فلوراید در آب

این مقاله به بررسی تركیبات موجود در آب آشامیدنی بالاخص فلوراید می پردازد، همانگونه كه مسلم است آب مهمترین مایحتاج بشر برای زندگی میباشد .پس پرواضح است كه شناخت آب می تواند كمك شایانی به ما در رابطه با استفاده بهینه از این مایع حیات بخش نماید همچنین با بررسی تركیبات موجود در آب می توانیم از رسیدن صدمات احتمالی ناشی از مصرف آب آلوده جلوگیری نماییم .
با توجه به اینكه املاح و مواد گوناگونی در آب وجود دارند و برخی از آنها برای سلامتی مضر است لذا سعی شده است مقدار مجاز برخی از آنها با توجه به استانداردهای جهانی ارائه گرددتا بدین وسیله به روشنگری در این خصوص پرداخته باشیم.
البته نكته قابل توجه این است كه این مقاله بصورت (part to part) نگاشته شده است تا بصورت واقعی ارائه شود و هیچگونه تغییری در متن اصلی داده نشود ، در ادامه نیز نگاهی گذرا به آب برخی مناطق وتركیبات موجود در آنها خواهیم داشت جهت تهیه این مقاله از سایتهای مختلف اینترنتی و همچنین منابع فارسی استفاده شده است كه در انتهای مقالهدر قسمت مراجع به آنها پرداخته شده است .
● مقدمه
آبی كه ما می نوشیم حاوی املاح و مواد گوناگونی می باشد كه پاره ای از آنها مضر و پاره ای دیگر نه تنها مضر نیستند بلكه برای سوخت وساز بدن بسیار مفید می باشند . مواد موجود در آب را می توان به شاخه های بیولوژیكی كه عبارتند از انواع میكروبها و ویروسهاوانگلها و آمیب ها و ... ،و شیمیائی كه عبارتست از عناصر ومواد شیمیائی نظیر بی كربنات وانواع كاتیونها آنیونها كربناتها سولفاتها فسفاتها و ... كه وجود برخی از آنها در آب مایه سلامت و برخی دیگر عامل نقاهت و مرض می باشد .
آب یكی از مهمترینو پر قدرت ترین حلالهای شیمیایی می باشد لذا آب جاریبا توجه بهتركیبات شیمیایی بسترخود مقداری از عناصر را در خود حل می كند در زیر به بررسی اجمالی آنها می پردازیم.
تركیبات موجود درآب عبارتنداز : نیترات ونیتریت ، آهن و منگنز، جامدات معلق،سولفات ، فسفات ،كلراید، فلوراید ،كلسیم و سدیم وعناصرناچیز
▪ درصد فراوانی عناصر در پوسته زمین: (۱)
ـ اكسیژن ۴۹.۵% سدیم ۲.۶۳% كلر ۰.۱۹% باریم ۰.۰۴%
ـ سیلیسیم ۲۵.۷% پتاسیم ۲.۴۰% فسفر ۰.۱۱% نیتروژن ۰.۰۳%
ـ آلومینیم ۷.۴% منیزیم ۱.۹۳% منگنز ۰.۰۹% فلوئور ۰.۰۳%
ـ آهن ۴.۷% هیدروژن ۰.۹% كربن ۰.۰۸% استرانسیم ۰.۰۲%
ـ كلسیم ۳.۴% تیتانیوم ۰.۶% گوگرد ۰.۰۶% سایر عناصر ۰.۴۷%
● جامدات معلق:
جامدات معلق جامداتی هستند كه محلول حقیقی نبوده و می توان با صاف كردن از محیط حذفشان نمود . جامدات كل معرف مجموع جامدات حل شده وجامدات معلق می باشد ( اكثر اوقات به مقدار جامدات كل مانده كل هم اطلاق می شود . در آب با منشأ، بستری است كه آب در آن جاری می باشد از عوامل دیگر ایجاد مواد معلق می توان به نقش كارخانجات صنعتی و كارگاهها كودهای كشاورزی فاضلابهای شهری وصنعتی وكشاورزی و.... در ایجاد مواد معلق اشاره نمود .
استانداردهای سازمان بهداشت آب آشامیدنی آمریكا مقدار كل جامدات را برای یك آب قابل شرب خوب( ۵۰۰ ppm) خاطر نشان كرده است اما اگر در ایالتی و یا ناحیه ای نتوان به این استاندارد دست یافت مقدار(۱۰۰۰ ppm )نیز اجازه داده شده است .لازم به ذكر است كه عملاً هیچ محدودیتی بطور مستقیم بر روی مقدار جامدات حل شده و معلق اعمال نگردیده و این محدوده توسط كدورت آب كه نباید از (۱۰) واحد تجاوز كندكنترل می شود . (۲)
● نیترات:
نیتریت ونیترات از دیگر مواد موجود درآب می باشند كه معمولاً به مقدار نسبتاً كمی در آبهای طبیعی یافت می شوند ، احتمالاً تركیبات نیتروژن دار از طریق فاضلاب های صنعتی و كشاورزی وتاحدودی صنعتی به این آبها وارد می شوند كه با اكسید شدن این تركیبات به نیترات توأم است، اداره بهداشت ایالات متحده آمریكا در ارتباط با استانداردهای آب آشامیدنی ،هیچگونه محدودیتی را در ارتباط با مقدار محتوی نیترات در آب عمل نكرده است . اخیراً،مشخص شده كه وجود غلضت های بالایی از نیترات بالای ppm ۱۰ ? دلیل آبی شدن رنگ نوزادان تحت عنوان methem eglobinemia می باشد معمولاً وجود چنین غلظت های بالایی مربوط به آب چاههایی در مناطق روستایی و نزدیك به منابع نفوذ سطحی می باشد.( البته این تحقیق مربوط به كشور آمریكا می باشد.) (۳)
▪ میزان نیترات در آب چند نقطه در شهر اراك و دو نوع آب معدنی:
ـ منطقه دارایی ۳۹.۶۵ ppm دماوند(آب معدنی) ۷ ppm
ـ منطقه دانشگاه ۱۵.۲ ppm پلور( آب معدنی ) ۲ ppm
● آهن:
آهن به دو گونه آهن فرو و آهن فریك وجود دارد . آهن در فرم فریك كاملاً اكسیده شده در حالیكه در وضعیت فرو ، به گونه ای جزئی اكسیده می گردد . در آزمایش مقدار كل محلول شده و دو نوع ، یعنی آهن فرو و آهن فریك مورد سنجش قرار می گیرد . از آنجاییكه آهن یكی از فراوانترین عناصر پوسته جامد زمین می باشد در اكثر آبهای طبیعی وجود دارد .
آهن در آبهای سطحی به دلیل اكسید شدن توسط اكسیژن ، به صورت فریك می باشد ، اما آهن در آبهای چاه ، معمولاً بصورت فرو دیده می شود ، وقتی آب از درون چاه به سطح زمبن آورده می شود ،به محض تماس با هوای بیرون گاز دی اكسید كربن آزاد گشته و آهن فرو تبدیل به آهن فریك می گردد .
آهن در رده عناصر قشر ساز شبیه كلسیم و منیزیم قرار داده شده است و دلیل آنهم تشكیل رسوب از محلول و تولید یك لایه می باشد ، آهن در آب اشكالات زیادی را تولید می كند ، تولید لكه هایی میكند كه لایه حفاظتی و بهداشتی دستشوئی ها را از بین برده و بر سایر ظروف مشابه تأثیرات سوئی می گذارد . از نقطه نظر قوانین بهداشتی دولت ایالات متحده آمریكا ،حداكثر مقدار این ماده دردرون آب قابل شرب حدود ۰.۳ ppm بصورتFeاست. (۲)(۳) از آنجا كه حضور آهن به مقدار فراوان باعث ناهنجاریهای بهداشتی می گردد از اینرو حذف آن بسیار حائز اهمیت می باشد .
▪ حذف آهن از محیط به همراه فرآیندهای زیر صورت می گیرد(۴)
۱) هوا دادن
۲) منعقد ساختن
۳) نرم كردن توسط آهك و آهك كربنات سدیم
۴) تبادل یونی
۵) صافسازی تماسی
● منگنز:
منگنز بیشتر در آبهای آهن دار با دامنه ای كمتر از آهن وجود دارد. اشكالاتی كه در اثر حضور هریك از آنان بوجود می آید شبیه یكدیگر می باشد وروش حذف آهن بر منگنز نیز تأثیر می گذارد . منگنز بیشتر در آبها وجود داشته و معمولاً مقدارش بیشتر از ۳ ppm نمی باشد این عنصر ،مانندآهن از محلول راسب می شود و به فرم هیدروكسید منگنز قهوه ای یا سیاه رنگ در درون لوله های انتقال ، شیرها و غیره دیده می شود حضور منگنز تولید یكسری لكه های بد رنگ می كند . مقدار منگنز برای اكثر اهداف صنعتی نبایستی بیشتر از(۰.۱ ppm ۴) باشد و جهت تعدادی از فرایندها ، مانند تولید كاغذهای نرم و نازك ، این مقدار منگنز هم به عنوان آلوده كننده مطرح می شود .استاندارد اداره بهداشت آمریكا در این مورد بیشتر نبودن منگنز بصورت Mn درحدود ۰.۵ ppm ? در آب آشامیدنی را توصیه می نماید . (۳)▪ روش های حذف منگنز از آب:
۱) هوادهی
۲) صاف سازی تماسی
۳) نرم كردن توسط آهك با آهك كربنات كلسیم
۴) نرم سازی توسط زئولیت
● عناصر ناچیز موجود در آب :
اصطلاح عنا صر ناچیز به آن دسته از عنا صر كه به مقدار بسیار اندك (درحد اثر) در یك سیستم معین وجود داشته باشند اشاره دارد .
یك تعریف قابل قبول برای عناصر ناچیز چنین است ، عنصری كه به مقدار چند قسمت در میلیون یا كمتر در نمونه وجود داشته باشد اصطلاح مواد ناچیز تعریف كلی تری است كه هم برای مواد شیمیایی و هم برای عناصر بكار می رود .
جدول زیر مهمترین عنا صر ناچیز را كه در آبها یافت می شوند را نشان می دهد ، بعضی از این عناصر به عنوان مواد غذایی برای زندگی جانوری وگیاهی شناخته می شوند ، ، بعضی از این عناصر به مقدار كم مورد نیاز حتمی هستند ولی مقدار زیاد آنها سمی است . بسیاری از مواد موجود در محیط زیست آبی دارای چنین رفتاری هستند.به خواص و ویژگی برخی از آنها در زیر اشاره شده است .
▪ وجود و اهمیت عناصر ناچیز در آبهای طبیعی و فاضلاب ها: (۳)
ـ عنصر منبع تأثیر و اهمیت حدمجاز (ppm)
آرسنیك محصول فرعی استخراج معدن آفت كش ها سمی و احتمالاً سرطان زا ۵ ppm
كادمیم ضایعات صنایع فضولات استخراج معادن- آبكاری- لوله های آب در فرآیندهای شیمیایی جانشین روی می شود- باعث افزایش فشار خون وآسیب به كلیه ها و... ۰.۰۱ppm
بریلیم زغال سنگ و نیروگاههای هسته ای و صنایع فضایی مسمومیت حاد و مزمن و احتمالاً سرطان زا بور زغال سنگ،موادپاك كننده ،فضولات صنعتی سمی برای گیاهان ۱ ppm
كروم آبكاری فلزات، مواد افزودنی به برجهای خنك كننده عنصر ناچیز ضروری ۰.۰۵ ppm
مس آبكاری فلزات،فضولات صنعتی،زباله های شهری و معدنكاوی، عنصر ناچیز ضروری،برای جانوران سمی نیست ولی برای گیاهان سمی است ۱ ppm
فلوئور(یون) منابع ژئولوژیكی- پسمانده صنعتی بیش از ۱ppm باعث خرابی دندان میشود ۱.۷-۱.۸ ppm آهن پسمانده صنعتی-كان آب اسیدی ماده غذایی نه چندان سمی ضروری ۰.۰۵ppm سرب لوله های آب-بنزین معد نكاوی مسمومیت-نابودی حشرات ۰.۰۵ppm منگنز پسمانده صنعتی-كان آب اسیدی به مقدار زیاد برای گیاهان سمی ۰.۰۵p روی پسمانده صنعتی،لوله های آب آبكاری فلزات به مقدار زیاد برای گیاهان سمی ۵ ppm
● فلوئور
فلوئور (۰.۳)گرم به ازاء هر كیلو گرم از وزن پوسته زمین را شامل می شود . تركیبات فلوئور در تولید آلومینیم مورد استفاده قرار می گیرند . و فلوراید در طی ساخت و استفاده كودهای فسفاته كه تا ۴ درصد فلوئور دارندآزاد می شود مقادیر تماس روزانه با فلوراید بستگی به منطقه جغرافیایی دارد. اگر رژیم غذایی شامل ماهی، و چای باشد ،تماس از طریق غذا ممكن است به طور خاص زیاد باشد . در مناطق ویژه ،سایر غذاها و آلودگی هوا در محیط بسته ممكن است به مقدار قابل توجه در كل میزان تماس سهیم باشند مقادیر دریافتی بیشتر ممكن است از مصرف خمیردندان حاوی فلوراید ناشی شوند .
تماس با فلوراید از طریق آب آشامیدنی به مقدار زیاد بستگی به شرایط طبیعی دارد. مقادیر آن در آب خام معمولاًپایین تر از (۱.۵ mg/lit) است اما آبهای زیر زمینی ممكن است در مناطق غنی از مواد معدنی فلوئوردار ، محتوی حدود (۱۰ mg/lit) باشند برخی اوقات فلوراید جهت پیشگیری از پوسیدگی دندان به آب آشامیدنی افزوده می شود .فلورایدهای محلول پس از ورود آب آشامیدنی به بدن به سرعت در سیستم گوارش جذب میشوند. (۳)
در سال ۱۹۸۷ ، IARC (سازمان بین المللی پژوهش بر روی سرطان) فلورایدهای معدنی را در گروه ۳ طبقه بندی كرد. گر چه در یك مطالعه انجام شده بر روی موش های صحرایی نر ،شواهد دو پهلویی در خصوص سرطانزایی به دست آمده ولی مطالعات اپیدمیولوژی گسترده هیچ گونه شواهدی از سرطانزایی در انسان نشان نداده اند .
شواهدی دال بر اینكه مقدار رهنمودی (۱.۵ mg/lit) در سال ۱۹۸۴ نیاز به تجدیدنظر داشته باشد ، غلظت های بالاتر از این مقدار افزایش خط فلوروزیس دندان را به دنبال دارد و غلظت های بسیار بالاتر به فلوروزیس اسكلتی می انجامد . این مقدار بالاتر از آن چیزی است كه برای فلوئورزنی مصنوعی آب توصیه شده است. (۵)
یكی از مطالبی كه باید به آن اشاره كرداین نكته است كه تركیباتی مثل كربنات ? سولفات ودمای محیط وهمچنین pH برروی غلضت فلوراید مؤثر است. تأثیر سولفات بر فلوراید.(۱۱)
▪ آشنائی بیشتر با خواص فلوئور درآب
در سال ۱۹۰۳ برای اولین بار در کلرادوی آمریکا یک دندان پزشک متوجه شد مردمی که ازآبهای دارای فلوئوراستفاده می کننداستحکام دندانهایشان بیشترمی شوداما لکه های قهوه ای رنگی روی دندانهایشان ایجاد می شود . مطالعات بعدی نشان داد که اگر میزان فلوئور آب حدود (۱mg/lit)یا به طور متوسط(۰.۷-۱.۵mg) باشد حداقل ۶۰% کاهش پوسیدگی دندان داریم و لکه های قهوه ای رنگ ایجاد نمی شود .
بررسی دیگری در آمریکا انجام شد . دو منطقه انتخاب شد که آب آنهاکمتر از(۷ mg/lit) یا PPM ( Parts Permillion ) فلوئور داشت.به آب یکی از مناطق فلوئور اضافه کردندو به آب منطقه دیگر فلوئور اضافه نشد. بعد از گذشت۱۰ سال کودکان را موردمطالعه قرار دادند . مشاهده کردند کودکانی که بعداز ۱۰ سال از اضافه شدن فلوئور۱۶ساله شده اند۴۰% پوسیدگی دندانهایشان نسبت به منطقه ای که به آب آن فلوئوراضافه نشده بودکاهش یافته است.و درکودکان۱۲ ساله در حقیقت ۴۸% از پوسیدگی دندانهاکاهش یافته بود.
بدین ترتیب اگراز بدو تولد بتوان فلوئور را به آب اضافه کرد و فلوئور مورد نیاز بدن را تأمین کرد، خطر پوسیدگی دندان ها کاهش می یابد.ضمن اینکه مطالعات بعدی نشان داداصولاً مردمی که ازآبهایی استفاده می کنندکه فلوئورکافی را دارد در آینده کلسی فیکاسیون عروق قلبی مخصوصاً عروق کروندوآئورت کمتر اتفاق می افتد.اما اگر میزان فلوئور از ۱.۵) (PPM تجاوز کند و به ۲برسد فلوئورزیس دندانی شروع می شودو اگر به ۲.۵ برسد معمولاً نشانه های انباشت فلوئور دردندانها که فلوئورزیس نام دارد مشاهده می شود. نکته مهم این است که اگر فلوئور آب در حد ۲.۵ PPM باشد فلوئورزیس ، زیبایی دندانها را از بین می برد .
منظره عمومی دندانها گچ می شود و شفافیت و براقی آنها را از بین می برد.روی این حالت کج دندانها ، یک نوار براق وجود دارد و روی این نوار براق لکه های قهوه ای رنگ دیده می شود . زمانی که فلوئور آب در حد۲.۵ PPM است.فلوئورزیس زیبایی دندانها را از بین می برد اما باعث استحکام دندانها می شود .
در حالی که وقتی مقدار فلوئور آب از حد ۲.۵ PPM بیشتر شود و مخصوصاً زمانی که به ۵-۶) (PPM برسد فلوئورزیس باعث استحکام دندانها نمی شود ، بلکه موجب تخریب بافت دندانی می شود و دندانها کاملاً قهوه ای رنگ شده و به مرور زمان پوسیده و پوک می شوندو کم کم می ریزند.
اگر فلوئور آب به بیش از۱۰ PPM برسدبرای افرادی که بیش از۳۰ سال در چنین منطقه ای زندگی می کنند نه تنها دندانها از بین می رود بلکه تئوزیز استخوانی هم ایجاد می شود. به گونه ای که اگر از ستون فقرات این افراد رادیولوژی تهیه کنیدیک لایه ستون یکنواخت به همراه زوائدی دیده می شودوافرادازدردهای استخوانی به شدت رنج می برند. نکته ای که حائز اهمیت است این است که در مناطقی که فلوئور آب زیاد است فلوئورزیس در دندانهای شیری معمولاً مشاهده نمی شود اما در دندانهای دائمی مشاهده می شود .

منبع : پایگاه مقالات علمی ملاصدرا