Eingrenzung der Transport- und der Verbleibepfade von PFAS und Vorläufern in Dünenfiltrationssystemen zur Trinkwasserversorgung durch Modellierung

• Antragstellerin: Dr. Anne Imig
• Fachliche Zuordnung: Hydrogeologie, Hydrologie, Limnologie, Siedlungswasserwirtschaft, Wasserchemie, Integrierte Wasserressourcen-Bewirtschaftung
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 577360772

Meer Gischt Aerosole (SSA) wurden als sekundäre Emissionsquelle für per-und polyfluorierte Alkylsubstanzen (PFAS) identifiziert und widerlegen damit die lange vertretene Annahme, dass der Ozean durch Verdünnung als endgültige Senke für diese persistenten „Forever Chemicals“ dient. Da die meisten in der Umwelt vorkommenden PFAS sowohl für den Menschen als auch für Ökosysteme schädlich sind, stellt die Rückführung von PFAS in die Atmosphäre ein erhebliches Risiko dar. In Küstenregionen wie den Niederlanden oder Deutschland wird Trinkwasser häufig aus Dünenfiltrationssystemen (MAR) gewonnen. PFAS wird mit SSA auf der Dünenoberfläche abgelagert und gelangt mit dem versickernden (Regen-)wasser ins Grundwasser, was für Wasserversorger, die sich um die Bereitstellung von sicherem Trinkwasser bemühen, erhebliche Schwierigkeiten verursacht. In Haamstede (Zeeland, Niederlande) werden 3,5 Mio. m³/a Trinkwasser über MAR Systeme gewonnen, bei der vorbehandeltes Wasser aus dem Haringvlietsee auf einer Fläche von 4 km² in Dünen infiltriert wird. Seit 2018 werden 23 PFAS monatlich überwacht; bei neun Stoffen überschreiten die Konzentrationen in gefördertem Wasser die Grenzwerte. Die PFAS-Profile im geförderten Wasser ähneln stark denen der obersten Dünenschicht, was SSA als zentrale Eintragspfade stützt. Neben den regulierten PFAS werden in SSA auch PFAS-Vorläufer nachgewiesen, jedoch nicht in den Dünenböden. Dies weist darauf hin, dass Vorläufer zu stabilen PFAS in Dünen abgebaut werden und damit eine langfristige Kontaminationsquelle darstellen. In diesem Projekt will ich mit numerischen Modellierungen von Dünen MAR Systemen, wie der Haamstede MAR Anlage, den reaktiven Transport von PFAS und Vorläufern beschreiben, um damit Vorhesagen über deren Konzentrationen in gewonnen Trinkwässern zu treffen. Vorliegende Messdaten der Haamstede MAR Anlage werden ausgewertet, um nachzuvollziehen, wie PFAS und deren Vorläufer von der Dünenoberfläche über die ungesättigte und gesättigte Zone bis zu den Förderbrunnen transportiert werden. Ein existierendes 2D MODFLOW6 Modell der gesättigten Zone der Haamstede MAR Anlage wird im USGT-PFAS Model erweitert, um reaktiven Transport von PFAS und Vorläufern zu beschreiben. Darauf aufbauend wird das 2D-Modell zu einem standortspezifischen, mit Felddaten kalibrierten 3D-Modell für Haamstede weiterentwickelt. Nach meinem besten Wissen ist dies die erste Studie, die diffusen PFAS-Emissionen aus SSA mit Dünen MAR Systemen zur Trinkwassergewinnung verknüpft. Erstmals wird dabei auch der Abbau von PFAS-Vorläufern zu stabilen PFAS berücksichtigt, um ihren Beitrag zur Gesamtbelastung im Trinkwassersystem zu quantifizieren. Das Modell stellt einen neuartigen Ansatz in der PFAS-Modellierung dar und ermöglicht Prognosen zur zukünftigen Konzentrationsentwicklung. Damit können Wasserversorger und Entscheidungsträger Risiken durch SSA in Dünen und Dünen MAR Systemen bewerten um eine sichere Trinkwasserversorgung zu gewährleisten.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: Niederlande
• Gastgeber: Professor Dr. Boris van Breukelen