Wie misst man PFAS-Konzentrationen im Wasser?

Wissenschaftler mit Handschuhen hält Glasfläschchen mit klarem Wasser ins Laborlicht, Wasserproben in Röhrchen im Hintergrund.

PFAS-Konzentrationen im Wasser werden hauptsächlich mittels Hochleistungsflüssigkeitschromatographie gekoppelt mit Massenspektrometrie (LC-MS/MS) gemessen. Diese Methode ermöglicht den gleichzeitigen Nachweis von Dutzenden einzelner Per- und polyfluorierter Alkylverbindungen in sehr niedrigen Konzentrationsbereichen. Welche Analysemethode, welche Grenzwerte und welche Probenahmepraxis dabei relevant sind, beantwortet dieser Artikel Schritt für Schritt.

Welche Analysemethoden werden für PFAS im Wasser eingesetzt?

Die wichtigste Analysemethode für PFAS im Wasser ist die Flüssigkeitschromatographie mit Tandem-Massenspektrometrie (LC-MS/MS). Sie erlaubt die gleichzeitige Bestimmung von 20 bis über 40 Einzelsubstanzen in einem einzigen Analysegang und erreicht Nachweisgrenzen im Bereich weniger Nanogramm pro Liter. Ergänzend kommen Summenparameter-Methoden zum Einsatz, wenn ein breites Screening angestrebt wird.

Im Detail stehen für die PFAS-Messung im Wasser mehrere analytische Verfahren zur Verfügung:

  • LC-MS/MS (Flüssigkeitschromatographie-Tandem-Massenspektrometrie): Goldstandard für die Einzelstoffanalyse. Die Probe wird nach einer Festphasenextraktion (SPE) aufgereinigt und konzentriert, bevor die Trennung und Detektion der einzelnen PFAS-Verbindungen erfolgt. Zertifizierte Labors arbeiten nach DIN EN ISO 21675 oder vergleichbaren Normen.
  • Hochauflösende Massenspektrometrie (HRMS): Wird eingesetzt, wenn auch unbekannte oder neuartige PFAS-Verbindungen identifiziert werden sollen. Sie ist aufwendiger und teurer, liefert aber ein breiteres Substanzspektrum.
  • Adsorbierbare organisch gebundene Fluor-Analyse (AOF/EOF): Ein Summenparameter-Verfahren, das den Gesamtfluorgehalt organisch gebundener Verbindungen erfasst. Nützlich als Screening-Methode, wenn nicht bekannt ist, welche PFAS-Verbindungen vorliegen.
  • Total Oxidizable Precursor Assay (TOP-Assay): Wandelt PFAS-Vorläuferverbindungen durch Oxidation in messbare Endprodukte um. So werden auch Substanzen erfasst, die mit der Standardanalytik nicht direkt detektierbar sind.

Die Wahl der Methode hängt vom Untersuchungsziel ab. Für die Überwachung bekannter Trinkwasserparameter reicht in der Regel die LC-MS/MS-Einzelstoffanalyse aus. Bei Verdacht auf unbekannte Kontaminationsquellen empfiehlt sich eine Kombination aus Einzelstoff- und Summenparameteranalyse.

Was ist der Unterschied zwischen Einzel- und Summenparameter-Analyse?

Die Einzelstoffanalyse identifiziert und quantifiziert jede PFAS-Verbindung separat, während die Summenparameter-Analyse den Gesamtgehalt einer Gruppe von Verbindungen als einen Messwert ausgibt. Beide Ansätze ergänzen sich: Die Einzelstoffanalyse ist präziser und regulatorisch relevant, die Summenparameteranalyse liefert einen schnellen Überblick über das Gesamtbelastungsniveau.

Bei der Einzelstoffanalyse werden typischerweise 20 bis 40 definierte PFAS-Verbindungen gezielt untersucht, darunter bekannte Vertreter wie PFOS, PFOA, PFNA oder PFHxS. Der Vorteil liegt in der genauen Zuordnung von Konzentrationen zu spezifischen Substanzen, was für die Bewertung gegen regulatorische Grenzwerte unerlässlich ist. Der Nachteil: Verbindungen außerhalb des Analysenspektrums bleiben unsichtbar.

Die Summenparameter-Methoden wie AOF oder EOF erfassen hingegen alle organisch gebundenen Fluorverbindungen in einer Probe, unabhängig davon, ob sie in einer Substanzdatenbank gelistet sind. Das macht sie besonders wertvoll beim ersten Screening eines unbekannten Standorts oder wenn neue, noch nicht regulierte PFAS-Verbindungen vermutet werden. Allerdings erlauben sie keine Rückschlüsse auf einzelne Substanzen und damit keine direkte Bewertung gegen substanzspezifische Grenzwerte.

In der Praxis empfiehlt sich häufig ein zweistufiges Vorgehen: Zunächst ein Summenparameter-Screening zur Einschätzung der Gesamtbelastung, anschließend eine gezielte Einzelstoffanalyse zur regulatorischen Bewertung und Sanierungsplanung.

Welche Grenzwerte gelten für PFAS in Trinkwasser?

In Deutschland gelten seit der Novellierung der Trinkwasserverordnung (TrinkwV) im Jahr 2023 verbindliche PFAS-Grenzwerte für Trinkwasser: 0,10 Mikrogramm pro Liter (µg/L) als Summe von 20 definierten PFAS-Einzelsubstanzen sowie 0,50 µg/L als Summe aller messbaren PFAS. Diese Werte basieren auf den EU-Vorgaben der revidierten Trinkwasserrichtlinie.

Konkret unterscheidet die Trinkwasserverordnung zwei Grenzwerte:

  • Parameterwert für PFAS20: 0,10 µg/L als Summe von 20 spezifisch benannten PFAS-Verbindungen, darunter PFOS, PFOA und weitere kurz- und langkettige Verbindungen.
  • Parameterwert für PFAS-Gesamt: 0,50 µg/L als Summe aller quantifizierbaren Per- und polyfluorierten Alkylverbindungen.

Für Grundwasser und Oberflächengewässer gelten eigene Bewertungsmaßstäbe. Die Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung (BBodSchV) sowie länderspezifische Regelungen definieren Prüf- und Maßnahmenwerte für den Wirkungspfad Boden-Grundwasser. In einigen Bundesländern liegen diese Orientierungswerte deutlich unter den Trinkwassergrenzwerten, da das Grundwasser als Ressource für die Trinkwassergewinnung geschützt werden soll.

Auf europäischer Ebene hat die Europäische Chemikalienbehörde (ECHA) zudem eine Beschränkung für PFAS in einer Vielzahl von Anwendungen vorgeschlagen, die schrittweise zu einer weiteren Reduzierung der Eintragsquellen führen soll. Die regulatorische Entwicklung in diesem Bereich ist dynamisch, weshalb aktuelle Grenzwerte stets anhand der jeweils geltenden Fassung der Trinkwasserverordnung und einschlägiger Umweltvorschriften zu prüfen sind.

Wie werden Wasserproben für die PFAS-Analyse korrekt entnommen?

Für eine zuverlässige PFAS-Messung im Wasser müssen Proben in PFAS-freien Behältern aus Polypropylen oder Glas entnommen werden. Behälter aus Polytetrafluorethylen (PTFE) oder anderen fluorierten Kunststoffen sind strikt zu vermeiden, da sie selbst PFAS abgeben und die Probe kontaminieren können. Die Probenahme muss nach anerkannten Normen wie DIN EN ISO 5667 erfolgen.

Folgende Punkte sind bei der Probenahme besonders zu beachten:

  • Behältermaterial: Ausschließlich PFAS-freie Probengefäße aus Polypropylen (PP) oder Borosilikatglas verwenden. Keine PTFE-Schläuche, keine fluorierten Dichtungen im Probenahmeequipment.
  • Feldblindwerte: Mindestens eine Blindprobe (Reinstwasser im gleichen Behälter, unter gleichen Bedingungen transportiert) sollte jede Probenahme begleiten, um Kontaminationen durch Transport und Handling zu erkennen.
  • Grundwasserprobenahme: Vor der Probenahme an Grundwassermessstellen sollte ausreichend Standwasser abgepumpt werden (in der Regel drei bis fünf Brunnenvolumina), bis sich die Leitparameter stabilisiert haben. So wird sichergestellt, dass die Probe das aktuelle Grundwasser und nicht das stehende Wasser in der Messstelle repräsentiert.
  • Trinkwasserprobenahme: An Hausleitungen wird sowohl das Erststrahl- als auch das Stagnationswasser beprobt, um PFAS-Einträge aus Leitungsmaterialien oder Armaturen zu erkennen.
  • Kühlung und Transport: Proben sollten bei 4 °C gelagert und innerhalb von 48 Stunden ins Labor transportiert werden. Längere Standzeiten können die Konzentration durch Adsorption an der Gefäßwand beeinflussen.
  • Dokumentation: Probenahmeort, Uhrzeit, Probenahmetechnik und Umgebungsbedingungen sind vollständig zu protokollieren, um die Rückverfolgbarkeit der Ergebnisse zu gewährleisten.

Eine sorgfältige Probenahme ist die Grundvoraussetzung für aussagekräftige PFAS-Analysemethoden. Fehler in diesem Schritt lassen sich durch noch so präzise Laboranalytik nicht kompensieren.

Wie zuverlässig sind PFAS-Messungen im Wasser?

PFAS-Messungen im Wasser sind bei korrekter Probenahme und akkreditierter Laboranalytik sehr zuverlässig. Akkreditierte Labors nach DIN EN ISO/IEC 17025 erreichen mit LC-MS/MS-Methoden Nachweisgrenzen von 1 bis 5 Nanogramm pro Liter für die meisten Einzelsubstanzen. Dennoch gibt es methodische Grenzen, die bei der Interpretation von Messergebnissen bekannt sein sollten.

Faktoren, die die Messgenauigkeit beeinflussen

Die Zuverlässigkeit einer PFAS-Messung hängt von mehreren Faktoren ab. Erstens spielt die Probenahme die entscheidende Rolle: Kontaminiertes Probenahmematerial oder unsachgemäße Lagerung können Messergebnisse verfälschen, selbst wenn die Laboranalytik einwandfrei ist. Zweitens variiert die Nachweisgrenze je nach Substanz erheblich: Kurzkettige PFAS wie Perfluorbutansäure (PFBA) sind schwerer aus der wässrigen Matrix zu extrahieren und weisen daher höhere Nachweisgrenzen auf als langkettige Verbindungen.

Drittens sind nicht alle PFAS-Verbindungen in Standardanalysepaketen enthalten. Neuartige PFAS oder Vorläuferverbindungen bleiben mit konventioneller Einzelstoffanalytik unsichtbar. Hier schließen Methoden wie der TOP-Assay oder die HRMS-Analytik die Lücke, sind aber aufwendiger und teurer.

Qualitätssicherung und Ringversuche

Akkreditierte Labors nehmen regelmäßig an Ringversuchen teil, bei denen identische Proben von mehreren Labors analysiert werden. Die Ergebnisse dieser Ringversuche zeigen, dass bei etablierten PFAS-Verbindungen wie PFOS und PFOA eine gute Übereinstimmung zwischen verschiedenen Labors besteht. Bei weniger gut charakterisierten Verbindungen können die Abweichungen größer sein. Es empfiehlt sich daher, bei kritischen Entscheidungen (etwa zur Einleitung von Sanierungsmaßnahmen) Gegenproben durch ein zweites akkreditiertes Labor analysieren zu lassen.

Wann sollte eine PFAS-Untersuchung im Wasser veranlasst werden?

Eine PFAS-Untersuchung im Wasser sollte immer dann veranlasst werden, wenn eine potenzielle Eintragsquelle in der Nähe bekannt ist, wenn Trinkwasser aus eigenen Brunnen genutzt wird oder wenn Grundwasser im Rahmen von Altlastenuntersuchungen oder Immobilientransaktionen bewertet werden muss. Der Verdacht auf PFAS im Wasser ergibt sich häufig aus der Nutzungsgeschichte eines Standorts oder seiner Umgebung.

Typische Anlässe für eine gezielte PFAS-Konzentrationsmessung:

  • Standortnähe zu bekannten Eintragsquellen: Feuerlöschübungsplätze (insbesondere mit AFFF-Schaummitteln), Flughäfen, Industriestandorte mit Fluorchemikalienproduktion oder -verarbeitung, Galvaniken und Papierbeschichtungsbetriebe gelten als typische PFAS-Quellen.
  • Eigenversorgung über Hausbrunnen: Wer Trinkwasser aus einem privaten Brunnen nutzt, sollte regelmäßig auf PFAS untersuchen lassen, da diese Brunnen nicht der öffentlichen Überwachung unterliegen.
  • Umwelt-Due-Diligence bei Grundstückstransaktionen: Bei Kauf oder Verkauf von Industrie- und Gewerbegrundstücken ist die PFAS-Analytik Teil einer sorgfältigen Umwelt-Due-Diligence, um Haftungsrisiken zu erkennen und zu quantifizieren.
  • Altlastenuntersuchungen: Wenn ein Grundstück als Altlast eingestuft ist oder der Verdacht auf Bodenverunreinigungen besteht, gehört die PFAS-Analytik zum Standardprogramm der Grundwasseruntersuchung.
  • Auffällige Analyseergebnisse bei Routineüberwachung: Wenn im Rahmen der regulären Trinkwasserüberwachung erhöhte Fluorwerte oder auffällige Summenparameter festgestellt werden, ist eine gezielte PFAS-Einzelstoffanalyse der nächste Schritt.
  • Landwirtschaftliche Nutzung auf möglicherweise kontaminierten Flächen: PFAS können über kontaminiertes Bewässerungswasser in Lebensmittel gelangen. Eine Wasseruntersuchung schützt hier vor unbeabsichtigtem Schadstoffeintrag in die Nahrungskette.

Grundsätzlich gilt: Je früher eine PFAS-Kontamination erkannt wird, desto größer ist der Handlungsspielraum für geeignete Gegenmaßnahmen und desto geringer sind in der Regel die langfristigen Kosten der Sanierung.

Wie RiskCom bei PFAS-Untersuchungen im Wasser unterstützt

Wir bei RiskCom begleiten Unternehmen, Investoren und Behörden von der ersten Verdachtsabklärung bis zur abgeschlossenen Sanierung. Mit über 20 Jahren Erfahrung in der Umweltberatung und Altlastenuntersuchung bieten wir ein vollständiges Leistungsspektrum rund um Per- und polyfluorierte Alkylverbindungen im Wasser:

  • Standortbewertung und Ersteinschätzung: Wir analysieren die Nutzungsgeschichte eines Standorts und identifizieren potenzielle PFAS-Eintragsquellen, bevor die erste Probe entnommen wird.
  • Probenahmeplanung und Probenahme: Unsere Experten planen ein standortspezifisches Probenahmeprogramm nach anerkannten Normen und führen die Entnahme fachgerecht durch, um kontaminationsfreie und repräsentative Ergebnisse zu gewährleisten.
  • Interpretation und regulatorische Bewertung: Wir ordnen Messergebnisse in den regulatorischen Kontext ein, bewerten sie gegen aktuelle PFAS-Grenzwerte und leiten daraus klare Handlungsempfehlungen ab.
  • Sanierungskonzepte und Umsetzung: Wo Grenzwertüberschreitungen vorliegen, entwickeln wir wirtschaftliche Sanierungskonzepte, von passiven Sicherungsmaßnahmen bis zu aktiven In-situ-Verfahren, und begleiten deren Umsetzung im Untergrund.
  • Umwelt-Due-Diligence: Bei Immobilientransaktionen liefern wir belastbare Bewertungen zu PFAS-Risiken als Teil einer umfassenden Risikobewertung.

Sie haben Fragen zur PFAS-Belastung an Ihrem Standort oder möchten eine Untersuchung beauftragen? Sprechen Sie uns an und wir erarbeiten gemeinsam mit Ihnen die passende Lösung.

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