Trifluoressigsäure als Herausforderung für Gewässerschutz und Trinkwasserversorgung

Die extrem persistente PFAS-Verbindung Trifluoressigsäure (TFA) lässt sich in Schweizer Gewässern und im Grundwasser nahezu flächendeckend nachweisen. Was über Eintragsquellen, mögliche gesundheitliche Auswirkungen und die Grenzen der Wasseraufbereitung bekannt ist, führt zu einem klaren Schluss: Wer die Belastung langfristig begrenzen will, muss an der Quelle ansetzen.

Sehr gut wasserlöslich, mobil und nach heutigem Wissensstand in der Umwelt praktisch nicht abbaubar: Diese Kombination von Eigenschaften macht Trifluoressigsäure zu einem besonderen Fall unter den per- und polyfluorierten Alkylverbindungen (PFAS). Dazu kommt, dass TFA kontinuierlich aus unterschiedlichen Quellen in die Umwelt eingetragen wird. Für den Gewässerschutz stellt sich damit eine zentrale Frage: Wie lässt sich die weitere Anreicherung des Stoffes minimieren, der bereits heute weitverbreitet ist und sich nur schwer aus dem Wasser entfernen lässt?

Starke Zunahme in Fliessgewässern

Wie grossflächig TFA in der Schweiz inzwischen verbreitet ist, zeigen aktuelle Messungen. In einer Studie der Nationalen Grundwasserbeobachtung NAQUA wurde die Substanz 2022 und 2023 an 508 von 517 untersuchten Grundwassermessstellen nachgewiesen. Rund 70 Prozent der gemessenen Konzentrationen lagen unter 1 µg/L und 95 Prozent unter 2 µg/L, wobei die Werte in Landwirtschaftsregionen tendenziell höher ausfielen als in alpinen und voralpinen Gebieten.

Auch in Fliessgewässern ist TFA weitverbreitet. Zwischen 2021 und 2023 ergaben Messungen an neun Messstellen in fünf Schweizer Flüssen Konzentrationen zwischen 0.21 und 2.8 µg/L. Innerhalb der untersuchten Flusssysteme nahmen die Konzentrationen flussabwärts tendenziell zu. Besonders bemerkenswert ist jedoch die zeitliche Entwicklung: Verglichen mit Messungen aus den Jahren 1996/1997 stieg die mittlere TFA-Konzentration im Schweizer Flussnetz von 0.09 auf 0.52 µg/L – eine Zunahme um etwa das Sechsfache.

Viele Quellen, ein besonders langlebiger Stoff

In die Umwelt gelangt TFA über verschiedene Wege. Der grösste bekannte Eintrag in der Schweiz stammt aus der atmosphärischen Deposition. Fluorierte Gase aus Kältemitteln werden in der Atmosphäre zu TFA abgebaut und gelangen anschliessend mit dem Niederschlag auf Böden und Gewässer. Weil die Substanz dabei über weite Strecken transportiert wird, erreicht sie selbst abgelegene Regionen in den Alpen. Für die Jahre 2021 bis 2023 haben Forschende die atmosphärische Deposition in der Schweiz auf jährlich rund 24.5 Tonnen TFA geschätzt, mehr als viermal so viel als noch vor 30 Jahren.

Eine weitere wichtige Quelle sind TFA-bildende Pflanzenschutzmittel, deren Beitrag in Landwirtschaftsgebieten deutlich höher ausfallen kann als die atmosphärische Deposition. Dazu kommen Einträge aus industriellen und kommunalen Abwässern, aus Deponien sowie möglicherweise aus der thermischen Behandlung von PFAS-haltigen Abfällen. Welche dieser Quellen dominiert, hängt stark vom betrachteten Ort ab. Gesamtschweizerisch stellt die atmosphärische Deposition den grössten bekannten Eintrag dar, auf einzelnen Landwirtschaftsflächen können Pflanzenschutzmittel jedoch einen wesentlich grösseren Beitrag leisten.

Kaum aus Wasser zu entfernen

Aufgrund seines niedrigen Molekulargewichts, der starken Polarität und der hohen Wasserlöslichkeit lässt sich TFA nur mit hohem Energieaufwand aus dem Wasser herausholen. Herkömmliche Verfahren der Trink- und Abwasseraufbereitung entfernen die Substanz nur unzureichend, da sie sich weder in Schlammflocken noch in der festen Phase anreichert. Und auch Aktivkohle und Anionenaustauscherharze, die bei langkettigen PFAS zu den etablierten Verfahren gehören, sind für TFA wenig geeignet.

Technisch abtrennen lässt sich TFA beispielsweise mittels Nanofiltration oder Umkehrosmose. Pilotversuche zeigen hohe Rückhalteraten – in einer Trinkwasser-Pilotanlage wurden mit Umkehrosmose mehr als 99.9 Prozent Entfernung erreicht. Allerdings entstehen dabei konzentrierte Abfallströme, und der Energie- und Kostenaufwand ist hoch, so dass diese Methoden für einen breiteren Einsatz nicht geeignet sind.

Verfahren, die TFA tatsächlich zerstören, stecken momentan noch in einem frühen Entwicklungsstadium. Erste Pilotversuche liefern zwar vielversprechende Ergebnisse, doch eignen sich solche Technologien derzeit vor allem für hochkonzentrierte industrielle Abwasser- oder Abfallströme. Eine flächendeckende Entfernung von TFA aus bereits belasteten Umweltgewässern erscheint damit weder technisch noch wirtschaftlich sinnvoll.

Und die Gesundheitsauswirkungen?

Neben der Persistenz und der weiten Verbreitung rücken zunehmend auch die möglichen gesundheitlichen Auswirkungen in den Fokus. In Tierstudien wurden unter anderem Veränderungen des Reproduktionssystems sowie Hinweise auf Entwicklungs- und Immuntoxizität beobachtet. Auf dieser Grundlage hat die Europäische Chemikalienagentur TFA 2026 als reproduktionstoxisch beurteilt.

Für Umweltorganismen gibt es nur wenig Daten. Akut scheint TFA bei vielen untersuchten Organismen relativ wenig toxisch zu sein; über mögliche chronische Auswirkungen ist bislang wenig bekannt. Besonders empfindlich reagieren nach bisherigem Kenntnisstand bestimmte Algenarten. Für zahlreiche weitere Organismengruppen – darunter Bodenorganismen, Landpflanzen und viele Meeresorganismen – fehlen belastbare Daten. Gerade bei einem Stoff mit sehr hoher Persistenz ist diese Wissenslücke relevant: Selbst geringe Risiken können über lange Zeiträume an Bedeutung gewinnen, wenn ein Stoff praktisch nicht abgebaut wird und kontinuierlich neu eingetragen wird.

Besser frühe Vorsorge statt später Sanierung

Einen spezifischen regulatorischen Anforderungswert für TFA in Trinkwasser oder Oberflächengewässern gibt es in der Schweiz derzeit noch nicht. Für den Schutz aquatischer Ökosysteme hat das Oekotoxzentrum kürzlich ein chronisches Qualitätskriterium von 16 µg/L hergeleitet. In der EU wurde TFA unter der Wasserrahmenrichtlinie in die Summenanforderung für 25 PFAS aufgenommen, für die ein Wert von 4.4 ng/L PFOA-Äquivalenten festgesetzt wurde. Dieser Wert orientiert sich an der Einschätzung der EFSA zur unbedenklichen Konzentration für Menschen, deren Schutz hier im Mittelpunkt steht. Wäre in einer Wasserprobe nur TFA und kein anderes PFAS enthalten, dürfte eine Konzentration von 2.2 μg/L TFA nicht überschritten werden.

Noch liegen 95 Prozent der aktuell im Grundwasser gemessenen Werte unter diesem Wert. Die Messreihen der letzten 15 Jahre zeigen aber einen deutlichen Anstieg in Grund- und Oberflächengewässern. Und besonders in Landwirtschaftsgebieten enthält das Grundwasser bereits heute TFA in Konzentrationen zwischen 1 und 5 µg/L.

Einträge an der Quelle reduzieren

Die zentrale Schlussfolgerung lautet daher: Bei TFA ist die Prävention besonders wichtig. Die bereits vorhandene Umweltbelastung mit diesem persistenten Stoff lässt sich nur mit erheblichem technischem und wirtschaftlichem Aufwand reduzieren, eine Vermeidung neuer Einträge ist dagegen wesentlich effizienter. Dazu gehört insbesondere, die Verwendung jener Stoffe zu überprüfen, aus denen TFA entstehen kann: Kältemittel, bestimmte Pflanzenschutzmittel und weitere Vorläufersubstanzen. Zusätzlich können punktuelle Massnahmen bei stark belasteten industriellen Abwässern dazu beitragen, lokale Einträge zu reduzieren.

«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 vom Oekotoxzentrum. «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.»

Publikation

Kroll, A., Rudin, E., Junghans, M., Chow, S., Holmes, B., Scheringer, M., Thalmann, B. (2026) Trifluoressigsäure in der Umwelt. Herausforderungen für Gewässerschutz und Trinkwasserversorgung in der Schweiz. Aqua & Gas 106 (10), 18-25, Institutional repository