Ewigkeitschemikalie TFA: Wie ein unsichtbarer Schadstoff aus der Luft in unsere Gewässer gelangt

Dübendorf/Bern – Eine kaum bekannte, aber extrem langlebige Chemikalie breitet sich seit Jahrzehnten unaufhaltsam in der Umwelt aus: Trifluoressigsäure (TFA). Eine neue Studie der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) zeigt nun erstmals detailliert, wie der Stoff in der Atmosphäre entsteht und mit Regen in Flüsse und Seen gelangt – und warum seine Konzentrationen seit den 1990er Jahren massiv zugenommen haben.

TFA gehört zur Gruppe der per- und polyfluorierten Alkylsubstanzen (PFAS), oft als „Ewigkeitschemikalien“ bezeichnet. Diese Stoffe sind extrem stabil, bauen sich praktisch nicht ab und reichern sich in Böden, Gewässern und letztlich auch im menschlichen Körper an. Die nun veröffentlichten Ergebnisse machen deutlich: TFA ist längst kein Randphänomen mehr.

Messungen über Jahrzehnte

Für die Studie analysierten Forschende Niederschlags- und Oberflächenwasserproben aus der gesamten Schweiz. Über drei Jahre hinweg wurden Proben an 14 Niederschlags- und neun Flussstandorten gesammelt und mit archivierten Wasserproben verglichen, die bis ins Jahr 1984 zurückreichen. Ergänzt wurden die Messungen durch ein atmosphärisches Modell, das Entstehung, Transport und Ablagerung von TFA berechnet.

Das Ergebnis ist eindeutig: Die TFA-Konzentrationen in Regen und Flüssen haben sich im Vergleich zu den 1990er Jahren vervier- bis versechsfacht. In Niederschlägen wurden Werte zwischen 0,30 und 0,96 Mikrogramm pro Liter gemessen, in Flüssen zwischen 0,33 und 0,88 Mikrogramm pro Liter.

Entstehung in der Atmosphäre

TFA entsteht nicht nur direkt, sondern vor allem als Abbauprodukt anderer fluorierter Chemikalien. Eine zentrale Rolle spielen dabei sogenannte Hydrofluorolefine (HFOs). Diese Stoffe werden seit einigen Jahren als Ersatz für klimaschädliche Kältemittel in Kühl- und Klimaanlagen eingesetzt. Zwar gelten HFOs als deutlich klimafreundlicher – in der Atmosphäre zerfallen sie jedoch rasch und bilden dabei unter anderem TFA.

„Wir können für jeden Ort in Europa berechnen, wie viel TFA in einem bestimmten Monat in die Umwelt eingetragen wird“, sagt Studienerstautor Stephan Henne von der Empa. Allein in der Schweiz gelangen demnach jährlich rund 24,5 Tonnen TFA über die Atmosphäre in Böden und Gewässer. Etwa zwei Drittel davon lassen sich bekannten Vorläufersubstanzen zuordnen, vor allem HFOs und langlebigen fluorierten Gasen.

Weitere Quellen am Boden

Doch die Atmosphäre ist nicht die einzige Quelle. Auch Pflanzenschutzmittel und Tierarzneimittel tragen erheblich zum TFA-Eintrag bei. Schätzungen zufolge gelangen auf diesem Weg zusätzlich zwischen 3,9 und 13,2 Tonnen pro Jahr in die Umwelt – häufig direkt über landwirtschaftliche Böden in Gewässer. In intensiv genutzten Ackerflächen übersteigt dieser Eintrag die atmosphärische Belastung teils deutlich.

Insgesamt wird der größte Teil des in der Schweiz anfallenden TFA über große Flüsse wie Rhein und Rhone wieder ins Ausland transportiert. Für Seen, Böden und das Grundwasser bedeutet dies jedoch keine Entlastung: TFA bleibt dauerhaft im Wasserkreislauf.

Unerklärte Anteile geben Rätsel auf

Besonders brisant ist ein weiteres Ergebnis der Studie: TFA war bereits in den 1980er Jahren nachweisbar – also noch bevor viele der heute bekannten Vorläufersubstanzen in großem Stil eingesetzt wurden. Zudem unterschätzt das Modell die sommerliche TFA-Belastung deutlich. Beides deutet darauf hin, dass es bislang unbekannte oder unterschätzte Quellen gibt.

„Wir sehen klar, dass unser Wissen über die Herkunft von TFA noch Lücken hat“, sagt Henne. Weitere Forschung sei dringend notwendig.

Risiken für Umwelt und Gesundheit

TFA ist hoch wasserlöslich, sehr mobil und extrem persistent. Einmal in der Umwelt, bleibt es dort praktisch für immer. Tierstudien deuten auf Leberschäden, embryonale Entwicklungsstörungen und mögliche Effekte auf die Fortpflanzung hin. Welche langfristigen Folgen geringe, aber stetig steigende Konzentrationen für den Menschen haben, ist bislang nicht abschließend geklärt.

Deutsche Behörden schlagen daher vor, TFA als reproduktionstoxisch einzustufen. In der EU und der Schweiz treten ab 2026 strengere Grenzwerte für PFAS im Trinkwasser in Kraft. Parallel wird eine umfassende Beschränkung der gesamten PFAS-Stoffgruppe im Rahmen der europäischen Chemikalienverordnung REACH geprüft.

Ein Zielkonflikt des Klimaschutzes

Der Anstieg von TFA ist auch ein unbeabsichtigter Nebeneffekt des Klimaschutzes. HFOs ersetzen klimaschädliche Stoffe – lösen aber ein neues Umweltproblem aus. „Da der Einsatz dieser Substanzen weiter zunimmt, ist mit steigenden TFA-Einträgen zu rechnen“, warnt Empa-Forscher Stefan Reimann.

Aus Sicht der Forschenden ist daher das Vorsorgeprinzip entscheidend: Solange sichere Alternativen fehlen und die Langzeitfolgen unklar sind, müsse der Einsatz von TFA-bildenden Vorläufern kritisch hinterfragt werden.

Die Studie macht deutlich: TFA ist mehr als ein isolierter Schadstoff. Es ist ein Symptom dafür, wie schwer sich moderne Industriegesellschaften damit tun, Umweltprobleme ganzheitlich zu lösen – und wie wichtig es ist, neue Technologien nicht nur unter Klimagesichtspunkten zu bewerten, sondern auch mit Blick auf ihre langfristigen Folgen für Mensch und Umwelt.