Влияние фтора и фторосодержащих соединений на здоровье населения

Влияние фтора и фторосодержащих соединений на здоровье населения

Реферат по экологической эпидемиологии:

«Влияние фтора и фторсодержащих соединений на здоровье населения»

Фтор как химический элемент

фтор кариес соединение недостаток

Фтор – элемент из семейства галогенов, в которое входят также хлор, бром, йод и искусственно полученный радиоактивный астат. Обозначается символом F (лат. Fluorum). Фтору свойственны все особенности собратьев по подгруппе, однако он подобен человеку без чувства меры: все увеличено до крайности, до предела. Это объясняется прежде всего положением элемента №9 в периодической системе и его электронной структурой. Его место в таблице Менделеева – «полюс неметаллических свойств», правый верхний угол. Атомная модель фтора: заряд ядра 9+, два электрона расположены на внутренней оболочке, семь – на внешней. Каждый атом всегда стремится к устойчивому состоянию. Для этого ему нужно заполнить внешний электронный слой. Атом фтора в этом смысле – не исключение. Захвачен восьмой электрон, и цель достигнута – образован ион фтора с «насыщенной» внешней оболочкой.

Число присоединенных электронов показывает, что отрицательная валентность фтора равна 1–; в отличие от прочих галогенов фтор не может проявлять положительную валентность.

Стремление к заполнению внешнего электронного слоя до восьмиэлектронной конфигурации у фтора исключительно велико. Поэтому он обладает необычайной реакционной способностью и образует соединения почти со всеми элементами. Совсем недавно, в 50-х годах, большинство химиков считало, и на то были основания, что благородные газы не могут образовывать истинные химические соединения. Однако вскоре три из шести элементов «затворников» не смогли устоять перед натиском удивительно агрессивного фтора. Начиная с 1962 г. получены фториды, а через них – и другие соединения криптона, ксенона и радона.

Удержать фтор от реакции очень трудно, но зачастую не легче вырвать его атомы из соединений. Здесь играет роль еще один фактор – очень малые размеры атома и иона фтора. Они примерно в полтора раза меньше, чем у хлора, и вдвое меньше, чем у йода.

Влияние размера атома галогена на устойчивость галогенидов легко проследить на примере галоидных соединений молибдена (табл. 1).

Таблица 1

Очевидно, что чем больше размеры атомов галогена, тем меньше их размещается вокруг атома молибдена. Максимально возможная валентность молибдена реализуется только в соединении с атомами фтора, малый размер которых позволяет «упаковать» молекулу наиболее плотно.

Атомы фтора обладают очень высокой электроотрицательностью, т.е. способностью притягивать электроны. Этот элемент является наиболее электроотрицательным из числа всех известных на Земле химических элементов; это характеризует его как химический самый активный элемент образующий многочисленные соединения, часть из которых опасны для здоровья людей и животных. Поэтому в списке вредных веществ фтор относится к I классу опасности в почве и ко II-му классу в воде (Окружающая среда, 1993).

В обычных условиях фтор – бледно-желтый газ, при температуре –188 °C – жидкость канареечно-желтого цвета, при –228 °C фтор замерзает и превращается в светло-желтые кристаллы. Если температуру понизить до –252 °C, эти кристаллы обесцветятся. Запах фтора – резкий и раздражающий – напоминает одновременно запахи хлора и озона. Одной миллионной доли фтора в воздухе достаточно, чтобы человеческий нос уловил его присутствие.

Нахождение в природе

Фтор как химический элемент, – широко распространенный в природе не металл, который занимает 16 место среди элементов входящих в состав земной коры. Чаще всего в природе находится в виде труднорастворимых солей апатита, топаза, полевого шпата, креалита и др. (Моришна Г.И., Гапонюк Э.И., 1993).

На степень загрязнения почв фтором большое влияние оказывает вид сельскохозяйственных угодий. Так, по результатам крупномасштабного картирования в зоне Красноярского алюминиевого завода (пригородная зона г. Красноярска) площадь почв с чрезвычайно и высокоопасным загрязнением на сенокосах и пастбищах составляет 8,1 тыс. га или 25,7% от обследованных, а на пашне только 5,5% (5,4 тыс. га). Этот факт обусловлен тем, что в непахотных почвах фтор в основном концентрируется на самой поверхности почвы. В пахотных же почвах в результате систематической обработки, почвы легко перемешиваются и в результате взаимодействия с почвой фтор быстрее переходит в неактивные формы за счет процессов адсорбции и минералообразования (Танделов Ю.П., 1996; Кремленков Н.П., Гапонок Э.И., 1983).

Применение высоких доз фосфорных удобрений может привести к загрязнению почв фтором (Потатуева, Капаев, 1979; Крейдман Ж.Е., 1998; Антонов И.С., 1996). От применения балластных и концентрированных удобрений на дерново-подзолистых тяжелосуглинистых почвах, отмечено повышенное содержание водо-растворимого фтора в верхнем горизонте. Регулярное внесение аммофоса, увеличила на 50% содержание подвижного фтора только в пахотном горизонте, почти не изменив его в слоях 20–50 см и 50–80 см (Антонов И.С., 1996).

По данным Потатуевой Ю.А. (1996) внесение навоза из расчета 10 т/га ежегодно, привело к повышению содержания в почве (дерново-подзолистой тяжелосуглинистой) водо-растворимого фтора в 2 раза, количество которого достигало тех же величин, что и при систематическом внесении аммофоса.

По данным Ю.П. Танделова (1997) на мощном черноземе Мироновского НИИ селекции и семеноводства пшеницы в опыте с бессменной культурой кукурузой, где за время проведения опыта (1929–1974 гг.) было внесено Р2О5 2320 кг/га общее содержание фтора в почве возросло на 22–28%.

Длительное применение суперфосфата в опыте во ВНИИ сахарной свеклы и сахара, повысило содержание фтора в почве на 90% по сравнению с контролем (Танделов Ю.П., 1997).

Во Франции, где в течении длительного времени применяются высокие дозы минеральных удобрений содержание фтора в пище составляет 10 мг/кг сухого вещества в США интенсивно удобряемая кукуруза содержит фтор в концентрациях 8 мг/кг сухого вещества. Тогда как в нормальных условиях, фтора содержится в мг/кг: в зерне – 0,2–0,7; соломе – 2–7; картофеле – 0,2–0,9; в свекле – 0,2–0,6; в сене – 0,2–2,3 (Танделов Ю.П., 1997).

Одним из источников загрязнения агросистем являются химические средства защиты растений. Так Н.Н. Мельниковым и Ю.А. Баскаковым (1962) установлено, что в течение длительного времени загрязнение агроэкосистем фтором происходило от применения пестицидов.

Имеются данные о снижении ферментативной активности некоторых почв при добавлении в почву NaF (Russel, Swiecicki, 1978). В эксперименте проведенном Г.В. Цаплиным (1994), на дерново-подзолистой, слабоокультуренной почве наблюдалось подщелачивание почвы, как следствие NaF. При высоком уровне загрязнения (1000 мг фтора на кг почвы) почва заплывала, нарушалась ее структура, появлялись признаки осолонцевания. Высокий уровень загрязнения вызывал деструкцию гумусовых веществ. Фтористые соединения могут оказать заметное влияние на почвенные микроорганизмы (Гапонюк Э.И. и др, 1981). При содержании фтора в почвах выше 1000 мг/кг наблюдается снижение активности почвенных микроорганизмов (уреазы, фосфатазы, дегидрогеназы) по сравнению с контролем. Фтористые соединения замедляют рост систематических групп почвенных микроорганизмов (Оглоблина Р.И., 1977).

Для валового фтора ПДК не определено. Степень загрязнения почв фтором оценивается по водо-растворимым формам, содержание которых не должно превышать 10 мг/кг почвы (Санитарные нормы, 1987).

Поступление фтора в растения, изменение его миграционных свойств в почве зависит от его общего содержания в почвах, форм его соединений, свойств почвы: кислотности, механического состава, минералогического состава, наличия карбонатов, окисления железа и алюминия (Танделов Ю.П., 1997; Безикова О.А., 1997).

Содержание водо-растворимых форм фтора тем выше, чем больше степень засоления почв, но при этом содержание фтора зависит от состава самой (Филиппова Г.Р. и др., 1971).

Среди отечественных и зарубежных ученых давно установилось мнение, что щелочные и слабощелочные, богатые кальцием черноземы, каштановые почвы (в нашей республике они составляют более 90%) химически прочно связывают выпадающий на поверхность с аэровыбросами фтор, приводя его в нерастворимые флюоритные, фтораппатитовые и другие соединения (Антонов И.С., 1996).

Фтор влияет на метаболизм растений и способен вызывать снижение темпов поглощения кислорода, расстройства респираторной деятельности, снижение ассимиляции питательных веществ, уменьшение содержания хлорофилла, подавление синтеза крахмала, разрушение ДНК и РНК и ингибировать ряд других процессов.

Установлено, что фториды ингибируют ферменты: энолазу, фосфорглюкомутазу, фосфотазу (Власюк П.А, Мищенко В.Н., 1967).

Потатуева Ю.А. и Копаева М.Н. (1978) указывают на неравномерность распределения фтора по органам растений: большая его часть накапливается в корнях, чуть меньше его в вегетативной массе (солома, листья, стебли) и менее всего фтора содержится в зерне. По сообщению Беляковой Т.М. (1997) в культурных растениях фтор в основном накапливается в листьях и стеблях, меньше в плодах.

В своей работе Безикова О.А. (1997) прослеживает прямую связь между уровнем фтора в почве и накоплением его в соломе. При содержании фтора в почве 60,6 мг/кг в соломе его накапливалось 43, 7 мг/кг, при 17,6 мг/кг – 35,8, при 1,8 мг/кг – только 28,6 мг/кг. При этом на урожайность зерна это не оказывало ни какого влияния.

А. Хеннинг (1976, Германия) считает, что чувствительность растений к фтору наступает при очень высокой концентрации его в почве, для гречихи, например, 900 мг/кг.

Злаковые растения имеют ряд симптомов при действии на них фторидов высокой концентрации. Кончики листьев могут приобретать бледно-коричневый или даже белый цвет, хлоротические точки и полосы расположенные вдоль листа жилки по краю и направлению к кончику листа. Часто хлоратическая узкая полоса отделяет некротическую (мертвую) ткань от здоровой (Антонов И.С., 1996; Хольбваш Г., 1998).

Передерий О.Г. и Мишлевич Н.В. (1991) приводят данные, что содержание в луговой траве 60–71 мг/кг фторидов, не дает каких-либо видимых признаков поражения растений, тогда как ПДК фтора в траве 1,5 мг/кг. Есть сообщения авторов Орлова Д.С., Воробьевой Л.А., Мотузовой Г.С. и др. (1988), Морошиной Г.И., Гапонюк Э.И. (1993), Майкла Трешой (1998), что даже при наличии очень высоких концентраций фтора в листьях, еще не означает, что эти листья станут обязательно поврежденными. Десслер Х.Г. (1981) же утверждает, что местные растения отрицательно реагируют на наличие в воздухе токсических веществ даже в малых дозах, в зависимости от длительности экспозиции, это приводит к многочисленным нарушениям физиологических функций, угнетению и отмиранию отдельных групп клеток, участков тканей, что нередко приводит к гибели растений.

Некоторые растения настолько восприимчивы к загрязнению воздуха и почвы, что поражаются при концентрации фторидов незначительно превышающей фоновую. Это свойство растений используется в мониторинге загрязнения воздуха, почв и других средств, как метод биоиндикации и симптомологии (Антонов И.С., 1996).

Обнаружение симптомов на растениях, распределение пораженных растений на местности, влияние на вид растения описаны в работе Трешоу М. (1998).

Однако, в каких концентрациях фторидов в воздухе, воде, почве, в каких фазах произрастания растений проявляются эти отрицательные эффекты, имеются слишком мало официальных публикаций.

Реакция растений на загрязнение фтором даже до появления каких-либо симптомов токсичности, проявляется в ослаблении темпов роста, снижение урожайности. Однако наиболее опасным последствием фторидного загрязнения является накопление его в кормовых растениях (Miller, 1973). По данным Петрухина И.В. (1989) предельно допустимыми концентрациями фтора в кормах, принятыми в некоторых зарубежных странах являются:

·                   трава 1,5 (мг/кг);

·                   корнеплоды 2,3;

·                   сено 30,0;

·                   солома 15,0;

·                   зерновые корма 3,0.

При повышении этих значений существует вероятность заболевания животных флюорозом. Клинические признаки развиваются через 6 – 12 месяцев при поступлении фтора с водой, содержащей элемент в концентрациях от 5 мг/кг и выше или же с кормами, в которых уровень фтора превышает 100 мг/кг (Таланова Г.А., Хмелевский Б.Н., 1991). Допустимая концентрация фтора в ежегодном рационе составляет: для овец – 50, коров – 30, свиней – 70 мг/кг (Танделов Ю.П., 1997).

В республике Хакасия загрязнением фтором окружающей среды занимаются сотрудники станции агрохимической службы «Хакасская» Антонов И.С., Градобоева Н.А., Сачкова Г.В. и др., однако изучение данной проблемы требует дальнейших исследований, а нами сделана лишь незначительная попытка затронуть вопросы влияния фторосодержащих соединений на почву и естественный травостой.

Влияние на организм человека

Фтор – необходимый организму микроэлемент, основная роль которого, вместе с фосфором и кальцием, состоит в образовании костной ткани и формировании зубной эмали

В организме взрослого человека содержится около 2,5–3 г. фтора. Основные запасы содержатся в костной ткани и эмали зубов. Из организма фтор выводится в основном с мочой.

Усвоение фтора тормозит магний, также зависит от концентрации кальция. В свою очередь фтор улучшает усвоение железа и угнетает обмен йода.

В организме фтор выполняет следующие функции:

·                   вместе с кальцием и фосфором формирует и укрепляет костный скелет и зубную эмаль

·                   обеспечивает нормальный рост волос и ногтей

·                   участвует во многих важных биохимических реакциях

·                   стимулирует процессы кроветворения

·                   укрепляет иммунитет

·                   способствует выводу из организма солей тяжелых металлов и радионуклидов

·                   предупреждает развитие остеопороза

·                   подавляет активность кислотообразующих бактерий (это его свойство нашло применение в зубных пастах)

·                   является профилактикой кариеса и пародонтоза

Суточная потребность здорового взрослого человека составляет 1,5 – 5,0 мг.

К основным симптомам дефицита фтора относят:

·                   кариес

·                   выпадение волос

·                   остеопороз

В больших количествах (в среднем больше 20 мг) фтор проявляет свои токсические свойства, а при попадании в организм дозы более 2 г возможен летальный исход. К основным симптомам переизбытка фтора относят:

·                   слезотечение

·                   резкая слабость

·                   потеря голоса

·                   боли в животе

·                   рвота

·                   жидкий стул

·                   раздражение кожи

·                   хрупкость зубов

·                   флюороз эмали зубов

·                   кровоточивость десен

·                   кальциноз сухожилий и связок

·                   судороги

·                   остеопороз

·                   брадикардия

·                   нарушение жирового и углеводного обмена

·                   пневмония

·                   деформация скелета

·                   снижение артериального давления

Страницы: 1, 2