Persistenz beschreibt in der Umwelt- und Stoffbewertung die Beständigkeit chemischer Verbindungen in natürlichen Systemen wie Luft, Wasser oder Boden. Ein persistenter Stoff baut sich dort nur sehr langsam oder gar nicht ab – ein entscheidender Umweltfaktor, da solche Substanzen langfristig Ökosysteme und Gesundheit gefährden können. Persistenz ist ein zentrales Kriterium bei der Bewertung von PBT-Stoffen (persistent, bioakkumulierbar, toxisch) und spielt eine wichtige Rolle in der Regulierung gefährlicher Chemikalien. Zudem wird der Begriff auch in der IT, Technik und Psychologie verwendet – stets im Sinne von dauerhafter Stabilität. In der Umwelttechnik liegt der Fokus jedoch auf der ökologischen Bewertung: Welche Stoffe verbleiben langfristig in der Umwelt – und welche Folgen hat das?

• Definition: Persistenz bezeichnet die chemische Beständigkeit eines Stoffes in der Umwelt – d. h. seine Fähigkeit, über lange Zeiträume ohne natürlichen Abbau bestehen zu bleiben.

• Umweltrelevanz: Persistente Stoffe wie PFAS, Mikroplastik oder bestimmte Pestizide reichern sich in Böden, Gewässern und Organismen an und sind schwer rückholbar.

• Regulatorischer Rahmen: Im EU-Chemikalienrecht (z. B. REACH) gelten persistente Stoffe als besonders besorgniserregend und unterliegen strengen Auflagen.

• Bewertungskriterien: Ein Stoff gilt als persistent, wenn seine Abbauhalbwertszeit in Wasser, Boden oder Sediment über definierten Grenzwerten liegt (z. B. > 60 Tage in Wasser).

• Zukunftsrelevanz: Die Einstufung und Vermeidung persistenter Schadstoffe ist zentral für nachhaltige Stoffströme, Circular Economy und den Schutz von Mensch und Umwelt.

Persistenz in der Umweltchemie

In der Umweltchemie beschreibt Persistenz die Fähigkeit eines chemischen Stoffes, in der Umwelt langfristig stabil zu bleiben, ohne durch natürliche Prozesse wie mikrobiellen Abbau, Sonnenlicht oder chemische Reaktionen zersetzt zu werden. Diese Eigenschaft ist besonders bei organischen Verbindungen wie Pestiziden, Industriechemikalien oder PFAS (Per- und polyfluorierte Alkylverbindungen) von Bedeutung. Persistente Substanzen können sich in Böden, Sedimenten oder Gewässern über Jahre hinweg anreichern und stellen dadurch ein dauerhaftes Risiko für Ökosysteme und die menschliche Gesundheit dar.

Umwelt- und Gesundheitsrisiken persistenter Stoffe

Persistente Stoffe sind oft toxisch, bioakkumulativ und schwer zu entfernen. In aquatischen Systemen gelangen sie über Abwässer oder atmosphärischen Eintrag in Flüsse, Seen oder Meere. Dort können sie sich in der Nahrungskette anreichern – mit potenziellen Folgen für Fische, Tiere und Menschen. Da sie nur sehr langsam abgebaut werden, können schon geringe Emissionsmengen über Jahre hinweg zu hohen Konzentrationen führen. Besonders problematisch ist, dass viele persistente Substanzen weltweit verbreitet und oft schwer rückverfolgbar sind.

Beispiele für persistente Schadstoffe

Zu den bekanntesten persistenten Schadstoffen zählen:

• PFAS (Ewigkeitschemikalien) – eingesetzt in Textilien, Beschichtungen und Löschschäumen

• DDT – ein verbotener, aber weiterhin nachweisbarer Pestizidwirkstoff

• PCB (polychlorierte Biphenyle) – früher in Transformatoren und Kunststoffen verwendet

• Dioxine – Nebenprodukte bei der Verbrennung chlorhaltiger Stoffe

Diese Stoffe sind oft global verteilt und lassen sich sogar in arktischen Regionen nachweisen – weit entfernt von ihren ursprünglichen Emissionsquellen.

PFAS – „Ewigkeitschemikalien“

Per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen (PFAS) sind synthetische Chemikalien, die aufgrund ihrer außergewöhnlichen Stabilität in zahlreichen Alltagsprodukten wie Textilien, Kochgeschirr, Lebensmittelverpackungen und Löschschäumen eingesetzt wurden. Ihre hohe chemische und thermische Beständigkeit macht sie extrem langlebig – daher der Beiname „Ewigkeitschemikalien“. PFAS reichern sich in der Umwelt und im menschlichen Körper an und stehen im Verdacht, gesundheitsschädlich zu sein, etwa lebertoxisch zu wirken oder hormonelle Prozesse zu beeinflussen. Ihre Persistenz führt dazu, dass sie weltweit – selbst in entlegenen Regionen wie der Arktis – nachgewiesen werden können.

DDT – Verbotenes Insektizid mit Langzeitwirkung

Dichlordiphenyltrichlorethan (DDT) war eines der weltweit meistverwendeten Pestizide, bis es wegen seiner ökologischen und gesundheitlichen Risiken in vielen Ländern verboten wurde. Obwohl der Einsatz in Deutschland seit den 1970er-Jahren untersagt ist, lässt sich DDT aufgrund seiner extrem langen Abbauzeit noch immer in Böden, Sedimenten und Nahrungsmitteln nachweisen. Es reichert sich in der Nahrungskette an (Bioakkumulation) und wirkt toxisch auf zahlreiche Tierarten, insbesondere Vögel, bei denen es die Eierschalenbildung beeinträchtigt.

PCB – Polychlorierte Biphenyle

Polychlorierte Biphenyle (PCB) wurden in der Vergangenheit als Isolierflüssigkeit in Transformatoren, Kondensatoren und in Farben oder Dichtungsmassen eingesetzt. Sie gelten als sehr stabil und fettlöslich, weshalb sie sich in tierischem und menschlichem Gewebe anreichern. PCBs sind weltweit als Umweltkontaminanten verbreitet, obwohl ihre Herstellung und Verwendung heute verboten sind. Aufgrund ihrer Persistenz und Toxizität (krebserregend, lebertoxisch, hormonell wirksam) stellen sie ein langfristiges Umwelt- und Gesundheitsrisiko dar.

Dioxine – Gefährliche Nebenprodukte

Dioxine entstehen nicht gezielt, sondern als Nebenprodukte bei industriellen Prozessen, insbesondere bei der Verbrennung chlorhaltiger Materialien wie Kunststoffen. Auch metallverarbeitende Industrie, Papierbleiche und Hausmüllverbrennung sind Quellen. Dioxine zählen zu den giftigsten bekannten Umweltchemikalien und wirken bereits in sehr geringen Konzentrationen gesundheitsschädlich – insbesondere durch hormonelle Störungen, Beeinträchtigung des Immunsystems und ein erhöhtes Krebsrisiko. Ihre Persistenz führt zu einer globalen Verbreitung und dauerhaften Belastung von Böden, Gewässern und Lebensmitteln.

Strategien zur Reduktion persistenter Substanzen

Die Reduzierung von Persistenz beginnt bei der Stoffbewertung und Regulierung. Auf europäischer Ebene tragen Verordnungen wie REACH dazu bei, besonders besorgniserregende Stoffe (SVHC) zu identifizieren und ihren Einsatz zu minimieren. Technologische Lösungen in der Abwasserbehandlung, wie Aktivkohlefiltration oder Ozonierung, können helfen, persistente Schadstoffe zu reduzieren. Zusätzlich fördern Initiativen wie das Umweltzeichen „Blauer Engel“ den Einsatz umweltfreundlicherer Alternativen.

Bedeutung für Umweltpolitik und Nachhaltigkeit

Persistente Stoffe stellen eine langfristige Herausforderung für die Umweltpolitik dar. Ihre weitreichende Wirkung und Langlebigkeit machen sie zu einem zentralen Thema im Vorsorgeprinzip und der Kreislaufwirtschaft. Der vorsorgliche Umgang mit Chemikalien, gezielte Forschung und internationale Zusammenarbeit (z. B. Stockholm-Konvention) sind entscheidend, um den Eintrag persistenter Stoffe zu minimieren und die Nachhaltigkeit von Lieferketten zu gewährleisten.