В жизнедеятельности организма такой микроэлемент как фтор играет немаловажную роль. В человеческом организме фтор представлен в виде соединений с другими элементами и находится в основном в дентине и зубной эмали, а также в костной ткани. Суточная норма потребления фтора составляет около 0,03 мг на 1 кг массы тела для взрослого человека и 0,15- 0,1 мг/кг для ребенка.

Фтор выполняет следующие функции :

• делает кости прочными и твердыми;
• способствует правильному формированию скелета;
• влияет на состояние и рост волос, ногтей и зубов;
• играет важную роль в кроветворном процессе;
• поддерживает иммунитет, активизирует защитные силы организма;
• предотвращает остеопороз;
• ускоряет регенерацию костной ткани при переломах;
• обеспечивает профилактику кариеса;
• помогает организму усваивать железо;
• помогает выводить из организма соли тяжёлых металлов и радиоактивные нуклиды.

Фторирование воды

Фтор поступает в организм человека с пищей и питьевой водой. Богаты фтором такие продукты как чай, орехи, зерновые культуры, шпинат, лук, картофель, говяжье и куриное мясо, молоко, куриные яйца, некоторые фрукты. Но основная доля усваемого фтора поступает в организм именно с питьевой водой (более 60%). В России содержание фтора в воде природных источниках чаще всего слишком низкое – менее 0,5 мг/л фтора. Только в подземных водах Тверской, Московской, Рязанской, Свердловской и Челябинской областей концентрация фтора повышена (достигает 4,4 мг/л). Поэтому в нашей стране осуществляется искусственное фторирование воды - в водопроводную воду добавляются фторсодержащие соединения.

Чем опасен недостаток фтора в организме?

Дефицит фтора в человеческом организме чаще всего обусловлен его пониженным содержанием в питьевой воде (менее 0,7 мг/л). В других случаях причиной может быть неправильная регуляция обмена фтора в организме. Недостаток этого микроэлемента ослабляет зубную эмаль, вырастает риск кариозного поражения зубов. В случае недостаточного потребления фтора у ребенка могут проявиться задержки окостенения и дефекты минерализации костей. У взрослого человека при длительном недостатке фтора сильно возрастает риск развития остеопороза.

Чем опасен избыток фтора в организме?

Переизбыток фтора в организме может быть вызван следующими причинами:

• повышенная концентрация фтора в питьевой воде;
• хроническая интоксикация соединениями фтора на производстве;
• длительная передозировка фторсодержащих препаратов;
• неправильная регуляция обмена фтора в организме.

Избыток фтора для организма еще опаснее, чем дефицит, так как влечет за собой необратимые процессы. В первую очередь страдают зубы и кости, но также могут произойти нарушения метаболизма, ухудшение свертываемости крови и др. У детей еще до прорезывания зубов развивается хроническое поражение зубной эмали - эндемический флюороз. При этом заболевании на эмали появляются пятна различной величины, формы и цвета. Через 10-20 лет поступления в организм избытка фтора развивается флюороз костей, который провоцирует такие тяжелые заболевания как остеосклероз, остеопороз и развитие остеосаркомы (раковой опухоли).

Фтор в составе зубной пасты

Распространенное мнение о том, что фтор в составе зубных паст может нанести вред человеческому организму – большое заблуждение. Разумеется, избыток любого элемента в чистом виде опасен для человека. Но концентрация фтора в зубной пасте настолько мала, что простая чистка зубов никак не может стать причиной интоксикации организма, и, тем более, развития флюороза. Проглатывание пасты, разумеется, нежелательно, поэтому дети должны чистить зубы фторсодержащими пастами под присмотром взрослых.

В составе зубной пасты фтор является самым эффективным средством профилактики кариеса. Это связано со следующими его свойствами.

• Фтор укрепляет зубную эмаль. При связывании фтора с входящим в состав зубной эмали гидроксиапатитом образуется гидроксифторапатит. Он более устойчив к кариозному разложению. При ежедневном применении фторсодержащих паст эмаль становится крепче и риск появления и развития кариеса существенно снижается.
• Фтор повышает реминерализирующую способность слюны (осаждение из нее гидроксиапатита и фторапатита). На самой ранней стадии кариеса реминерализация способна приостановить процесс кариозного поражения и даже обратить его.
• Фтор уменьшает способность бактерий, составляющих зубной налет, оседать на поверхности зубов.
• Фторсодержащие соединения нарушают метаболизм кариесогенных бактерий, подавляют их рост и размножение.

Свойства различных соединений фтора в составе зубных паст.

Не все зубные пасты с фторсодержащим соединениями в составе одинаково эффективны. Чтобы правильно выбрать зубную пасту, необходимо знать, какими свойствами обладают соединения фтора в ее составе.

• Монофторфосфат натрия распадается на ионы с высвобождением активного фтора слишком медленно. Так как оптимальная продолжительность чистки зубов составляет 2 минуты, зубные пасты с монофосфатом натрия оказываются малоэффективными для профилактики кариеса.
• Фторид натрия оказывает сильное реминерализирующее действие, так как ионизирующий фтор в процессе распада соединения образуется очень быстро.
• Аминофторид обладает более высокой реминерализирующей способностью, чем фторид натрия. Это соединение образует на поверхности эмали пленку, из которой длительное время в эмаль проникает фтор, укрепляя ее. Зубные пасты с аминофторидом в составе признаны наиболее эффективными для профилактики кариеса.
• Фторид олова раньше часто включался в состав зубных паст. Однако, несмотря на высокую реминерализирующую способность фторида олова, это соединение имеет существенный недостаток: сначала он сильно осветляет эмаль на деминерализированных участках, а затем под воздействием фтора эмаль темнеет. Что не менее важно, фторид олова может негативно сказываться на здоровье десен, особенно нежелательно его воздействие при пародонтите. Потемнение эмали, окрашивание пломб, ухудшение состояния десен – очень нежелательные побочные эффекты от применения пасты, поэтому сейчас фторид олова практически не включается в состав зубных паст, исключение составляют некоторые пасты Colgate.

Итак, из всех фторсодержащих соединений наибольшей эффективностью в составе зубных паст обладают фторид натрия и аминофторид . При покупке пасты рекомендуется выбирать те средства, где представлен один из этих компонентов.

Количество содержащегося в зубной пасте фтора обозначается аббревиатурой «ppm» или в процентах. Выраженным противокариесным эффектом обладают зубные пасты с концентрацией фтора от 1000 до 1500 ррм (0,1 – 0,15%) . Чем выше концентрация фтора, тем больше реминерализирующая способность пасты. У профилактических паст она составляет 950 – 1150 ppm , у лечебных – 1350 – 1500 ppm .

Фтор – важный и необходимый компонент зубной пасты. Его эффективность в предупреждении появления и развития кариеса доказана множеством исследований, и на данный момент реминерализация эмали с помощью фторирования практически не имеет альтернатив. Фторсодержащие пасты не могут стать причиной избытка фтора в организме, их применение противопоказано только уже страдающим флюорозом людям. Рекомендуется выбирать зубные пасты с аминофторидом или фторидом натрия в составе, при этом концентрация фтора в профилактической пасте должна быть не ниже 1000 ppm, а в лечебной – от 1350 до 1500 ppm.

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.