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Per- und polyfluorierte Alkylverbindungen (PFAS) sind heute überall zu finden: in Äckern, auf Gletschern, in Flüssen und Seen – und auch im Trinkwasser [1, 2]. Viele Vertreter dieser Substanzklasse stellen ein Problem für die Gesundheit dar – und sind eine riesengrosse analytische Herausforderung. Eine Gruppe von über 10 000 Einzelsubstanzen mit nur einer Technik zu analysieren – und dies schnell, günstig, genau und im Spurenbereich – ist aktuell nicht möglich. Doch verlangen Behörden, Bevölkerung und Politik (zu Recht) nach mehr Informationen und Wissen.
Wie kann man sicheres und sauberes Trinkwasser garantieren? Wie lassen sich belastete Standorte und das dortige Sicker- und Grundwasser kontrollieren? Wie erhält man ein möglichst vollständiges Bild der Situation? In diesem Artikel wird eine weitere Methode vorgeschlagen, die den bestehenden Werkzeugkoffer ergänzen soll.
PFAS sind fett-, schmutz- und wasserabweisend und werden seit Jahrzehnten in Textilien, Lebensmittelverpackungen, Feuerlöschmittel und vielen weiteren Produkten eingesetzt. Heute sind sie zum Problem geworden, weil sie in der Natur kaum abbaubar sind, sich in Umwelt und Organismen akkumulieren und gesundheitsschädlich sind – einige gesichert, andere wahrscheinlich.
Besonders hoch ist die Belastung an Hotspots wie Deponien, Industrieanlagen oder Brandorten. Ins öffentliche Interesse gerückt sind sie wegen Fällen wie jener in Stein (AG), wo beim Aushub für die neue Kantonsschule eine erhebliche Bodenbelastung zutage trat und im Grundwasser erhöhte PFAS-Werte gemessen wurden [3]. Breit bekannt sind auch die Belastungen an mehreren Standorten im Kanton St. Gallen [4], wo Rindfleisch und Milch zu hohe PFAS-Werte aufwiesen. Nachzuweisen sind PFAS aber in der ganzen Schweiz, entsprechend gefordert sind Wasserversorgungen, Industrie, Landwirtschaft und der Gesetzgeber.
Bund und Kantone haben wichtige Schritte zur Bewältigung der PFAS-Problematik getan. Vor bald zehn Jahren wurden Höchstwerte für PFOS, PFOA und PFHxS im Trinkwasser eingeführt. Vor gut zwei Jahren kamen für diese Stoffe und für PFNA sowie deren Summe in Lebensmitteln (Eier, Fisch, Fleisch, Krebstiere, Muscheln) in der Kontaminantenverordnung (VHK) hinzu. Ende 2025 beschloss der Bundesrat einen Aktionsplan zur Reduktion langlebiger Chemikalien. Kürzlich endete die Vernehmlassung zur revidierten Altlastenverordnung (AltlV) mit PFAS-Werten. Sie tritt voraussichtlich 2027 in Kraft. Aktuell läuft unter anderem die Prüfung der PFAS-Höchstwerte für Trinkwasser im Hinblick auf die EU-Trinkwasserrichtlinie 2020/2184.
Doch es bleibt noch viel zu tun. Wichtig ist, dass sich politische Vorgaben am technisch Machbaren orientieren und dass Gesetze und Reglemente konsequent angewandt und über längere Zeit beobachtet werden. Um die Überwachung umfassend zu gestalten und den Aufwand trotzdem nicht ins Unermessliche zu steigern, sind Standardisierung und Automatisierung der Messungen unabdingbar.
Um eine ausreichende Wasserqualität sicherzustellen, die PFAS zu ihren Quellen zurückzuverfolgen und die Wirksamkeit von Entfernungsverfahren in der Wasseraufbereitung zu untersuchen, müssen sie überwacht werden. Dabei stehen vier besonders toxikologisch bewertete PFAS im Fokus: Perfluoroctansulfonsäure (PFOS), Perfluoroctansäure (PFOA), Perfluornonansäure (PFNA) und Perfluorhexansulfonsäure (PFHxS). Man bezeichnet sie gelegentlich auch als «Top 4». Diese werden analytisch immer einzeln gemessen und dann als Summenparameter PFAS-4 bewertet. Ihre Überwachung ist heute noch nicht flächendeckend obligatorisch, aber ab ca. 2027 sollen neue gesetzliche Grenzwerte für alle Wasserversorger verbindlich werden: 0,02 µg/l für die Summe dieser Top 4 und 0,1 µg/l für die Summe der häufigsten 20 PFAS (inklusive der Top 4).
Dies ist sinnvoll, genügt aber nicht, da wie eingangs erwähnt Tausende davon im Umlauf sind und somit nur die Spitze des Eisbergs überwachet wird. Das wahre Ausmass der PFAS-Belastung ist durch die Beobachtung einiger Zielsubstanzen allein nicht möglich. Um mehr vom Gesamtbild zu erfassen, müssen alle zur Verfügung stehenden analytischen Tools eingesetzt werden.
Adsorbierbare, organisch gebundene Halogene (AOX) in Wasser und Abwasser werden mit einer Methode bestimmt, die schon in den 1970er-Jahren vorgeschlagen und später in DIN EN ISO 9562 und EPA 1650 standardisiert wurde [5, 6]. Zusammengefasst läuft sie wie folgt ab:
Das Resultat der Titration ist die Gesamtmenge organisch gebundener Halogene als Summenparameter AOX. Die Methode hat zwei Nachteile: Der Gehalt an AOCl, AOBr und AOI ist nicht einzeln bestimmbar. Und weil Silberfluorid-Komplexe gut löslich sind, ist die Bestimmung von organischen Fluorverbindungen gar nicht möglich. Um diese Einschränkung zu umgehen, bietet sich ein Ansatz an, der in DIN 38 409-59 und neu in ISO 18 127 standardisiert ist.
Das adsorbierbare organisch gebundene Fluor (AOF) wird heute mittels Verbrennungsionenchromatographie (Combustion Ion Chromatography, CIC) gemessen. Aber nicht nur der Summenparameter AOF kann mit CIC bestimmt werden, sondern auch AOCl, AOBr und AOI.
Die CIC ist – wie der Name es sagt – zweistufig. Nach einer automatischen Verbrennung folgt die Analyse mittels Ionenchromatographie. Das Verfahren wurde in der DIN 38 409-59/ISO 18 127 standardisiert und macht die getrennte Quantifizierung der jeweiligen organisch gebundenen Halogene möglich. Dadurch lassen sich Quellen von AOX wesentlich genauer identifizieren und Aufbereitungsprozesse gezielt überwachen. Zudem erlaubt die Methode im Vergleich zur zielgerichteten Analyse ein schnelles, günstiges Screening.
Um den Einsatz der Verbrennungsionenchromatographie zur Bestimmung von AOF, AOCl, AOBr und AOI effizienter und günstiger zu machen, hat Metrohm zusammen mit Analytik Jena eine weitgehend automatische Analyselösung entwickelt (Fig. 1).
Zuerst ist eine Adsorption von AOX und AOF an Aktivkohle nötig. Mit dem hohen Probenvolumen von 100 ml ist das Erreichen von tiefen Nachweisgrenzenmöglich.
Für die Messung von AOCl, AOBr und AOI ist zuvor eine Ansäuerung der Proben zwingend (ähnlich wie bei DIN EN ISO 9562). Diese erfolgt mittels Salpetersäure auf einen pH-Wert unter 2. Bei der AOF-Bestimmung hingegen erfolgt die Adsorption unter unveränderten pH-Bedingungen und auch das Auswaschen wird mittels neutraler Waschlösung gemacht. Der neutrale pH-Wert ist wichtig, um die Adsorption von anorganischem Fluor an der Aktivkohle zu vermeiden.
Die Adsorption und Aufkonzentrierung der organisch gebundenen Halogene bei der Probenvorbereitung erfolgt beispielsweise als halbautomatisierter Schritt unter Verwendung des APU-sim-Systems von Analytik Jena. Das automatisierte und standardisierte Aufbereitungsverfahren erlaubt die Verarbeitung von sechs Proben gleichzeitig in weniger als 45 Minuten. Dieser geringe Zeitaufwand ist eine wichtige Voraussetzung für ein breit angelegtes PFAS-Monitoring. Für einen noch höheren Probendurchsatz sind andere Systeme auf dem Markt erhältlich.
100 ml Probe werden mit einer Durchflussrate von 3 ml/min über Aktivkohle gespült. Dabei adsorbieren die organisch gebundenen Halogene an die Aktivkohle. Um einen tiefen Blindwert zu erhalten und Kreuzkontaminationen zu vermeiden, ist es wichtig, dass spezielle Einwegsäulen verwendet werden.
Anschliessend werden die anorganischen Halogenide mit einer Waschlösung ausgespült und die Aktivkohle für die CIC-Analyse in Probenschiffchen überführt.
Die Verbrennung erfolgt bei 1050 °C in Reaktion mit Argon und Sauerstoff. Sie ist pyrohydrolytisch, das heisst, neben der hohen Temperatur ist auch ein Wasserstrom unerlässlich. Wasser wandelt die Halogene in ihre wasserstoffhaltigen Formen um (R-X + O2 + H2O -> HX + CO2 + H2O).
Die Kontrolle der Verbrennungsgeschwindigkeit übernimmt ein am Verbrennungsrohr platzierter Flammensensor, der das bei der Verbrennung emittierte Licht misst. Die Verbrennung darf nicht zu schnell erfolgen, weil Russbildung die Messung stören würde. Der Sensor steuert die Verbrennungsgeschwindigkeit über den Vortrieb des Probenschiffchens im Verbrennungsrohr: Je nachdem wird es weitergeschoben oder auch wieder zurückgezogen.
Diese automatische Kontrolle hat einen enormen Vorteil: Die Apparatur ist nicht nur für die Verbrennung von Aktivkohle geeignet. Es können auch Flüssigkeiten oder Gase untersucht werden – aber auch Feststoffe wie Bodenproben, Textilien oder Verpackungen. Dank des Flammensensors entfällt die Methodenentwicklung von spezifischen Temperatur- und Verbrennungsprofilen – unabhängig von Matrix und Probenmenge ist die Verbrennung mit Flammensensor vollständig, automatisiert und zeitoptimiert.
Die bei der Verbrennung entstehenden Gase werden in einer Absorberlösung aufgefangen. Davon wird anschliessend ein Aliquot auf den Gehalt an Halogeniden und Sulfat mittels Ionenchromatographie untersucht.
Die Trennung der Ionen erfolgt auf einer Anionenaustauschsäule wie beispielsweise der Metrosep A Supp 5 – 250/4.0. Auf dieser Säule eluiert Fluorid in weniger als sieben Minuten und zur Bestimmung von AOX inkl. Schwefel sind etwa 25 Minuten nötig. Diese Zeit ist auf unter 15 Minuten optimierbar mit der neuen Säulengeneration, z. B. mit der Metrosep A Supp 19.
Für zuverlässige Ergebnisse sind Blindmessungen mit vorkonzentriertem Reinstwasser und Kontrolllösungen unerlässlich.
In Rahmen eines DIN-Validierungsverfahrens wurde eine Reihe von Wasserproben von verschiedenen Laboren gemäss dem in diesem Artikel beschriebenen Ansatz analysiert. Der vollständige Datensatz ist auf der Website der Wasserchemischen Gesellschaft veröffentlicht. Er belegt die Validität und Robustheit des Gesamtverfahrens als Routinemethode.
Die Gesamtnachweisgrenzen (Limit of Detection, LOD, berechnet gemäss DIN 32 645) lagen bei weniger als 0,5 µg/l für AOBr, AOI und AOF sowie bei etwa 1,4 µg/l für AOCl (Tab. 1).
| Â | Blindwert (ÎĽg/l) |
LOD (DIN 32 645) (ÎĽg/l) |
DIN-Arbeitsbereich (ÎĽg/l) |
| AOF | 1.1 | 0.38 | ≥ 2 |
| AOCI | 2.6 | 1.36 | ≥ 10 |
| AOBr | 0 | 0.24 | ≥ 1 |
| AOI | 0 | 0.47 | ≥ 1 |
Als Besonderheit hervorzuheben ist die Steuerung mittels der MagIC Net-Software. Eine einzige Software leistet die Steuerung der diversen Gerätekomponenten verschiedener Hersteller, dazu auch die Aufzeichnung und Berechnung der Daten.
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Der hier vorgestellte, weitgehend automatisierte Ansatz macht andere Methoden nicht überflüssig. Und auch die Überwachung der Top 4 und der gezielten Einzelstoffanalytik ist nicht obsolet. Vielmehr soll gezeigt werden, wie die verschiedenen Ansätze in Kombination im Sinne des Umweltmonitorings optimal zu nutzen wären.
Die Automatisierung der Methode verbessert die Wiederholbarkeit, Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Ergebnisse. Sie spart wertvolle Laborzeit und ermöglicht Analysen rund um die Uhr, wovon jedes Labor – sei es ein Forschungs-, Routine- oder staatliches Labor – profitieren kann. Nur mit mehr Daten und breit abgestütztem Monitoring lassen sich die PFAS-Problematik und allfällige Massnahmen richtig angehen.
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[1] Kwok, K. Y. et al. (2013): Transport of Perfluoroalkyl substances (PFAS) from an arctic glacier to downstream locations: Implications for sources. Science of The Total Environment 447, 46–55.
[2] European Environment Agency EEA (2024): PFAS pollution in European waters. Briefing No. 19/24. ISBN: 978-92-9480-690-1 – ISSN: 2467-3196 –
[3] Aargauer Zeitung (2026): Kantonsschule Stein: Entsorgung von PFAS-belastetem Boden kostet 2,8Â Mio. Franken.
[4] Kanton St. Gallen: PFAS im Kanton St. Gallen.
[5] Xu, R. et al. (2021): Adsorbable Organic Halogens in Contaminated Water Environment: A Review of Sources and Removal Technologies. J Clean Prod 2021, 283, 124 645. DOI:
[6] SĂĽss, E. (2022): Fast assessment of adsorbable organically bound halogens (AOX) in waters. Metrohm AG, WP-081
[7] Arp, H.-P. et al. (2024): The Global Threat from the Irreversible Accumulation of Trifluoracetic Acid (TFA). Environ. Sci. Technol. 58 (45), 19 925–19 935. DOI:
[8] Metrohm AG. IC-MS/MS-Analyse von Trifluoressigsäure nach DIN 38 407-53. Application Note AN-M-017
Wenn sich PFAS doch irgendwann abbauen, entsteht Trifluoressigsäure (TFA). Sie ist der kleinste Vertreter dieser Stoffklasse und kann weltweit auch im Grundwasser nachgewiesen werden [7]. Weil TFA aber schlecht an Aktivkohle bindet, kommt für deren Nachweis die Verbrennungsionenchromatographie (CIC) nicht infrage. Der Nachweis von TFA ist möglich mittels Ionenchromatographie (IC) und anschliessender Massendetektion (MS) mit einem Triple-Quadrupol-Massenspektrometer (IC-MS/MS) – wie sie in DIN 38 407-53 beschrieben ist [8].
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