Problemstellung
PFAS (Per- und polyfluorierte Verbindungen) sind aufgrund ihrer Langlebigkeit, Toxizität, schnellen Ausbreitung im Wasser sowie Akkumulation in Nahrungsmitteln eine stetig wachsende Gefahr für die Umwelt und den Menschen. Die PFAS-Belastung ist zudem mit hohen Folgekosten verbunden. PFAS ist hierbei ein Überbegriff für diverse Strukturklassen mit verschiedenen Eigenschaften, welche sich in ihrer hohen Persistenz gleichen. Entsprechende Regulationen stützen sich oft auf die Datenlage zu relativ wenigen, gut untersuchten PFAS. Die Gruppe der PFAS umfasst allerdings über 4500 Chemikalien von denen nur ein geringer Teil regelmäßig in der Umwelt analysiert wird. Eine expositionsbasierte Risikoabschätzung ist daher nur für einen Bruchteil der produzierten PFAS möglich. Diese Screening-Lücke kann mittels des Messens von PFAS-Summenparametern festgestellt werden. Der Anteil an unerklärtem, organisch gebundenem Fluor kann hierbei bis zu 90% betragen und ist auch im menschlichen Blut messbar. Der Schutz von Mensch und Umwelt vor PFAS durch aktuelle Maßnahmen ist somit vermutlich unvollständig, da unbekannte PFAS nicht betrachtet werden.
Projektbeschreibung
Das Promotionsprojekt hat daher zum Ziel, bisher unentdeckte oder nicht ausreichend untersuchte PFAS bezüglich ihrer Exposition und Wirkung zu bewerten.
Dafür werden zuerst belastete Proben von diversen Kontaminationsquellen auf neue PFAS-Verbindungen untersucht, mit dem Ziel neue und wenig erforschte PFAS zu identifizieren (Arbeitspaket – AP1).
Um den unbekannten Anteil der PFAS in den Proben einzuschätzen und deren Oxidationsverhalten bewerten zu können, soll ein TOP-Assay (PFAS-Summenparameter) etabliert werden.
Die belasteten Proben werden mittels eines Suspectscreening nach wenig erforschten, bekannten PFAS untersucht. Zudem sollen im Rahmen eines Non-Target-Screenings unbekannte PFAS ermittelt werden.
Durch die Verwendung geeigneter chromatographischer Techniken (SFC, HILIC neben RPLC) werden hierbei auch polare, kurzkettige PFAS miterfasst.
Nach den so identifizierten PFAS wird dann im Umweltproben gesucht, um eine expositionsbasierte Einschätzung zu ermöglichen. Hierbei werden die PFAS nach ihrer detektierten Häufigkeit und Konzentration priorisiert (AP2).
Die Transformation und Toxizität in höheren Organismen wird dann für eine kleine Auswahl an hoch priorisierten PFAS untersucht, um deren Auswirkung auf den Menschen abschätzen zu können (AP3).
Dafür wird die Transformation im Labormaßstab mittels Leberemzymen (S9-Fraktion) simuliert und im zweiten Schritt werden toxikokinetische Versuche mit Zebrafischembryonen (ZFE) durchgeführt. Um die Langzeitschäden einschätzen zu können, werden Entwicklungs- und Neurotoxizitätassays an ZFE getestet.
Abschließend wird eine Bilanz aus den Ergebnissen gezogen. Im Umweltscreening wurde die Exposition der unerforschten PFAS untersucht, welche dann mit den Daten zur Transformation und Toxizität verknüpft werden können. Somit kann eine Priorisierung der untersuchten PFAS erstellt und eine entsprechende risikobasierte Regulation vorgeschlagen werden.