Trifluoressigsäure als Herausforderung für Gewässerschutz und Trinkwasserversorgung

Die extrem persistente per- und polyfluorierte Alkylverbindung (PFAS) Trifluoressigsäure (TFA) lässt sich in Schweizer Gewässern und Grundwässern nahezu flächendeckend nachweisen. Aufgrund ihrer hohen Wasserlöslichkeit, Mobilität und Umweltbeständigkeit stellt die Substanz den Gewässerschutz vor erhebliche Herausforderungen. Da der Stoff kontinuierlich aus diversen Quellen eingetragen wird und sich mit herkömmlichen Methoden kaum entfernen lässt, ist eine Reduktion an der Quelle essenziell, um die langfristige Anreicherung zu begrenzen.

Analytische Nachweise in Fliessgewässern und Grundwasser

Hydrogeologische Messungen verdeutlichen die breite Dispersion von TFA in der Schweiz. Im Rahmen der Nationalen Grundwasserbeobachtung (NAQUA) wurde die Substanz in den Jahren 2022 und 2023 an 508 von 517 Messstellen detektiert. Die Konzentrationen lagen in 70 Prozent der Fälle unter 1 µg/L sowie zu 95 Prozent unter 2 µg/L, wobei in landwirtschaftlich geprägten Arealen höhere Werte registriert wurden. Parallel dazu ergaben Analysen in Flusssystemen zwischen 2021 und 2023 Konzentrationen von 0,21 bis 2,8 µg/L mit einer Zunahme flussabwärts. Ein historischer Vergleich verdeutlicht die Dynamik: Die mittlere Konzentration im Schweizer Flussnetz stieg seit den Jahren 1996/1997 um das Sechsfache von 0,09 auf 0,52 µg/L an.

Multikausale Eintragswege und Quellenidentifikation

Die Freisetzung von TFA erfolgt über verschiedene Pfade. Der primäre Eintrag in der Schweiz resultiert aus der atmosphärischen Deposition: Fluorierte Gase aus Kältemitteln degradieren in der Atmosphäre zu TFA und gelangen via Niederschlag in Ökosysteme, wobei die geschätzte jährliche Deposition auf rund 24,5 Tonnen angestiegen ist. Sekundäre Eintragsquellen umfassen TFA-prägende Pflanzenschutzmittel in der Agrarwirtschaft sowie Punktquellen wie Industrie- und Kommunalabwässer, Deponien und thermische Behandlungsprozesse von PFAS-Abfällen. Während atmosphärische Depositionen gesamtschweizerisch dominieren, können Pflanzenschutzmittel lokal in der Landwirtschaft höhere Frachten verursachen.

Grenzen konventioneller Wasseraufbereitungstechnologien

Wegen des niedrigen Molekulargewichts und der starken Polarität erfordert die Eliminierung von TFA aus wässrigen Phasen einen enormen technischen Aufwand. Konventionelle Trink- und Abwasseraufbereitungsverfahren zeigen keine ausreichenden Rückhalteraten; auch Adsorptionsverfahren mittels Aktivkohle oder Anionenaustauscherharzen erweisen sich als ineffektiv.

Eine technisch signifikante Abtrennung gelingt primär durch physikalische Membranprozesse wie Nanofiltration oder Umkehrosmose, welche Rückhalteraten von über 99,9 Prozent erzielen. Dennoch verhindern hohe Energie- und Investitionskosten sowie anfallende Konzentratströme einen flächendeckenden Einsatz. Destruktive Technologien befinden sich meist in frühen Entwicklungsstadien und eignen sich vorerst nur für hochkonzentrierte industrielle Abwässer.

Toxikologische Bewertung und Regulatorischer Rahmen

Die Europäische Chemikalienagentur (ECHA) stufte TFA im Jahr 2026 basierend auf tierexperimentellen Befunden zu Reproduktionstoxizität sowie Entwicklungs- und Immuntoxizität als reproduktionstoxisch ein. Für aquatische Organismen ist die akute Toxizität zwar überwiegend gering, doch bestehen hinsichtlich chronischer Effekte – insbesondere bei Algen und Bodenorganismen – erhebliche Datenlücken. Obgleich spezifische Schweizer Anforderungswerte für Trinkwasser fehlen, leitet das Oekotoxzentrum ein chronisches Qualitätskriterium von 16 µg/L ab. Die EU integrierte TFA unter der Wasserrahmenrichtlinie in eine Summenanforderung für 25 PFAS (4,4 ng/L PFOA-Äquivalente), was rechnerisch einem TFA-Schwellenwert von 2,2 µg/L entspricht.

Präventiver Ansatz und Quellminimierung

Aufgrund der unzureichenden Sanierbarkeit in der Umwelt liegt der Fokus auf der präventiven Reduktion von Vorläufersubstanzen und Kältemitteln. „Damit in Zukunft solche Situationen, in denen die Handlungsoptionen stark eingeschränkt sind, nicht mehr entstehen, sollte ein Kriterium zur Bewertung von Chemikalien eingeführt werden, das allein auf der Persistenz eines Stoffes beruht“, sagt Alexandra Kroll. „Denn bei extrem persistenten und mobilen Stoffen ist die nachträgliche Sanierung wesentlich schwieriger als die Vermeidung weiterer Einträge. Eine frühzeitige Reduktion solcher Stoffe an der Quelle begrenzt deshalb nicht nur die Umweltbelastung, sondern erspart langfristig auch die Kosten für aufwendige Aufbereitungs- und Sanierungsmassnahmen.“

Quelle

EAWAG (06/2025)