Per- och polyfluorerade alkylsubstanser (PFAS)

Per- och polyfluorerade alkylsubstanser (PFAS) är samlingsnamnet för en grupp av flera tusentals syntetiska organiska ämnen, där väteatomerna helt eller delvis är utbytta till fluor. PFAS är mycket stabila och ytaktiva ämnen, och många har eftertraktade fett-, smuts- och vattenavvisande egenskaper. Ämnena används bland annat i textilier, plast- och pappersförpackningar, elektronik, byggnadsmaterial och köldmedium (f-gaser), det finns därför många möjliga påverkanskällor och spridningsvägar för ämnena. PFAS används även i brandsläckningsskum, något som gett upphov till stora och problematiska utsläpp till mark och grundvatten på många brandövningsplatser. PFAS kan ha långsiktiga skadliga effekter för människa och miljö, vissa av ämnena klassas bland annat som reproduktions- och hormonstörande samt cancerframkallande.

Exempel på molekylstruktur – Perfluoroktansyra (PFOA)

Definition, ursprung och användningsområden

Per- och polyfluorerade alkylsubstanser (PFAS) är samlingsnamnet för en grupp av tusentals syntetiska organiska ämnen. Gemensamt för dessa ämnen är att väteatomerna som vanligtvis finns bundna till kolkedjan i organiska molekyler är ersatta med fluoratomer, helt eller delvis. Enligt OECD:s definition är PFAS ämnen som innehåller minst en fullt fluorerad metylgrupp (-CF3) eller fullt fluorerad metylengrupp (-CF2-), där kolatomen inte binder till väte, klor, brom eller jod [1]. När alla väteatomer är ersatta med fluor benämns ämnena perfluorerade, annars är de polyfluorerade. Kol-fluor-bindningarna ger upphov till extremt stabila och ytaktiva molekyler med speciella och eftertraktade egenskaper, många PFAS är till exempel fett-, smuts- och vattenavstötande. PFAS började syntetiseras redan under 1930-talet, och har använts industriellt i stor skala sedan 1950-talet [2].

Ämnena används i en lång rad olika produkter på grund av deras speciella egenskaper, däribland i textilier, plast- och pappersförpackningar, köksredskap, skidvalla, rengöringsmedel, färg, kosmetika, medicinteknisk utrustning, elektronik, byggnadsmaterial, köldmedium (f-gaser) och brandsläckningsskum [2], [3]. Funktioner som PFAS fyller i många tillämpningar är att ge produkter ”non-stick”-egenskaper, vattentäthet eller friktionsreducering. I brandsläckningsskum av typen aqueous film-forming foams (AFFF), som används vid vätskebränder, bildar PFAS ett tunt skikt mellan skummet och den brinnande vätskan och bidrar på så vis till att släcka branden.

De mest välkända PFAS är de perfluorerade karboxyl- och sulfonsyrorna, framför allt de två ämnena perfluoroktansulfonsyra (PFOS) och perfluoroktansyra (PFOA) som haft stor kommersiell användning under flera årtionden, men som i hög utsträckning fasats ut under 2000-talet. Perfluorerade karboxyl- och sulfonsyror kallas gemensamt för PFAA (perfluorerade alkylsyror eller perfluorinated alkyl acids), och består av en fluorerad hydrofob alkylkedja med varierande längd (antal kolatomer), och en hydrofil karboxyl- eller sulfongrupp i slutet av kedjan [2], [3]. Många PFAA används kommersiellt och har även ersatt tidigare användningsområden för PFOA och PFOS, exempelvis perfluornonansyra (PFNA) och perfluorhexansulfonsyra (PFHxS), som endast skiljer sig från PFOA och PFOS genom den fluorerade kolkedjans längd. Exempel på PFAS som inte tillhör undergruppen PFAA är fluorerade etrar som Gen X, ADONA och C6O4. Ett annat exempel är polymera PFAS som består av mycket långa kedjor, exempelvis teflon (polytetrafluoreten (PFTE)). Vissa PFAS är så kallade prekursorer, en bred grupp av PFAS som kan bilda PFAA när de bryts ner i miljön. Exempel på kända prekursorer till PFAA är perfluoroktansulfonamid (PFOSA) och 6:2 fluortelomersulfonsyra (6:2 FTS) [2], [3]. Många fluorerade gaser (så kallade f-gaser) som används som köldmedium i exempelvis värmepumpar faller också inom PFAS-definitionen, dessa ämnen innehåller vanligen få kolatomer och är kortkedjiga. PFAS som endast består av 1–3 kolatomer kallas ultrakorta PFAS, ett välkänt sådant ämne är trifluorättiksyra (TFA) som på senare tid uppmärksammats för omfattande spridning i miljön [4].

I och med att PFAS-gruppen består av så många olika ämnen, är det i princip omöjligt att analysera alla enskilda PFAS som kan vara relevanta föroreningar. Analyser av vattenprover riktas vanligen mot ett begränsat antal PFAS (sällan mer än 20–30 enskilda ämnen), och ofta mot specifika uppsättningar av reglerade PFAS. Det finns även olika typer av bredspektrumanalyser som kan användas för att ge en indikation på halter av PFAS, med olika för- och nackdelar. Exempel på sådana analysmetoder är totala oxiderbara prekursorer (TOP-assay), extraherbart organiskt fluor (EOF) och adsorberbart organiskt fluor (AOF), samt totalfluor (TF) (för fördjupning, se exempelvis Kemikalieinspektionens PM 1/21) [3].

Spridningsvägar och skadliga effekter

I och med att PFAS används i väldigt många olika typer av produkter finns också många möjliga påverkanskällor och spridningsvägar till mark och grundvatten. Spridningen av PFAS via brandsläckningsskum av typen AFFF är särskilt uppmärksammad eftersom detta orsakat mycket stora utsläpp och omfattande spridning till mark och grundvatten runt många brandövningsplatser och flygplatser, där AFFF använts upprepade gånger under längre perioder. Sådana verksamheter har också resulterat i extremt höga och problematiska halter av PFAS i grundvattentäkter som använts för dricksvattenproduktion. Användning av PFOS i brandsläckningsskum är förbjudet sedan 2008, men andra PFAS används fortfarande till detta syfte. Brandsläckningsskum har också hanterats utanför övningsplatser vid bränder, haveriolyckor och tester av brandskydd för verksamheter som hanterar brandfarliga ämnen. SGU har på uppdrag av Naturvårdsverket gjort en nationell inventering och riskbedömning av platser där brandsläckningsskum hanterats. Undersökningen omfattade fler än 11 000 platser, varav majoriteten utgjorde de kommunala räddningstjänsternas dokumenterade brandsläckningsinsatser med skum, läs mer i Rosenqvist (2020) [5].

Förutom brandövningsplatser och flygplatser pekar Naturvårdsverkets branschlista [6] på en lång rad verksamheter som kan kopplas till PFAS-förorening, exempelvis anläggningar för farligt avfall, avfallsdeponier, avloppsreningsverk, bilvårdsanläggningar, gasverk, järnvägstrafik, verkstäder och flera olika typer av industriell verksamhet (elektroteknik, fotografi, färg, glas, massa och papper, textil, ytbehandling med mera). Generellt kan PFAS spridas vid industriella processer under tillverkningsfas, från olika typer av produkter under användningsfas, och vid slut- eller avfallsfas vid exempelvis förbränning eller efter deponering.

I och med att PFAS är extremt stabila och svårnedbrytbara så kan de finnas kvar i miljön under mycket lång tid efter ett utsläpp. Till skillnad från många andra persistenta organiska miljögifter, så har många PFAS dessutom en relativt hög rörlighet i mark- och vattenmiljön. Kortkedjiga PFAS har särskilt hög rörlighet, med relativt låga värden för fördelningskoefficienterna mellan oktanol och vatten (K_ow) respektive organiskt kol och vatten (K_oc), vilket indikerar hög vattenlöslighet och låg fastläggning till mark. Långkedjiga PFAS är mindre rörliga och tenderar att fastläggas i högre utsträckning, särskilt till den organiska fraktionen i jord [7]. Fördelningen av olika PFAS i ett vattenprov kan i vissa situationer användas för att påvisa dess koppling till föroreningskällan, eller för att bedöma om föroreningen är lång- eller korttransporterad. Andelen kortkedjiga PFAS förväntas öka i förhållande till långkedjiga PFAS längre bort från en föroreningskälla [5].

Den atmosfäriska depositionen av PFAS över Sverige har bedömts utgöra ett betydande bidrag till den totala halten PFAS i miljön sett ur ett nationellt perspektiv [8]. I ett lokalt perspektiv är bidraget dock litet vid jämförelse med utsläpp från lokala påverkanskällor. I den nationella miljöövervakningen av nederbörd och luft mäts PFAS genomgående i kvantifierbara halter. Årsmedelhalterna för de 14 PFAS som inkluderats i övervakningen under åren 2017–2021 har varierat från 2,8–6,7 ng/l vid Råö (Hallands kust), 1,3–3,9 ng/l vid Norunda (Uppland), och 1,1–2,9 ng/l vid Pallas (norra Finland). Perfluorbutansyra (PFBA) står ofta för en stor del av de kvantifierade halterna, men även PFOS och PFOA förekommer [9]. Högre halter i kustnära områden har bedömts bero på påverkan av sea spray (aerosoler från havsspray) [9], i och med att PFAS kan ansamlas i mycket höga halter i havsskum på grund av deras ytaktiva egenskaper [10]. Ultrakorta PFAS som TFA har inte inkluderats i den nationella miljöövervakningen av luft och nederbörd, men har på senare tid uppmärksammats för sin stora spridning i miljön, som till stor del bedömts bero på diffus atmosfärisk deposition [4]. Spridningen av TFA till atmosfären kan bland annat härstamma från läckage och nedbrytning av f-gaser, men också utsläpp från exempelvis deponier och avfallshantering. Allmän förekomst av TFA i svenskt grundvatten har även konstaterats i de utökade provtagningar av bland annat ultrakorta PFAS som SGU utfört under 2023 (se avsnittet PFAS – datasammanställning).  

Skadlighet för människa och miljö varierar bland olika PFAS. Riskerna med exponering för olika PFAS är föremål för mycket pågående forskning där kunskapsläget snabbt förändras. Kunskapen är högre angående PFAA, och lägre angående PFAS med andra strukturer. PFAS bedöms generellt inte ha en hög akuttoxicitet för vare sig människor eller vattenlevande organismer, riskerna är främst kopplade till långtidsexponering av ämnena. Olika typer av PFAA har bland annat framkallat leverskador, immuntoxicitet, fosterskador och hormonella störningar i studier med försöksdjur [3]. Epidemiologiska studier av människor som av olika anledningar exponerats för PFAS har bland annat visat effekter på ämnesomsättningen, samt indikerat samband mellan PFOA och sköldkörtelsjukdom samt testikel- och njurcancer [3]. Enligt EFSA:s bedömning (European Food Safety Authority) från 2020, som bland annat ligger till grund för dricksvattengränsvärden och generella tröskelvärden för grundvatten i Sverige, är påverkan på immunförsvaret den kritiska effekt som kan uppkomma vid lägst exponering. Inom EU finns även harmoniserade klassificeringar för PFOA, PFOS, PFNA och PFDA, som bland annat klassificerats som reproduktionsstörande, cancerframkallande och hormonstörande inom ramen för CPL-förordningen [3]. Till skillnad från många andra bioackumulerande organiska miljögifter så lagras PFAS inte främst i fettvävnader. PFAS har i stället hög affinitet till proteiner, bland annat i blod, och distribueras till kroppens alla vävnader.