„Gift im Trinkwasser Explodiert“: Wissenschaftler Enthüllen PFAS-Chemikalien 100-Mal Gefährlicher Als Gedacht Während Ewigkeitsgifte Weltweit Grundwasser Verseuchen

Wissenschaftler haben eine neue Methode entwickelt, um die Säurestärke von per- und polyfluorierten Alkylverbindungen (PFAS), auch bekannt als „Ewigkeitschemikalien“, genauer zu messen. Diese Substanzen sind dafür bekannt, in der Umwelt besonders langlebig zu sein. Die neue Methode basiert auf der Kernspinresonanzspektroskopie (NMR) und ermöglicht präzisere Messungen der Säurekonstanten (pKa) von PFAS und deren Abbauprodukten. Die Ergebnisse zeigen, dass viele PFAS-Verbindungen weitaus saurer sind als bisher angenommen. Dies bedeutet, dass sie mit größerer Wahrscheinlichkeit in geladenen Formen vorliegen, die sich in Wasser auflösen und sich in der Umwelt ausbreiten können. Diese Entdeckung könnte wichtige Implikationen für die Vorhersage ihrer Bewegungen in der Umwelt und ihrer potenziellen Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit haben.

Die Herausforderung der PFAS-Kontamination

Per- und polyfluorierte Alkylverbindungen (PFAS) stellen eine wachsende Herausforderung für Umweltwissenschaftler dar. Aufgrund ihrer chemischen Struktur neigen sie dazu, in der Umwelt zu verweilen. Diese Chemikalien sind stark sauer und geben leicht Protonen ab, wodurch sie eine negative Ladung annehmen. Diese Eigenschaft ermöglicht es ihnen, sich leicht in Wasser aufzulösen und sich weit zu verbreiten.

Die Forschung zeigt, dass einige PFAS-Verbindungen noch saurer sind als zuvor geschätzt, was wichtige Informationen für die Modellierung ihrer Umweltbewegungen liefert. Die Studie, die von der University at Buffalo geleitet wurde, legte ein rigoroses experimentelles Verfahren zur Bestimmung der Säurekonstanten für zehn PFAS-Typen und drei häufige Abbauprodukte vor.

Die Ergebnisse dieser Studie sind in der Zeitschrift Environmental Science & Technology Letters veröffentlicht worden. Demnach sind die gemessenen pKa-Werte im Allgemeinen niedriger und teilweise weitaus niedriger als frühere experimentelle Ergebnisse und Vorhersagen aus der rechnergestützten Chemie.

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Präzision durch neue Messtechniken

Die Forscher nutzten NMR-Spektroskopie, um die pKa-Werte von PFAS genauer zu bestimmen. Diese Technik nutzt ein starkes Magnetfeld und Radiowellen, um die atomaren Kerne einer Probe zu analysieren. Dabei reagieren die umgebenden Fluoratome bei einer anderen Frequenz, wenn eine PFAS-Verbindung negativ geladen ist.

Diese atomaren Signaturen ermöglichen es den Forschern, festzustellen, ob eine PFAS-Molekül geladen oder neutral ist. Dies ist eine Fähigkeit, die andere bisher verwendete Methoden nicht bieten können. Diese Messung ermöglicht es, intrinsische Verluste von PFAS an Glas oder andere Adsorptionsverhalten zu berücksichtigen, sodass die pKa-Messungen nicht verfälscht werden.

Durch die Kombination von experimentellen Daten mit rechnerischen Vorhersagen konnten die Forscher genauere pKa-Werte erzielen. Diese hybride Herangehensweise, die experimentelle Messungen mit rechnerischen Analysen integriert, hat das Vertrauen in die Ergebnisse erhöht.

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Wichtige Ergebnisse und ihre Bedeutung

Besonders hervorzuheben ist die Messung der Säurekonstante von Perfluoroktansäure (PFOA), einer der bekanntesten PFAS, die früher in Antihaftpfannen verwendet wurde. Die Forscher fanden einen pKa-Wert von –0,27, was bedeutet, dass PFOA bei nahezu jedem realistischen pH-Wert negativ geladen ist.

Ein weiteres wichtiges Ergebnis ist die Feststellung, dass Trifluoressigsäure (TFA), eine aufkommende PFAS, weitaus saurer ist als bisher angenommen. TFA wird zunehmend weltweit im Wasser nachgewiesen und wahrscheinlich über die Atmosphäre transportiert und durch Regen abgelagert.

Die neu entwickelte experimentelle Methode zur Bestimmung der pKa-Werte von PFAS wird weitreichende Anwendungen haben. Sie könnte bei der Validierung rechnerisch abgeleiteter Werte helfen und die Entwicklung von maschinellen Lernmodellen unterstützen, die die pKa-Werte neu entdeckter PFAS-Kontaminanten besser vorhersagen können.

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Ausblick und zukünftige Schritte

Die genaueren Messungen der Säurekonstanten von PFAS könnten die Bemühungen um ein besseres Verständnis ihres Verhaltens in der Umwelt erheblich unterstützen. Ein genaues Wissen über die pKa-Werte von PFAS ermöglicht es Forschern, geeignete analytische Methoden, Sanierungstechnologien und Risikobewertungsstrategien effizienter zu entwickeln.

Die Forschung wurde von der National Science Foundation finanziert und in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern aus Spanien durchgeführt. Diese internationale Kooperation unterstreicht die Bedeutung der Thematik und das Bestreben, globale Lösungen für die Herausforderungen der PFAS-Kontamination zu finden.

Obwohl diese Fortschritte vielversprechend sind, bleibt die Frage offen, wie schnell diese neuen Erkenntnisse in die Praxis umgesetzt werden können, um die Auswirkungen von PFAS auf die Umwelt und die menschliche Gesundheit zu minimieren.

Die neuen Erkenntnisse über die Säurestärke von PFAS eröffnen spannende Möglichkeiten für weiterführende Untersuchungen. Es bleibt abzuwarten, wie diese Entwicklungen die Strategien zur Eindämmung und Behandlung von PFAS-belasteten Umgebungen beeinflussen werden. Wie können diese neuen Daten genutzt werden, um effektivere Umweltpolitiken und Regulierungen zu entwickeln?

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