氟元素在人体中表现的两面性

氟元素在人体中表现的两面性

摘要:主要从氟的化学性质来分析氟元素在生活中的利弊,从而介绍我们在生活中对于氟的补充或者摄入时应该注意的问题。

关键词人体健康平衡摄取氟骨症氟元素含氟牙膏

氟是人体必需的微量元素之一,但是也有其两面性,摄入量过多和过少都会影响健康。

在必需元素中,人体对氟含量最为敏感,从满足人体对氟的需要到由于氟过量而导致中毒的量之间相差不多,因此氟对人体的安全范围比其他微量元素窄得多。所以,要更加注意自然界、饮水、食物中氟含量对人体健康的影响,尤其是工业排放的氟对环境污染和人类带来的危害。缺氟和氟过量都会对身体造成不同程度的伤害。下面结合氟在人体中起作用的原理介绍氟对人体的利弊。

氟离子具有很强的与钙离子结合的能力。即使在氟离子浓度很低的情况下,都能够穿过皮肤渗入骨骼,与骨质中的钙相结合。这种结合,有有利的一面,这就是氟在人体尤其是在骨骼和牙齿中,参与羟磷灰石的形成,可使骨骼的硬度增强,牙齿的硬度和抗腐蚀能力增强,起着对骨骼的固化作用,特别有利于牙釉质(基本成分是氟磷灰石)的形成。

牙齿的主要成分羟磷灰石会发生如下电离:Ca10(PO4)6(OH)210Ca2++6PO3-4+2OH-(1)。当体内有充足的氟时,氟离子就会与羟磷灰石反应,生成氟磷灰石:10Ca2++6PO3-4+ 2F-Ca10(PO4)6F2。氟磷灰石光滑坚硬,耐酸耐磨,而且能抑制牙齿上残留食物的酸化。在缺氟的情况下,羟磷灰石很容易受酸类的腐蚀:H++OH-H2O(2)。(2)使(1)的平衡向正向移动,从而使牙齿受到腐蚀,同时牙釉质中坚硬而又耐酸的氟磷灰石因为缺氟而形成较少,使牙齿较易受损,导致钙质溶出而形成龋齿。因此,缺氟首先受害的就是牙齿。人们通常选用含氟牙膏,主要是为了防止龋齿的出现。

市面上出售的含氟牙膏按照牙膏中所含氟化物的不同分为以下几种:氟化钠(NaF)牙膏、单氟磷酸钠牙膏、氟化亚锡(SnF2)牙膏、氟化胺牙膏等。目前我国市场上最常见的含氟牙膏是氟化钠牙膏和单氟磷酸钠的单氟牙膏,或者同时含有氟化钠和单氟磷酸钠的双氟牙膏。不同种类的含氟牙膏、也不论是含单氟或者双氟的牙膏很难说有多少差别,最重要的是氟化物和其他成分的相容性。选择含氟牙膏时要注意,如果牙膏中的有效成分是氟化钠,牙膏中的摩擦剂不能是磷酸钙,因为磷酸钙在NaF溶液中的水解产物为羟基磷灰石[Ca10(PO4)6(OH)2]和氟基磷灰石[Ca10(PO4)6F2]的混合物,从而使氟离子失去活性;而焦磷酸钙、二氧化硅、不溶性偏磷酸钠、丙烯酸塑料作为摩擦剂的氟化钠牙膏是稳定的。若牙膏中的有效成分是单氟磷酸钠,它与多种摩擦剂如不溶性偏磷酸钙、无水磷酸二钙、三氧

化二铝、二氧化硅等的相容性好,牙膏中的氟比较稳定。所以我们在选择含氟牙膏时要注意看一看牙膏中所用的氟化物和摩擦剂是什么,选择两者相容性较好的。在人体缺氟时,还可以通过饮用氟化水,即在饮用水中加入适量的氟化物,如氟化钠、氟硅酸钠、氢氟酸等,这就是我们常说的“饮水氟化”;或者通过食用含氟量较高的食物,如牛骨、茶叶,鳕鱼、鲑鱼、沙丁鱼等海产品,贝类、沙棘果、粗粮、菠菜、土豆、苹果、牛奶、蛋等。

但不是任何人在任何时候都需要补氟的,盲目补氟可能会引起氟中毒,形成氟斑牙、氟骨症等。氟斑牙是发生在牙齿发育矿化期间,而恒牙的发育矿化是在6～7岁以前就完成了的,因此3岁以前的儿童应禁止使用含氟牙膏,4～6岁儿童应在大人指导下慎重使用,7岁以上儿童可以使用,但不得将牙膏吞进腹中。在高氟地区就不要额外补氟。因为当氟元素含量过高时,羟磷灰石将会转化为难溶的氟化钙:Ca10(PO4)6(OH)2+20F-=10CaF2+6PO3-4+2OH-,从而导致骨骼中氟化钙的含量越来越高。而含量过高的氟化钙可表现为不同的病理改变:骨硬化、骨质疏松、骨软化和继发性甲状旁腺机能亢进性骨病变。长期过量的氟摄入可使骨形成增多,但所形成的骨排列多不规则,导致骨的质和量的分离现象,表现出明显的生理毒性:氟斑牙或氟骨症。

氟中毒主要与生活环境、饮用水、生活习惯有关。地下水的氟污染首先是氟的天然污染,即萤石CaF2、冰晶石Na3A1F6、氟磷灰石Ca5(PO4)3F、黑云母(Mg•Fe)2(A1Si3O10)(OH•F)2和电气石、氟碳铈矿Ce(CO3)F、氟碳钙铈Ce2Ca2(CO3)3F2、氟碳钡铈矿Ba(Ce•La)2(CO3)3F2等含氟矿物在物理风化作用下,经大气降水的冲刷、搬运后而溶解于水。其次是氟的人为污染:即人们在生产活动中排出含有氟的工业“三废”物质的污染。如磷肥厂、化工厂使用含氟、磷的矿石[3Ca3(PO4)2•CaF2],能产生大量的含氟粉尘;冶炼厂使用高氟铁矿与电解铅、铝等,玻璃陶瓷工业以及煤炭的燃烧,它们都排出了大量含氟的废气、废渣与废水。大气中HF、SiF4、H2SiF6、F2和氟粉尘等含氟微粒的存在也直接影响到人体的氟摄入量。在地球上所有的生物中,茶叶中氟的含量最高,而且越是存放时间久远的劣质茶叶,其含氟量越高。利用老茶叶、老梗子发酵压制而成的砖茶,其氟含量高出普通茶叶几十倍,高出优质茶叶上百倍。长期饮用这样的砖茶,将会导致慢性氟中毒。因此提倡饭后饮茶,避免空腹饮茶,饭后饮茶,有助于食物的消化,而空腹饮茶则会增加氟在肠道的吸收量。

一旦出现氟中毒,应及时诊治。唯一的、最根本的、最有效的根治氟中毒的办法就是切断氟的污染源。

参考文献

[1] 教师教学用书(化学第一册).北京:人民教育出版社出版,2003:81-84

[2] 周志刚.中学化学,2007,(2):17

[3] 北京师范大学,华中师范大学,南京师范大学无机化学教研室.无机化学.第4版,北京:高等教育出版社,2003:454-464