Fluors ūdenī

Fluors ir viens no izplatītākajiem elementiem Zemes garozā, dabā (t.sk. ūdenī) tas ir sastopams minerālu jeb fluorīdu veidā. Fluorīdi pie noteiktas koncentrācijas organismā stiprina kaulus un zobus. Tomēr pārmērīgs to saturs var kaitēt veselībai un izraisīt fluorozi.

Šī raksta ietvaros skaidrosim vai fluorīdi dzeramajā ūdenī ir kaitīgi, kāda ir to ietekme uz kauliem un zobiem, kā arī aplūkosim kādas metodes mūsdienās tiek izmantotas ūdens fluorēšanai un defluorēšanai.

Fluors un fluorīdi

Fluors (F) kā ķīmiskais elements pieder pie halogēnu grupas. Tas ir trīspadsmitais izplatītākais elements Zemes garozā. Tīras vielas veidā tas ir gaiši dzeltena krāsas gāze ko var novērot vien laboratorijas apstākļos, jo fluors, mijiedarbojoties ar ūdeni vai ūdeņradi, ir sprādzienbīstams. Fluors dabā ir sastopams sāļu veidā. Galvenie fluoru saturošie minerāli ir fluorīdi (CaF2), kas ir galvenais komerciālā fluora iegūšanas avots.

Fluorīdi ir svarīgi dzīvām būtnēm, tie stiprina kaulus un zobus. Dažās valstīs tos pievieno dzeramajam ūdenim, lai kavētu zobu kariesa veidošanos. Fluorīdus pievieno arī zobu pastai, agroķīmiskajiem līdzekļiem, kā arī tos izmanto medikamentu ražošanā.

No kurienes rodas fluorīdi ūdenī?

Fluora savienojumi jeb fluorīdi ir sastopami visos dabiskajos ūdens avotos. Jūras ūdens satur vidēji 1 mg/l fluorīdu, upju ūdens 0,5 mg/l, savukārt lielākās koncentrācijās tie ir sastopami pazemes ūdeņos (līdz 30 mg/l), kur fluorīdu koncentrāciju nosaka ieži, kuri veido ūdens nesējslāņus.

Fluorīdi ir atrodami gan nogulumiežos, gan magmatiskajos iežos. Paaugstinātā koncentrācijā tie ir sastopami:

• vietās, kur nogulsnējas jūras aļģes;
• vulkāniskās darbības tuvumā;
• vietās, kur izplatīti granīta un gneisa ieži.

Dažās valstīs fluorīdi tiek apzināti pievienoti ūdenim. ASV bija pirmā valsts, kas sāka fluorēt ūdeni zobu slimību profilaksei bērniem un pieaugušajiem. Mūsdienās ūdens fluorēšana notiek vairākās valstīs: ASV, Argentīnā, Austrālijā, Brazīlijā, Kanādā, Čīlē, Kolumbijā, Honkongā, Īrijā, Izraēlā, Korejā, Malaizijā, Jaunzēlandē, Filipīnās, Serbijā, Singapūrā, Spānijā, Lielbritānijā un Vjetnama. Turklāt aptuveni 40 miljoni cilvēku pasaulē katru dienu lieto dabiski fluorētu ūdeni.

Cik daudz fluorīdu vajadzētu būt ūdenī?

Saskaņā ar Pasaules Veselības organizācijas rekomendācijām fluorīdu norma dzeramajā ūdenī ir 0,8 – 1 mg/l. Savukārt MK noteikumos par dzeramā ūdens nekaitīguma un kvalitātes prasībām maksimāli pieļaujamā fluorīdu koncentrācija (MPC) ūdenī noteikta ir 1.5 mg/l.

Vai fluorīdi dzeramajā ūdenī ir kaitīgi?

Atkarībā no fluorīdu satura ūdenī, tie var būt gan noderīgi, gan kaitīgi.

Attiecībā uz kariesa profilaksi fluorīdi ūdenī koncentrācijā 1 mg/l uzrāda augstu efektivitāti un neietekmē kaulu struktūru. Savukārt paaugstināts fluorīdu saturs ūdenī var izraisīt slimību-fluorozi. Pārmērīgs fluora daudzums izspiež kalciju no kaulaudiem un zobiem, radot zobu audu pigmentāciju un eroziju. Nākamais slimības posms ir skeleta bojājumi, kad rodas sāpes locītavās un pārvietošanās grūtības. Smagas slimības gaitas gadījumā notiek izmaiņas arī kaulu struktūrā- pārkaļķojas saites, rodas muskuļu bojājumi un akūtas sāpes.

Fluorīdu ietekme uz zobiem

Zobu kariesa cēlonis ir baktēriju vairošanās (piem. Streptococcus mutans un Lactobacillus), kuras absorbē ogļhidrātus un ražo organiskās skābes. Baktēriju aktivitāte ir īpaši aktīva pie liela cukura patēriņa.

Kad pH līmenis nokrītas zem 5.5, skābes izšķīdina hidroksilapatītu, kas ir zobu emaljas pamatkomponente, un mutes dobumā notiek process ko sauc par demineralizāciju. Kad cilvēks nelieto cukuru notiek zobu emaljas atjaunošanās jeb process ko sauc par remineralizāciju.

Fluorīdi izjauc kariesa demineralizācijas mehānismu. Tie spēj veidot fluorapatītus, kas ir izturīgāki pret skābu vidi un pasargā zobus no bojāšanās, kamēr notiek remineralizācija.

Fluorozes un kariesa attīstības risks (%) pie noteiktas fluorīdu koncentrācijas ūdenī

Fluorīdu ietekme uz kauliem

Regulāri lietojot ūdeni ar fluorīdu saturu 1-2 mg/l samazinās osifikācijas (mīksto audu pārvēršanās par kaulaudiem) biežums bērniem un osteoporozes (slimība, kuras rezultātā samazinās kaulu masa) biežums gados vecākiem cilvēkiem.

Savukārt lietojot ūdeni, kas satur 2,5 – 6,0 mg/l fluorīdus, dažos gadījumos tiek novērota osteoskleroze sākotnējā stadijā  (kaulu sacietēšana pārmērīgas kaulaudu veidošanās vai pārmērīgas kalcija sāļu izgulsnēšanās dēļ). Pie fluorīdu koncentrācijas 8 mg/l 10-15% gadījumos tiek novērota osteoskleroze vieglā formā, kas 20-30 gadu laikā progresē līdz smagai slimības gaitai. Bet pie fluorīdu koncentrācijas 10-20 mg/l un augstāk smaga slimības gaita ir novērojama jau pēc 10-15 gadiem.

Maksimāli pieļaujamās fluorīdu koncentrācijas (MPC) ūdenī pārsniegšana rada daudz negatīvākas sekas organismā nekā to trūkums.

Kā ūdens tiek fluorēts?

Visizplatītākie fluorēšanas reaģenti mūsdienās ir:

• Nātrija fluorīds (NaF): balts pulveris vai kristāli bez smaržas.
• Heksafluorsilīskābe (H₂SiF₆): reaģents šķidrā formā.
• Nātrija fluorsilikāts (Na₂SiF₆): pulveris vai kristāli. Pudelēs pildīts ūdens ar fluoru parasti satur šo vielu.

Kā ūdens tiek defluorēts?

Ūdens defluorizācija ir salīdzinoši dārgs process, kas ir dārgāks par ūdens fluorēšanu.

Tradicionālās defluorizācija metodes:

• Sorbcija uz oglēm, aktivētajiem alumīnija oksīdiem un māliem, kas ir salīdzinoši efektīva metode. Šo vielu darbības princips ir balstīts uz jonu apmaiņu, kad šajos savienojumos esošie OH – joni tiek apmainīti ar F – joniem.
• Nogulsnēšanās, kas ietver kalcija, magnija, fosfāta, dzelzs, alumīnija u.c. savienojumu pievienošanu.
• Reversā osmoze, kas ir labākais risinājums ūdens attīrīšanai no fluora mājas apstākļos.

Secinājumi:

1. Dabā fluors tīrā veidā nav sastopams, tas ir pieejams fluorīdu veidā.
2. Maksimāli pieļaujamā fluorīdu koncentrācija (MPC) ūdenī ir 1.5 mg/l.
3. Atkarībā no fluorīdu satura ūdenī, tie var būt gan noderīgi (zobu kariesa profilaksē), gan kaitīgi (var izraisīt slimību fluorozi).
4. MPC ūdenī pārsniegšana rada daudz negatīvākas sekas organismā nekā to trūkums.
5. Ūdens defluorizācija ir dārgāks process nekā ūdens fluorēšana.
6. Ūdens fluorēšana reģionos ar zemu fluora saturu ir ieteicama, taču tas rada zināmas izmaksas. Pieejamās alternatīvas: zobu pastas ar fluoru vai fluorētas sāls lietošana.
7. Reversā osmoze ir optimāls risinājums ūdens defluorizācijai gan mājās, gan centralizētās ūdens attīrīšanas iekārtās.

Lasi arī: Magnija ūdens.