Umweltmedizinische Bedeutung der Perfluortenside

Unsere Kenntnisse über diese Stoffgruppe sind weiterhin noch unzureichend. Die meisten Daten liegen für PFOA und PFOS vor, die als „Leitsubstanzen“ für diese Gruppe der vollständig mit Fluoratomen besetzten Kohlenstoffketten gelten.

“Perfluoroctansulfonsäure (PFOS) und Perfluoroctansäure (PFOA) sind Industriechemikalien. PFOS wurde bis zum Jahr 2006 etwa als Ausgangsmaterial zur Herstellung von schmutz-, fett- und wasserabweisenden Oberflächenbehandlungen von Teppichen, Polsterungen und Verpackungen aus Pappe und Papier und in Feuerlöschmitteln verwendet.

Im Jahr 2006 schränkte die Europäische Kommission den Gebrauch von PFOS stark ein, so dass seitdem die Substanz nur noch in wenigen Spezialanwendungen (z. B. in der Raumfahrt) erlaubt ist. PFOA hingegen dürfen noch bis ins Jahr 2020 verwendet werden. Die Industrie benutzt sie, um Antihaftbeschichtungen für Bratpfannen herzustellen und um Kleidung wasser-, öl- und schmutzabweisend zu machen.

Ab dem Jahr 2020 dürfen PFOA, deren Salze und Vorläuferverbindungen weder hergestellt noch in den Verkehr gebracht werden. Beide Substanzen sind chemisch sehr stabil, lösen sich sowohl in Wasser als auch Fett und verteilen sich daher leicht in der Umwelt. Von dort aus gelangen sie in die Nahrungskette.

Der Mensch nimmt PFOS und PFOA in erster Linie über Lebensmittel (inklusive Trinkwasser) auf. Beide Substanzen werden vom Menschen nur langsam ausgeschieden und reichern sich in Geweben an, wenn täglich kleine Mengen aufgenommen werden.” (DOI 10.17590/20190821- BfR, 21. August 2019). Sie sind umweltpersistent, werden kaum abgebaut.

Aufnahme, Halbwertzeit und Biomonitoring

Perfluoroctansulfonsäure (PFOS) und Perfluoroctansäure (PFOA) werden über den Magen-Darm-Trakt nahezu vollständig resorbiert. Die Aufnahme über die Haut schätzt das Umweltbundesamt auf weniger als 1 Prozent der täglich aufgenommenen PFT-Dosis (UBA 2009).

PFOS und PFOA werden im Organismus nicht weiter verstoffwechselt. Kurzkettige PFT (C < oder = 8) werden hauptsächlich über den Urin ausgeschieden, für längerkettige PFT spielen auch andere Wege eine Rolle (Lau 2012). Sie sind in der Plazenta und im Nabelschnurblut nachweisbar. Gemessene Konzentrationen in der Muttermilch liegen zwischen 0,9 und 9% der Gehalte im Blut der Mutter (BfR, 2019).

Die biologische Halbwertszeit im menschlichen Körper beträgt etwa 4.5 Jahre (Halbwertszeit im Blutplasma: PFOA etwa 3-4 Jahre, PFOS etwa 4-5 Jahre). In untersuchten Tierspezies ist die Halbwertszeit deutlich kürzer: Sie beträgt bei der weiblichen Ratte 3 – 4 Stunden, bei der männlichen Ratte 6 – 8 Tage und beim Affen 1 Monat.

Als Stoffe mit Tensidcharakter (gleichzeitig “wasseranziehend” und “wasserabweisend”) binden Perfluortenside vor allem an Proteine im Blut und finden sich auch in der Leber und in der Niere. Im Fettgewebe lagern sie sich wenig oder nicht ab (lediglich für PFOS wird ein solches Akkumulationspotenzial diskutiert).

Die Ergebnisse von zahlreichen Untersuchungen sind von der Human-Biomonitoring-Kommission des Umweltbundesamtes (HBM-Kommission, 2009) zusammengefasst und als Referenzwerte mitgeteilt worden (s. Tabelle). (HBM-Kommission, doi 10.1007/s00103-009-0899-0 und doi 10.1007/s00103-016-2434-4).

Diese Werte reihen sich gut in Messserien anderer europäischer Länder ein, gleichzeitig sind sie deutlich niedriger als die Werte, die in der US-amerikanischen Allgemeinbevölkerung gefunden wurden.

Analysen konservierter Blutproben aus der Umweltprobenbank des Bundes zeigen, dass die Konzentrationen insgesamt eher rückläufig sind.

	PFOS µg/l		PFOA µg/l
	Median	95. Percentile	Median	95. Percentile
Männer	10	25	5	10
Frauen	10	20	5	10
Kinder < 10		10		10

Eine Biomonitoring-Studie zu PFT in Kindern in 2 Städten im Ruhrgebiet (Wilhelm et al., 2015) ergab folgende Medianwerte für PFT im Blutplasma: PFOS 4.7 vs. 3.3 ug/l, PFOA 6.0 vs. 3.6 ug/l (Duisburg versus Bochum). Im Landkreis Altötting lag der Median des PFOA-Gehaltes bei 47 Kindern bei ca. 20 µg/l, bei Erwachsenen bei rund 25 µg/l, also um etwa das Fünffache der “Normal”-Werte.

Toxikologische Bewertung 

PFOA und PFOS haben nach heutigem Wissensstand kein direktes erbgutveränderndes Potential. Erst bei zellschädigenden (also vergleichsweise hohen) Konzentrationen traten Chromosomenveränderungen auf. Eine Gentoxizität wurde bisher nicht beobachtet.

Die amerikanische Umweltschutzbehörde EPA stuft PFT als “wahrscheinlich kanzerogen” ein. Die Europäische Kommission hat Perfluoroctansäure (PFOA) als “besonders besorgniserregend” eingestuft, es gilt seit Juli 2020 in der EU ein Herstellungs- und Inverkehrbringungverbot.

PFOS und PFOA fördern im Tierversuch die Bildung von Lebertumoren. In Reproduktionsstudien wurde ein vermehrtes Auftreten von Leberadenomen sowie Tumoren in bestimmten Zellen des Rattenhodens und des Pankreas beobachtet. Allerdings traten diese Wirkungen erst bei solchen PFT-Konzentrationen auf, die um mehrere Größenordnungen über den im menschlichen Blut gemessenen Konzentrationen lagen.

PFOA und PFOS sind als “reproduktionstoxisch Kategorie 2” eingestuft.

Ein Stoff wird als “reproduktionstoxisch” bezeichnet, wenn er die Sexualfunktion und Fruchtbarkeit beeinträchtigt oder Entwicklungsschäden bei den Nachkommen hervorruft. Kategorie 1A umfasst reproduktionstoxische Stoffe, die weitgehend auf Humandaten beruhen, Kategorie 1B diejenigen, die auf Tierstudien basieren. Kategorie 2 beinhaltet Stoffe, die vermuten lassen, die menschliche Fortpflanzung zu gefährden (Quelle: www.umweltbundesamt.at).

Unklar ist, inwieweit die Ergebnisse aus solchen Tierversuchen auf den Menschen übertragen werden können. Die wesentlich längere Verweildauer perfluorierter Tenside im menschlichen Organismus im Vergleich zum Tier erschwert die Risikobewertung ganz erheblich.

Im Januar 2012 berichtete eine dänisch-amerikanische Forschergruppe über einen dämpfenden Einfluss von PFT (insbesondere PFOS) auf die Immunantwort von Kindern nach einer Impfung gegen Tetanus und Diphtherie (Grandjean et al. 2012).

In ihrer wissenschaftlichen Stellungnahme vom März 2018 bezieht sich die EFSA bei der Ableitung neuer (niedrigerer) PTWI-Werte für PFOA und PFOS (s. weiter unten) insbesondere auf 3 toxikologisch bedeutsame Beobachtungen (EFSA 2018):

• Einfluss von PFOA und PFOS auf den Fettstoffwechsel (Erhöhung des Gesamtcholesterins im Blutserum)
• verminderte Antikörperbildung bei Impfungen im Kindesalter bei Belastung mit PFOS
• erhöhter Serumspiegel des Leberenzyms ALT (Alanin-Aminotransferase) bei Belastung mit PFOA

1. Perfluorierte Tenside im Trinkwasser

Bei den eingangs erwähnten Untersuchungen zum PFT-Gehalt im Trinkwasser im Hochsauerlandkreis wurden Werte zwischen “unterhalb der Bestimmungsgrenze” und 0,6 Mikrogramm PFT pro Liter ermittelt. Dieser Wert stellt einen Summenwert über mehrere perfluorierte Tenside dar, der Hauptanteil (nämlich 0.519 Mikrogramm pro Liter) entfällt auf PFOA.

Inzwischen wurde die Ursache für die Trinkwasserbelastung im Hochsauerlandkreis mit PFT (insbesondere PFOA) gefunden: Das Wasser der Oberläufe von Ruhr und Möhne war durch (legales) Ausbringen von Klärschlämmen auf landwirtschaftlich genutzte Flächen entlang beider Flüsse kontaminiert worden.

Im Landkreis Altötting war eine erhebliche Belastung der Bevölkerung durch Freisetzung der Substanz aus der Chemiefabrik der Fa. Dyneon und Kontaminierung des Trinkwassers bekannt geworden. Inzwischen werden dort Aktivkohlefilter bei der Trinkwassergewinnung eingesetzt, so dass dieses PFOA-frei ist.

Die Trinkwasserkommission des Umweltbundesamtes hat einen Trinkwasser-Leitwert von 0,1µg/l für PFOA und PFOS (und für die Summe beider Substanzen) festgelegt (doi 10.1007/s00103-016-2508-3), die US-Amerikanische Environmental Protection Agency (EPA) hat 0,07 µg/l als tolerabel definiert (EPA: Drinking Water Health Advisory for Perfluorooctanoic Acid (PFOA) – May 2016).

2. PFT in Fischen

Im Zusammenhang mit der PFT-Belastung von Oberflächen- und Trinkwasser im Hochsauerlandkreis wurde untersucht, ob Fische (hier: Zuchtforellen) in zwei örtlichen Teichanlagen ebenfalls mit perfluorierten Tensiden belastet sind. Das Hauptaugenmerk galt hierbei dem Perfluoroctansulfonat (PFOS), da dieser Stoff möglicherweise im Organismus akkumuliert wird. Während in einer Teichanlage weniger als 0,02 Mikrogramm PFT pro Gramm Fischfleisch nachgewiesen wurden, fanden sich in der anderen Teichanlage Werte zwischen 0,447 und 1,18 Mikrogramm pro Gramm Fisch.

Sachstand Sommer 2006:

Das Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR) hatte sich im Juli 2006 mit den Ergebnissen auseinandergesetzt. Als (vorläufig) zulässige Tageszufuhr (TDI) nannte das BfR einen Wert von 0,1 Mikrogramm PFOS pro Kilogramm Körpergewicht und Tag. Das bedeutet, dass eine 60 Kg schwere Person täglich 6 Mikrogramm PFOS aufnehmen könnte, ohne Nachteile für die Gesundheit befürchten zu müssen.

Diese Menge (6 Mikrogramm PFOS) war beispielsweise in 300 g Fisch aus der niedrig belasteten Teichanlage enthalten und aus damaliger Sicht “noch verkehrsfähig”. Bei Fischen aus der hoch belasteten Teichanlage wurde der (seinerzeit festgelegte, vorläufige) TDI-Wert beim Verzehr von lediglich 5 Gramm Fisch erreicht. Das BfR stufte die hoch belasteten Fische als nicht verkehrsfähig ein.

Sachstand August 2019:

Inzwischen hat der EFSA Panel on Contaminants in the Food Chain (CONTAM) neue, erheblich niedrigere tolerierbare wöchentliche Aufnahmemengen für PFOA und PFOS festgelegt. Sie liegen für PFOA bei 6 Nanogramm pro kg Körpergewicht pro Woche und für PFOS bei 13 Nanogramm pro kg Körpergewicht pro Woche. Demzufolge würden jetzt die Fische aus beiden Teichanlagen als “hoch bzw. sehr hoch belastet und nicht verkehrsfähig” eingestuft werden.

3. PFT in der Muttermilch und in der Pränatalzeit

Diverse PFOA-Bestimmungen in Muttermilchproben aus Deutschland und aus anderen Ländern haben Konzentration im Bereich von 200 bis 400 ng/l ergeben, daneben sind auch viel niedrigere Werte gemessen worden. (Fromme et al., https://eref.thieme.de/10.1055/s-0030-1268452; Völkel et al. htpps://doi.org/10.10.1016/j.ijheh.2007.07.024; Liu et al. htpps://doi.org/10.1016/j.envint.2010.03.004). Das korrespondiert gut mit den vom BfR (BfR, 2019) angegebenen ca. 1 bis 10% der Gehalte im mütterlichen Blut.

Ein 5 kg schwerer Säugling nimmt demnach bei einer Muttermilchbelastung von 400 ng/l und einer Trinkmenge von 500 ml 40 ng/kg/Tag (280 ng/kg/Woche) auf. Bei belasteten Müttern (wie im Landkreis Altötting) können es auch 200 ng/kg/Tag sein, bei individuell hoch belasteten Müttern, etwa auf Grund beruflicher Exposition, kann die Aufnahme noch höher liegen.

Der HBM I-Wert (2 µg/l) und der von der EFSA (EFSA Journal 2018; 16, 5194 ff.) vorgeschlagene PTWI-Wert (provisional total weekly intake) von 6 ng/kg pro kg pro Woche für PFOA und 13 ng/kg/Woche für PFOS bezeichnen die Grenzen, unterhalb derer bei lebenslanger Exposition keine gesundheitlichen Auswirkungen zu befürchten sind. Einen HBM II-Wert (ab wann die Gesundheit gefährdet ist) hat die HBM-Kommission wegen der Unklarheit der Datenlage nicht festgelegt. (www.bfr.bund.de, Mitteilung Nr. 042/2019; www.efsa.europa.eu/efsajournal/pub/5194)

Die Belastungen von gestillten Säuglingen, insbesondere von solchen im Landkreis Altötting, liegen um das Zehn- bis Hundertfache über dem HBM I- und dem PTWI-Wert.

Um die Belastung von Embryonen und Feten muss man sich Sorgen machen. Hierzu besteht Forschungsbedarf. Gestillte Säuglinge könnten in ihrer wichtigen Entwicklungsphase gefährdet werden.

4. Konsequenzen

Offizielle Stellungnahmen:

Das BfR empfiehlt, die von der EFSA vorgeschlagenen „TWI-Werte zu verwenden, um das gesundheitliche Risiko einer Aufnahme von PFOS und PFOA mit Lebensmitteln zu bewerten.“ Es könne seine „Aussage aus dem Jahr 2008, dass ein gesundheitliches Risiko … durch die derzeitige Expositions gegenüber PFOS und PFOA über Lebensmittel unwahrscheinlich ist, nicht uneingeschränkt aufrechterhalten.“ Es sehe „bei einer internen Exposition im Hintergrundbereich keinen Grund, Kinder nicht entsprechend den Empfehlungen lange zu stillen.“ (DOI 10.17590/20190821- BfR, 21. August 2019).

Gleiches sagt die American Academy of Pediatrics: Die Vorteile des Stillens seien bedeutender als die potentiellen Risiken (Pediatric Environmental Health, 4. Aufl., 2019, S. 634). „Trotz der erhöhten Werte besteht aber nach derzeitigen wissenschaftlichen Erkenntnissen keine Gesundheitsgefahr.“ (Landratsamt Altötting, https://www.lra-aoe.de/pfoa)

Berechtigte weitergehende Forderungen:

Angesichts der dokumentierten Toxizität von PFOA und PFOS ist zu fordern, dass weitere Einträge in die Umwelt herabgesetzt und, soweit möglich, vollständig vermieden werden.

Die kinderärztlichen Gesellschaften und die Nationale Stillkommission müssen Stellung dazu beziehen, wie die Untersuchungs- und Stillempfehlungen bei durchschnittlich belasteten Müttern lauten sollen, wie bei höher belasteten Müttern, etwa im Landkreis Altötting, und ob nach beruflicher Exposition vor dem Stillen ein Human-Biomonitoring erforderlich ist, um ggf. auch vom Stillen abzuraten, da insbesondere bei den gestillten Kindern hoch belasteter Frauen – etwa im Landkreis Altötting – mit einer Überschreitung der von der EFSA und vom BfR empfohlenen PTWI um eine oder zwei Größenordnungen zu rechnen ist.

Grenzwerte/Richtwerte

PTWI:

Der vom CONTAM-Panel der EFSA im Frühjahr 2018 vorgeschlagene PTWI (provisional tolerable weekly intake)-Wert beträgt (EFSA 2018):

• 6 Nanogramm PFOA pro Kilogramm Körpergewicht und Woche bzw.
• 13 Nanogramm PFOS pro Kilogramm Körpergewicht und Woche.

Trinkwasser:

Der Trinkwasser-Leitwert liegt bei 0.1 Mikrogramm PFT pro Liter Wasser (Umweltbundesamt 2016).

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