Анализ фторидов в питьевой воде

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.

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.

Содержание фтора в воде из подземных источников обусловлено:

• 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.

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.

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.

• 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.

Для снижения содержания фтора в питьевой воде используют несколько методов:

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.

источник

ПНД Ф 14.1:2:4.270-2012 Количественный химический анализ вод. Методика измерений массовой концентрации фторид-ионов в питьевых, природных и сточных водах потенциометрическим методом

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО НАДЗОРУ
В СФЕРЕ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ

Директор ФБУ «Федеральный центр

КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ВОД

МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ
МАССОВЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ ФТОРИД-ИОНОВ В
ПИТЬЕВЫХ, ПРИРОДНЫХ И СТОЧНЫХ ВОДАХ
ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

Методика допущена для целей государственного
экологического контроля

Методика рассмотрена и одобрена федеральным бюджетным учреждением «Федеральный центр анализа и оценки техногенного воздействия (ФБУ «ФЦАО»).

Настоящее издание методики действует до выхода нового издания.

Главный инженер ФБУ «ФЦАО», к.х.н.

Аналитический центр ЗАО «РОСА»

Настоящий нормативный документ устанавливает методику количественного химического анализа различных типов вод с целью измерения массовой концентрации фторид-ионов (далее фторидов) потенциометрическим методом.

Методика распространяется на следующие объекты анализа: воды питьевые, в том числе расфасованные в емкости и минеральные природные; воды природные, в том числе поверхностных и подземных источников водоснабжения; воды сточные, в том числе производственные, хозяйственно-бытовые, ливневые и очищенные.

Диапазон измерений массовых концентраций фторидов в питьевых и природных водах составляет от 0,15 до 7,0 мг/дм 3 и сточных водах — от 0,15 до 20 мг/дм 3 .

Мешающее влияние, обусловленное присутствием алюминия и железа в количествах более 0,5 мг/дм 3 и 0,3 мг/дм 3 , соответственно, устраняют в ходе анализа введением буферного раствора обеспечивающего значение рН 4,9 — 5,5.

ГОСТ Р 51592-2000 Вода. Общие требования к отбору проб

ГОСТ Р 52501-2005 Вода для лабораторного анализа. Технические условия

ГОСТ Р ИСО 5725-6-2002. Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 6. Использование значений точности

ГОСТ Р 53228-2008 Весы неавтоматического действия. Часть 1. Метрологические и технические требования. Испытания

ГОСТ 12.0.004-90 Система стандартов безопасности труда. Организация обучения безопасности труда. Общие положения

ГОСТ 12.1.004-91 Система стандартов безопасности труда. Пожарная безопасность. Общие требования

ГОСТ 12.1.007-76 Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности

ГОСТ Р 12.1.019-2009. Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты

ГОСТ 12.4.009-83 Система стандартов безопасности труда. Пожарная техника для защиты объектов. Основные виды. Размещение и обслуживание

ГОСТ 1770-74 Посуда мерная лабораторная стеклянная. Цилиндры, мензурки, колбы, пробирки. Общие технические условия

ГОСТ 3117-78 Реактивы. Аммоний уксуснокислый. Технические условия

ГОСТ 3118-77 Реактивы. Кислота соляная. Технические условия

ГОСТ 3773-72 Реактивы. Аммоний хлористый. Технические условия

ГОСТ 4328-77 Реактивы. Натрия гидроокись. Технические условия

ГОСТ 4386-89 Вода питьевая. Методы определения массовой концентрации фторидов

ГОСТ 4463-76 Реактивы. Натрий фтористый. Технические условия

ГОСТ 6709-72 Вода дистиллированная. Технические условия

ГОСТ 10652-73 Реактивы. Соль динатриевая этилендиамин-N,N, N ¢ ,N ¢ -тетрауксусной кислоты 2-водная (трилон Б). Технические условия

ГОСТ 27384-2002 Вода. Нормы погрешностей измерений показателей состава и свойств

ГОСТ 29169-91 Посуда лабораторная стеклянная. Пипетки с одной отметкой

ГОСТ 29227-91 Посуда лабораторная стеклянная. Пипетки градуированные. Часть 1. Общие требования

Настоящая методика обеспечивает получение результатов измерений с показателями точности, не превышающими значений, приведенных в таблице 1. Границы относительной погрешности измерений не превышают нормы погрешностей, установленные ГОСТ 27384.

Таблица 1 — Диапазон измерений, значения показателей точности, воспроизводимости и повторяемости

Показатель повторяемости (стандартное отклонение повторяемости), s _r, %

Показатель воспроизводимости (стандартное отклонение воспроизводимости) s _R, %

Показатель точности (границы относительной погрешности при Р = 0,95), ± d , %

Питьевые и природные воды

Примечание — Показатель точности измерений соответствует расширенной неопределенности при коэффициенте охвата k = 2.

Метод основан на измерении потенциала ионоселективного электрода и установлении его зависимости от активности (концентрации) фторид-ионов.

Блок-схема проведения анализа приведена в Приложении 1.

5.1 Средства измерений, вспомогательное оборудование, лабораторная посуда

5.1.1 Весы лабораторные с максимальной нагрузкой 210 г высокого класса точности по ГОСТ Р 53228.

5.1.2 Государственный стандартный образец (далее ГСО) состава водного раствора фторид-ионов с относительной погрешностью аттестованного значения при доверительной вероятности Р = 0,95 не более 1 %.

5.1.3 Мономер, функционирующий в режиме измерения концентраций ионов, например, «Анион-410» или рН-метр-милливольтметр любого типа.

5.1.4 Колбы мерные вместимостью 10; 50; 100; 200; 250 и 500 см 3 по ГОСТ 1770,2 класс точности.

5.1.5 Пипетки градуированные вместимостью 1; 2; 5; 10 и 20 см 3 по ГОСТ 29227, 2 класс точности.

5.1.6 Пипетки с одной меткой вместимостью 2 и 20 см 3 по ГОСТ 29169, 2 класс точности.

5.1.7 Электрод ионоселективный (фторидный), например, фирмы ORION, модель 94-09 SC или «Вольта 3000».

5.1.8 Электрод сравнения хлорсеребряный, например, фирмы ORION модель 900100 или ЭВЛ-1М3.1.

5.1.9 Мешалка магнитная любой модели.

5.1.10 Стаканы пластиковые вместимостью 50 см 3 .

5.1.11 Флаконы полиэтиленовые вместимостью 250 см 3 и 500 см 3 .

5.1.12 Холодильник бытовой любого типа, обеспечивающий хранение проб при температуре от 2 °С до 10 °С.

Допускается использование средств измерения, вспомогательного оборудования, лабораторной посуды с аналогичными или лучшими метрологическими и техническими характеристиками.

5.2.1 Аммоний уксуснокислый, ч.д.а., по ГОСТ 3117.

5.2.2 Аммоний хлористый, х.ч., по ГОСТ 3773.

5.2.3 Бумага индикаторная универсальная, позволяющая измерять рН в диапазоне от 1 до 12 ед. рН с шагом 1 ед. рН по ТУ 2642-008-11764404-99 или по ТУ 6-09-1181-76.

5.2.4 Вода дистиллированная по ГОСТ 6709 или для лабораторного анализа по ГОСТ Р 52501 (2-ой степени чистоты).

5.2.5 Кислота соляная, х.ч. по ГОСТ 3118.

5.2.6 Натрия гидроокись, ч.д.а. по ГОСТ 4328.

5.2.7 Натрий фтористый, ч.д.а. по ГОСТ 4463.

5.2.8 Этилендиамин-N , N,N ¢ , N ¢ -тетрауксусной кислоты динатриевая соль, 2-водная (Трилон Б) по ГОСТ 10652.

Допускается использование реактивов более высокой квалификации, а также материалов с аналогичными или лучшими характеристиками.

6.1 При выполнении анализов необходимо соблюдать требования техники безопасности при работе с химическими реактивами по ГОСТ 12.1.007.

6.2 При работе с оборудованием необходимо соблюдать правила электробезопасности по ГОСТ Р 12.1.019.

6.3 Обучение работающих безопасности труда должно быть организовано в соответствии с ГОСТ 12.0.004.

6.4 Помещение лаборатории должно соответствовать требованиям пожарной безопасности по ГОСТ 12.1.004 и иметь средства пожаротушения по ГОСТ 12.4.009.

Выполнение измерений может производить химик-аналитик, владеющий техникой потенциометрического анализа и изучивший правила эксплуатации используемого оборудования.

При выполнении измерений в лаборатории должны быть соблюдены следующие условия:

относительная влажность воздуха

9.1 Отбор проб осуществляют в соответствии с ГОСТ Р 51592 и ГОСТ Р 51593. Отбор проб воды осуществляют во флаконы из полимерного материала (за исключением полифторэтиленового). Объём отбираемой пробы должен быть не менее 100 см 3 .

9.2 Максимально рекомендуемый срок хранения пробы 30 суток при температуре не выше 28 ° С.

9.3 При отборе проб составляется сопроводительный документ по утвержденной форме, в котором указывается:

— должность, фамилия сотрудника, отбирающего пробу.

Подготовку иономера или рН-метра-милливольтметра к работе проводят в соответствии с рабочей инструкцией по эксплуатации прибора.

10.2 Приготовление растворов

В мерную колбу вместимостью 500 см 3 помещают (37,5 ± 0,1) г хлористого аммония, (1,25 ± 0,01) г уксуснокислого аммония и (15,0 ± 0,1) г трилона Б. Соли растворяют в 400 см 3 дистиллированной воды и доводят объём раствора водой до метки. Срок хранения раствора — 3 месяца при комнатной температуре.

Из ГСО готовят градуировочный раствор с массовой концентрацией фторидов 20 мг/дм 3 . Далее из приготовленного раствора путем последовательных разбавлений готовят градуировочные растворы с массовыми концентрациями фторидов 2,0 и 0,15 мг/дм 3 . Срок хранения раствора с концентрацией 0,15 мг/дм 3 — 1 месяц при комнатной температуре, растворов с концентрациями 2,0 и 20,0 мг/дм 3 — 3 месяца при комнатной температуре.

Из ГСО готовят основной градуировочный раствор с массовой концентрацией фторидов 190 мг/дм 3 . Далее из основного раствора путем последовательных разбавлений в 10 раз готовят градуировочные растворы с массовыми концентрациями фторидов 19; 1,9 и 0,19 мг/дм 3 . Срок хранения раствора с концентрацией 0,19 мг/дм 3 — 1 месяц при комнатной температуре, растворов с концентрациями 1,9 и 19,0 мг/дм 3 — 3 месяца при комнатной температуре.

Примечание — Допускается приготовление основного градуировочного раствора (с массовой концентрацией фторид иона 190 мг/дм 3 ) из фторида натрия, высушенного предварительно при (105 ± 2) °С до постоянной массы. Для этого навеску (0,4199 ± 0,0005) г фтористого натрия растворяют в 1000 см 3 дистиллированной воды.

В мерной колбе вместимостью 500 см 3 в небольшом количестве дистиллированной воды растворяют (1,00 ± 0,01) г NaOH. Объём раствора доводят водой до метки. Раствор хранят в полиэтиленовом флаконе. Срок хранения — 6 месяцев при комнатной температуре.

10 .2.4 Приготовление раствора соляной кислоты молярной концентрации 1 моль/дм 3

В мерной колбе вместимостью 500 см 3 к небольшому количеству дистиллированной воды осторожно при перемешивании прибавляют 42,5 см 3 концентрированной соляной кислоты. Объём раствора доводят водой до метки. Срок хранения раствора — 6 месяцев при комнатной температуре.

10.3 Установление градуировочной характеристики

Градуировочную характеристику устанавливают каждые 3 месяца, а также при смене партии любого из реактивов и после ремонта потенциометра.

Для установления градуировочной характеристики в пластиковые стаканчики пипеткой наливают по 20 мл градуировочных растворов, приготовленных по 10.2.2.1, добавляют по 2 мл буферного раствора, опускают электрод в раствор с наименьшим содержанием фторидов. Перемешивая раствор с помощью магнитной мешалки, добиваются удаления пузырьков воздуха с торцевой поверхности электрода, и после выдержки 1 — 2 минуты измеряют значение потенциала. Измерение проводят последовательно в каждом растворе.

Градуировочную характеристику записывают в память прибора в соответствии с инструкцией по его эксплуатации.

Значение крутизны электродной функции должно быть (58 ± 2) мВ.

Для установления градуировочной характеристики, в пластиковые стаканчики наливают по 20 мл растворов приготовленных по 10.2.2.2, в каждый стаканчик добавляют по 2 мл буферного раствора. Последовательно, начиная с раствора с наименьшей концентрации фторидов, измеряют значение равновесного потенциала каждого раствора так же, как описано в 10.3.1. По полученным результатам строят градуировочный график в координатах: значение потенциала, мВ — pF (отрицательный логарифм концентрации фторид-ионов, -lg[ F — ], моль/дм 3 ).

10.4 Контроль стабильности градуировочной характеристики

Контроль стабильности градуировочной характеристики проводят по одному градуировочному раствору перед выполнением серии анализов. Градуировочную характеристику считают стабильной в случае, если полученное значение концентрации градуировочного раствора отличается от аттестованного значения не более чем на 10 %.

Если условие стабильности градуировочной характеристики не выполняется для одного градуировочного раствора, необходимо выполнить повторное измерение для этого градуировочного раствора.

Если повторно контроль стабильности градуировочной характеристики дает неудовлетворительный результат, то выясняют и устраняют причины нестабильности и строят новый градуировочный график.

20 см 3 анализируемой пробы * помещают в пластиковый стаканчик, добавляют 2 см 3 буферного раствора, опускают электрод в анализируемый раствор при перемешивании, добиваясь удаления пузырьков воздуха с торцевой поверхности электрода. Через 1 — 2 минуты измеряют концентрацию фторидов в мг/дм 3 при работе на иономере, функционирующем в режиме измерения концентрации, или значение равновесного потенциала в мВ при работе на рН-метре-милливольтметре. В последнем случае по градуировочному графику находят pF.

По полученному значению pF (если измерение проводили на рН-метре-милливольтметре) пересчитывают концентрацию фторидов в мг/дм 3 с помощью таблицы в Приложении 2.

Если пробу разбавляли, то при вычислении результатов измерений концентрации фторидов в анализируемой пробе воды учитывают разбавление:

X — концентрация фторид-ионов в анализируемой пробе, мг/дм 3

X_F — концентрация фторид-ионов, в разбавленной пробе (измеренная или найденная по градуировочному графику), мг/дм 3 ;

V_n — объём пробы, взятый для анализа, см 3 ;

V_k — объём колбы для разбавления, см 3 .

Результаты количественного анализа в протоколах анализов представляют в виде:

D = d´ 0,01 ´ X_F — значение характеристики погрешности, мг/дм 3 ;

d — значение показателя точности, % (таблица 1).

Результаты измерений концентрации фторид-ионов при занесении в протокол анализа округляют с точностью:

при содержании от 0,15 до 10 мг/дм 3 — 0,01 мг/дм 3

при содержании свыше 10 мг/дм 3 — 0,1 мг/дм 3

14.1 При получении двух результатов измерений (Х₁, Х₂) в условиях повторяемости (сходимости) осуществляют проверку приемлемости результатов в соответствии с требованиями ГОСТ Р ИСО 5725-6 (раздел 5).

Результат измерений считают приемлемым при выполнении условия:

Значения пределов повторяемости ( r ) приведены в таблице 2.

14.2 При получении результатов измерений в двух лабораториях ( X _лаб1 , Х_лаб2) проводят проверку приемлемости результатов измерений в соответствии с требованиями ГОСТ Р ИСО 5725-6 (раздел 5).

Результат измерений считают приемлемым при выполнении условия:

Значения пределов воспроизводимости ( R ) приведены в таблице 2.

Таблица 2 — Пределы повторяемости и воспроизводимости результатов измерений

Предел повторяемости (при n = 2 и Р = 0,95), r, %

Предел воспроизводимости (при n = 2 и Р = 0,95), R, %

источник

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

1. Нормы примесей
2. Виды фторированной воды
3. Вред от воды с большим содержанием фтора
4. Резюме

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.

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 воды, 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.

Воду с содержанием фтора классифицируют по способу фторирования. Всего таких способа выделяют три.

1. 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.
2. 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.
3. 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 фтору организму человека.

1. 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.
2. 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).
3. Самое токсичное воздействие оказывается на печень. Накапливаясь там, он постепенно разрушает ткани печени.
4. Фтор, вмешиваясь в метаболизм гормонов, может так же воздействовать на щитовидную железу. Из-за постепенного накапливания фтора в организме, возрастает риск заболевания щитовидки.
5. 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.

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.

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.

источник

Содержание фтора в природных и питьевых водах составляет особую проблему. Фтор широко распространен в природе. Его содержание в земной коре 0.01%. Чаще всего фтор встречается в виде фторидов с металлами. Много фтора содержат некоторые слюды, лепидолит, турмалин, фосфорит, фторапатит, гранит.

Воды поверхностных источников характеризуются преимущественно низким содержанием фтора (0.3-0.4 мг/л). Высокие содержания фтора в поверхностных водах являются следствием сброса промышленных фторсодержащих сточных вод или контакта вод с почвами, богатыми соединениями фтора. Максимальные концентрации фтора (5-27 мг/л и более) определяют в артезианских и минеральных водах, контактирующих с фторсодержащими водовмещающими породами.

Как недостаток, так и избыток фтора могут приводить к серьезным заболеваниям. Содержание фтора в питьевой должно поддерживаться в пределах 0.7 — 1.5 мг/л (в зависимости от климатических условий).

При гигиенической оценке поступления фтора в организм важное значение имеет содержание микроэлемента в суточном рационе, а не в отдельных пищевых продуктах. В суточном рационе содержится от 0.54 до 1.6 мг фтора (в среднем 0.81 мг). Как правило, с пищевыми продуктами в организм человека поступает в 4-6 раз меньше фтора, чем при употреблении питьевой воды, содержащей оптимальные его количества (1 мг/л).

Повышенное содержание фтора в воде (более 1.5 мг/л) оказывает вредное влияние на людей и животных, у населения развивается эндемический флюороз («пятнистая эмаль зубов»), рахит и малокровие. Отмечается характерное поражение зубов, нарушение процессов окостенения скелета, истощение организма. Содержание фтора в питьевой воде лимитируется. Установлено, что систематическое использование населением фторированной воды снижает и уровень заболеваний, связанных с последствиями одонтогенной инфекции (ревматизм, сердечно-сосудистая патология, заболевания почек и др.). Недостаток фтора в воде (менее 0.5 мг/л) приводит к кариесу.

Фтор — один из немногих элементов, которые лучше усваиваются организмом из воды. Оптимальная доза фтора в питьевой воде составляет 0.7 — 1.2 мг/л.

ПДК фтора составляет 1.5 мг/л.

Определение концентрации фторид-ионов в растворе с помощью ионоселективного электрода

Оборудование и реактивы: 1) иономер универсальный; 2) электроды: фторидный (индикаторный), хлорсеребряный (сравнения); 3) термокомпенсатор; 4) штатив лабораторный; 5) стаканчики полиэтиленовые на 50 см 3 ; 6) стакан для слива; 7) промывалка; 8)фильтровальная бумага; 9) бюреьки на 50 см 3 ; 10) мерные колбы на 100 см 3 и 500см 3 ; 11) 0.1 М раствор фторида натрия; 12) ацетат натрия; 13) цитрат натрия; 14) стандартный раствор динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА); концентрированная уксусная кислота.

1) Приготовление растворов фторида натрия:

0.1 М — в мерную колбу на 1 дм помещают 4.19990 г высушенного при 105 С о (до постоянной массы) фторида натрия. Растворяют навеску и доводят объём водой до метки;

0.01 М — берут 10.00 см приготовленного стандартного 0.1 М раствора и разбавляют до 100 см водой в мерной колбе;

0.001 М — готовят из 0.01 М раствора. Берут 10 см и разбавляют дистиллированной водой до метки;

0.0001 М — готовят из 0,001 М раствора;

0.00001 М — отбирают пипеткой 10 см 0.0001 М раствора, переносят в мерную колбу на 100 см и разбавляют водой до метки.

2) Приготовление ацетатно-цитратного буферного раствора:

в мерную колбу на 500 см помещают 52.0 г ацетата натрия, 29.2 г хлорида натрия, 3.0 г цитрата натрия, 0.3 г динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА), 8.0 см ледяной усусной кислоты и приливают 200-300 см дистиллированной воды. После растворения компонентов доводят объем раствора до метки дистиллированной водой.

3) Построение градуировачного графика.

В пяти полиэтиленовых стаканчиках готовят пробы. В каждый наливают по 10 см буферного раствора и 20 см 0.1, 0.01, 0.0001, 0.00001 М растворов фторида натрия соответственно в 1-5 стаканчики. Поочередно измеряют ЭДС в каждом полученном растворе (стаканчике). Измерения следует проводить через 5 минут после погружения электродов при работающей мешалке.

Строится градуировочная кривая — зависимость потенциала фторид — селективного электрода от pF = — lg C_F —

4) Определение содержания фтора в пробе по градуировочной зависимости.

Фотометрический метод определения фторидов

Метод основан на способности фторид — иона образовывать растворимый в воде тройной комплекс сиренево — синего цвета, в состав которого входят лантан, ализарин комплексон и фторид.

Оборудование и реактивы: фотометр с длинной волны 590нм, ализаринокомплексон, буферныйт раствор, лантан, дистиллированная вода кювета 50.

Делается анализ параллельно с контрольной пробой. В первую мерную колбу на 50 мл наливаем 25 мл исследуемой воды, а во вторую дистиллированную воду и добавляем по 6.5 мл раствора ализаринкомплексона, тщательно перемешав, добавляем по 1.5 мл буферного раствора. Затем добавляем по 5 мл лантана и доводим до метки дистиллированной водой. Тщательно перемешиваем и ставим на один час в тёмном месте. Далее определяем результат на ФЭКе. Результат рассчитываем по формуле:

где С — массовая концентрация фторидов;

D — оптическая плотность, найденная по ФЭКу.

источник

Синонимы: фториды, фтор.

Описание: анионы сильной минеральной фтороводородной кислоты. В сочетании с катионом (натрием, калием, кальцием, магнием и т.д.) образуют соли (фториды натрия, фториды калия, фториды кальция, фториды магния и т.д.). Фториды большинства катионов отлично растворяются в воде, что обуславливает их распространённость. Мало растворимы фториды кальция и железа.

Методы определения: потенциометрия, фотометрия, ионная хроматография.

Методики, используемые в Испытательном центре МГУ определения концентрации фторидов в природных средах

Распространённость: содержание фтора в земной коре относительно невелико — 650 г на тонну. Будучи биогенным элементом, фтор концентрируется в биологических и биокосных объектах, например в почве — 0,02% по массе (для сравнения в водах рек — 0,00002%). В зубах человека содержание фтора достигает 0,01%. Основной минерал, содержащий фтор — флюорит.

Несмотря на то, что фтор сам по себе важен и необходим для любого живого организма, фторидная его форма токсична для человека, поэтому предельно допустимая концентрация фторидов в воде относительно низкая.

Фториды имеют положительную биологическую роль в организме человека, но могут вызывать развитие заболеваний, поэтому их содержание в питьевой воде требует контроля.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) кальция в различных водных объектах

Оптимальное количество фторидов, поступающих в организм в день — 1,3–1,9 мг. Фториды принимают активное участие в метаболизме кальция, формировании зубной и костной ткани, сигнальном пути ферментов.

• активация группы ферментов (метаболизма фосфатов, разрушения холестерина);
• повышение содержания магния, фосфора и кальция;
• снижение риска развития атеросклероза;
• стимулирование позитивного иммунного ответа;
• укрепление зубной эмали.

• развитие флюороза, поражение зубных тканей;
• усиление выведения кальция с мочой;
• снижение содержания фосфора и кальция в костях;
• торможение образования мукополисахоридов;
• снижение ферментативной активности;
• подавление иммунной реакции;
• морфологические и функциональные изменения тканей печени и почек.

• развитие кариеса и разрушение зубных тканей;
• нарушение метаболизма кальция.

Ионный обмен. В результате использования ионообменных смол (специфических анионитов) в воде происходит замена фторидов на хлориды. Поскольку фториды имеют положительную роль, их не нужно убирать из воды полностью, если нет медицинских показаний к снижению поступления фторидов в организм. Этот метод мало распространён, т.е. применяется редко, поскольку аниониты распространены меньше, чем катиониты (смолы для фильтрации катионов).

Обратный осмос. Вместе с другими веществами обратный осмос убирает из воды фториды. Этот метод используется чаще остальных для очистки воды от фторидов. При использовании реминерализатора убедитесь, что соли в нём содержат фториды в нужном Вам количестве.

Фториды относится к веществам, которые характеризуются как отрицательным, так и положительным влиянием на организм человека. Поэтому необходимо контролировать содержание фторидов в питьевой воде. Если в Вашей воде повышено содержание фторидов, обратите внимание на здоровье зубов: возможно снижение содержания фторидов в воде поможет решить проблемы с ними.

источник

По данным книги «Стоматологическая заболеваемость населения России» под редакцией профессора Кузьминой Э.М., Москва, 1999

* Характеристика согласно Гигиеническим нормативам содержания фтора в питьевой воде:

• оптимальное: 0,7-1,2 мг/л
• нижняя граница нормы: 0,5 мг/л
• верхняя граница нормы: 1,5 мг/л

источник

Качество здоровья человека напрямую зависит от качества употребляемой жидкости. Во многих российских водоёмах отмечается заниженное количество таких составляющих как фториды. В воде, которую мы используем для питься недостаток их приводит к кариесу и костным изменениям.

Сам фтор – это газ. В своём неизменённом состоянии он встречается в природе достаточно редко. При встрече с любыми веществами этот элемент быстро вступает в реакцию.

Соединяясь с другими микроэлементами, он преобразуется во фториды. Например, при взаимодействии с кальцием, натрием, серебром трансформируется в соответствующий фторид (фторид кальция, фторид натрия, фторид серебра). Поэтому такие соединения называют любые химические слияния фтора с другими веществами.

Как природный элемент он так же является одной из составляющих частей земной коры. Соответственно, небольшая доза фтора всегда находится в природных водных источниках.

Всё чаще можно услышать о таком явлении, как «фторирование». В питьевой воде наших регионов содержание фтора понижено. Это приводит к проблемам с зубной эмалью и костным изменениям. Поэтому учёные специально обогащают воду этим микроэлементом.

Процесс нормированного внедрения фторсодержащих веществ в состав воды и называется «фторирование».

Такой процесс не приводит к изменениям относительно запаха, вкуса и вида. Оптимальный показатель достаточного уровня этого элемента – 1 мг на литр. Более 80% регионов России не дотягивают до этого показателя. Первое место по дефициту занимают Северные районы.

Перечень показателей для проведения фторирования:

1. Повышенные данные региона по заболеванию кариесом;
2. Пониженные показатели содержания фтора в воде, применимой для питьевого использования (менее 0,5 мг в литре);
3. Отсутствие в регионе программ по иным профилактикам дефицита (не проведение мер по фторированию молочной продукции, соли и производству таблеток с содержанием этого элемента).

Проводится этот процесс коммунальными службами, отвечающими за водоснабжение района в соответствии с государственными программами здравоохранения.

Каждый человек может сам понять уровень содержания фтора в поступающей к нему в кран воде, спросив об этом службы водоканала города.

Также сбалансированную по норме на содержание фторидов воду для питья производят фирмы, выпускающие детское питание.

В районах и отдалённых населённых пунктах, где отсутствует водопроводное снабжение, осуществляют местное фторирование. Добавляют раствор элемента непосредственно в ёмкость (баки), из которой поступает вода населению.

Человеку для полноценного развития необходимо употреблять от 1 до 3 мг фтора. Для беременных норма – около 4 мг. Большую часть этого вещества мы получаем с питьевой водой – это примерно 60 %.

Остальное количество можно получить, добавляя в рацион такие продукты как:

• Рыба (морская);
• Чай;
• Продукты молочного происхождения;
• Орехи;
• Крупы (гречневая, рисовая, овсяная);
• Говяжья печень.

Фториды характеризуются быстрой потерей своих свойств. Поэтому они не могут долго обеспечивать необходимую для здоровья зубов эффективность. Дополнительно компенсировать недостаток их можно путём применения специальных зубных паст, обогащённых этим элементом.

Не только недостаток фторидов в воде, которую мы ежедневно употребляем, негативно сказывается на правильном развитии организма. Переизбыток этого вещества так же способен привести к проблемам со здоровьем.

Превышающие пределы норм, фторсодержащие элементы могут спровоцировать серьезные заболевания организма:

• Костные изменения (флюороз);
• Нарушениям нервных импульсов;
• Сбои в работе печени и почек;
• Неправильное функционирование сердца и сосудов;
• Снижение деятельности иммунной системы;
• Нарушения в работе щитовидной железы.

Так как в наших регионах в основном стоит вопрос о дефиците такого природного элемента, то актуальнее озвучить результаты его недостатка для организма. Главная проблема при нехватке фторидов – кариес.

Его осложнения приводят к таким последствиям как:

• Воспаление челюстных и лицевых областей;
• Поражение органов слуха, горла, носа;
• Сердечно-сосудистые заболевания;
• Сбои в органах пищеварения.

Попадая вместе с водой в желудочно-кишечный тракт, фториды при помощи крови переносятся ко всем органам. Большая их часть оседает на наших зубах и костях. Соединяясь с кальцием и фосфором, которые содержатся в зубной эмали, они образуют вещества обеспечивающие процессы реминерализации зубов. Тем самым снижается риск поражения от бактерий, разрушающих эмаль.

Если обратить внимание на текст зубных паст, которые активированы добавками фторидов, можно увидеть примерно такую надпись: «При случайном проглатывании большего объёма пасты, чем необходимо для гигиены полости рта, тут же обратитесь в токсикологические центры вашего города».

Фтор в избыточном количестве – вещество ядовитое, несёт опасность для человека и окружающей природной зоны. Его избыток, поступает в воздух от металлургических, алюминиевых и других производств, где он применяется.

С другой стороны, из-за характерного свойства фтора при соединении с любым природным элементом быстро трансформироваться в другую форму, ученые нашли ему активное применение. В первую очередь это касается многих отраслей промышленности:

• Ракетной – как окислитель для топлива ракет;
• Атомной — в качестве изотопного разделителя для урана;
• В производстве стекла (оптического);
• Металлургической – как основную добавку для составов, которыми покрывают металлы;
• Фторид натрия (в составе с другими компонентами) широко применяется в качестве средства для борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур и грызунами;
• В стоматологии – в числе добавок к зубным пастам, лосьонам, гелям, каплям для лечения и профилактики кариеса.

Фторид кальция – практически бесцветные кристаллы. В природе он представлен как флюорит – мягкий и хрупкий минерал. Именно он является основным источником для добычи фтора на Земле.

Характерная особенность фторида кальция в том, что ему не свойственно растворяться в воде. Это делает его практически безвредным. И позволяет активно применять в промышленных отраслях.

Выделяясь отличными техническими, механическими характеристиками и обладая прозрачностью, стал незаменимым в оптическом производстве:

• Микроскопическом;
• Голографическом;
• Астрономическом;
• Рентгенологии;
• Астрономическом;
• Инфракрасном.

Безвредность его позволяет широко применять этот элемент в жизни человека – он используется при производстве линз, окон и иных оптических приборов повседневного применения.

Лидирующее место по пользе и безвредности для человечества занимают химические соединения – кальция фториды. В воде, которую мы употребляем ежедневно, они не представят большой опасности для здоровья, так как она хорошо фильтруется.

В данном ролике доктор наук Алекс Стейнер расскажет, как фтор влияет на нейроны мозга, для чего это вещество добавляют в воду на самом деле:

источник