Zu den technischen Herausforderungen des Manhattan-Projekts gehörte ein kleines, aber entscheidendes Problem. Für den Bau von Atombomben werden konzentrierte Formen von Uran benötigt, und der Anreicherungsprozess beginnt mit einer gasförmigen Form namens Uranhexafluorid, das Wissenschaftler und Ingenieure "Hex" nannten

Hex funktionierte gut als Ausgangspunkt für Bomben, bis auf eine Sache: Es ist äußerst korrosiv. In den Jahren 1942 und 1943 verzweifelten die Ingenieure des Manhattan-Projekts bei der Suche nach Behältern, Dichtungen und Ventilen, die das Hex eindämmen konnten.

In den Labors des Chemieunternehmens DuPont hatte ein Ingenieur namens Roy Plunkett ein paar Jahre zuvor, im April 1938, zufällig eine wenig bekannte chemische Substanz entwickelt. Dieser Stoff - sein chemischer Name ist Polytetrafluorethylen - hatte als eine seiner Haupteigenschaften eine absolute Beständigkeit gegen fast alles, was man ihm zufügte - einschließlich Schwefelsäure und Lötkolben. Polytetrafluorethylen war so gut wie unzerstörbar.

Das machte es perfekt für die Beschichtung der Ventile und Dichtungen der Uranverarbeitungsanlagen im Oak Ridge National Lab. Und einige Jahre später wurde es als Teflon zur Beschichtung amerikanischer Bratpfannen eingesetzt.

Teflon war der erste von Tausenden künstlich hergestellter Stoffe, die unter der Bezeichnung PFAS (Per- und Polyfluoralkylsubstanzen) bekannt geworden sind. Sie erwiesen sich als so nützlich, dass ihr Einsatzbereich heute erstaunlich ist.

Als Hauptbestandteil von wasser- und schmutzabweisenden Substanzen wie Scotchgard werden PFAS in Wanderschuhen und Regenjacken, Zelten, Teppichen und Polstermöbeln verwendet. PFAS sind hitze-, fett- und feuchtigkeitsbeständig und werden daher zur Beschichtung von Pommes-Frites-Behältern, Pizzakartons und dem Papier, in das unzählige Fast-Food-Hamburger eingewickelt sind, verwendet. Sie beschichten die Innenseite von Abermillionen von Tüten mit Mikrowellen-Popcorn. Sie werden in Nagellack, Kosmetika und einigen Arten von Zahnseide, auf der Oberfläche von Dampfbügeleisen, in Gitarrensaiten, Scheibenwischwasser und Kontaktlinsen sowie bei der Herstellung von Produkten wie Halbleitern verwendet.

PFAS sind auch ein Hauptbestandteil eines seit langem auf zivilen Flughäfen und Militärstützpunkten verwendeten Löschschaums, der auf Start- und Landebahnen gesprüht wurde, um die Brandgefahr zu verringern, wenn ein Flugzeug zur Notlandung ansetzte - und der von Feuerwehrleuten verwendet wurde, um für diese Art von Notfällen zu üben.

Es ist gerade ihre Unzerstörbarkeit, die PFAS einen so unglaublichen Nutzen verleiht. Insgesamt gibt es etwa 4.700 PFAS-Verbindungen, die Teflon und Scotchgard ähneln; nach Angaben der Umweltschutzbehörde sind 600 von ihnen in den Vereinigten Staaten noch in Gebrauch - und sie sind so weit verbreitet, dass die meisten Amerikaner täglich mit ihnen in Berührung kommen.

PFAS waren jedoch nie dafür gedacht, von Menschen aufgenommen zu werden, und sie stellen eine ernsthafte Gefahr für die menschliche Gesundheit dar - angefangen bei Babys im Mutterleib. PFAS wandern ziemlich leicht - von der Pommes frites-Schachtel zu den Pommes frites, von der Zahnseide in Ihren Speichel und Ihren Blutkreislauf, von Flughäfen und Industrieanlagen ins Grundwasser und dann in Ihre Wasserhähne.

Gerade ihre Unzerstörbarkeit macht PFAS so unglaublich nützlich. PFAS waren jedoch nie dafür gedacht, von Menschen eingenommen zu werden.

Und genau das ist der Punkt, an dem PFAS von Wundersubstanzen zu einer Umweltkatastrophe wurden.

PFAS-Moleküle bleiben überall dort haltbar, wo sie gefunden werden - auch in der Umwelt und im menschlichen Körper. Sie bauen sich nicht ab - nicht im Wasser oder im Boden, nicht im Magen, wenn man sie isst, nicht im Blutkreislauf oder in den Nieren. Das hat PFAS die ominöse Bezeichnung "ewige Chemikalien" eingebracht

Studien haben PFAS im Blut von bis zu 99 Prozent der getesteten amerikanischen Erwachsenen gefunden. Eine separate Analyse, die 2018 veröffentlicht wurde, fand PFAS im Blut von 100 Prozent der 639 getesteten Kinder im Alter von 3 bis 11 Jahren aus dem ganzen Land. Die FDA hat PFAS in Fleisch und Meeresfrüchten in Lebensmittelgeschäften sowie auf frischem Gemüse auf Bauernmärkten gefunden.

In drei neueren Studien wurden PFAS sogar im Niederschlag gefunden - nicht nur in städtischen Gebieten wie Chicago und Cleveland, sondern auch an halbwilden Orten wie dem Sleeping Bear Dunes National Lakeshore im Norden Michigans.

Jennifer A. Faust, Assistenzprofessorin und Forschungschemikerin am College of Wooster in Ohio, die eine der Regenfallstudien mitverfasst hat, sagt: "Wir haben überall PFAS gefunden

Vor allem aber sind PFAS in das Wasser gelangt. An Tausenden von Standorten in 49 der 50 US-Bundesstaaten (Hawaii untersucht noch potenzielle Standorte) wurden PFAS im Grund- und Oberflächenwasser, in Brunnen und Seen, in Flüssen und Bächen und sogar in Wasser, das von kommunalen Kläranlagen in die Gemeinden zurückgeführt wird, nachgewiesen.

Die Verunreinigung mit PFAS wird mit einer Vielzahl von Gesundheitsproblemen in Verbindung gebracht: erhöhter Nieren- und Hodenkrebs, eingeschränkte Fähigkeit, schwanger zu werden, hoher Cholesterinspiegel, Schädigung des Immunsystems. PFAS gehen durch die Plazenta in das sich entwickelnde Kind über und sind in der Muttermilch stillender Mütter enthalten. PFAS werden mit niedrigem Geburtsgewicht und bei sehr kleinen Kindern mit einer verminderten Glukosetoleranz, einem geschwächten Immunsystem und einer Beeinträchtigung der Funktion von Impfstoffen in Verbindung gebracht.

Die EPA reguliert PFAS in Trinkwasser, Grundwasser oder Luft nicht. Die Behörde empfiehlt jedoch einen Grenzwert von höchstens 70 Teilen pro Billion im Trinkwasser.

In der kleinen Gemeinde Belmont im Westen Michigans erfuhr die Familie McNaughton im September 2017, dass das Wasser ihres Hauses möglicherweise mit PFAS aus Abfällen kontaminiert ist, die von einer Fabrik des Schuhunternehmens Wolverine Worldwide stammen, das unter anderem Hush Puppies herstellt, die mit PFAS-basierten Imprägnierungen behandelt werden.

Die McNaughtons leben in einem 25 Quadratmeilen großen Gebiet, in dem eine breite PFAS-Fahne, die von der alten Abfallentsorgungsanlage von Wolverine ausgeht, das Grundwasser verseucht hat.

Tests am Brunnen der McNaughtons zeigten, dass ihr Wasser 5.065 Teile pro Billion PFAS enthielt. Im Januar 2018 zeigten Tests an ihrem damals 20 Monate alten Sohn Jack, dass er 484.000 Teile pro Billion PFAS in seinem Blut hatte. Das Vorhandensein einer derartig überhöhten Menge an giftigen PFAS im Körper ihres kleinen Sohnes versetzte die McNaughtons in eine verständliche Panik. Der Arzt ihres Sohnes fand schließlich heraus, dass mehrere seiner Impfstoffe unwirksam gemacht worden waren.

Der Forschungstoxikologe Richard Rediske ist Professor an der Grand Valley State University, die sich nicht weit vom Wolverine-Standort befindet. Er ist Experte für PFAS und gehörte zu einer Bürgerinitiative, die sich jahrelang dafür einsetzte, dass der Staat sich mit dem Standort befasst.

An Tausenden von Standorten wurden bei Tests PFAS im Grundwasser und im Oberflächenwasser, in Brunnen und Seen, in Flüssen und Bächen gefunden.

"PFAS-Verbindungen unterscheiden sich von anderen Giften, mit denen wir konfrontiert werden", sagt Rediske, "sie heften sich an Proteine in unserem Blut und zirkulieren" - sie werden aber nicht ausgeschieden.

Tatsächlich verhält sich der menschliche Körper in gewisser Weise wie ein umgekehrter Filter für PFAS - wenn sie auf Ihrem Popcorn oder Ihren Pommes frites oder in Ihrem Trinkbecher mit Wasser sind, greift Ihr Körper sie auf und behält sie, während er das Wasser und die Nahrungsreste loslässt. Schon im Mutterleib, als seine Mutter Wasser trank, und während seiner ersten 20 Lebensmonate speicherte Jacks Körper die PFAS, die er zu sich nahm, mit dem Ergebnis, dass sein Blut 100 Mal mehr PFAS enthielt als das Trinkwasser der Familie.

Das Gebiet der Kontamination durch die Deponie der Wolverine-Schuhfabrik befindet sich in Kent County, in der Nähe der Stadt Grand Rapids. Allein in Kent County gibt es 18 dokumentierte PFAS-Standorte.

In den letzten vier Jahren hat sich Michigan zu einem der entschlossensten Bundesstaaten bei der Verfolgung und Regulierung von PFAS entwickelt - ohne auf Anweisungen der Bundesregierung zu warten. Er hat sogar Drohnen eingesetzt, um PFAS-Kontaminationsstellen aufzuspüren. Jedes kommunale System in Michigan hat sein Trinkwasser auf PFAS getestet; in einem System in der Stadt Parchment wurde ein PFAS-Gehalt von etwa 1.600 Teilen pro Billion festgestellt. Bei weiteren 61 Wasserversorgungsunternehmen wurden Werte von über 10 Teilen pro Billion gemessen - und sie werden vierteljährlich überwacht, um sicherzustellen, dass sie nicht über den von der EPA empfohlenen Höchstwert von 70 Teilen pro Billion ansteigen.

Die Umweltbehörde des Bundesstaates Michigan hat PFAS-Kontaminationen an 188 Standorten im ganzen Bundesstaat dokumentiert, von denen jeder einzelne tatsächlich ein Standort mit kontaminiertem Wasser ist. Bei 62 dieser Standorte handelt es sich um Mülldeponien, bei 22 um Standorte, an denen industrielle Beschichtungen, ein chemieintensiver Prozess, stattfanden, bei 12 um Militärstützpunkte, bei 15 um Flughäfen (darunter auch einige militärische) und bei sechs ironischerweise um Kläranlagen.

Kläranlagen sammeln das Schmutzwasser aus dem gesamten Gemeindegebiet und leiten es an einen einzigen Ort, wo es gereinigt und dann in der Regel wieder in die Umwelt eingeleitet wird, in der Regel über einen Bach oder Fluss. Die routinemäßige Abwasseraufbereitung - die gut genug ist, um Rohabwasser in fast trinkbares Wasser zu verwandeln - tut jedoch nichts, um "ewige Chemikalien" zu zerstören oder herauszufiltern Bei diesem Verfahren werden die PFAS-Verunreinigungen aus einer ganzen Stadt oder einem Landkreis gesammelt und dann in ein einziges Gewässer eingeleitet.

Mülldeponien sind ähnlich. Sie sammeln Müll und Abfälle aus einer ganzen Gemeinde, und das Regenwasser, das in die Deponien eindringt, wäscht PFAS von Lebensmittelverpackungen und anderen Produkten ins Grundwasser.

Die kontaminierten Standorte auf der Liste des Bundesstaates Michigan sind mit einem Who's Who der amerikanischen Industrie verbunden - zu den Unternehmen gehören BASF, Georgia-Pacific, Dow, Chrysler, Ford, GM, Marathon Petroleum und der Pharmahersteller Warner-Lambert.

Die EPA verspricht schon seit Jahren, mit dem Umgang mit PFAS zu beginnen - sie hat 2009 einen Aktionsplan und 2019 einen weiteren herausgegeben -, hat aber trotz jahrzehntelanger wachsender Beweise für die weite Verbreitung von PFAS und ihre schädlichen Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit nur sehr langsam gehandelt.

Die schiere Bandbreite der PFAS-Verbindungen und die weitreichenden, aber diffusen Auswirkungen, die sie im menschlichen Körper haben, machen sie zu einer Herausforderung. PFAS haben keine so direkten Auswirkungen wie beispielsweise Blei, dessen Exposition bei Kindern direkt zu neurologischen Schäden führt. Die Reaktion des Körpers auf PFAS kann je nach der Biochemie des Einzelnen unterschiedlich ausfallen.

Anfang der 2000er Jahre erzielte die EPA eine Vereinbarung mit DuPont, 3M und anderen Unternehmen, die die Herstellung von zwei der ersten und am häufigsten verwendeten PFAS einstellte - PFOA (zur Herstellung von Teflon verwendet, 2015 eingestellt) und PFOS (Scotchgard, seit 2000 nicht mehr hergestellt). DuPont begann jedoch fast sofort mit der Herstellung eines PFAS-Ersatzstoffs mit dem Handelsnamen "GenX" in North Carolina, wo er sich schnell in Flüssen und Bächen ausbreitete - und auch in der Wasserversorgung der Stadt Wilmingtonin hohen Konzentrationengefunden wurde -, so dass der Staat im Oktober letzten Jahres DuPont und ein Nachfolgeunternehmen der Chemiefirma, Chemours, verklagte, um Mittel für die Beseitigung der Kontamination zu erhalten.

100 Prozentsatz der 639 getesteten Kinder, die PFAS in ihrer Blutbahn hatten

2.337 Anzahl der bekannten PFAS-Kontaminationsstellen in den Vereinigten Staaten

600 Arten von PFAS-Verbindungen, die in den Vereinigten Staaten verwendet werden

1938 Jahr, in dem die erste PFAS-Chemikalie von einem DuPont-Ingenieur entdeckt wurde

Sieben Bundesstaaten, darunter New Jersey, Michigan, New York, Maine und New Hampshire, haben eigene bundesstaatliche Grenzwerte für die Verunreinigung von Wasser durch PFAS festgelegt. Die Grenzwerte für Trinkwasser reichen von 8 bis 20 Teilen pro Billion, je nach PFAS und Bundesstaat, liegen aber alle deutlich unter dem von der EPA empfohlenen Wert von 70 Teilen pro Billion.

Drei Bundesstaaten - Maine, New York und Washington - haben Verbote für PFAS-haltige Lebensmittelverpackungen erlassen, die jedoch erst 2022 oder später in Kraft treten werden.

Ein Harvard-Forscher, Philippe Grandjean, der eine frühe Studie durchgeführt hat, die zeigt, wie stark die PFAS-Belastung die Wirksamkeit von Impfstoffen verringert, sagt, dass selbst die neuen staatlichen Grenzwerte möglicherweise nicht streng genug sind, um die jüngsten Kinder zu schützen. Grandjean ist der Meinung, dass Kinder vor der Geburt und in den ersten Lebensmonaten überhaupt nicht mit PFAS in Kontakt kommen sollten. Der von ihm vorgeschlagene Standard: 1 Teil pro Billion. Der geschätzte PFAS-Gehalt im Blut eines typischen amerikanischen Erwachsenen liegt bei 2 Teilen pro Billion.

Die gute Nachricht ist, dass es relativ einfach ist, PFAS aus dem Wasser zu filtern. Drei Standard-Trinkwasserfiltersysteme - granulierte Kohlefilter, Ionenaustauschfilter und Umkehrosmose - entfernen alle PFAS. Bei der Sanierung der alten Wolverine-Deponie im Westen Michigans wird Grundwasser angesaugt, gefiltert und dann wieder in die Umwelt abgegeben. Rediske sagt, dass dieses Verfahren effektiv ist - aber, so der Toxikologe, es ist so viel Wasser kontaminiert, dass "sie lange Zeit pumpen und filtern werden. Hunderte von Jahren."

Die schlechte Nachricht ist, dass PFAS erstaunlich weit verbreitet sind, und zwar nicht nur in kleinen Mengen. Während die Bundesstaaten Trinkwasserstandards im Bereich von 20 Teilen pro Billion vorschreiben, zeigten die in zwei aktuellen Studien untersuchten Niederschläge eine PFAS-Kontamination von 50 bis 1.000 Teilen pro Billion, die über den Mittleren Westen und die Großen Seen verteilt sind.

Marta Venier, Umweltchemikerin an der Universität von Indiana, die an einer der Studien mitgearbeitet hat, sagt dazu: "Man kann tatsächlich sagen, dass die PFAS-Belastung im Mittleren Westen und an den Großen Seen sehr hoch ist: "Man kann tatsächlich sagen, dass es jetzt PFAS regnet"