谈谈饮用水中的氟含量问题

导读：　　氟(fluorine)是卤族元素中原子序数和原水量最小的一个元素，卤素是成盐元素的意思，因为这些元素与碱金属形成的化合物是典型的盐，如氟化钠、氯化钠等等。卤素单质由于有很高的化学活泼性，它们不可能在自然界中自由存在。氟主要是以萤虫CaF2、氟磷酸钙Ca10F2(PO..

　　氟(fluorine)是卤族元素中原子序数和原水量最小的一个元素，卤素是成盐元素的意思，因为这些元素与碱金属形成的化合物是典型的盐，如氟化钠、氯化钠等等。卤素单质由于有很高的化学活泼性，它们不可能在自然界中自由存在。氟主要是以萤虫CaF2、氟磷酸钙Ca10F2(PO4)6、冰晶石Na3AlF6化合物的形式存在于自然界中，氟在地壳中的含量为0.065%～0.09%。地下水与这些矿物接触后将溶入氟的化合物，使地下水中含有一定量的氟，一般可达0.4～0.5mg/L，高的达到10mg/L或者更高。地面水中的氟含量较低，大约为0.01～0.3mg/L。 
　　氟对人体有着重要的生理功能，是牙齿和骨骼的组成部分。正常情况下，牙齿含氟量为200～600ppm，成年人牙齿的含氟量为11mg/100g，而患有龋齿(dentalcaries)的人，牙齿含氟量仅为6mg/100g。保持饮用水中一定量的氟，或从食物中摄入足量的氟，可以预防龋齿，其机理是氟能取代珐琅质的一部分羟基磷灰石的羟基，形成不溶于酸的结晶，因而可增强对口腔微生物产生的酸的抵抗力。如果氟摄取量不足，则氟转变为牙齿釉质的过程就会发生障碍，促进龋齿的形成。国内调查资料表明，水中含氟量0.5mg/L以下的地区居民龋齿率一般达50%～60%；水中含氟0.5～1.0mg/L地区龋齿率则一般仅为30%～40%左右。 
　　人的骨骼中含氟量随年龄增长而增长，直至50岁时，有210g氟贮存于骨骼中，所以氟是人体必须的微量元素之一，人体的生理需要量为每日1～1.5mg。日本与美国的营养学研究机构公布的成人健康维持量为2.1～2.3mg，如摄入过量，氟在人体内积蓄，便会引起氟中毒(fluorosis)。慢性氟中毒的主要表现为氟斑牙（黄牙）和氟骨症。患氟斑牙者，牙齿表面失去光泽、粗糙，有的出现黄色、褐色、黑色色素沉着。我国北方不少地区发现此种病症，严重的可出现片状或大块缺损，牙釉质破坏脱落。国内若干地区的调查表明，在一般情况下，饮用含氟0.5～1.0mg/L的水时，氟斑牙的患病率10%～30%，多数为轻度釉斑；1.0～1.5mg/L时，多数地区氟斑牙发病率已高达45%以上，且中、重度患者明显增多。 
　　氟骨症患者早期出现四肢、脊柱骨骼和全身各关节疼痛、全身乏力，严重的可造成肢体功能发生障碍，全身骨骼和关节变形，甚至瘫痪。我国内蒙阿拉善右旗雅布赖盐池地区，由于饮用水中含氟量达10mg/L，常见此病症。根据国外报导，摄入量达10mg/kg（体量）左右，可发生急性中毒；每日摄入15～20mg，持续10年后，可出现氟骨症；每日摄入总量为20mg ，持续20年以上，可导致残废。饮用水氟含量达8～20mg/L，长期饮用，可引起损伤；3～8mg/L可致氟骨症；超过10mg/L时，会引起残废。 
　　氟与肿瘤(tumor)亦有密切关系。据美国癌症研究所的报告，美国每年35万癌病死亡者中，十分之一与饮氟化水（人为地向饮用水中加入氟化物）有关。有人用无机氟化物作大鼠的致突变活性试验，结果认为氟是典型的无机致突变剂。我国科技工作者曾对内蒙10个旗的饮水氟化物作调查，发现有8个旗高于国家标准的规定允许量，在常见的16类恶性肿瘤中有11类与饮水中氟化物呈正相关，其中对胃、食道，脑瘤有显著意义。 
　　据不完全统计，地方性氟中毒在我国广泛分布，在26个省市、自治区的574个县中，大约涉及47000个村庄，受影响的人群大约4500万。 
　　综合考虑饮水中氟含量为1.0mg/L时对牙齿的轻度影响和氯的防龋齿作用，以及以我国广大的高氟区饮水进行除氟和更换水源所付的经济代价，我国卫生部和建设部共同制订的国家标准GB5749-85“生活饮用水卫生标准”中规定饮用水氟含量不得大于1.0mg/L。 
　　世界各国饮用水中氟含量的规定并不一致。例如全国卫生组织(WHO)制订的、用以指导世界各国制订饮用水水质标准的“饮用水水质准则”规定氟含量的限值为1.5mg/L；而欧洲共同体制订的、用以指导欧共体各国制订饮用水水质标准的“饮水水质指令”规定氟的最大允许值为0.7～1.5mg/L。美国“国家暂行一级饮水法规”规定饮水中的含氟量为1.4～2.4mg/L （依环境温度而定）。其他国家大多为1.0～1.5mg/L，这里不一一列举。这是因为在制订饮水中氟含量的标准时，要结合当地的气温，气温高，饮水量多，氟含量就要低些；气温低，饮水量少，氟含量就允许多些。此外还考虑当地空气中的氟含量，食物中的氟含量来决定饮用水中允许的氟含量的多少。 
　　从防止龋齿角度来看，当饮水中的氟含量低于0.5mg/L时，可以考虑向水中加入一定量的氟化物，这就是所谓进行饮用水的氟化(fluorization)。美国不少地区采用饮水氟化工艺，我国广州市过去也曾向自来水中投加氟化物，后来由于考虑到氟可以从饮食中得到补充以及其他因素，而停止了加氟。从防止氟中毒的角度来看，当饮用水中氟含量达到1.5mg/L或更高时，需考虑除氟。 
　　除氟的方法很多，最便当的方法是采用硫酸或石灰絮凝、沉淀除氟，但效率较差。在电能便宜的地区可以考虑用蒸馏法，即用含氟水制造蒸馏水。也可用冰冻法生产除氟水，含氟水结冰后，将冰块融化，即可获得较纯净的水。通常采用的是除氟剂吸附除氟法，将含氟水以一定滤速通过除氟剂过滤，滤柱出水即可符合饮用含氟量的规定要求。采用的除氟剂(defluorinating agent)有：磷酸三钙、骨灰、活性氧化铝。前两者以机械强度差，再生用强碱强酸，使用不便。活性氧化铝机械强度较好，再生不用强碱强酸，较受欢迎。 
　　电渗析(electroosmosis)、反渗透(reverse osmosis)以及离子交换法(ion exchange)也可用于水的除氟、在除盐的同时氟得以去除。但其工艺较复杂，操作者需经过一定的培训，设备投资也较高，对含盐量及含氟量都高的水，往往采用这些方法。 

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