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Neue Forschungsergebnisse zeigen, dass Schwangere, die Brunnenwasser trinken, das stromabwärts von PFAS-Verschmutzungen liegt, deutlich höhere Risiken für ungünstige Geburtsergebnisse tragen, darunter niedriges Geburtsgewicht, Frühgeburten und Säuglingssterblichkeit. Indem die natürliche Fließrichtung des Grundwassers genutzt wurde, um Brunnensysteme ober- und unterhalb bekannter Kontaminationsquellen zu vergleichen, liefern die Forschenden ungewöhnlich starke reale Belege dafür, dass sogenannte „Ewigkeitschemikalien“ die fetale und neonatale Gesundheit schädigen.
Brunnen als natürliches Experiment: Wie Forscher PFAS‑Effekte isolierten
Per‑ und polyfluorierte Alkylsubstanzen (PFAS) sind synthetische Chemikalien, die wegen ihrer Beständigkeit gegenüber Hitze, Wasser und Öl geschätzt werden. Diese Persistenz macht sie in zahlreichen Produkten nützlich, führt jedoch dazu, dass PFAS lange Zeit im Boden und Grundwasser verbleiben. Anstatt Menschen aktiv zu exponieren, nutzten die Wissenschaftler die Geographie: Die langsame stromabwärts gerichtete Ausbreitung von PFAS im Grundwasser erzeugt einen klaren Unterschied in der Exposition zwischen Haushalten, die von Brunnen unterhalb kontaminierter Standorte versorgt werden, und solchen oberhalb.
Eine konzeptionelle Darstellung zeigt, wie PFAS in den Boden gelangen und schließlich das Grundwasser erreichen können, das talwärts fließt. Industrieanlagen und Flugplätze sind häufige Quellen für PFAS. Die Häuser zeigen Brunnensysteme oberhalb (links) und unterhalb (rechts) der Quelle. (Melina Lew)
Die Forscher analysierten jede in New Hampshire aufgezeichnete Geburt von 2010 bis 2019 und konzentrierten sich anschließend auf 11.539 Geburten, die sich in einem Umkreis von etwa 5 Kilometern (ca. 3,1 Meilen) um einen bekannten PFAS‑kontaminierten Standort ereigneten, bei denen die Mutter über einen öffentlichen Brunnen Wasser bezog. Da die genauen Standorte der Versorgungsbrunnen in der Regel nicht öffentlich zugänglich sind, wussten die Anwohner normalerweise nicht, ob ihr Trinkwasser belastet war. Die Studie bestätigte die Expositionsunterschiede durch PFAS‑Messdaten, die höhere Konzentrationen in stromabwärts gelegenen Brunnen verglichen mit stromaufwärts zeigten.
Methodisch nutzten die Autoren hydrologische Modellierungen und Wassertestdaten, um Haushalte plausibel in „stromauf“ und „stromab“ einzuteilen. Zusätzlich wurden räumliche Kontrollvariablen berücksichtigt, etwa sozioökonomische Faktoren, Raucherstatus, Alter der Mutter und Geburtsjahr, um Störfaktoren auszuschließen. Die Kombination von geographischer Abgrenzung, Probenmessungen und umfangreicher Adjustierung schafft eine quasi-experimentelle Situation, die kausalere Aussagen ermöglicht als reine Korrelationsstudien.
Studienergebnisse: Deutliche Zunahme der schwerwiegendsten Folgen
Die Resultate sind eindrücklich. Im Vergleich zu Müttern, die von stromaufwärts gelegenen Brunnen versorgt wurden, zeigten jene, die Wasser aus stromabwärts gelegenen Brunnen nutzten, höhere Risiken über mehrere Indikatoren hinweg:
- Eine um 43 % erhöhte Wahrscheinlichkeit, ein Baby mit niedrigem Geburtsgewicht (unter 2.500 Gramm) zur Welt zu bringen.
- Ein um 20 % gesteigertes Risiko für Frühgeburten (vor 37 Schwangerschaftswochen).
- Ein Anstieg der Säuglingssterblichkeit um 191 % (Tod innerhalb des ersten Lebensjahres).
Untersuchten die Forschenden die schwersten Fälle – extrem niedriges Geburtsgewicht oder extreme Frühgeburtlichkeit – wurden die Unterschiede noch größer. Bei Menschen, die stromabwärts versorgt wurden, war die Wahrscheinlichkeit für ein Geburtsgewicht unter 1.000 Gramm (ca. 2,2 Pfund) um 180 % erhöht, und die Chance einer Entbindung vor der 28. Woche stieg um 168 %.
Bezogen auf absolute Zahlen schätzen die Autorinnen und Autoren, dass auf 100.000 Geburten stromabwärts von kontaminierten Standorten etwa 2.639 zusätzliche niedriggewichtige Neugeborene, 1.475 zusätzliche Frühgeburten und 611 zusätzliche Todesfälle im ersten Lebensjahr entfallen. Für die sehr kleinen und sehr frühen Geburten liegen die Schätzwerte bei etwa 607 bzw. 466 zusätzlichen Fällen pro 100.000 Geburten.
Diese Zahlen verdeutlichen, dass es sich nicht nur um prozentuale Veränderungen handelt: Die Exposition gegenüber PFAS im Trinkwasser kann zu einer signifikanten absoluten Belastung für die öffentliche Gesundheit werden, vor allem in Gemeinden, die an oder unter industriellen und militärischen Standorten liegen.
Wissenschaftlicher Kontext: Warum diese Studie wichtig ist
Der Großteil der bisherigen Evidenz, die PFAS mit reproduktiven Schäden verknüpft, stammt aus Tierversuchen oder Studien, die PFAS‑Konzentrationen im Blut messen und statistische Zusammenhänge mit Gesundheitsparametern untersuchen. Solche Ansätze sind wertvoll, haben aber auch Einschränkungen: Tiermodelle unterscheiden sich biologisch vom Menschen, und Korrelationen mit Blutwerten können durch andere gesundheitliche Verhaltensfaktoren verfälscht sein. Durch die Nutzung von Hydrologie als natürliche Abschottung bring dieser Ansatz die Epidemiologie einer randomisierten Studie näher, ohne die ethischen Probleme experimenteller Expositionen.
Die Untersuchung konzentrierte sich auf langlebige, langkettige PFAS‑Verbindungen – namentlich PFOA und PFOS –, die jahrzehntelang in den USA weit verbreitet waren. Obwohl die inländische Produktion dieser Verbindungen vor Jahren eingestellt wurde, bleiben sie aufgrund ihrer chemischen Stabilität im Boden und Grundwasser erhalten. Als Reaktion auf regulatorischen Druck und Marktentwicklungen setzen Hersteller zunehmend auf kurz- und mittelkettige PFAS‑Substitute. Diese Ersatzstoffe haben oft andere Umwelt‑ und Bioakkumulationseigenschaften; ihre gesundheitlichen Auswirkungen sind weniger gut dokumentiert und bedürfen weiterer Forschung.
Auf mechanistischer Ebene bestehen plausible biologische Erklärungen, wie PFAS frühzeitige Geburten oder geringes Geburtsgewicht begünstigen könnten: PFAS können hormonelle Systeme stören, die Plazenta beeinflussen und entzündliche Prozesse modulieren. Es gibt Hinweise darauf, dass PFAS die Plazentafunktion, den Nährstofftransport und die fetale Entwicklung beeinträchtigen können. Dennoch sind genaue Dosis‑Wirkungs‑Beziehungen und kritische Expositionsfenster während der Schwangerschaft noch nicht vollständig bestimmt.
Gesundheitskosten beziffern: Ökonomische Folgen von PFAS‑gebundenen Geburten
Um politischen Entscheidungsträgern eine Grundlage für Kosten‑Nutzen‑Abwägungen zu liefern, übersetzten die Autorinnen und Autoren die gesundheitlichen Effekte in monetäre Größen. Mit etablierten Bewertungsmethoden, die erhöhte medizinische Ausgaben, verminderte Lebensqualität und sinkende Erwerbseinkommen über die Lebensspanne berücksichtigen, schätzten sie die lebenszeitbezogenen gesellschaftlichen Kosten von durch PFAS verursachten Niedriggeburten auf etwa 7,8 Milliarden US‑Dollar pro Jahrgang betroffener Neugeborener.
Zusätzliche Belastungen, die mit Frühgeburten und Säuglingssterblichkeit verbunden sind, summieren sich auf geschätzte 5,6 Milliarden US‑Dollar, wobei Überschneidungen zwischen Kategorien existieren können. Diese Berechnungen umfassen direkte Gesundheitskosten (intensivmedizinische Betreuung neugeborener Frühchen, Langzeittherapien) sowie indirekte gesellschaftliche Kosten (Produktivitätsverluste, Pflegebedarf, Bildungsausgaben).
Zum Vergleich stehen Schätzungen der Infrastrukturkosten für Wasseraufbereitung: Eine Analyse im Auftrag der American Water Works Association ging davon aus, dass Versorger rund 3,8 Milliarden US‑Dollar jährlich aufwenden müssten, um PFAS auf dem Niveau aktueller EPA‑Richtwerte aus Trinkwasser zu entfernen. Während sich diese Summe auf Investitionen von Versorgern und deren Kundinnen und Kunden bezieht, machen die neuen Schätzungen der gesundheitlichen Folgekosten deutlich, dass die langfristige gesellschaftliche Last durch fetale und infantile Schäden erheblich sein kann und in wirtschaftliche Entscheidungsprozesse einzubeziehen ist.
Die monetären Bewertungen haben Limitationen: Sie beruhen auf Annahmen über Lebenszeitkosten pro Fall, extrapolierten Wahrscheinlichkeiten und Wertungen der Lebensqualität. Dennoch liefern sie eine nützliche Größenordnung, um Investitionen in Sanierung, Quellenkontrolle und Monitoring gegen die langfristigen gesundheitlichen Folgekosten abzuwägen.
Behandlungsoptionen und gesundheitspolitische Folgen
Die Entfernung von PFAS aus Trinkwasser ist sowohl Forschungs‑ als auch Einsatzgegenstand. Für langkettige PFAS wie PFOA und PFOS ist die granulare Aktivkohlefiltration (GAC) eine bewährte Technologie, die sowohl auf kommunaler Ebene als Teil der Aufbereitungsinfrastruktur als auch als Punkt‑der‑Nutzung‑Lösung (Point‑of‑Use) in Haushalten eingesetzt werden kann. Allerdings müssen GAC‑Anlagen korrekt dimensioniert, regelmäßig regeneriert oder ersetzt und die Leistungsfähigkeit gegen spezifische PFAS‑Spezies überwacht werden.
Weitere Technologien umfassen Ionenaustauscherharze, Umkehrosmose und fortgeschrittene Oxidationsverfahren. Jede Methode hat Vor‑ und Nachteile in Bezug auf Kosten, Energiebedarf, Entsorgung von Nebenströmen und Wirksamkeit gegenüber verschiedenen PFAS‑Substanzen. Nicht alle handelsüblichen Haushaltsfilter entfernen alle PFAS‑Arten zuverlässig; Verbraucherinnen und Verbraucher sollten auf unabhängige Prüfzeichen und Herstellerangaben achten.
Präventive Maßnahmen sind gleichermaßen entscheidend: Quellenschutz, Regulierung von Industrieemissionen, sichere Entsorgung von feuerlöschschaumhaltigen Abfällen und strengere Grenzwerte für PFAS in Industrieabwässern reduzieren langfristig die Einträge in Boden und Grundwasser. Öffentlich‑gesundheitliche Schritte umfassen systematische Trinkwasseruntersuchungen in Risikogebieten, transparente Kommunikation mit betroffenen Gemeinden und angepasste Empfehlungen für Schwangere und Hebammen.
Wichtig ist auch, dass Trinkwasser nicht der einzige Expositionsweg ist: PFAS finden sich in einigen Lebensmitteln, Konsumgütern, Textilien und Hausstaub. Ein umfassender Schutzansatz sollte daher mehrere Pfade berücksichtigen.
Expertinnenmeinung
„Diese Studie nutzt einen cleveren, geographiebasierten Ansatz, um die Effekte von PFAS in realen Bevölkerungen zu isolieren“, sagt Dr. Emily Carter, Umwelt‑Epidemiologin am New England Public Health Institute. „Die Zunahmen an extrem frühgeborenen und sehr niedriggewichtigen Säuglingen sind besonders beunruhigend, weil diese Ergebnisse lebenslange gesundheitliche und entwicklungsbezogene Folgen nach sich ziehen. Entscheidungsträger sollten diese Ergebnisse als starke Evidenz werten, dass Investitionen in Quellschutz und Wasseraufbereitung substanzielle gesundheits‑ und gesellschaftliche Vorteile bringen.“
Offene Fragen und nächste Schritte
Wesentliche Fragen bleiben bestehen. Die Studie konzentrierte sich auf langkettige Verbindungen; die gesundheitlichen Implikationen vieler neuerer kurzkettiger PFAS sind weiterhin nicht vollständig geklärt. Forschende müssen darüber hinaus Dosis‑Antwort‑Beziehungen, kritische Vulnerabilitätsfenster während der Schwangerschaft und die kombinierten Effekte multipler Expositionswege (Wasser, Nahrung, Hausstaub) besser quantifizieren.
Regulatorisch ist die monetäre Quantifizierung von Nutzen und Kosten hilfreich, um Standards für Aufbereitung und Sanierung zu setzen. Für Klinikerinnen, Hebammen und werdende Eltern ist die Botschaft pragmatisch: In Regionen, in denen eine PFAS‑Belastung möglich ist, können punktuelle Filtersysteme, die PFAS gezielt reduzieren, die Exposition senken; Gesundheitsbehörden sollten jedoch Tests in gefährdeten Gemeinden priorisieren und evidenzbasierte Empfehlungen ausgeben.
Zusammenfassend trägt die Studie zu einem wachsenden wissenschaftlichen Konsens bei: PFAS‑Kontamination von Grundwasser ist nicht nur ein Umweltproblem, sondern eine reproduktionsmedizinische Notlage für Gemeinden stromab von Industrieanlagen, Feuerwachen und Deponien. Effektives Monitoring, gezielte Sanierung und klare Empfehlungen für Schwangere sind dringende nächste Schritte, um gesundheitliche Folgeschäden zu verringern und vulnerable Bevölkerungsgruppen zu schützen.
Quelle: sciencealert
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