1.氟元素基本信息
氟元素符号是F。原子序数为9,位于元素周期表中第二周期,第ⅦA族。相对原子质量为19.00,密度1.69克/升,熔点-219.62℃,沸点-188.14℃。它是卤族元素之一。氟的发现史是一篇悲剧的记录。18世纪初,马格拉夫发现氢氟酸以后,安培和戴维就已证明,盐酸和氢氟酸是两种不同的化合物,后一种化合物中有氟。但是这种元素反应特别强,人们无法分离出游离态的氟。不少科学家为制取单质氟而不懈努力,很多人在实验中中毒,有的科学家甚至牺牲了自己的生命。历时100多年后,终于在1886年6月26日由法国化学家亨利·墨森(H。Moissan)通过实验分离出纯态氟,并在1906年获诺贝尔化学奖。氟是一种浅黄色气体,其分子中有两个原子。不过由于氟太活泼,在自然界很难以双原子分子的形式存在。相当大数量的氟,存在于萤石或氟化钙(亦称氟石)及冰晶石等矿物中。氟是人体中必需的一种微量元素,在适宜而安全的范围内,对预防龋病的作用已经得到证实。
2.氟元素在人体内的分布情况
氟是人体必需的微量元素,正常成人体内约含2.6克,占人体内微量元素的第三位,人体中几乎所有的各种器官和组织中都含有氟,骨骼(牙釉质中含量最多)、指甲、毛发中,大约含有96%,在骨骼中,正在处于生长的骨骼中含氟量最高。男性骨骼中氟含量高于女性,且随年龄增长而升高。人的内脏、软组织、血浆中含氟量较低。
氟是以气体、蒸气、无机化合物或粉尘的形式在空气中存在,主要有3个途径进入人体:一是从消化道进入,主要通过饮用水、饮食进入机体;二是从呼吸道进入,主要通过呼吸将游离的氟吸入机体;三是从皮肤进入,主要通过渗透作用进入机体。肠、胃是氟吸收的主要部位。从肠、胃吸收的氟能很快进入血液,其中约有75%与白蛋白结合,一小部分以氟化物的形式参与运输,并很快进入组织、唾液、肾脏里,大量聚集在骨骼及牙齿内。影响氟吸收量的因素主要是含氟量,其次为氟的存在形式。溶解度高的氟化钠最易吸收,氟化钙较差。
氟的排泄主要从肾脏由尿排出,粪便、乳汁、汗液也有少量排出。每天摄入的氟约有50%通过肾脏清除,食物中吸收氟一般75%~90%,剩下的10%~25%则由粪便排出。
3.氟元素对人体健康的作用
(1)氟对骨骼的影响:氟是生物的钙化作用所必需的物质。适量氟有利于钙和磷的利用及在骨骼中沉积,加速骨骼的形成,增加骨骼的硬度,并降低硫化物的溶解度,对骨骼被吸收起抑制作用。因此,氟对儿童的生长发育有促进作用,对老年人骨质疏松症起有益作用。氟吸收过量会引起动物骨骼疏松,使人群发生氟骨症。
(2)氟对牙齿的影响:氟是牙齿的组成部分,氟能被牙釉质中的羟磷灰石吸附,形成坚硬的氟磷灰石保护层,这一保护层能抵抗酸性腐蚀,并能抑制嗜酸细菌的活性,以及对抗某些酶对牙齿的损害,从而防治龋齿的发生。使用氟化水或含氟牙膏,可使龋齿发病率降低50%~70%。氟吸收过量对牙齿造成损害,产生氟斑牙和牙缺损。
(3)氟与其他元素:氟与钙和磷有协同作用,氟是生物的钙化作用所必需的物质,适量氟、钙和磷有利于骨骼生长发育。氟能促进肠道对铁的吸收,有利于防治贫血。氟过量也能影响钙和磷代谢,引起骨密度增加,对骨骼有脱钙作用。
4.缺氟引起的相关疾病
(1)缺氟会引起龋齿:龋齿是牙齿硬组织的一种慢性疾病,是牙齿在外界因素的影响下,牙釉质、牙本质甚至牙骨质发生进行性破坏所致。这种疾病分布很广,是人类最常见的疾病。出现牙齿缺损、疼痛,甚至破坏咀嚼器官的完整性,并能引起牙槽及颌骨的炎症,甚至影响全身健康。氟在机体含量极微,但对体内硬组织,特别是牙齿有很重要影响。环境氟化物与龋齿有密切关系,美国调查两个城镇学校龋齿患病率为7.9%,与城镇饮水含氟低有关。经流行病学调查结果证实,饮水含氟1毫克/升时,对牙齿健康有益,用氟溶液和氟牙膏可以防治龋齿。
(2)缺氟会导致骨质疏松症:适量的氟有助于钙、磷的正常代谢,促进骨骼生长,增强骨骼的强度,预防骨质疏松症。老年人缺氟时,钙、磷的利用受到影响,可导致骨质疏松,增加骨折的发病率。对骨质疏松患者,服用适量的氟化钠,会使病症减轻。
(3)缺氟与其他疾病:氟能促进肠道对铁的吸收,缺氟会引起机体造血功能障碍,导致缺铁性贫血。缺氟可能影响生殖功能、伤口愈合;经调查发现,氟缺乏地区易发生动脉硬化,导致冠心病。
5.高氟对人体健康的危害
经实验与临床研究认为,氟是高毒性物质,环境中含有微量浓度的氟就能抑制骨骼、牙齿、心血管、肾脏、甲状腺、皮肤、神经系统等器官和组织中酶的活性。
(1)氟斑牙:在地方病和职业病人群调查中发现,饮用水中含氟量达1毫克/升,饮用这种水的儿童可有10%患有不同程度的牙齿氟中毒症状。氟作用于牙齿使牙釉受到损害,出现斑痕,人们称为氟斑牙。临床上把氟斑牙分为3型:①白垩型。牙齿表面失去光泽,粗糙似粉笔,触之有细沙感,可成点状或线状,或为不规则小片,重者可波及牙的整个表面,非白垩区呈淡白浅黄色。②着色型。表面出现微黄色,逐年加重变为黄褐色或黑褐色。③缺损型。牙釉质损害脱落,呈点状或片状凹陷,或出现广泛的黑褐色斑块,有浅窝或斑样缺损。氟斑牙与水、空气、食物中含氟量有关。在自来水中加氟防治龋齿是不安全的,有可能引起氟中毒。氟斑牙是氟中毒的早期症状之一。
(2)氟骨症:过量的氟主要通过破坏正常的钙磷代谢,抑制酶的活性进入人体。氟与钙结合形成氟化钙,沉积于骨组织中使之硬化,并引起血钙降低。血钙降低使甲状旁腺激素分泌增加,动员骨钙入血,骨基质溶解,最终引起骨质疏松和软化。氟骨症主要病理表现为四肢脊柱关节持续疼痛,进而关节活动障碍,肌肉萎缩、肢体麻木、僵直变形,甚至瘫痪。
(3)神经系统损害:氟中毒神经系统损害占10%,常表现为四肢麻木,双下肢无力,肌张力增强,腱反射亢进,压迫性截瘫和大小便失禁等。神经根主要症状是刺痛,感觉异常,肌萎缩等。少数患者可出现耳聋、耳鸣、视力减退、头痛、恶心等症状。
氟中毒多因水、空气和食物含氟过高引起。工业氟中毒和地方性氟中毒,临床症状一样。预防该病应降低氟对空气和水的污染。预防性治疗可补充钙和维生素C。维生素C和钙具有抗氟化物毒性作用,维生素C对脯氨酸的羟化具有重要作用。足够量的维生素C能够抵抗氟化物对胶原合成过程的毒性作用。
6.氟元素的主要饮食来源
人体中氟的主要来源是饮用水。有研究认为,饮用水中含氟量为1.0~1.5毫克/升较为适宜,最高不得超过2.0毫克/升。氟含量比较丰富的食物有大豆、菠菜、苹果、牛奶及蛋类、肉类、谷物等。但是,含氟量最丰富的是茶叶、加氟的水、虾、鳕鱼、鲑鱼、沙丁鱼、大马哈鱼等。谷类食品含氟量低,吸收率低,海产品含氟量高,吸收率亦高。
“专家健康提醒”
(1)氟元素的摄入:通常成年人每天所需的氟为3毫克;青少年每天所需的氟为2~3毫克;儿童每天所需的氟为1.5~2毫克;婴儿每天所需的氟为0.1~0.7毫克;孕妇每天所需氟为3毫克。一般中年女性、3岁以上儿童和老年人要注意对氟的补充,因为中年女性易患骨质疏松症,3岁以上的儿童正处于换牙期,老年人则是由于身体各组织器官功能下降,所以适量地摄取氟对他们的健康更为重要。此外,市场上出售的加氟牙膏含有氟化钠、氟化锶等氟化物,有防龋齿作用,在缺氟地区,可用含氟的牙膏刷牙,每天两次,早晚各1次,有助于牙齿的健康、洁白、坚固。用茶水漱口也可以防治龋齿。
(2)推荐补氟食谱
三宝粥
“主要原料”主料用大豆、红果、大米,作料为白糖。
“制作方法”选子粒饱满、无病虫害的大豆,放入清水盆中浸泡10小时左右,使其变软,待用;选无病虫害红果用清水冲洗干净,去蒂去核;将大米淘净。将3种准备好的主料一起放入锅中,并加入适量的水,先用大火煮开,再用小火慢熬,直熬到锅内食物黏稠后加入适量白糖,搅拌均匀即可食用。
“功效作用”大豆中含有微量元素氟和丰富的蛋白质,能够促进骨骼和牙齿健康生长,大豆中还含有异黄酮,能够预防乳腺癌、卵巢癌、子宫癌等癌症的发生。红果中含有维生素C、胡萝卜素和钙等营养物质,能够促进消化吸收,防止动脉硬化。大米营养丰富,具有健脾养胃、止泻利尿作用。坚持食用三宝粥,能补肾养胃、护齿健骨、补血防癌。最适宜肠胃不适、消化不良、腹泻者食用。三宝粥还对高血压、贫血症、慢性胃炎等,具有治疗作用。
扩展阅读资料
1.任向红,“氟与人体健康”,《化学世界》,1998年第8期
2.罗媛,“氟元素与人体健康”,《广东微量元素科学》,2002年第11期
3.李江平,黎昌健,罗莉,“氟与人体健康”,《牙膏工业》,2004年第4期
4.别同玉,许加生,“氟与人体健康”,《微量元素与健康研究》,2007年第1期
5.李青仁,高阳,王洪伟等,“氟与人体健康”,《世界元素医学》,2007年第1~2期
6.冯雅辉,裴柳,“氟与人体健康”,《生物学教学》,2007年第3期