В.И.Вернадский в конце XIX века сформулировал основные задачи в области геохимии и выделил ее в самостоятельную науку - науку об истории атомов химических элементов в геологическом развитии планеты Земля. Совместные научные исследования В.И.Вернадского и В.В.Ковальского посвящены изучению миграции химических элементов под влиянием живых организмов. Ими был изучен химический состав различных территорий, и позднее, на основе полученных данных, составлены карты биогеохимического районирования. На картах выделяют биогеохимические провинции, то есть пространственно-территориальные единицы на поверхности Земли, которые отличаются от соседних территорий по уровню содержания химических элементов, что вызывает различную реакцию местной флоры и фауны. Недостатком этих карт было то, что при их составлении районирования горных территорий не производилось. Они просто относились к "горным зонам".
Большой вклад в биогеохимическое изучение микроэлементов в Горном Алтае внес профессор М.А.Мальгин. При районировании горных территорий Алтая он выделил биогеохимические пояса - территории, отличающиеся от сопредельных, расположенных выше или ниже данной в вертикальной поясности, характером поведения химических элементов, зависящем от комплекса природных факторов. Внутри поясов выделяются области с различными содержаниями химических элементов - биогеохимические районы. При выделении биогеохимических провинций (поясов) учитывают не только абсолютное количество или уровень содержания химических элементов, но и их формы. [1]
Интерес к биологическому действию фтора связан, прежде всего, с проблемой заболеваний зубов, таких как кариес и флюороз, так как фтор является микроэлементом.
Минеральную основу зубных тканей - дентина, составляют гидроксилапатит Ca5(PO4)3(OH), хлорапатит Ca5(PO4)3Cl и фторапатит Ca5(PO4)3F. Фторид - ион легко замещает гидроксил - ион в гидроксилапатите, образуя защитный эмалевый слой более твердого фторапатита:
Ca5(PO4)3OH + F- ⇔ Ca5(PO4)3F + OH-
При недостатке в организме фтора развивается широко распространённое заболевание - кариес зубов. Оно начинается с образования на поверхности зуба поврежденного участка эмали в виде пятна. Под действием кислот, вырабатываемых бактериями, происходит растворение гидроксилапатитной компоненты эмали:
Ca3(PO4)3OH + 7 H + = 5 Ca 2+ + 3 H2PO4- + H2O
Наиболее подвержены данному заболевания зубы в момент их прорезывания и минерализации. Очень часто разрушению подвергается не внешняя поверхность зуба, покрытая слоем эмали, а внутренние участки дентина, обнаженные при повреждении эмали.
Помимо зубов при дефиците фтора страдают межреберные мышцы, возможна аномалия сосудов, потеря их эластичности, что, как известно, приводит к их расширению и застойным явлениям. Первые признаки дефицита фтора - это нестабильность позвонков в позвоночнике, наросшие косточки и утолщение суставов (так называемый деформирующий артрит), сосудистые звездочки на коже, фиброзные узлы, фибромы, фиброаденомы.
На человека негативно влияет не только недостаток, но и избыток фтора. При этом нарушается химический гомеостаз. При избытке данного микроэлемента возникает заболевание, называемое флюорозом. При котором происходит повреждение зубов.
Точный механизм возникновения флюороза еще до конца не изучен. Наиболее обоснованными считают представления о токсическом действии фтора на энамелобласты (клетки - строители эмали) в период развития зубов, приводящем к неправильному формированию эмали. Флюороз, в первую очередь, проявляется на резцах верхней челюсти и малых коренных зубах, реже на резцах нижней челюсти и больших коренных зубах. Эмаль зубов в пораженных участках теряет блеск и прозрачность, становится тусклой и приобретает как бы неживой белесоватый тон, что объясняется особенностями светопреломления эмали, структура которой нарушена вследствие хронической фтористой интоксикации. [3]
Недостаточно изучена геохимия фтора в составе природных вод, особенно речных, поскольку этот компонент оказывает большое влияние на питьевые качества воды. Слишком малое (менее 0,01 мг/л), содержание элемента в питьевых водах, а также повышенное его количество (более 1,5 мг/л) вызывает заболевание зубов. Содержание ионов фтора в воде рек, озер и артезианских скважин колеблется в сравнительно узких пределах - от 0,04 до 0,3 мг/л. Изредка в подземных водах количество фтора достигает 1-1,5 мг/л, и как исключение - 5-6 мг/л. В некоторых минеральных источниках (Аахен) его концентрация достигает 31,8 мг/л. Также очень высокое содержание его наблюдается в рапе соляных озер (Баскунчак - 23,4 мг/л, Индер - 37,8 мг/л). [4]
Характерной особенностью биогеохимического районирования Горного Алтая является низкое содержание некоторых микроэлементов (в частности фтора, йода, бора).
До настоящего времени в республике Алтай должного внимания проблеме фторной недостаточности не уделялось. Данная работа направлена на изучение количественного содержания фтора в питьевой воде жителей нашего региона в целом, г.Горно-Алтайске и Майминском районе в частности, так как здесь проживает большая часть населения республики.
По данным СЭС республики Алтай за 1997 г. было установлено, что содержание фтора в питьевых водах республики Алтай колеблется в пределах: 0,02 - 0,7 мг/л. Причем наибольшие концентрации (до 0,7 мг/л) характерны для западных районов республики (Шебалинский, Чемальский, Усть-Канский), а наименьшие (0,02 и менее) - для северных (Майминский).
По городу Горно-Алтайску по данным той же организации за 2004-2005 гг. содержание фторидионов колеблется в пределах 0,02 - 0,58 мг/л. Видно, что диапазон концентраций очень большой, поэтому необходимо проведение исследования для более точного определения количественного содержания фтора.
Нами были проведены исследования по определению содержания фтора в питьевой воде г. Гор-но-Алтайска. Результаты приведены в таблице 1.
Таблица 1
Содержание фтора в питьевых водах г. Горно-Алтайска
| Место отбора пробы |
Содержание фтора , мг/л |
| район Байат |
0,067 |
| родник у милиции |
0,056 |
| ул. Чаптынова |
0,052 |
| ул. Ленкина |
0,047 |
| ул. Промышленная |
0,044 |
| ул. Трактовая |
0,038 |
| район Заимка |
0,030 |
Экспериментально полученные данные подтверждают ранее высказанное предположение об очень низком количественном содержании фтора в воде.
Таким образом, можно сделать вывод: в городе, и республике в целом, необходимо проводить систематические медико-гигиенические исследования по изучению заболеваний населения, связанных с недостаточным поступлением фтора в организм.
Согласно литературным данным известно, что пока эмаль повреждена незначительно, введение натрия фторида способствует образованию фторапатита, облегчая реминерализацию начавшегося повреждения; подщелачивает среду ротовой полости, что способствует нейтрализации кислот, вырабатываемых бактериями, под действием которых и разрушается эмаль зубов.
Обогащение питьевой воды фтором, то есть фторирование воды с целью доведения содержания в ней фтора до нормальной концентрации (1 мг/л), приведет к значительному снижению заболеваемости населения кариесом зубов. Фторирование питьевой воды осуществляется добавлением к ней определенного количества натрия фторида. Фтор содержится также в пищевых продуктах, таких как морская рыба, зерновые культуры, чай, желток куриного яйца, печень, баранина. Однако, с пищей в организм поступает мизерное количество фтора и усваивается он хуже, чем из питьевой воды. Источниками фтора могут также являться фторированная соль и молочные продукты, фторсодержащие лекарственные препараты или растворы, зубная паста, содержащая фтор, и зубной эликсир.
Литература
- Мальгин М.А. Биогеохимия микроэлементов в Горном Алтае. - Новосибирск.: "Наука", 1978. - 271 с. (с.248-254).
- Антонович Т. Фтор в избытке и в дефиците.// Логос-пресс, 2005, N15 (22 апреля).
- Никаноров А.М. Гидрохимия. - Ленинград: Гидрометеоиздат, 1989. - 351 с.