Оптимальное содержание фтора в воде. Фторирование питьевой воды. Чем опасен избыток фтора в организме
Фтор оказывает как позитивное, так и негативное влияние на здоровье человека. С точки зрения здоровья полости рта, частота стоматологических заболеваний обратно пропорциональна концентрации фтора в питьевой воде; существует также связь между концентрацией фтора в воде и флюорозом. С точки зрения здоровья вообще в регионах, где концентрации фтора высоки и в воде и в пищевых продуктах, случаи скелетного флюороза и переломы костей – распространенное явление. Тем не менее, есть и другие источники фтора. Обессоливание и обработка воды с помощью мембран и анионообменных смол удаляют из воды практически весь фтор. Использование такой воды в питьевых целях, значение для здоровья общества сильно зависит от конкретных обстоятельств. Основное задача – усилить положительный эффект присутствия фтора в питьевой воде (защита от кариеса), при этом снизив до минимума нежелательные проблемы полости рта и здоровья в целом.
Этиология заболеваний полости рта включает взаимодействие бактерий и простых сахаров (например, сахароза) на поверхности зуба. В отсутствии таких сахаров в продуктах питания и напитках кариес перестанет быть значимой проблемой. Однако проблема будет существовать при высоком потреблении сахара до тех пор, пока не будет сделан верный ход в ее решении. Удаление фтора из питьевой воды может потенциально обострить существующую или развивающуюся проблему заболеваний полости рта.
Поступление фтора в организм человека
Фтор достаточно широко распространен в литосфере; часто встречается в виде плавикового шпата, фторапатита и криолита и занимает 13-е место по распространенности на земном шаре. Фтор присутствует в морской воде в концентрации 1,2-1,4 мг/л, в грунтовых водах – до 67 мг/л и в поверхностных водах – 0,1 мг/л. Также фтор обнаружен в продуктах питания, в частности, в рыбе и чае.
В то время, как большинство пищевых продуктов содержит следы фтора, вода и немолочные напитки являются основными источниками поглощаемого фтора, обеспечивая от 66 до 80 % поступления у взрослых жителей США в зависимости от содержания фтора в питьевой воде.
Дополнительными источниками фтора являются зубная паста (особенно это касается маленьких детей, которые заглатывают большую часть пасты), чай – в тех регионах, где чаепитие является устоявшейся традицией, уголь (при вдыхании) в некоторых регионах Китая, где дома топят углем с очень высоким содержанием фтора. Абсорбция заглатываемого фтора происходит в желудке и тонком кишечнике.
По большей части фтор, изначально содержащийся в воде или добавленный, содержится там в виде свободного фторид-иона. Жесткость воды 0-500 мг/л (в пересчете на СаСО 3) влияет на ионную диссоциацию, что в свою очередь незначительно изменяет биодоступность фтора. Абсорбция обычной дозы фтора меняется от 100 % (на пустой желудок) до 60 % (завтрак, богатый кальцием).
Влияние фтора, поступающего с продуктами питания и напитками на состояние полости рта
Влияние фтора, естественно присутствующего в питьевой воде, на состояние полости рта рассматривалось в 30-40-е годы Трендли Дином и его коллегами из службы Общественного здоровья США. Был проведен ряд исследований на всей территории США; исследования показали, что при росте содержания естественного фтора в воде повышалась вероятность заболеваний флюорозом и понижалась — кариесом. Кроме того, на основе полученных Дином результатов можно было предположить, что при концентрации 1 мг/л частота, серьезность и косметический эффект флюороза не являются социально значимой проблемой, а сопротивляемость кариесу возрастает существенно.
При анализе этих фактов возникает закономерный вопрос: позволит ли искусственное фторирование питьевой воды повторить эффект? Первое исследование на эту тему проводилось в Гранд Рапидс под руководством USPHS в 1945 г. Результаты, полученные за 6 лет фторирования воды, были опубликованы в 1953 г. Дополнительные исследования были проведены в 1945-46 гг. в Иллинойсе (США) и Онтарио (Канада).
Также этой проблемой занимались ученые в Нидерландах, Новой Зеландии, Объединенном Королевстве (1955-1956) и Восточной Германии. Результаты оказались сходными: было отмечено снижение числа случаев заболеваний кариесом. После опубликования результатов фторирование воды стало распространенной мерой укрепления здоровья на общественном уровне. Оптимальная концентрация фтора, в зависимости от климатических условий, составляет 0,5-1,0 мг/л. Приблизительно 355 млн. человек во всем мире пьют искусственно фторированную воду. Дополнительно около 50 млн. человек употребляют воду, содержащую натуральный фтор в концентрации около 1 мг/л. В некоторых странах, в частности в отдельных районах Индии, Африки и Китая вода может содержать естественный фтор в довольно высоких концентрациях, выше 1,5 мг/л, нормы, установленной Руководством по качеству питьевой воды ВОЗ.
Многие страны, которые ввели искусственное обогащение воды фтором, продолжают следить за частотой возникновения кариеса и флюорозов, используя поперечную случайную выборку детей от 5 до 15 лет. Примером мониторинга может служить отчет о состоянии полости рта у детей в Ирландии (в основном фторированная вода) и севера Ирландии (нефторированная).
Количество пораженных, отсутствующих и залеченных зубов у детей, проживающих в разных регионах Ирландии с фторированной и нефторированной водой (НФ), а также в Северной Ирландии (СИ)
Употребляемый фтор и здоровье
Влияние поглощаемого фтора на здоровье рассматривалось Мултоном в 1942 г., что предшествовало исследованию, проведенному Гранд Рапидс; с тех пор проблемой постоянно занимается ряд организаций и отдельных ученых. Позднее IPCS провела детальный обзор по фтору и его влиянию на здоровье. Исследования и обзоры были сконцентрированы на переломах костей, флюорозах скелета, онкологических заболеваниях и отклонениях у новорожденных, однако затрагивали и другие отклонения, возможно вызванные или усугубленные фторированием. Никаких подтверждений и неблагоприятных эффектов при употреблении воды, содержащей естественный или добавленный фтор в концентрациях 0,5 – 1 мг/л обнаружено не было, кроме случаев флюорозов полости рта, описанных выше. Кроме того, исследования в тех районах США, где содержание естественного фтора достигает 8 мг/л, не показали каких-либо неблагоприятных последствий употребления такой воды. При этом есть данные из Индии и Китая, где повышенный риск переломов костей является результатом долгосрочного употребления большого количества фтора (суммарное поступление 14 мг/день) и предположение, что риск переломов возникает уже при поступлении свыше 6 мг/день.
Институт медицины Национальной Академии наук США дает рекомендуемую суммарную дозу употребления фтора 0,05 мг/кг массы тела человека, аргументируя это тем, что прием такого количества фтора максимально снижает риск заболеваний кариесом у населения, при этом не провоцируя побочных отрицательных эффектов (например, флюороз). Агентство по защите окружающей среды США максимально допустимой концентрацией (не вызывающей скелетных флюорозов) считает 4 мг/л, а величину 2 мг/л — не вызывающей флюорозов полости рта. Руководство по качеству питьевой воды ВОЗ рекомендует 1,5 мг/л. ВОЗ подчеркивает, что при разработке национальных стандартов нужно учитывать климатические условия, объем потребления, поступление фтора из других источников (вода, воздух). ВОЗ отмечает, что в регионах с естественно высоким содержанием фтора трудно достигнуть соответствия потребляемого населением количества рекомендуемой величине
Фтор не является элементом, связанным в костных тканях необратимо. В период роста скелета относительно большая часть фтора, поступающего в организм, накапливается в костной ткани. «Баланс» фтора в организме, т.е. разница между поступающим и выделяющимся количеством может быть положительным или отрицательным. При поступлении фтора из материнского и коровьего молока содержание его в биологических жидкостях очень низкое (0,005 мг/л), а выделение с мочой превышает поступление в организм, при этом наблюдается отрицательный баланс. Фтор попадает в организм грудных детей в очень малых количествах, поэтому из костной ткани он выделяется во внеклеточные жидкости и покидает организм с мочой, что приводит к отрицательному балансу. Ситуация со взрослым населением противоположна – около 50 % фтора, поступающего в организм, депонируется в костной ткани, оставшееся количество покидает организм через систему выделения. Так, фтор может выделяться из костной ткани медленно, но на протяжении длительного периода. Такое соотношение возможно благодаря тому, что кость не является застывшей структурой, а формируется постоянно из питательных веществ, поступающих в организм.
Значение обессоливания
Обессоливание удаляет фактически весь фтор из морской воды, поэтому если воду на выходе не подвергнуть реминерализации, она будет содержать явно недостаточное количество фтора и других минералов. Многие натуральные питьевые воды изначально бедны минеральными веществами, в том числе фтором. Значение этого факта для здоровья общества определяется балансом пользы и риска.
При сравнении жителей разных континентов и внутри континента видна существенная разница заболеваемости. ВОЗ рекомендовала ввести индекс DMFT, который определяется у детей 12-летнего возраста (сюда включено количество пораженных, отсутствующих и залеченных зубов) в качестве наиболее подходящего индикатора; в базе данных ВОЗ по состоянию полости рта имеется расширенная информация. Этиология кариеса включает фактор взаимодействия бактерий и простых сахаров, поступающих с продуктами питания. При отсутствии сахара в напитках и продуктах питания эта проблема стала бы незначительной. При данных обстоятельствах задачей здравоохранения является предотвращение вредного воздействия избыточных концентраций фтора в воде.
Тем не менее, когда риск заболеваний кариесом высок, эффект удаления фтора из централизованной системы питьевого водоснабжения будет комплексным. В Скандинавских странах, где гигиена полости рта находится на высоком уровне и широко используются альтернативные источники фтора (например, зубная паста), практика безвозвратного удаления фтора из питьевой воды может не иметь особых последствий. С другой стороны, в некоторых развивающихся странах, где гигиена полости рта находится на достаточно низком уровне, фторирование воды в количестве 0,5-1 мг/л остается важной задачей общественного значения. Есть также страны, где наблюдается смешанная ситуация. В частности, на юге Англии заболеваемость находится под контролем и без искусственного фторирования воды; в других регионах, на северо-западе Англии, уровень заболеваемости выше и фторирование воды является важной мерой.
Выводы
Значение использования деминерализованной воды, необогащенной впоследствии фтором, зависит от:
- концентрации фтора в питьевой воде конкретного источника;
- климатических условий и объема потребляемой воды;
- риска заболеваний кариесом (например, употребление сахара);
- уровня знаний о проблемах полости рта в обществе и доступности альтернативных источников фтора для населения конкретного региона.
Тем не менее, необходимо решить вопрос общего поступления из других источников и установления разумной нижней границы употребления фтора для предотвращения его потери костной тканью.
Текст процитирован из доклада Всемирной организации здравоохранения "Нутриенты в питьевой воде".
Особое место в исследовании химического состава воды занимает содержание фторидов в воде. Фтор относится к числу микроэлементов, обладающих выраженным биологическим действием. При его участии осуществляются процессы минерализации в тканях зубов и костей. Особенно выраженное влияние он оказывает на клетки, принимающие участие в формировании эмали. Поэтому при потреблении воды с малым содержанием фтора нарушаются процессы нормальной минерализации зубов и, как следствие этого, среди населения отмечается повышенная заболеваемость кариесом зубов. При потреблении воды с высоким содержанием фтора значительно усилены процессы минерализации зубов и костей, и возникает другая специфическая патология - флюороз зубов и костей. Гигиеническое значение фтора не исчерпывается влиянием на зубы и кости - он принимает участие в межуточном обмене, ускоряя или тормозя активность различных ферментных систем. Биотические дозы фтора оказывают положительное влияние на многие системы организма.
Поверхностные (открытые) воды, являющиеся основными источниками водоснабжения для крупных водопроводов, содержат фтор в больших количествах, чем атмосферные воды. Однако в большинстве поверхностных вод содержание фтора также нередко невелико, не превышает, как правило, 0,5 мг/л.
Подземные воды содержат фтора значительно большие количества, чем предыдущие водоисточники. Небольшие количества фтора обнаруживаются в межпластовых водах, достигая в некоторых случаях на территории РФ 10-15 мг/л. В грунтовых водах содержание фтора достигает 1-1,5 мг/л, хотя в большинстве составляет до 0,5 мг/л.
Гигиенические нормативы фтора в питьевой воде. Предельнодо-пустимая концентрация фтора в питьевой воде установлена на уровне 1,5 мг/л. Учитывая, что водопотребление зависит от климато-географических условий местности, при организации фторирования воды выбор дозы фтора производится в зависимости от климатических районов (при фторировании воды одной и той же концентрацией фтора в течение года) или сезонных условий (при фторировании воды посезонной концентрацией микроэлементов). Согласно нормативам при фторировании воды постоянной дозой содержание в ней фтора должно быть в I и II климатических районах 1,5 мг/л, в III климатическом районе - 1,2 мг/л и IV климатическом районе - 0,7 мг/л.
Показания к организации фторирования. Целесообразность фторирования воды в каждом конкретном населенном пункте устанавливается органами государственного санитарно-эпидемиологического надзора (ГСЭН). Основным показанием к фторированию воды является низкое естественное содержание фтора в воде источников хозяйственно-питьевого водоснабжения (менее 0,5 мг/л). Дополнительным показанием к организации фторирования служит высокая пораженность населения кариесом зубов, например, среди детей в возрасте 12-14 лет кариесом постоянных зубов поражено более 25-30% лиц.
Избыток фтора в питьевой воде приводит к нарушениям в минерализации костей. Так, в частности, увеличение концентрации фтора в питьевой воде до 2–3 мг/л приводит к возникновению флюороза зубов, а при содержании фтора 4–6 мг/л происходит раздражение красного кровяного ростка костного мозга, угнетение функциональной активности центральной нервной системы.
Флюороз - эндемическое заболевание, наблюдается у лиц, проживающих в местности с повышенным содержанием фтора в воде и почве. Фтор входит в состав всех органов человека, в основном он содержится в костях и зубах. Одним из ранних признаков флюороза является поражение зубов. В местах с жарким климатом может развиться флюороз и при оптимальной концентрации фтора в воде. Это связано с повышенным поступлением воды в организм. С водой и из почвы фтор попадает в растения и в организм животных и человека. Особенно много фтора содержится в морской рыбе, мясных продуктах (печень, баранина, костный мозг), желтке куриных яиц, некоторых растениях (пшеница, рожь, капуста, свекла, чай) и фруктах (гранаты, яблоки). Самостоятельно эти продукты флюороза не вызывают, больше фтора фиксируется в организме при поступлении его с водой.
Еще большие концентрации фтора приводят к угнетению белого кровяного ростка, иммунных свойств организма, функций щитовидной железы, сердца, головного мозга.
Надо заметить, что в воде, подаваемой нам через городские системы водоснабжения, концентрация фтора не превышает предельно-допустимые нормы. Чаще всего превышение бывает в природных источниках воды, таких как артезианские скважины.
Распространенные методы очистки воды от примесей соединений фтора условно можно разбить на две группы.
К первой группе можно отнести способы, основанные на фильтрации воды через неорганический сыпучий материал, химически взаимодействующий с анионом фтора. К таким материалам следует причислить мелкодисперсный гранулированный оксид алюминия, оксид магния, а также фосфат кальция.
Ко второй группе следует отнести материалы, способные осуществлять сорбцию примесей фторированных соединений из воды. В первую очередь такими сорбентами являются специальные ионообменные смолы, обладающие определенной селективностью по отношению к аниону фтора. Так же, в качестве материалов этой группы могут использоваться сорбенты на основе магнезиально-железистых шлаков цветной металлургии, активированные угли, модифицированные цеолиты, а также отожженная костная мука. К этой же группе способов удаления примесей фтора из воды можно отнести дозированную подачу в воду раствора алюмокремниевых каогулянт-флоокулянт, которые после извлечения соединений фтора удаляются фильтрованием.
Конечно, помимо этого для удаления примесей фтора из воды могут применяться и фильтрация по методу обратного осмоса и метод электрокоагуляции. Фильтрация по методу обратного осмоса применима для получения питьевой воды. Метод электрокоагуляции основан на получении высокоактивного гидроксила алюминия при электролитическом растворении анодов из металлического алюминия или его сплавов. Однако эти методы из-за малой производительности широко не применяются.
Фтор (в переводе с греч. - разрушение) -это химический элемент, относящийся к галогенам, устойчивый компонент природных вод. Содержание его в земной коре велико – в пределах 0.095% по массе. Как примесь, фтор содержится в подземных водах, входит в состав различных минералов. Его концентрация в морской воде составляет 1.2-1.4 мг/л. Разность концентрации фтора на протяжении года несущественна: колебания происходят, как правило, не более двух раз в год. В водах поверхностных источников достаточно низкое содержание фтора -от 0.3 до 0.4 мг/л. Причиной высокого содержания фтора в таких водах являются либо контакт вод с почвами, насыщенными соединениями фтора, либо последствия сброса промышленных фторсодержащих сточных вод. Максимальными концентрациями фтора, в количестве от 5 до 27 и более мг/л, отличаются минеральные и артезианские воды, которые контактируют с фторсодержащими водовмещающими породами.
Чем опасен фтор в воде?
Потребность взрослого человека во фторе составляет 2-3 мг/сутки. Проникает в организм этот элемент с воздухом, пищей, водой и зубными пастами. Эффективнее всего способны усваиваться фториды, растворенные в воде, с которой в организм поступает 2/3 суточной дозы фтора. Таким образом, решающее значение имеет концентрация фтора именно в воде. Питьевая вода с содержанием фтора от 0.2 мг/л – это основной источник его проникновения в организм. Фтор является одним из самых важных элементов для здоровья человека. Вместе с тем, норма его потребления предельно близка к дозе, способной оказать токсическое воздействие. Количество поступающего в организм фтора должно находиться строго в существующих рамках, гарантирующих пользу и безопасность. Малейшее отклонение от нормы чревато возникновением ряда заболеваний, имеющих отношение к нарушению обменных процессов в костных тканях. Это, в первую очередь, отражается на зубах: при избытке фтора развивается флюороз, а при недостатке – кариес.
Вместе с тем, систематическое использование воды с допустимым содержанием фтора, снижает уровень заболеваний, присущих одонтогенной инфекции (заболевания почек, сердечно-сосудистыепатологии, ревматизм и прочие).
Предельно допустимая концентрация фтора в воде
Допустимое содержание фтора в питьевой воде (в зависимости от климата) составляет 0.5-1 мг/л. При более высокой температуре концентрация фтора должна быть меньше, так как объем потребления воды в данных условиях возрастает. Согласно российским СанПин 2.1.4.1074-01 предельно допустимое содержание фтора в воде не должно превышать 1.5 мг/л. В сравнении с другими странами данная норма завышена и может оказывать губительное воздействие на организм человека. Фтор не имеет характерного цвета, запаха или вкуса, поэтому определить самостоятельно его количество в воде невозможно. Для точного выяснения концентрации фтора необходимо проводить экспертизу воды в лабораторных условиях.
Методы очистки воды от фтора
Существует несколько распространенных методов очистки воды от примесей соединений фтора.
Метод обратного осмоса
Принцип метода заключается в продавливании воды через тонкую мембрану, диаметр пор которой соответствует размерам атомов. Благодаря этим порам через мембрану проходят только молекулы воды и задерживаются остальные примеси в виде вирусов, бактерий, тяжелых металлов, органических молекул, отвечающих за неприятные вкус и запах воды. На выходе получается абсолютно чистая вода, пригодная даже для приготовления физиологических жидкостей и инъекций. Данная технология очистки применяется также производителями бутилированной воды.
Фильтрация с применением органического сыпучего материала
Метод основан на химическом взаимодействии органического сыпучего материала с анионом фтора. Такими материалами являются фосфат кальция, оксид магния и гранулированный мелкодисперсный оксид алюминия.
Фильтрация с помощью сорбирующих материалов
Механизм данного способа очистки заключается в способности материалов делать сорбцию фторированных соединений из воды. В качестве таких сорбентов выступают ионообменные смолы с определенной селективностью по отношению к аниону фтора. Помимо этого используются костная мука, модифицированные цеолиты, активированные угли.
Метод электрокоагуляции
Очистка воды осуществляется в результате получения высокоактивного гидроксила алюминия в процессе электролитического растворения анодов из металлического алюминия, а также его сплавов. В силу малой производительности данный метод не получил широкое распространение.
Ультрафильтрация
Данный метод предполагает разделение частиц фтора и молекул воды. Учитывая больший размер молекул фторидов, в сравнении с молекулами воды, продвигаясь через плотную мембрану, фториды скапливаются на поверхности, а молекулы воды проходят через фильтр. Такая технология позволяет удалить порядка 90% фторидов.
Метод очистки воды от фтора при помощи ультрафиолета
Вода с избыточным содержанием фтора подвергается облучению ультрафиолетовыми лучами конкретной длины волны, или, бактерицидной длиной. Диапазон этой длины в пределах 200-400 нм. Основное преимущество ультрафиолетовой дезинфекции заключается в способности обеззараживания воды без изменений ее физико-химических свойств, а также, в высокой экологичности.
Микроколичества фторидов присутствуют во многих водах, а более высокие концентрации часто связаны с подземными источниками. В районах, богатых фторсодержащими минералами, например, фторапатитами, колодезные воды могут содержать до 10 мг и более фтора на 1 л. Наиболее высокий приводимый уровень составлял 2800 мг/л. Большинство вод содержит менее 1 мг фтора на литр. Иногда фториды могут поступать в реки в результате промышленных сбросов.
Пути воздействия фтора на организм человека
Питьевая вода
Уровни содержания фтора в водопроводной воде практически такие же, как и в воде водоисточников за исключением тех случаев, когда практикуется фторирование питьевой воды. В принципе нефторированная вода содержит менее 1 мг фтора на л, но в зависимости от типа и расположения источника может в редких случаях содержать вплоть до 10 мг/л. В настоящее время такие водоисточники выявлены в большинстве районов мира. Там, где производится фторирование воды, концентрации фтора, как правило, лежат в диапазоне 0,6-1,7 мг/л, причем определяющим фактором здесь обычно является температура атмосферного воздуха.
При потреблении воды в день на душу населения порядка 2 л в районах, где практикуется ее фторирование, с питьевой водой может потребляться от 1,2 до 3,4 мг фтора в день.
В других районах суточное воздействие варьируется от долей миллиграмма до, вероятно, 20 мг в исключительных случаях.
Атмосферный воздух
Пищевые продукты
Практически все пищевые продукты содержат хотя бы микроколичества этого элемента. Все виды растительности содержат некоторое количество фтора, которое они получают из почвы и воды. В отдельных продуктах, в частности в рыбе, некоторых овощах и чае, обнаруживаются высокие уровни содержания. Например, концентрация фтора в некоторых видах рыбы может достигать 100 мг/кг, а в чае могут содержаться количества, в 2 раза превышающие таковые большинства других продуктов, где они редко выходят за уровни 10 мг/кг. Применение фторированной воды на предприятиях пищевой промышленности может нередко удваивать уровень содержания фтора в готовых продуктах. В различных странах были проведены оценки суточного поступления фтора с пищей, которое для взрослых варьируется от 0,2 до 3,1 мг. Для детей, т.е. в США для возрастной группы 1-3 лет поступление фтора было оценено на уровне 0,5 мг/день.
Промышленное воздействие
Известно, что при ряде промышленных процессов в производственную воздушную среду выделяются фторсодержащие соединения и имеются многочисленные документированные примеры их воздействия на человека, в частности, при выплавке алюминия и производстве стекла. Указанные воздействия фтора в таких условиях (т.е. когда концентрации достигают нескольких мг/м 3 воздуха) могут составлять основную долю общего воздействия. Однако при улучшении условий работы этот путь воздействия становится значительно менее значимым.
Информация о воздействии фтора с табачным дымом ограниченна: он не считается важным источником фтора по сравнению с другими путями воздействия.
Воздействие фтора на население в целом
Различные продукты, такие как зубная паста, зубной порошок, зубной эликсир, жевательная резинка, витаминные добавки и лекарственные средства, могут содержать добавляемые к ним количества растворимого фтора, главным образом в неорганической форме. Эти соединения обычно добавляются в средства для чистки зубов, как правило. В концентрациях около 1 г/кг. Как показали исследования, таким путем могут поглощаться значительные количества фторида и было установлено, что за одну чистку зубов может происходить поглощение около 50 мкг фтора. Местное применение раствора фтора может обусловливать повышенное поглощение. При полоскании рта зубными эликсирами может поступать до 2 мг фтора. В состав ряда различных продуктов входят фториды, в том числе и таблетки, содержащие фторид натрия, известный как средство против кариеса. Регулярное применение таких таблеток может обеспечивать поступление до 1 мг фтора в день
Сравнительное значение разных путей воздействия
В нижеприводимой таблице показано влияние фторированной воды на общее суточное поступление фторидов в организм для взрослых.
Поступление фтора с пищей 1 мг/сутки. Содержание фтора в питьевой воде 0,5; 1 и 1,5 мг/л; потребление воды 2 л сутки
|
Поступление фтора в неделю (мг) |
|||||
|
концентрация фтора в воде |
только вода |
только воздух |
только пища |
общее поступление с водой (%) |
|
* Доля поступления из атмосферного воздуха незначительна (поступление при других путях воздействия в этих расчетах не учитывается)
Оценки поглощения фтора из пищи и воды здесь не даются, поскольку эффективность их всасывания весьма высока и цифры, приводимые выше для поступления, довольно близки цифрам для поглощения.
Метаболизм фтора
Фтор, потребляемый с водой, почти полностью всасывается; содержащийся в пище всасывается не с такой степенью полноты, но поглощение при этом все же довольно высокое, хотя в случае некоторых пищевых продуктов (например, рыба и отдельные мясные изделия) может поглощаться около 25 % фторидов.
Поглощенный фтор равномерно распределяется по всему организму. Он удерживается главным образом в скелете, и небольшое количество его отлагается в зубных тканях.
Уровень содержания фтора в костях увеличивается вплоть до 55-летнего возраста. В высоких дозах может вызывать нарушение углеводного, липидного, белкового обмена, а также метаболизма витаминов. Ферментов и минеральных солей. Многие симптомы острого отравления фтором являются следствием связывания его с кальцием. Фтор выводится главным образом с мочой. На его выведение влияет ряд факторов, в том числе общее состояние здоровья человека и предшествующее воздействие на него фторидов. Степень удержания снижается с возрастом, и для целей практического удобства считается, что организм большинства взрослых находится в состоянии равновесия. При таком состоянии устойчивого равновесия, присутствующий в организме фтор отлагается в обызвествленных тканях; основная часть остального количества содержится в плазме и таким образом оно становится доступным для выведения. Удержание в скелете и выведение фтора почками – два основных механизма, с помощью которых предотвращается накопление токсических количеств иона фторида в организме.
Влияние фтора на здоровье
Было весьма убедительно доказано, что фтор является эссенциальным элементом для некоторых видов животных; в частности в результате воздействия небольших доз фтора наблюдается увеличение плодовитости и скорости роста.
После включения фтора в зубную ткань он снижает растворимость эмали при условиях повышенной кислотности среды и таким образом обеспечивает защиту от кариеса зубов. Существуют четкие доказательства того, что присутствие фтора воде приводит к значительному снижению кариеса, как у детей, так и у взрослых. Частота кариеса уменьшается по мере возрастания концентрации фтора примерно до 1 мг/л, хотя иногда может отмечаться крапчатость зубов даже в нежелательной степени, при возрастании уровней его содержания до 1,5-2,0 мг/л. Длительное потребление воды с содержанием фтора 1 мг/л может вызывать такую крапчатость зубов у лиц, страдающих хроническими болезнями почек или полидипсией, но только в тех случаях, когда происходит минерализация зубов, т.е. у детей в возрасте 0-7 лет. У людей, потреблявших воду при концентрации фтора более 3-6 мг/л, отмечался флюороз скелета в зависимости от уровня его поступления из других источников. Суточное потребление фтора, равное 20-40 мг (или еще больше там, где его содержание в воде превышает 10 мг/л), в течение длительных периодов приводило к развитию деформации и флюороза скелета. Было принято, что 1 мг/л является безопасным уровнем содержания при фторировании питьевой воды, и рекомендуемые контрольные предельные концентрации в воде колеблются в пределах этого уровня, причем точные значения зависят от температуры воздуха.
В высоких дозах фтор остро токсичен для человека. Патологические изменения включают гемморрагический гастроэнтерит, острый токсический нефрит и различной степени поражения печени и сердечной мышцы. Острая смертельная доза составляет около 5 г для фторида натрия, т.е. около 2 г фтора.
У животных наблюдался ряд выраженных симптомов при воздействии фтора из окружающей среды в высокозагрязненных районах.
Хронические эффекты у человека при высоких уровнях воздействия главным образом проявляются в виде крапчатости зубов и флюороза, при котором нарушается структура костной ткани, иногда до угрожающей степени, вызывая серьезную инвалидизацию. Наблюдалось также хроническое действие на почки, обычно у лиц с нарушениями функции почек. При высоких уровнях воздействия известны также другие, менее типичные эффекты, включая действие на щитовидную железу. Первоначальными признаками и симптомами интоксикации являются рвота, боли в брюшной полости, тошнота, диарея и даже судороги.
При эпидемиологических исследованиях в районах с естественно высокими концентрациями фтора в природных водах неблагоприятные эффекты были продемонстрированы лишь в редких случаях; они включали крапчатость зубов и флюороз скелета в районах с исключительно высокими уровнями его содержания в воде. В районах с оптимальными концентрациями фтора в воде явные эффекты (т.е. нежелательный флюороз зубов) наблюдались у двух детей, страдавших несахарным диабетом.
Было высказано предположение, что монголизм и рак связаны с повышенными уровнями содержания фтора в воде. Представление о том, что монголизм может быть связан с воздействием фтора, основано на одном исследовании ограниченного характера, где распространенность регистрируемого в медицинских учреждениях монголизма сопоставлялась с уровнями содержания фтора в воде; однако это исследование подверглось резкой критике со стороны Королевского колледжа врачей Великобритании. На протяжении почти 30 лет проводятся разные эпидемиологические исследования с целью выявить возможную связь между раком и содержанием фтора в воде. В нескольких случаях утверждалось об обнаружении положительной связи. Но эти утверждения были встречены критически. В настоящее время считается общепризнанным, что доказательства канцерогенности присутствующего воде фтора отсутствуют.
Рассматривался и вопрос о чувствительности к фтору. В целом, утверждения, что есть лица, особо чувствительные к фтору, были отвергнуты. Например, не обнаружено особой чувствительности у миллионов любителей чая, которые должны потреблять значительные количества фтора при заваривании чайных листьев. Однако нельзя полностью исключить возможность некоторой идиосинкразии, несмотря на данные, указывающие на малочисленность таких случаев. Были тщательно рассмотрены и найдены несостоятельными предположения о том, что фтор обладает мутагенной или тератогенной активностью или что он вызывает врожденные уродства.
