. Die Proben der Umweltprobenbank wurden ferner mittels Flüssigchromatographie- hochauflösender Massenspektrometrie (LC-HRMS) untersucht, um ein retrospektives Screening zu ermöglichen. Neben der weit verbreiteten sogenannten Hintergrundkontamination mit einer großen Breite an PFAS-Verbindungen wurden auch Proben aus hoch kontaminierten Bereichen untersucht, von mit Schlämmen beaufschlagten landwirtschaftlichen Flächen und aus dem Umfeld einer PFAS-Produktion. Diese hohen Kontaminationen spiegelten sich in den Biota-Proben wider, insbesondere in den Lebern, sowohl in der Höhe als auch in der Art der Belastung. In allen untersuchten Kompartimenten reicherten sich PFAS entlang der Nahrungsketten entlang der terrestrischen, aquatischen und marinen Nahrungsketten an. Die höchsten Belastungen fanden sich somit in hochstehenden räuberischen Arten. In herbiphore Arten fanden sich eher (ultra)kurzkettige PFAS. Die Anwendung des TOP-Assays auf Biotaproben erweiterte den Blick auf unbekannte Vorläuferverbindungen und Ersatzstoffe, die insbesondere in den Proben aus Flüssen sichtbar wurden. Die zeitlichen Verläufe für den Zeitraum 1990 bis 2020 zeigen die seither erfogten Veränderungen im PFAS-Markt und den Nutzen früherer PFAS-Regulationen, mit abnehmenden Konzentrationen der C8-PFAS seit 2000, zunächst für PFOS und später auch für PFOA. Allerdings ist auch heute PFOS zumeist noch die dominiernde PFAS-Verbindung in Wildtierproben aus Deutschland. Die Konzentrationsverläufe für Vorläufersubstanzen und Ersatzverbindungen sind weniger einheitlich und abhängig von der Belastung des untersuchten Habitats und von der untersuchten Tierart. Im Gegensatz zu den C8-PFAS steigt die Konzentration von Trifluoressigsäure (TFA) seit den 1990er Jahren auf breiter Front an, sichtbar insbesondere in den Proben von Muscheln und terrestrischen Herbiphoren. Diese sehr umfassende Monitoring-Studie zeigt klar den Nutzen früherer Regulationen von PFAS, aber auch den nur langsamen Rückgang der Kontamination mit PFAS in Deutschland. Die Befunde zeigen außerdem den anhaltenden Bedarf für regulatorische Aktivitäten hinsichtlich PFAS-Verbindungen.
Schriftenreihe
Texte. Umweltbundesamt ; 2025, 88 ppn:505871920
Ressortforschungsplan of the Federal Ministry for the Environment, Nature Conservation and Nuclear Safety
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