фторирование

Фторирование питьевой воды

Впервые фторирование питьевой воды стали применять в США в 1945 году. Поскольку США является федеративным государством, окончательное решение о применении этой технологии в каждом штате принималось самостоятельно. Достаточно быстро в большинстве из них фторирование воды стало обычным явлением.

Достаточно долгое время никаких нареканий это не вызывало ни у ученых, ни у населения. Положительный же эффект исследования дружно признавали. Общая направленность публикаций была единодушной — снижение уровня различных поражений зубов в районах с фторированной питьевой водой составляет от 15 до 40%.

Однако по прошествии двадцати лет начали появляться определенные сомнения по поводу безопасности данной процедуры. К началу семидесятых годов прошлого века появились первые попытки связать фторирование и повышенный рост числа заболеваний остеосаркомой. Публикации о достаточно редком заболевании не вызвали заметного общественного резонанса. Дальнейшие исследования начали беспокоить научную общественность и должностных лиц, ответственных за принятие решений о продолжении фторирования питьевой воды. Возникла определенная оппозиция, выступающая за регулярное использование фторсодержащих зубных паст вместо употребления фтора внутрь вместе с водой. Достаточно большая часть штатов отказалась от системного применения фторирования. Однако обсуждение проблемы не выходило за исследовательские и бюрократические рамки.

Последние исследования показывают ничуть не худшее действие фтора, содержащегося в гелях и зубных пастах. Раньше считалось, что фтор обладает своими свойствами только при приеме внутрь. По новым данным, эффективность воздействия фтора равна лишь 18-25%. По общему признанию это слишком мало.

В 1950-х годах считалось, что количество заболеваний зубов в США снизилось на 60%. Однако с повсеместным применением фторсодержащих зубных паст практически такой же уровень был достигнут в тех регионах, где фторирование воды не проводится. В бедных семьях, где дети не получают адекватного стоматологического лечения, даже фторирование не помогает. Согласно данным исследований, на 20% детей из бедных семей приходится 80% случаев кариеса.

Практический интерес к фторированию питьевой воды обусловлен, в первую очередь, физиологической ролью этого элемента. Кроме известного антикариесного воздействия фтора отмечается его свойство являться биокатализатором процессов минерализации, что используется в лечебных целях при остеопорозе, рахите и других заболеваниях, а также способность фтора стимулировать иммунореактивность и кроветворение в организме человека. На основе натурных наблюдений показано, что природные воды с повышенным содержанием фтора в сочетании с кальцием положительно влияют на устойчивость организма к радиационному поражению. Фтор даже способен снижать концентрацию стронция в костной ткани примерно на 40% и этот процесс не сопровождается обеднением скелета людей кальцием.

Научными исследованиями НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им.А.Н.Сысина РАМН и Стоматологической Ассоциацией России было показано, что проблема фторирования имеет определяющее значение в деле формирования здоровых зубов у детей и в деле общей профилактики кариеса. Проблема кариеса актуальна также и для взрослого населения, так как его последствия не ограничиваются разрушением жевательного аппарата. Осложненные формы кариеса ведут часто к воспалительным процессам челюстно-лицевой области, аллергизации организма, заболеваниям ЛОР органов, пищеварительной, выделительной и другим системам.

По данным ВОЗ, широкое распространение заболевания кариесом в значительной степени связано с дефицитом фтора в питьевой воде. Так, в профилактике заболевания кариесом, использование улучшенных жевательных резинок оценивается всего в 2 – 3 %, а употребление современных фторсодержащих зубных паст – в 25 – 30 %. Наиболее высокий профилактический эффект ( от 40 до 70 % ) обеспечивает поступление в организм фторидов с водой. Таким образом, без достаточного обеспечения организма фторидами за счет питьевой воды, эффективное решение проблемы кариеса практически невозможно.

К сожалению, диапазон и уровень физиологически необходимых концентраций фторидов в воде чрезвычайно узок, низок и составляет 0,6-1,5 мг/л. При более низких концентрациях практически отсутствует положительное воздействие этого элемента на организм человека, а увеличение концентраций до значений более 2-3 мг/л приводит к серьезным нарушениям костной ткани, угнетению функциональной активности центральной нервной системы [1, 4].

На примере микроэлемента фтора было более подробно рассмотрено значение поступления микроэлементов в организм человека именно с питьевой водой и пищевыми продуктами, содержащими значительное количество жидкости.

К настоящему времени отечественными и зарубежными исследователями установлены оптимальные параметры макроминерального состава питьевой воды, которые в значительной степени совпадают с требованиями САН ПиН 2.1.4.116-02.

Наличие серьёзных ограничений по макро- и микроэлементному составу питьевых вод и жидких пищевых продуктов накладывает высокую ответственность как на сами пищевые производства, так и на производителей используемого оборудования.

Установки подготовки воды для пищевых производств должны иметь соответствующие сертификаты и санитарно-эпидемиологические разрешающих применение выбранной аппаратуры и материалов в этих целях.

Несмотря на высокую сложность осуществления крупномасштабных проектов с многостадийной очисткой и введением добавок, проведением процессов ионного обмена или обратного осмоса, современные методы компьютерного моделирования процессов водоподготовки позволяют отказаться от создания пилотных моделей и, как следствие, значительно улучшает финансово-временные показатели проектирования и монтажа линий водоподготовки и их адаптацию под конкретные условия.

Необходимо отметить, что окончательный выбор схемы водоподготовки осуществляется производителем продукции при непосредственном участии фирмы, которая занимается проектированием, поставкой, монтажом и пуском в эксплуатацию оборудования водоподготовки.

Водоподготовка - технологические процессы обработки природной воды для приведения ее качества в соответствие с требованиями водопотребителей.

Водоподготовка включает следующие стадии:

-1- осветление - удаление из воды коагуляцией коллоидных и взвешанных частиц;

-2- обеззараживание - удаление болезнетворных микроорганизмов;

-3- смягчение - удаление труднорастворимых солей кальция и магния;

-4- деминерализацию - удаление легкорастворимых солей;

-5- дегазацию - удаление растворенных в воде газов;

-6- добавление некоторых компонентов: фторирование и пр.

Фторирование воды - введение соединений фтора в (питьевую) воду с целью доведения ее до пределов, установленных санитарно-гигиеническими требованиями.

В понятие коммунального фторирования воды входит как фторирование питьевой воды, так и производство пищи и напитков на основе фторированной воды, поставляемых в районы с пониженным содержанием фтора в воде. Эта важнейшая для общественного здоровья мера значительно снижает интенсивность кариеса во всех группах популяции вне зависимости от возраста или других причин, например, социально-экономического статуса. При этом происходит увеличение концентрации фтора в слюне и усиление реминерализации декальцифицированной эмали, а также повышение устойчивости эмали к деминерализации. Это объясняет эффект данной меры как у детей, так и у взрослых.

Дополнительные источники фтора

При невозможности коммунального фторирования воды применяются дополнительные препараты фтора для профилактики кариеса у детей. При правильном использовании эти препараты, так же эффективны, как и фторирование воды, однако существуют определенные трудности их применения.

Перед назначением фторсодержащих препаратов необходимо убедиться, что ребенку уже не назначены подобные препараты, также абсолютно необходимо выяснить содержание фтора в питьевой воде. Из-за трудностей контроля приема, детские стоматологи назначают препараты на 3 месяца.

Что такое фтор?

Фтор – элемент, занимающий 9-ое место в таблице Менделеева , 17-й по распространенности в земной коре, в молекулярной форме представляет из себя очень ядовитый газ, никогда не встречающийся в свободном состоянии в природе. Фторид – это его полностью восстановленная форма - химические и другие свойства этих двух форм совершенно различны, поэтому важно не путать их. В физиологии и стоматологии речь идет о второй, т.е. восстановленной форме и, следовательно, о фториде, а не о фторе.

Фтор может присутствовать в атмосфере. Как правило, фтора больше там, где есть развитая промышленность. При вдыхании в небольших количествах фтор вызывает отек легких, в больших – разрушение легочной ткани и смерть.

Фторидные соединения входят в состав минералов, находящихся в почвах и в горных породах. Вода проходит через них и растворяет эти соединения. Таким путем образуются ионы фторида. В результате малые их количества имеются во всех источниках воды, но в различной концентрации, диапазон которой очень вариативен. Из воды ионы фторида попадают в состав всех пищевых продуктов и напитков.

Поступая из пищи и напитков в организм человека и животных, фториды оказывают положительное действие на обменные процессы в минерализованных тканях, к которым относятся кроме костной ткани еще и зубы, играют также роль стабилизатора и уплотнителя таких тканей организма как волосы, ногти, эпидермис. Имеются данные, что употребление воды, содержащей 1 мг фторидов в литре, улучшает иммунобиологическую реактивность организма. Фториды являются биокатализаторами процессов минерализации. Они способствуют удержанию и накапливанию кальция в организме. Это свойство фторидов используется с лечебной целью при заболеваниях, протекающих с нарушением минерализации костей.

Таким образом, фториды необходимы при:

* Различных нарушения минерализации костей: остеопороз, остеомаляция, рахит, остеохондроз и других заболеваниях.

* При проведении профилактики заболеваний зубов, т.к. укрепляют эмаль и препятствуют возникновению кариеса.

* При некоторых заболеваниях волос, ногтей, эпидермиса.

Допустимые концентрации

Фториды жизненно необходимы для здорового функционирования организма, но даже их природные соединения в избытке очень токсичны. Уже в 1803 году было обнаружено, что фтор входит в состав костной системы (следовательно, необходим для ее нормального функционирования), но в 1931 году – что избыток фтора в питьевой воде вызывает заболевания зубов.

Дефицит фтора приводит к тому, что кальций, составляющий основу всех костных тканей, не накапливается в организме, а именно наличие фтора способствует его задержанию в костной системе.

Переизбыток фтора приводит к выведению кальция из костей. Соли фтора концентрируются в костях, вызывая остеохондроз, изменения цвета и формы зубов, направления их роста, а вслед за этим огрубление суставов и их неподвижность, костные наросты. Человек начинает с трудом двигаться. Организм защищаясь, выделяет фтор с мочой, но часто не может справиться с его излишком. Большие дозы фтора экстрагируют магний из лимфы крови, мобилизуют кальций и выводят его из костей, что, в конце концов, приводит к их обызвествлению. Кальций оседает в почках, в легких, в мышцах. Поэтому, когда мы говорим о фторе и о фториде, необходимо знать допустимые для человека концентрации.

Разница между полезной и вредной дозами очень мала: меньше 0,5 мг/л – слишком мало, 1-1,5 мг/л – достаточное количество, а больше – уже слишком много. Суточная потребность определяется 2-мя факторами: максимально допустимая концентрация фторидов в сутки и вес тела. Физиологические дозировки таковы, что при весе тела 50 кг оптимальным считается потребление 1 – 2,5 мг/в сутки, таким образом, взрослому человеку достаточно получать 2-3 мг фторидов в сутки. Существенный переизбыток фторидов в организме, который может нанести вред здоровью человека, вызывает концентрация от 10мг/в сутки. ГОСТом 2874-82 узаконены допустимые концентрации фторидов в питьевой воде в размере 1,5 мг/л. При данной концентрации фторидов в воде никаких отрицательных последствий его влияния на здоровье не наблюдалось.

Как можно узнать, что фторидов в организме слишком много?

По маленьким пятнам на эмали зубов. Сначала они могут быть серыми или белее, чем эмаль, но чем больше в нашем организме фторидов, тем пятнышки темнее и, наконец, становятся коричневыми или черными. Зубы выглядят, как если бы были дырявыми, начинают крошиться, их трудно даже пломбировать.

Профилактика кариеса

К числу наиболее распространенных болезней, существенно влияющих на состояние здоровья населения, относится кариес зубов. Последствия кариеса не ограничиваются разрушением жевательного аппарата, осложненные формы его ведут часто к воспалительным процессам челюстно-лицевой области, аллергизации организма, заболеваниям ЛОР-органов, пищеварительной, выделительной и других систем. Таким образом, профилактика кариеса является одной из узловых медико-социальных проблем современности.

Наибольшие концентрации фторидов в организме обнаруживаются в минерализованных тканях: в зубах и костях. Фтор придает им плотность, устойчивость к физическим и химическим факторам. Непосредственное противокариесное действие фторидов осуществляется за счет:

* Положительного влияния на структуру зубов.

* Снижение растворимости эмали в кислоте.

* Фториды воздействуют - непосредственно на зубной налет, снижая способность в нем бактерий производить кислоту.

* Фториды способствуют реминерализации костей или восстановлению эмали зубов в местах, ранее деминерализованных кислотой. Эффект реминерализации является наиболее важным из них. Ионы фторида, проникающие как в поверхностный слой, так и в толщу эмали, приводят к ее укреплению. Эмаль становится не только более стойкой к кариозной атаке, но и сама приобретает способность реминерализоваться или залечить начальные проявления кариеса, вызываемые кислотами микроорганизмов, вызывающих кариес. Необходимые для реминерализации ионы фторида обеспечиваются как фторированной водой, так и различными содержащими фториды средствами, как, например, зубная паста.

Существует три основных фактора, занимающих ведущую роль в профилактике кариеса:

* Употребление фторсодержащих продуктов.

* Возраст.

* Способ профилактики.

Употребление фторсодержащих продуктов.

Большинство продуктов питания содержит в среднем 0,2 – 0,3 мг фтора на 1 кг, а в рыбе его – от 5 до 15 мг, а в молоке – от 0,1 до 0,2 на 1 кг. Богат фтором чай. Содержание его зависит от способности поглощать фтор из почвы самим растением, от удобрения, от возраста чайного листа, времени сбора и «географии» чая. Количество фтора в готовом напитке зависит от его крепости, длительности настоя и др. Наилучшим вкусом и ароматом обладает чай, настаивающийся 5 минут; в одном стакане содержится около 0,2 мг фтора. В таких сортах чая, как даржелинг, цейлонский в 100 г сухого листа содержится от 10,25 до 15,25 мг фтора. Но при таких нестабильных концентрациях профилактика кариеса невозможна.

Определяющее значение в профилактике кариеса принадлежит водному фактору. Всемирная организация здравоохранения неоднократно подчеркивала необходимость введения фторирования питьевой воды в мировом масштабе для профилактики кариеса зубов, поскольку в настоящее время нет другого метода, снижающего уровень заболеваемости кариесом, который был бы настолько эффективным и удобным в практическом отношении.

Содержание фторидов в рационах питания населения не имеет существенных различий, в то время как их концентрация в питьевой воде является тем основным фактором, который определяет уровень поступления фторидов в организм человека.

В пищеварительном тракте всасывается до 70% фторидов, содержащегося в воде, и 35%, содержащегося в пище. Следовательно, наиболее усвояемыми являются фториды, растворенные в воде. Поэтому употребление воды с концентрацией около 1 мг/л в 2-4 раза снижает заболеваемость кариесом (при этом взрослый человек получает в сутки 2-3 мг фторида). Снижение заболеваемости кариесом постоянных зубов отмечается уже через 2-3 года после начала употребления фторированной воды. Увеличение концентрации фтора на 0,1 мг/л дает снижение кариеса на 10%. (Это правило верно, если концентрация не превышает 1,5 мг/л.) Антикариесный эффект фторируемой воды распространяется на все группы зубов как молочного, так и, особенно, постоянного прикуса. Анализ данных о заболеваемости кариесом после 10 лет фторирования воды по опыту различных стран свидетельствует о том, что коэффициент снижения интенсивности кариеса в разных городах колеблется от 40 до 75%; принято считать, что в среднем он равен 60,5%.

Возраст

Существует определенная зависимомть между возрастом человека и способностью усваивать фтор. В детском организме задерживается до 35% поступающего фтора, в организме взрослого человека – около 1,5 %. Причем снижение заболеваемости кариесом происходит тем выраженнее, чем с более раннего возраста дети получают фторированную воду. Таким образом, наиболее актуальной и эффективной становиться профилактика в детском возрасте.

Способ профилактики

Различают системную и местную профилактику кариеса. Системное действие наступает после поступления фторидов в желудочно-кишечный тракт и их всасывания и распределения внутри организма. Фториды становятся составной частью формирующихся структур зуба и обеспечивают длительную их защиту. Местное действие реализуется в полости рта только на уже прорезывающиеся зубы. Системно поступившие фториды могут также оказывать и местное действие после выделения фторидсодержащей слюны из железы, при этом фториды оказывают действие и включаются в поверхность зуба, предотвращая развитие кариеса зубов. Фторид оказывает разрушающее действие на зубной налет, и при этом он усиливает реминерализацию эмали. В основном системное действие обеспечивается при фторировании воды, молока, соли, а также приеме специальных таблеток, капель или пастилок. Преимущественно местное действие происходит при использовании фторосодержащих зубных паст, растворов и гелей.

Были проведены исследования по сравнительной антикариозной эффективности различных средств как местного, так и системного действия:

Жевательная резинка – 2-3%, Зубная паста – 20-30%, Фторированная вода 50-60%.

Максимальный эффект снижения кариеса достигается тогда, когда фторид имеет возможность поступать и усваиваться на всех стадиях формирования зубов, и системно, и местно, после их прорезывания, т.к. антикариозный эффект распространяется на молочные и коренные зубы в равной степени.

Таким образом, фторирование питьевой воды признано наиболее эффективным, реально осуществимым массовым мероприятием по предупреждению кариеса зубов и расценивается как одно из крупнейших достижений профилактической медицины 20 века. Многочисленными исследованиями доказано, что фторированные таблетки, в силу трудностей регулярного приема, не оказывают такого постоянного и равномерного профилактического действия, как вода. Фторирование же зубов препаратами местного действия, такими как фторсодержащие пасты, лаки и другие средства, является более дорогим и менее эффективным способом, и может представлять интерес в роли не основного, а вспомогательного пути фторпрофилактики кариеса.

• В качестве реагентов для фторирования воды следует применять кремнефтористый натрий, фтористый натрий, кремнефтористый аммоний, кремнефтористоводородную кислоту. (При обосновании допускается по согласованию с Главным санитарно-эпидемиологическим управлением Минздрава СССР применение других фторсодержащих реагентов).

• Ввод фторсодержащих реагентов надлежит предусматривать, как правило, в чистую воду перед ее обеззараживанием. Допускается введение фторсодержащих реагентов перед фильтрами при двухступенчатой очистке воды.

• При использовании кремнефтористого натрия следует принимать технологические схемы с приготовлением ненасыщенного раствора реагента в расходных баках или насыщенного раствора реагента в сатураторах одинарного насыщения.

• При применении фтористого натрия, кремнефтористого аммония и кремнефтористоводородной кислоты следует принимать технологические схемы с приготовлением, ненасыщенного раствора в расходных баках.

• Для порошкообразных реагентов допускается применение схем с сухим дозированием реагентов.

• Концентрацию раствора реагента при приготовлении ненасыщенных растворов в расходных баках следует принимать: для кремнефтористого натрия — 0,25 % при температуре раствора 0 °С и до 0,5% при 25 °С; фтористого натрия — 2,5 % при 0 °С; кремнефтористого аммония — 7 % при 0 °С; кремнефтористоводородной кислоты — 5 % при 0 °С.

• Перемешивание раствора следует производить с помощью механических мешалок или воздуха.

• Интенсивность подачи воздуха надлежит принимать 8—10 л/(с? м2).

• Растворы фторсодержащих реагентов должны быть перед использованием отстоены в течение 2 ч.

• При применении схемы с использованием дозаторов сухого реагента необходимо предусматривать специальную камеру для смешения с водой и растворения отдозированного реагента.

• Перемешивание раствора в камере следует предусматривать с помощью гидравлических или механических устройств. При этом концентрацию раствора в камере рекомендуется принимать до 25 % растворимости реагента при данной температуре, а минимальное время пребывания раствора в камере 7 мин.

• При применении в качестве реагента кремнефтористого натрия, кремнефтористого аммония и кремнефтористоводородной кислоты следует предусматривать мероприятия против коррозии баков, трубопроводов и дозаторов.

• Фторсодержащие реагенты следует хранить на складе в заводской таре.

• Кремнефтористоводородную кислоту следует хранить в баках с выполнением мероприятий, предотвращающих ее замерзание.

• Помещение фтораторной установки и склада фторсодержащих реагентов должно быть изолировано от других производственных помещений.

• Места возможного выделения пыли должны быть оборудованы местными отсосами воздуха, а растаривание кремнефтористого натрия и фтористого натрия должно производиться под защитой шкафного укрытия.

• При применении фторсодержащих реагентов, учитывая их токсичность, необходимо предусматривать общие и индивидуальные мероприятия по защите обслуживающего персонала.

Фторирование воды, соли и молока

Профилактическое воздействие мероприятий по фторированию воды, соли и молока. происходит независимо от субъекта профилактики - населения. Люди употребляют воду, соль, молоко с добавкой фторидов, что обеспечивает профилактическое воздействие независимо от воли и желания населения.

Фторирование предусматривает определенные правила и подходы к их проведению.

Во-первых, оно необходимо лишь в местностях, где содержание ионов фтора в питьевой воде не превышает 0,5 мг/л.

Во-вторых, необходимо изучение стоматологической заболеваемости населения с использованием эпидемиологических показателей, подтверждающих необходимость коммунальных методов профилактики.

В-третьих, обязательно административное решение местной власти, совместно с Министерством здравоохранения, о проведении того или иного метода коммунальной профилактики.

В-четвертых, необходимы выделение финансовых средств для закупки, установки и эксплуатации соответствующего оборудования, найма рабочей силы и проведение мониторинга заболеваемости, контроля за процессом фторирования.

И наконец, требуется строжайший мониторинг обмена фторидов в организме, стоматологической заболеваемости, контроль содержания фтора во фторируемом субстрате.

Фторирование воды может осуществляться для всего объема воды в населенном пункте. Но для этого схема водоснабжения этого пункта должна предусматривать наличие единой станции для очистки и обеззараживания воды. В этом месте может устанавливаться аппаратура для фторирования и контроля воды. Это наиболее удобный и недорогой вариант. Фториды в питьевую воду добавляются в виде различных солей до создания предельной концентрации ионов F 0,8—1,2 мг/л. Конкретная концентрация определяется многими условиями — климатом, водопотреблением и др. Имеются специальные автоматические установки для фторирования воды, позволяющие контролировать этот процесс. Данный метод коммунальной профилактики является одним из наиболее эффективных и экономичных. Его стоимость в городе с населением 1 млн человек не превышает 0,5 доллара в год на душу населения. В малых городах затраты несколько выше. Во всем мире фторированную воду потребляют свыше 200 млн человек, в том числе в США — 50 млн человек. Доказаны безвредность и высокая эффективность этого метода, и он рекомендован ВОЗ как наиболее изученный, результативный и экономичный. Потребление фторированной воды в течение 5 лет снижает стоматологическую заболеваемость детей на 30—50 %, в течение 10 лет — до 70 %.

Если водоснабжение населенного пункта осуществляется из многих источников, что встречается весьма часто, метод фторирования воды затрудняется и зависит от схемы водоснабжения. В этом случае необходимы установки нескольких комплектов оборудования, найм большей рабочей силы и т. д., что весьма удорожает процесс фторирования воды.

В мире широко используется и другая схема фторирования воды. Она применяется для отдельных школ, детских садов, домов. В этих случаях устанавливают автоматические установки для доочистки и фторирования воды. При этом добавка фтора должна рассчитываться индивидуально для каждого случая в соответствии с водопотреблением. Так, в школах воду фторируют до концентрации ионов фтора 2,0—3,0 мг/л, так как дети проводят в школах лишь часть времени. Аналогично этому концентрацию рассчитывают и для других случаев.