Оптимальная концентрация фтора в зубных пастах. Фторирование питьевой воды

Процесс фторирования воды массовым потоком использовался в прошлом веке. Однако при детальном изучении влияния этого микроэлемента на организм человека, были выявлены его отрицательные стороны. Сейчас многие страны ратуют за удаление фтора из водоснабжения.

Что представляет собой фтор?

Заинтересованность ученых фтором достигла пика к 1930-м годам. Этот микроэлемент обладает биологически-активным действием в организме людей и животных. Он известен как укрепляющий элемент для зубов и скелета.

Небольшие дозы фтора способствуют уменьшению проявления у молочных и коренных зубов. Поэтому было принято решение об искусственном фторировании воды. Но чем это грозило?

В России фторирование воды началось в 1957 г. Это было обосновано борьбой с кариесом. Однако излишнее количество фтора в воде привело к тому, что у людей стали возникать проблемы со .

Так, увеличение количества фтора в организме приводит к расстройству минерализации костей. Увеличение фтора до 3 мг/л увеличивает риск возникновения флюороза зубов, а его концентрация до 6 мг/л сводится к раздражению костного мозга (красного) и дисфункции в работе ЦНС.

Флюороз характеризуется поражением костей и . Этой болезни подвергаются люди, которые живут в местах с высокой концентрацией фтора в воде и почве.

Кроме того, флюороз может наблюдаться и в местности с нормальным содержанием фтора. Это связывают с особенностью жаркого климата, в результате которого потребление воды увеличивается.

Следует отметить, что водоснабжение городов строго отслеживает норму содержания фтора. Высокая концентрация фтора отмечается в природных водных источниках.

Способы удаления фторидов из воды

ВОЗ рекомендует норму содержания фтора в воде не выше 1мг/л. Но более трети населения планеты употребляет воду, в которой содержание фторидов превышает показатель свыше 1,5 мг/л. Именно сейчас актуальна проблема удаления фтора.

Фтор в воде можно обнаружить по особому химическому запаху. Он может попадать при недостаточной очистке воды или содержаться в природных скважинах.

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.

Обзор характеристик воды с повышенным содержанием фтора, определение норм примесей, вредное воздействие на человека и бытовые приборы

Фтор – это светло желтый газ, отличающийся своими ядовитыми свойствами и крайне едким запахом. При этом фтор является важным микроэлементом, нужным для формирования костей и зубов.

Органолептически (на вкус и внешний вид) это вещество обнаружить нельзя – фтор никак не влияет на вкус и запах, а так же не изменяет внешнего вида воды.

Норма примесей фтора в воде

Почти всегда в водопроводную воду добавляют фторсодержащие вещества. Но бывают случаи, когда естественная концентрация в воде превышает допустимые нормы. При таком раскладе количество этого микроэлемента искусственно снижают.

Предельно допустимую концентрацию фтора в воде установили в 1994 году по решению экспертного комитета Всемирной организации здравоохранения. Эта норма теперь составляет 0,5-1 миллиграмм на литр и зависит от климата.

В экваториальных странах с самым жарким климатом, где людям необходимо пить больше , этот показатель составляет 0,5 миллиграмм на литр. По мере продвижения к холодным областям, предельно допустимая концентрация в воде увеличивается. В самых холодных странах, где потребления воды в питье находится на низком уровне, концентрация фтора должна быть самой большой – 1 миллиграмм на литр. В США норма фтора в воде составляет от 0,7 до 1,5 миллиграмма на литр.

Максимальная предельно допустимая концентрация в мире установлена на уровне 1,5 миллиграмм на литр.

Виды фторированной воды

Фторид натрия (химическая формула – NaF ). Это вещество было первым, которое применили для обогащения воды фтором. Именно оно сейчас считается основой, по которой и производят расчеты по нормам содержания в воде. Фторид натрия используется в виде кристаллов белого цвета или в форме порошка. Оно наиболее дорогое из всех фторсодержащих веществ, но очень удобное в работе. Применяют фторид натрия чаще всего на небольших предприятиях коммунального обеспечения населения.
Фторкремниевая кислота (химическая формула H2SiF6 ). Это недорогое жидкое вещество, которое образуется при производстве фосфорных удобрений. Используют ее в концентрациях, примерно равным 23-25 процентам. Единственный минус в дорогой транспортировке этого вещества, которое осложняется большим количеством воды.
Фторсиликат натрия (Na2SiF6 ). Недорогой порошок или мелкие, едва различимые кристаллы. При массовом использовании наиболее популярное вещество, так как транспортировать его намного легче, чем кислоту.

Все три вещества хорошо растворимы, безопасны в использовании и относительно недороги.

Для сравнения, весьма велики природные концентрации этого вещества. В грунтовых водах количество фтора может достигать 67 миллиграмм на литр, в морских водах – 1,2 —1,4 миллиграмма на литр. В поверхностных водоемах же это число очень мало – всего 0,1 миллиграмма на литр.
Так же фтор обнаруживается в продуктах питания, например, рыбе и чае.

Вред, наносимый водой с большим содержанием фтора

Вред, наносимый водой с большим содержанием фтору организму человека .

При повышении концентрации кальция в организме возрастает риск заболевания флюорозом . При этой болезни эмаль зуба становится похожей на мел, на ней появляются пятна светлее естественного цвета зуба. Особенно это заметно у детей, которые могут заглатывать большие количества зубной пасты с содержанием фтора.
Большое количество фтора вызывает общее истощение организма , слабость и вялость, потому что фтор в больших количествах обладает токсичными свойствами. Повышается риск заболевания миастенией (нервно-мышечное заболевание, мышечная слабость ).
Самое токсичное воздействие оказывается на печень . Накапливаясь там, он постепенно разрушает ткани печени.
Фтор, вмешиваясь в метаболизм гормонов , может так же воздействовать на щитовидную железу. Из-за постепенного накапливания фтора в организме, возрастает риск заболевания щитовидки .
Есть версия о существовании связи между синдромом Дауна и фторированием воды. Объясняется это тем, что некоторые ферменты мозга крайне чувствительны к использованию этого микроэлемента. Возникновение болезни Альцгеймера частично приписывают использованию того же фтора.

Вред для коммуникационных сетей

Изотопы фтора приводят к разрушению коммуникаций, связанных с насосами и водопроводом. Но это негативное влияние обычно не рассматривают, потому что возникновение изотопов в природных условиях практически нереально.

Вредного воздействия, оказываемого фторированной водой на бытовую технику , не обнаружено.

Резюме

Современные ученые полагают, что положительные свойства фтора и его защитные способности для зубов несколько приукрашены. Это крайне ядовитое вещество, раньше его применяли как отраву для насекомых. Он имеет свойство постепенно накапливаться в организме, вывести его довольно проблематично.

Количество используемого фтора не должно превышать предельно допустимые концентрации. Избыток куда страшнее для здоровья, чем его недостаток.

Alex , 28 апреля 2016 .

Задайте свой вопрос по статье

В РФ содержание фтора в питьевой воде занижено. Открытые водоемы имеют концентрацию меньше 0,5 миллиграммов в одном литре воды. Только Уральский и Подмосковные регионы характеризуются завышенным значением этого показателя – около 4,4 мл/л. Во многих стран СНГ и России началась активная фторизация воды. Сегодня технологии развиты не так хорошо, что бы быть внедренными во все районы. Многие ученые начинают оспаривать оправданность фторизации. Статистика указывает на снижение заболеванием кариесом, что говорит в пользу внедрения программы. Однако избыток фтора приводит к развитию серьезных заболеваний. Не всегда можно контролировать количество постигаемого фтора с разных источников. Отрицательное влияние внесение фтора в сточные воды, а потом и в водоемы, отмечено в экологической обстановке. Длительное воздействие повышенной концентрации пока не изучено.

Фтор в водоисточниках

На нашей планете фтор является распространенным элементом. Однако в свободном состоянии он встречается не часто. Фтор самый электроотрицательный и реакционный: реагирует со всеми веществами при любой температуре. В естественной среде он часто встречается в соединении с кальцием или алюминием. В промышленных целях используют плавиковый шпат, который содержит почти 50% фтора. Основная добыча ведется в России, США, Казахстане, Мексике.

В природных источниках воды содержание фтора объясняется его способностью легко растворяться. Концентрация может доходить до 100 мг/л.

почвой и ее консистенцией;
геологические, физические и химические показатели района;
пористость породы;
температура;
кислотность;
глубина и др.

Более 25 мг/л фтора содержится в индийских, кенийских и южноамериканских водах. Почти все белорусские и российские подземные воды имеют более 1,5 мг/л, а большая часть украинских вод – менее 0,5 мг/л. Воды на поверхности земли имеют меньшую концентрация – до 0,3 мг/л. Исключением являются азербайджанские и казахстанские водоемы – до 11 мл/г.

Поступаемое в организм количество фтора зависит от рациона питания, качества питьевой воды и воздуха. Различный климат ведет к разному потреблению воды. Поэтому необходимо внимательно следить за ее очисткой. При использовании зубной пасты с фтором, в организм может попадать до 50 мкг фтора, а если полоскать зубы эликсиром – около 2 мг. Различные лекарственные препараты и фторсодержащий воздух могут значительно увеличить ежедневное потребление фтора.

Фтор в питьевой воде

Основным источником фтора являются соли в питьевой воде и пищи. Они попадают в желудочно-кишечный тракт и переносятся кровью ко всем органам. Почти половина фтора оседает в костях и зубах. Постепенно кости освобождают лишний фтор, он с остальными солями выводится наружу. У детей и подростков оседает больший объем фтора, а отдается – меньше. Так же фтор аккумулируется в аорте в виде соединений с кальцием. Частым заболеванием является кальциноз аорты – атеросклероз.

В костях фтор накапливается из-за схожести с кальцинированными тканями. Фторид-ионы занимают место гидроксильных ионов в костях благодаря ионному обмену и рекристаллизации.

Кислотная среда пагубно действует на фторапатиты и ведет к их разрушению. Фтор сокращает костную резорбцию. Так же без него не образуются гидроксиапатиты, которые образуют новые кости.

Количество фтора в организме зависит от:

возрастной группы (до 55 лет его количество растет);
половой принадлежности;
типа кости.

В зависимости от возраста фтора должно быть 100-9700 мг/кг, а в зубах – 90-16000 мг/кг. Разные слои зубной эмали имеют различную концентрацию фтора.

Освобожденный костями фтор выходит через мочу. Для выведения фторидов необходимо от 1 недели до 8 лет.

Биогенное назначение фтора:

образование соединений с активаторами ферментных систем;
обмен витаминами;
может участвовать в образовании гормон щитовидной железы, что влияет на ее функциональность;

Фтор может быть не только полезным, но и вредным. Ион фториды – ингибитор ферментов и приводит к нарушению импульсов нервной системы. Одни врачи считают, что последствия избыточного воздействие иона фтора и ферментов быстро прекращается при снижении поступаемого фтора. Другие ученые говорят про серьезные необратимые отклонения в работе организма.

Влияние фтора на организм человека начали изучать еще в 1931 году. Было доказано, что дефицит фтора в питьевой воде (до 0,2 мг/л) приводит к значительному росту числа зубных заболеваний. Концентрация выше 5 мг/л является основным источником гиперфторирования человека. Особенно страдают от флюороза дети в период активного роста: зубы деформируются и меняют цвет, страдает скелет. Флюороз опорно-двигательного аппарата имеет три стадии. Первые две не проявляются внешне. Только рентгеновское исследование может показать деформацию формы и поверхности костей таза, позвоночника. Основными симптомами являются: болевые ощущения в суставах, мышечная слабость, расстройство желудка и кишечника, снижение аппетита. Со временем боль начинает носить постоянный характер, наблюдается кальциноз связок, остеопороз, острые шпоры на костях. Конечной стадией может стать соединение частей позвоночника, который изменяет форму человека. Если в организм каждый день будет поступать 20 мг фтора на протяжении 2 лет, то человек будет иметь флюороз уродующей стадии. Во многих африканских странах, а так же Китае и Индии большая часть населения имеет изменения в скелете.

Алюминиевое производство характеризуется высокой концентрацией фтора в воздухе и близлежащих водных источниках. У населения отмечается флюороз, нарушенная работа печени, сердечно-сосудистой системы.

В 1992 году на Аляске в питьевую воду дополнительно вводили фтор до полезной концентрации. Однако произошел сбой оборудования, что привело к потреблению воды с большим содержанием фтора более 6 месяцев. Пострадало около 300 человек. Это наглядный пример, что необходимо ответственно подходить к фторированию питьевой воды.

Сегодня полностью не изучено влияние фтора на организм взрослых людей и детей. Оптимальной концентрацией считается 1 мг/л. Такое количество помогает бороться с кариесом и не приводит к флюорозу.

Фторирование питьевой воды

Первый раз фторирование использовалось в 1945 году в США. Сегодня оно характерно 39 странам во всем мире. Фторирование питьевой воды поддержано многими медицинскими организациями.

Для фторирования воды используют фтораторные установки для коммунального водоснабжения. Для жарких стран рекомендуют содержание фтора – до 0,7 мг/л, а с умеренным климатом – до 1 мг/л. В нашей стране существует специальный ГОСТ 2874-90.

Основными причинами фторирования являются:

содержание фтора менее 0,5 мг/л;
повышенное количество заболеваний кариесом.

Для фторирования питьевой воды необходимо:

централизованный водопровод с насосными и водоочистительными станциями;
квалифицированные работники;
постоянная поставка фторсодержащего сырья;
финансовые ресурсы.

Плюсами фторирования воды:

охватывает большое количество людей вне зависимости от их желания;
доступно для бедных слоев населения;
снижение пародонта;
невысокая стоимость;
снижение затрат на содержание стоматологического персонала.

Минусами являются:

обязательно необходим централизованный водопровод;
экономически нерационально в малых населенных пунктах;
обеспечения безопасных условий труда персонала;
отсутствие выбора для человека;
тщательный контроль за работой оборудования и персонала;
исследования для определения необходимой дозировки.

В сельской местности или малонаселенных городах рекомендуют использовать фторобогащенную воду заводского производства. Так же популярны школьные программы фторирования воды, когда в бак с водой добавляют раствор фторида.

Очистка воды от фтора

Для снижения содержания фтора в питьевой воде используют несколько методов:

химический;
физический;
электролитный.

При химической очистки воды используют определенные реагенты. Часто это оксиды алюминия и магния. Ионы фтора и фторидов связываются и удаляются. Полную очистку питьевой от фтора это метод не гарантирует. Но он дешевый и возможен в промышленном производстве.

Электролитический способ применяют в качестве предварительной очистке. Он снижает износ фильтров и удаляет крупные загрязнения.

Фильтры с активированным углем являются дешевым способом очистки питьевой воды. Однако он будет эффективен только при частой замене. Наиболее приемлемый эконом вариант для домашней фильтрации.

Большую продуктивность имеют фильтры с обратным осмосом. Специальная мембрана не пропускает примеси и органику.

В промышленности удаления фторидов используют отстойник, в который погружают алюминиевые электроды. Совмещаются два метода очистки: электролитическая очистка и осаждение диоксидом алюминия фторидов. Дополнительно на электроды оседают медь, железо и др. вредные вещества.

Специалисты рекомендуют для дома использовать мембранные фильтры. Если необходимо фильтровать всю воду, то используют гибридную систему с несколькими степенями очистки. Допускается разделение потоков воды: для питья и для бытовых нужд. Внешние действие фтора не столь губительно, как внутреннее.