Общая характеристика фтора

Содержание фтора  в костях зависит от пола, возраста, состояния здоровья, характера питания, условий жизни, но более всего от его концентрации в питьевой воде. В различных костях одного и того же организма его содержание больше в костях с преобладанием твердого вещества. Даже в разных участках одной и той же кости он варьирует очень значительно. Больше фтора инкорпорируется в поверхностные и активно растущие участки с лучшим кровообращением. С увеличением возраста кости становятся богаче фтором.

У населения, пользующегося  питьевой водой с высокой концентрацией  фтора, возможно возникновение эндемического флюороза костей. Отмечается мышечная слабость, повышение коленных рефлексов, нарушение болевой и температурной чувствительности, акропарестезии, различные симптомы, зависящие от компрессии спинного мозга или его корешков. Рентгенографически флюороз можно диагносцировать до появления характерных неврологических симптомов. Масса костей скелета при флюорозе может в 2 раза превышать обычную.

Содержание фтора  в зубах представляет интерес  в связи с его выраженным противокариесным действием и поражением зубов при эндемическом флюорозе. Наиболее интенсивное включение фтора в состав зубных тканей происходит во время их формирования и минерализации. По окончании роста и минерализации зубов эмаль и дентин становятся менее проницаемыми для ионов фтора и включение или мобилизация его резко замедляются. Фтор поступает в ткани зуба гематогенным путем через пульпу и путем контакта слюны (воды) с поверхностными слоями эмали зубов.

В населенных пунктах  с содержанием фтора в питьевой воде в концентрации 0,1-0,3 мг/л у взрослого населения в коронке постоянных зубов его содержание составляет 80-270 мг/кг, в эмали - 50-560 мг/кг, в дентине - 140-400 мг/кг. От поверхности эмали к границе ее с дентином содержание фтора снижается экспоненциально (порой до 20-тикратной величины). В дентине содержание уменьшается в направлении от пульпы к эмали в несколько раз. С возрастом - к 35 годам - содержание фтора в коронке зуба растет в 1,5 раза по сравнению с 10-14 годами. Однако количество поступающего в организм фтора оказывает на его содержание в зубах еще большее влияние, чем возраст. Так, в коронке зуба при концентрации фтора в питьевой воде 0,02-0,05 мг/л оно составляет 57-100 мг/кг, при 4,2 мг/л - до 810-1900 мг/кг. Увеличение водопотребления повышает и содержание фтора в зубах.

Концентрация  фтора в дентине примерно в 2 раза меньше, чем в костях того же человека. Это позволяет косвенно судить о  накоплении фтора в скелете по его содержанию в дентине удаленных  зубов. У детей в молочных зубах  фтора меньше, чем в постоянных. Количество его в эмали растет, достигая максимума к 6-8 годам.

Проявлением высокого содержания фтора в организме  со стороны зубов является формирование и минерализация эмалевой матрицы, внешним проявлением чего являются белые и пигментированные пятна на эмали зубов, а в случае приостановки развития эмалевых призм - дефекты эмали (эрозии). На участке флюорозных пятен вследствие гиперкальцификации (избыток кальция) плотность эмали понижена; в этом случае пятно может быть пигментировано (желтое или коричневое окрашивание). Также наблюдаются изменения и в структуре дентина, что обусловливает повышенную стираемость и хрупкость флюорозных зубов. "Пятничная эмаль" зубов возникает при действии фтора только во время образования зубов, т.е. в первые 8-10 лет жизни.

Клиническая картина  эндемического флюороза зубов пестра и многообразна. Различают 4 степени  поражения зубов при флюорозе, причем учитывают не только внешние  проявления флюороза, но и функциональные свойства зубов.  

1 степень - очень  слабые изменения: единичные, мелкие, фарфороподобные меловидные пятнышки или полоски, занимающие не более 1/3 губной, язычковой и жевательной поверхностей зуба. Обычно эти изменения наблюдаются не на всех зубах,чаще всего на резцах, первых молярах и премолярах.  

2 степень - слабое  поражение: непрозрачные фосфороподобные меловые пятнышки или полосы, одиночные или множественные, занимают около половины поверхности коронки зуба. В этом случае не только увеличена площадь участков с измененной минерализацией, но из-за гиперкальцификации плотность снижена и участки пятен могут пигментироваться в светло-желтый цвет. Эти пятна чаще всего встречаются на резцах. В дентине при этой степени флюороза изменения не обнаруживаются. При 2 степени флюороза изменению обычно подвергается большое количество зубов.  

При 1 и 2 степенях флюороза имеются лишь незначительные морфологические изменения и  отсутствуют какие-либо нарушения, ведущие к снижению функциональных свойств зубов (прочность,стираемость,изменение  формы и т.д.). Более того, отмечается повышенная устойчивость таких зубов к кариесу, а клиническое течение кариеса в таких случаях более благоприятное.  

3 степень - умеренное  поражение: крупные пятна занимают  более половины поверхности зуба  и чередуются с участками интенсивной  пигментации темно- коричневого цвета. К этой степени относят и те поражения, при которых весь зуб меловидно изменен, имеет неживой вид, иногда - шероховатую поверхность. Иногда даже при незначительной травме происходит перелом коронок фронтальных зубов и очень часто скалывание эмали.  

4 степень - сильное  поражение: нарушение целости  эмалевого покрова, проявляющееся  в образовании бесцветных или  пигментированных в коричневый  цвет точечных эрозий. В наиболее  тяжелых случаях точечные эрозии  нарушают контуры зуба. Такие  зубы, несмотря на повышенную твердость, более хрупкие. Повышенная стираемость нередко сочетается со скалыванием эмали. При 3 и 4 степени флюороза обычно поражаются все или почти все зубы прикуса, но степень поражения отдельных групп зубов может быть различной.

Выведение фтора из организма происходит, главным образом, с мочой. При одномоментном поступлении большой дозы фтора примерно половина ее откладывается в костях, а остальное количество быстро выводится с мочой. Например, за 3 часа выводится 20-25 % введеного фтора, за 6 часов - 28-32%, за 12-40% и за 24 часа - 60-65%. С фекалиями выводится неусвоившийся фтор, а также часть фтора, выделяемого с секретами желез пищеварительного тракта.

Длительное воздействие  фтора в высоких дозах оказывает  на организм токсическое действие, которое может привести к развитию специфического заболевания - флюороза.

Токсическое действие фтора обусловлено тем, что ион  фтора, легко проникая через клеточные  мембраны, оказывает преимущественно  подавляющее активность ферментов (ингибирующее) действие. Для большинства ингибируемых фтором ферментов характерна активизация ионами металлов (медь,марганец,цинк,кальций,железо и др.), с которыми фтор образует комплексные соединения, в результате чего металлы становятся биологически инертными. В этом состоит непосредственный механизм действия фтора на важнейшие функции клеток (гликолиз, дыхание, сократительная, защитная функции, рост и деление клеток и др.). Фтор также увеличивает проницаемость клеточных мембран для одних веществ (неэлектролиты, фосфаты) и уменьшает для других (глюкоза, вода, натрий и др.).

В организме  нарушение обменных процессов сказывается  на всех тканях, но все же при флюорозе в первую очередь страдают твердые  ткани, в ростковых участках которых  концентрация его достигает максимальных величин.

Общие явления  хронического отравления фторидами  характеризуются изменениями многих систем и органов.

Нарушение функций  нервной системы выражается в  общей слабости, сонливости, раздражительности, снижении памяти, головокружении, головных болях, судорогах конечностей. Возможны потливость, красный дермографизм, повышение механической возбудимости мышц (мышечный валик), явления нарушения кожной чувствительности. Со стороны нервной системы при эндемическом флюорозе изменения возникают, как правило, в виде поздних нарушений при 3-4 степенях флюороза.

Сердечно- сосудистые расстройства выражаются в брадикардии,сдвигах  ЭКГ, миокардиодистрофии.

Со стороны  желудочно-кишечного тракта развиваются "гастритические расстройства". При  токсическом повреждении печени отмечаются боли и тяжесть в области правого подреберья, тошнота, рвота, расстройства стула. При медицинском обследовании устанавливается увеличение размеров печени, желтушность склер, билирубинемия, задержка сахарной кривой, нарушения активности сывороточной холинэстеразы и щавелевой трансаминазы.

Кроме того, регистрируются дисфункция некоторых эндокринных  органов, почек и иммуной системы.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                    3. Влияние фтора на растительный мир. 

Из промышленных предприятий заводы по производству алюминия по вредоносности техногенных эмиссий составляют наиболее токсичную группу. Это прежде всего относится к заводам, работающим по старой технологии, а таких у нас большинство. О высокой загрязняющей способности говорят данные, что при производстве одной тонны алюминия выбрасывается 20≈40 кг фтора, обладающего наиболее высокой токсичностью для фотосинтезирующих организмов. Несмотря на высокую химическую активность фтора, его биогенная миграция чрезвычайно мала и значительно ниже, чем у других галогенов. Живое вещество в среднем содержит 5 мг/кг фтора. Рассчитанный коэффициент биофильности (отношение среднего содержания элемента в живом веществе к его среднему содержанию в литосфере составляет 0,007, что значительно ниже чем у хлора (1,1), брома (0,75) и близок к биофильности кремния (0,01) и никеля (0,008) .

Несмотря на отсутствие явной необходимости  фтора для растительного организма  из атмосферного воздуха растения поглощают  фтор более эффективно, чем любую  другую загрязняющую примесь, что определяется его хорошей растворимостью в воде и высокой реакционной способностью. В случае одновременного загрязнения воздуха и почвы соединениями фтора более активно растениями осуществляется поглощение из воздуха.

Аккумуляция фтора зависит от наличия его подвижных соединений в окружающей среде и индивидуальных особенностей организма. В целом, естественное содержание фторидов в растениях, выросших вне зоны техногенного загрязнения, невелико. Среднее содержание его в различных органах растений колеблется от 0,1 до 5 мг/кг сухого вещества, однако может падать до значительно меньшего уровня. При проведении сравнительного анализа различных видов растений, произрастающих в зоне влияния завода и вне ее, обнаружено, что содержание фтора в органах растений может увеличиваться на три порядка. Такое высокое поглощение не может не сказаться на жизненном состоянии растительности. Видимые поражения листьев появляются при концентрации в воздухе менее 0,1 мг/м3.

Характер и  глубина воздействия загрязнителя воздуха на растения зависят от количества загрязнителя, его химических свойств, а также от определяемой генотипом и условиями среды устойчивости растений. Более благоприятные почвенные и климатические условия определяют более высокую безвредную концентрацию фтора в листьях . Наибольшую опасность представляют водорастворимые соединения фтора. Концентрация лабильного водорастворимого фтора в растении зависит от процессов поглощения, распределения, связывания в устойчивые комплексы и выведения. Поступающие в ткань газы могут связываться как органическими соединениями, так и минеральными, что выражается в зависимости повреждаемости листьев от суммарного содержания зольных элементов и повышении их количества в процессе накопления фитотоксикантов. Наиболее устойчивыми являются комплексы с элементами, расположенными в больших периодах периодической системы с валентностью от 3 до 5. Плохой растворимостью в воде и, следовательно подвижностью и токсичностью, характеризуются соединения фтора с кальцием, магнием, медью, железом (в порядке увеличения растворимости). KF, NaF, Na2SiF6, CuSiF6 6Н20 отличаются высокой растворимостью.

В зоне распространения  выбросов алюминиевых заводов в  достаточно короткие сроки (в зависимости  от буферной емкости отдельных растений и биогеоценоза в целом) наблюдается уменьшение прироста растений, усыхание чувствительных видов, что является следствием нарушения комплекса физиологических процессов. Устойчивость создаваемых санитарно-защитных зон (СЗЗ) зависит от правильно подобранного ассортимента. Для определения устойчивости к фтористым соединениям был рекомендован быстрый тест, основанный на кратковременном погружении срезанных листьев в слабый раствор фторида. Устойчивость устанавливали визуально по оценке некрозов. Однако, способ позволяет определить эффективность защитных покровных структур листа и не удается исследовать механизмы детоксикации поступающего фтора.

Устойчивость  растений к поступающему в ткань  фтору будет зависеть от способности  организма переводить токсикант  в нерастворимые, не участвующие в физиологических процессах формы, то есть от наличия в ткани элементов с высокой осаждающей способностью. Установлено, что с увеличением повреждения возрастает количество вымываемого фтора. Это говорит о том, что гибель организма наступает после полного связывания фтором свободных ионов, то есть заполнения буферных способностей организма, когда количество поступающих фтор-ионов превышает способность данного растения обезвредить их.