2. Решение ситуационных задач на дефторирование и фторирование питьевой воды

I. Дефторирование воды методом разбавления

Для создания нормальной концентрации фторидов в питьевой воде местную воду с концентрацией фторидов, превышающей ПДК для данной климатической зоны, необходимо разбавлять водой из других источников (привозной водой), где фториды либо отсутствуют, либо их концентрация не превышает ПДК.

Обозначим: V1 - объем воды из местного источника водоснабжения с концентрацией фторидов C1 > ПДК; V2 - объем привозной воды с концентрацией фторидов C2 < ПДК; С3 – концентрация фторидов в воде, полученной после смешения, удовлетворяющая санитарно-гигиеническим требованиям, то есть в интервале между концентрациями, вызывающими эндемический флюороз и кариес. Зависимость между объемами и концентрациями выражается формулой: V1C1 + V2C2 = C3(V1+V2). Для определения объема привозной воды V2 c известной концентраций фторидов C2 примем, что расчет ведется на 1 л местной воды (V1=1 л). Тогда, формула приобретает вид C1 + V2C2 = C3(1+V2). Отсюда V2 = (C1-C3)/ (C3-C2).

Таким образом, для получения удовлетворяющей санитарно-гигиеническим требованиям по концентрации фторидов воды на каждый литр воды из местного источника водоснабжения с концентрацией С1 необходимо добавить объем V2 привозной воды с концентрацией фторидов С2.

Пример. В одном из аулов Средней Азии - ауле С. население использует воду из местного источника водоснабжения – артезианской скважины. Стоматологическое обследование показало, что у 50% школьников 12 лет имеет место флюороз 1-ой степени, у 60% населения в возрасте от 30 до 50 лет, постоянно проживающего в ауле С., имеет место флюороз 2-3 степени. Санитарный анализ воды из артезианской скважины показал, концентрация фторидов составляет 2 мг/л. В ауле Д., находящемся в 10 км от аула С., имеется артезианская скважина, вода в которой содержит фториды в концентрации 0,7 мг/л.

Рассчитайте объем воды из аула С., который необходимо добавлять к местной воде из артезианской скважины, для получения удовлетворяющей санитарно-гигиеническим требованиям по концентрации фторидов с целью профилактики эндемического флюороза.

Решение. Обозначим концентрацию фтора в воде в ауле С. С1 = 2 мг/л, в ауле Д - С2 = 0,7 мг/л. Учитывая, что аулы расположены в зоне с жарким климатом (IV), для которых ПДК составляет 1,2 мг/л, рассчитаем объем привозной воды V2 , необходимой для разбавления местной воды до концентрации фторидов 0,9 мг/л (С3): V2 = (C1-C3)/ (C3-C2) = (2-0,9)/ (0,9-0,7) = 5,5 л.

Ответ: Для получения удовлетворяющей санитарно-гигиеническим требованиям по концентрации фторидов питьевой воды для жителей аула С. необходимо на каждый литр местной воды добавлять 5,5 л воды, привезенной из аула Д.

II. Фторирование воды

Для фторирования используют фторид натрия NaF, кремнефтористый натрий Na₂SiF₆ или аммоний (NH₄)₂SiF₆, в которых массовая доля ионов фтора различна и зависит от молекулярной массы

.

Таблица 35. Массовые доли фтора во фторсодержащих препаратах

Фторсодержащий препарат	Молекулярная масса	Массовая доля фтора в препарате, %
Фторид натрия NaF	41,988	45,25
Кремнефтористый натрий Na2SiF6	188,056	10,10
Кремнефтористый аммоний (NH4)2SiF6	178,153	10,66

Выбор концентрации фторидов (по фтору), до которого необходимо фторировать питьевую воду, определяется климатической зоной.

Таблица 36. Нормы содержания фторидов в питьевой воде

Климатический район	Климат	Нормальная концентрация фторидов, мг/л
I	Холодный	1,0
II	Умеренный	1,0
III	Теплый	0,9
IV	Жаркий	0,7

Расчет количества вносимого фторсодержащего препарата делают по разнице между нормальным и имеющимся уровнем концентрации фторидов. Полученное число есть количество мг фтора, которое необходимо внести с фторсодержащим препаратом на 1 л воды. Учитывая массовую долю фтора в препарате, рассчитывают количество (мг) препарата, вносимого в 1 л воды.

Пример. В Канаде в 1946 г. концентрация фторидов в питьевой воде составила 0,3 мг/л. Распространенность кариеса превысила 40%.

Задание. Можно ли фторировать питьевую воду? Если да, то рассчитайте дозу кремнефтористого натрия Na₂SiF₆ для фторирования питьевой воды.

Решение. Канада расположена в умеренной и холодной климатической зонах. На этом основании нормальная концентрация фторидов должна составлять 1 мг/л. Разница между нормальным и имеющимся уровнем фторидов составляет величину 0,7 мг/л. Для внесения 0,7 мг фтора в виде кремнефтористого натрия Na₂SiF₆ на каждый литр питьевой воды учитываем, что массовая доля фтора в препарате составляет 10,1%. Доза внесения кремнефтористого натрия Na₂SiF₆ составляет Х = 0,7  100/ 10,1 = 6,9 мг на каждый литр питьевой воды.

Ответ. При распространенности кариеса у населения Канады более 40% и концентрации фторидов в питьевой воде 0,3 мг/л воду необходимо фторировать. При использовании кремнефтористого натрия Na₂SiF₆ в качестве фторсодержащего препарата необходимо вносить 6,9 мг препарата на 1 л питьевой воды.