PFC in den Polargebieten

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PFC gelangen in die Polargebiete und reichern sich in Organismen entlang der Nahrungskette an
Quelle: Susanne Kambor / Umweltbundesamt

PFCs verbleiben lange in der Umwelt und werden über weite Strecken transportiert. Sogar in entlegenen Regionen - wie den Polargebieten - wurden sie nachgewiesen. Dort können sie sich entlang der Nahrungsketten anreichern und toxische Wirkungen in den Umweltorganismen hervorrufen. Dadurch stellen sie ein Risiko für die sensiblen Ökosysteme der Polargebiete dar.

Die Polargebiete sind durch ihre regionale Abgeschiedenheit sowohl zu anderen Ökosystemen als auch zu industriellen Einflüssen ideale Forschungsgebiete für das Umweltverhalten und den Nachweis von Chemikalien. Im Vergleich zur Arktis wird das Antarktische Ökosystem jedoch weniger durch anthropogene, also menschengemachte, Aktivitäten beeinflusst. Aufgrund dieser Abgeschiedenheit aber auch durch ihre klimatischen Besonderheiten wurden die Polargebiete in der Vergangenheit oft als Senke für transportierte Chemikalien bezeichnet. Inwieweit die niedrigen aber gleichzeitig auch steigenden Temperaturen der Polargebiete eine Freisetzung und Anreicherung in den Organismen der arktischen und antarktischen Nahrungsketten zum Beispiel durch den Eintrag von Schnee und das Schmelzen von Meereis und Gletschern beeinflussen, wird aktuell noch diskutiert. 

PFCs gelangen über große Entfernungen – sowohl über die Ozeane als auch durch atmosphärische Strömungen – in die Polargebiete. Aufgrund ihrer großen industriellen Bedeutung, Langlebigkeit, Bioakkumulation und toxischen Effekte sind die intensiv untersuchten PFC Perfluoroktansulfonsäure (PFOS) und Perfluoroktansäure (PFOA) von großem Interesse. Das Vorkommen von langkettigen PFCs (C ≥ 8) – wie PFOS und PFOA – in den Ökosystemen der Polargebiete wird daher bereits seit einigen Jahrzehnten untersucht. Im Jahr 2008 wurden PFCs in menschlichen Blutproben aus arktischen Gebieten nachgewiesen, was für zusätzliche Diskussion sorgte. Eine Vielzahl von langkettigen PFC-Verbindungen und deren Abbauprodukte konnte mittlerweile in den Gewässern, dem Sediment und den Umweltorganismen – sowohl in der Arktis als auch in der Antarktis – nachgewiesen werden. Studien berichten auch über deren Anreicherung entlang der polaren Nahrungsketten bis hin zum Eisbären oder den Pinguinen (Dietz et al. 20081, Ke Gao et al. 20202).

Die in den letzten Jahren entwickelten kurzkettigen PFCs, wie Perfluorbutansäure (PFBA) und Perfluorbutansulfonsäure (PFBS), konnten gegenwärtig ebenfalls in den Polargebieten nachgewiesen werden. In der Antarktis zeigt sich bei den Messungen dieser Substanzen bereits eine ähnlich flächendeckende Verbreitung wie in der Arktis. PFBA, PFBS und weitere kurzkettige PFCs konnten in Gewässern, in Schneeproben aber auch in Umweltorganismen – wie Algen und Seevögeln – nachgewiesen werden. Während jedoch in der Arktis das Vorkommen von kurzkettigen PFCs durch viele Studien belegt ist (AMAP 2017), existieren für die Antarktis bisher nur wenige Studien. Vor allem zu deren Anreicherung in der Nahrungskette gibt es bisher nur vereinzelte Untersuchungen. Diese bestätigen jedoch die bisherige Annahme, dass Organismen am Ende der Nahrungskette, wie zum Beispiel der Riesensturmvogel, höhere PFC-Konzentrationen im Blut aufweisen als Pinguinarten im unteren Bereich der Nahrungskette (Roscales et al. 20193). Da die nachgewiesenen Konzentrationen der neueren kurzkettigen PFCs bereits jetzt in vergleichbaren Konzentrationsbereichen der langkettigen, teils regulierten PFCs liegen, erfordern diese eine genaue Beobachtung in den Ökosystemen der Polargebiete (Casal et al. 20174).  

Effektive und proaktive Maßnahmen sind für die Polargebiete gefordert, um das Risiko persistenter Chemikalien wie PFC auf die fragilen Ökosysteme der Arktis und Antarktis zu senken. Die Herausforderung wird darin bestehen, das Risiko der PFCs in Zusammenhang mit weiteren Stressoren – wie den steigenden Temperaturen an den Polen durch den Klimawandel –zu minimieren. Wegen der weltweiten Verbreitung sollten weitere umweltrelevante PFCs über die Stockholm-Konvention und den strategischen Ansatz eines internationalen Chemikalienmanagements (SAICM) – global reguliert werden. Zur Beurteilung des Ausmaßes der Belastung sollten zusätzliche PFC-in Monitoringprogramme, vor allem in der Antarktis, aufgenommen werden. Auch die Entwicklung umweltfreundlicher Ersatzstoffe ist ein notwendiger Schritt. Neben den Maßnahmen auf globaler Ebene sind die nationalen und regionalen Regelwerke um die Parameter `Ferntransport über Meeres- und atmosphärische Strömungen` erweitert werden. Um die Polargebiete vor Schadstoffen zu schützen, hat beispielsweise Kanada die Aufnahme von atmosphärischem Ferntransport bereits in das nationale Persistenz- und Bioakkumulationsregelwerk von Chemikalien integriert. 

Literaturquellen:

1 Dietz R, Bossi R, Rigét F.F., Sonne C., Born E.W. (2008).  Increasing perfluoroalkyl contaminants in East Greenland polar bears (Ursus maritimus): A new toxic threat to the arctic bears. Environmental Science and Technology, Volume 42, Issue 7 (1) 2701-2707. 

2 Gao K., Miao X., Fu J., Chen Y., Li H., Pan W., Fu J., Zhang Q., Zhang A., Jiang G. (2020). Occurrence and trophic transfer of per- and polyfluoroalkyl substances in an Antarctic ecosystem. Environmental Pollution, Volume 257, 1-9. 

3 Roscales J.L., Vicente A., Ryan P.G., Gonzales-Solis J., Jiménez B. (2019). Spatial and interspecies heterogeneity in concentrations of perfluoroalkyl substances (PAASs) in Seabirds of the Southern Ocean. Environmental Science and Technology, Volume 53, 9855-9865. 

4 Casal P. Zhang Y. Martin J.W., Pizarro M., Jiménez B., Dachs J. (2017). Role of snow deposition of perfluoroalkylated substances at Coastal Livingston Island (Maritime Antarctica). Environmental Science and Technology, Volume 51, 8460-8470. 

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 Arktis  PFC