Содержание фтора в воде: нормы и способы снижения

О чем речь? Содержание фтора в воде в умеренных количествах, конечно, способствует укреплению зубной эмали и предотвращению кариеса. В некоторых странах из-за этого прибегают к искусственному фторированию.

Что учесть? Превышение допустимых норм может привести к серьезным последствиям: от повреждения зубов до нарушений работы внутренних органов. Понимание того, сколько фтора содержится в питьевой воде и как он воздействует на организм, становится важным моментом в заботе о здоровье семьи.

Как фтор попадает в воду

Фториды, небольшие частицы фтора, есть практически в каждом источнике воды. Этот элемент содержится и в природных минералах. Когда он соприкасается с водой, то растворяется, а оставшиеся ионы фтора в малом количестве остаются в природных источниках.

Где можно обнаружить фториды:

• слюда;
• каменные фосфаты;
• апатит;
• криолит;
• осадочные и магматические породы.

Большое количество фтора может выделяться в подземные воды, его концентрация бывает разной, в зависимости от породы, которая входит в водоносный горизонт.

Нормы фтора в питьевой воде

В нашей стране утверждены санитарные правила. Они определяют нормы содержания фтора в питьевой воде. Так, ориентироваться нужно на СанПиН 1.2.3685-21. Все зависит от климата, так как в жаркую погоду воды потребляют больше, что и влияет на проникновение в организм растворенных веществ.

Важно знать: в водопроводе Москвы показатель фтора контролируется, он не должен превышать 0,2–0,5 мг/л. Это даже ниже установленного порога. А в области ситуация уже гораздо хуже. В России есть регионы, где содержание фтора в воде существенно превышено. Это места:

• Московская область: особенно юг и юго-восток (Подольск, Егорьевск, Раменское, Люберцы, Балашиха). В артезианских скважинах показатель достигает до 5 мг/л.
• Республика Мордовия и часть Поволжья.
• Западная Сибирь и Урал. Бывают очень тревожные превышения нормы.
• Тверская область: превышения довольно частые.

При использовании скважины для забора питьевой воды обязательно проводите ее анализ.

Как определить содержание фтора в воде

Определить, какое содержание фтора в воде, просто так не получится. Поэтому нужно сделать простое действие – отнести пробу в лабораторию. Хранить ее нужно не в использованной пластиковой таре, это добавит к содержанию примеси. Объем для хранения – до литра. Просто включите воду на 15 минут или прокачайте ее в течение получаса, после чего наливайте в бутылку. Что следует сделать с бутылкой:

• Промойте бутылку изнутри из того источника, который хотите изучить.
• Не заполняйте бутылку до горлышка, наливайте ее по стенке тонкой струей, чтобы не было пузырьков.
• Перед закручиванием крышки, выпустите воздух, надавив на стенки бутылки.
• Храните тару в месте, не пропускающем свет. Нести ее тоже лучше в герметичной упаковке.

Чтобы доставить воду в лабораторию, у вас есть пара часов. Если вы налили воду накануне вечером, она не подойдет для анализа.

Последствия повышенного содержания фтора в воде

Если содержание фтора в питьевой воде повышено и заходит за положенную норму, то он может негативно повлиять на состояние человека. Переизбыток приводит к таким проблемам:

• Флюороз зубов. На зубах появляются темные участки, а эмаль становится хрупкой. Это наиболее часто встречающаяся проблема при повышенном содержании фтора. Бывают легкие и тяжелые стадии флюроза. Начинается все с небольших пятен, а заканчивается разрушением эмали и образованию зубных коррозий. 
• Проблемы с костями. Из-за большого содержания фтора в воде страдают и кости. Они становятся менее прочными, увеличивается риск переломов. Если долго пить излишне фторированную воду, можно заработать остеопороз, к тому же, для пожилых людей уменьшение плотности костей крайне опасно.
• Проблемы в работе щитовидной железы. Когда фтора в избытке, гормоны в организме подавляются, это приводит к развитию гипотиреоза. Фтор не дает йоду усваиваться, что мешает щитовидной железе нормально функционировать.
• Ядовитое воздействие на нервную систему. Научно доказано, что постоянное питье фторированной воды плохо влияет на функции мозга. К примеру, исследователи отметили понижение умственных способностей у детей в связи с употреблением теми воды, содержащей повышенное количество фтора. Это очень тревожащий фактор, особенно при раннем развитии.
• Снижение иммунитета. Фтор, когда его содержание в воде выходит за норму, способен снижать иммунитет, что приводит к разным болезням. Превышение нормы на долгосрочной основе увеличивает риски развития аутоиммунных заболеваний.
• Болезни почек и печени. Если регулярно пить воду, где превышено содержание фтора, то это может привести к повышенной нагрузке на внутренние органы. Люди, страдающие от болезней печени и почек, должны понимать, что это только усугубит их проблемы за счет накопления фтора в организме.
• Увеличение риска болезней сердца и сосудов. Научно доказано, что повышенное содержание фтора в воде способно привести к развитию атеросклероза и увеличению давления. Вероятность заработать инсульт или инфаркт резко возрастает.

Методы дефторирования воды

Чтобы сократить количество элемента в воде, нужно проводить дефторирование. Процесс предполагает уменьшение концентрации в жидкости фторид-ионов до уровня нормы. По классификации ученых Фрога и Левченко методы делятся на две группы:

• Сорбционно-обменные методы. Воду фильтруют через фторселективные материалы. Это может быть костяной уголь, аниониты или активированный оксид алюминия. Используется при очистке подземных вод, которые не нуждаются в осветлении.
• Осадительные методы. При них нужно проводить сорбцию фтора с помощью осадка гидроксида алюминия, фосфата кальция или магния. Можно осветлить или даже обесцветить поверхностную воду, а также провести смягчение подземной жидкости реагентами. 

Выделяется также мембранный метод, который предполагает удаление всех растворенных веществ, куда входит и фтор.

Сорбция на активированном оксиде алюминия

Его считают одним из эффективных методов очистки воды от фторидов. Применяют активированный оксид алюминия (Al₂O₃, активированный глинозём). При взаимодействии элементы активируют центры на поверхности гранул алюминия, после чего происходит образование поверхностных комплексов между ним и фторид-ионами.

Особенности метода:

• Имеет высокую эффективность при изначальном содержании фторидов до 20–30 мг/л.
• Оптимальный pH: 5,5–8,5. Когда он ниже пяти или выше нормы, то количество поглощающего вещества снижается.
• Регенерация. Ее обеспечивает раствор NaOH (1–2 %). После чего идет нейтрализация при помощи H₂SO₄ или HCl. Данный восстановительный цикл довольно продолжителен.
• Конкурирующие ионы. К ним относят фосфаты, сульфаты и арсенаты. Они конкурируют с фторидами за сорбционные центры, что уменьшает содержание первых в воде.
• Ресурсы. При загрузке до шести литров используют один картридж при концентрации до пяти миллиграммов на литр. Все зависит от концентрации фторидов.

Костяной уголь (костный фосфат)

Костяной уголь является природным сорбентом. Его получают, когда при температуре около 500 °С обжигают кости животных в пространстве без воздуха. Образуется гидроксиапатит Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂. Он хорошо может сродниться с фторид-ионом. За счет обмена срабатывает механизм, когда вместо OH⁻встает F⁻в структуре апатита. Это приводит к образованию фторапатита.

• Эффективность доказана при pH 6,5–8,5.
• Его очень широко задействуют в развивающихся странах и в регионах с повышенным содержанием фтора в воде за счет доступности.
• Эффективность не так высока по сравнению с первым способом, где задействован синтезированный активированный оксид алюминия. Зато этот метод более дешевый.
• Восстановление возможно путем применения раствора NaOH. Однако будет потеряна часть емкости.

Читайте также!

Отбор проб питьевой воды: нормативные требования, методы и пошаговый алгоритм

Подробнее

Обратный осмос

Обратный осмос является мембранным методом, который удаляет до 98 % фторидов. Это происходит при помощи физического воздействия ионов под давлением полупроницаемой TFC-мембраны. Фторид имеет малый размер, но мембрана его удерживает, потому что отрицательно заряженная поверхность полиамидного слоя отталкивает его при помощи электростатики.

Что характеризует метод:

• Селективность по фторидам. Достигает до 98 %. Об этом свидетельствуют исследования Мордовского университета и данные DuPont FilmTec.
• Эффективность. За счет универсальности может удалять не только соли, но и нитраты, пестициды и тяжелые металлы.
• Не нуждается в применении химических реагентов. Иногда используется только антискалант.
• Имеет высокий процент потери воды. Потери до 40-50 % от исходного объема в бытовой среде.
• Может удалять и полезные вещества. Например, калий и магний. Поэтому нужно ставить минерализирующий постфильтр.

Разберем на примере. В воде содержится фтор в виде 3,0 мг/л.

После бытовой системы RO с селективностью 95 %: 3,0 × (1 − 0,95) = 0,15 мг/л — значительно ниже ПДК (1,5 мг/л) и в пределах оптимального диапазона.

Коагуляция и осаждение

Эта технология понижает содержание фтора в воде, так как позволяет вводить в нее различные коагулянты, например, соли алюминия, его гидроксохлорид или соли кальция. За счет воздействия фторид-ионы остаются в виде осадка малорастворимого фторида кальция или поглощаются на хлопьях гидроксида алюминия.

Фото: freepik / magnific.com

• Его используют на городских станциях подготовки воды, когда нужно очистить и осветлить ее поверхность.
• Количество затраченных реагентов считают в зависимости от степени загрязненности воды и исходного содержания в ней фтора.
• Чтобы использовать в быту, нужно уметь пользоваться химическими реагентами. Поэтому не рекомендуется применять самостоятельно.

Часто задаваемые вопросы о фторе в воде

Разрешено ли принимать душ водой, где содержание фтора будет высоким?

Фториды почти не проникают в кожу, если она не повреждена. А вот пить и готовить на такой воде нужно аккуратно, особенно, если в вашем регионе высокое содержание фтора.

Убирает ли фильтр-кувшин последствия?

Обычный фильтр из магазина не поможет добиться низкого содержания фтора в воде. Ищите те, где имеется пометка «от фтора», но эти кассеты прослужат недолго, их нужно часто заменять, да и эффективность невелика.

Читайте также!

Обеззараживание питьевой воды: химические и физические способы

Подробнее

Чем опасен недостаток фтора?

Когда его не хватает в организме, то возникают проблемы с зубами. Например, образуется кариес, потому что эмаль не справляется с кислотностью из-за появившихся бактерий. Также нехватка фтора приводит к проблемам с костями, к примеру, остеопорозу. Повышается их ломкость, риск получения переломов растет.

Можно ли добиться оптимального содержание фтора в воде при помощи кипячения?

Такой метод не работает. Потому что, когда часть воды испаряется, то концентрация фторидов начинает расти, ведь фторид-ион не бывает летучим соединением.

Надо ли думать о том, сколько фтора в воде, когда пользуешься фторированной пастой?

В любом случае содержание фтора в воде нужно контролировать. Особое внимание этому моменту надо уделять, если у вас есть дети. Когда в вашем городе в водоемах количество фтора считается повышенным, нужно отказаться от использования такой пасты, потому что есть риск заболевания флюорозом.

Важно следить за нормальным содержанием фтора в воде, потому что этот фактор существенно влияет на здоровье человека. Нормой, при которой последствий не будет, считается показатель — 1,2 мг/л. Если он превышен, то следует подумать о методе очистки. Если долго пить воду с большим количеством фторидов, то можно заработать проблемы с щитовидкой, почками костями, нервной системой.

В наше время существует множество фильтров для очистки воды, которые считаются эффективными. Задействуют также методы обратного осмоса или дистилляция. Все это помогает защищать ваш организм.

Источник изображения на шапке: freepik / magnific.com

Автор Волчкова Мария Бренд менеджер

Понравилась статья? Поделитесь: