Beschreibung

Hintergrund des Forschungsprojektes PROSPeCT ist der Schadensfall in Baden-Württemberg bei dem hunderte Hektar landwirtschaftliche Nutzfläche durch mit Per- und Polyfluoralkylsubstanzen (PFAS) enthaltene Papierschlämme kontaminiert wurden und zu Belastungen mit PFAS von Boden, Nutzpflanzen und Grundwasser führte. PROSPeCT hatte zum Ziel den Kenntnisstand zum Umweltverhalten von PFAS im Pfad Boden-Wasser-(Mais-)Pflanze zum einen zu erweitern und zum anderen mittels eines Modellierungsansatzes abzubilden. Die in den Papierschlämmen vorhandenen Präkursoren, vor allem diPAPs, wurden hinsichtlich ihres Abbauverhaltens zu mobilen PFAAs, die in Grundwasser und Pflanzen eingetragen werden, untersucht. In fünf Arbeitspaketen, welche die Projektorganisation (AP 1), die experimentellen Versuche (AP 2 und 3), die Analytik (AP 4) und die Modellierung (AP 5) umfassten, wurde die Problematik ganzheitlich bearbeitet. Sowohl in den Versuchen zum Pfad Boden-Grundwasser (Säulenversuche und Freilandlysimeter) als auch zum Pfad Boden-Maispflanze (Gefäßversuche und Freilandfeldversuche) wurden die PFAS-Gehalte in Feldböden untersucht bzw. Reinsubstanzen (PFAAs und 6:2 und 8:2 diPAP) auf PFAS-freie Böden appliziert, um das Austrags- und Abbauverhalten zu bilanzieren. PFAS in den Matrices Boden, Wasser und Pflanzenmaterial wurden mittels TBA-Methode (Targetanalyse mit Extraktion unter Verwendung von Tetrabutylammonium und tert-Butylmethylether) als auch per dTOP-Assay (Summenparameterbestimmung) analysiert.
In allen experimentellen Versuchen konnte ein CFx längenabhängiges Substanzverhalten festgestellt werden. Kurzkettige Substanzen (≤ C7) sind mobiler und wurden fast vollständig ins Sickerwasser ausgetragen bzw. vermehrt in die Maispflanze eingetragen. Hauptsächlich langkettige PFAAs und Präkursoren wurden im Boden retardiert oder bildeten nicht extrahierbare Rückstande (NER), was dazu führte, dass die Massenbilanz in allen Versuchen nicht geschlossen werden konnte.

Der Vergleich der Labor- und Freilandexperimente in PROSPeCT gibt Aufschluss über das PFAS-Verhalten im Boden, über die Austragsdynamik ins Sickerwasser und die Eintragsmenge in Pflanzen. Es zeigte sich jedoch, dass vielfältige Faktoren Einfluss auf das Umweltverhalten der PFAS im Pfad Boden-Pflanze nehmen. Im Projekt wurden Effekte von Temperatur und Bodenfeuchte auf den Abbau der Präkursoren beobachtet. Die Einflussfaktoren auf die Abbaudynamiken oder die Bildung von NER sind jedoch unbekannt und lassen weitere Forschungsfragen offen ohne die in der Praxis die Vorhersage des Substanzverhaltens im Pfad Boden-Pflanze vor Herausforderungen gestellt ist.