ФТОР

ФТОР (Fluorum, F) — химический элемент VII группы периодической системы Д. И. Менделеева: относится к биомикроэлементам. Ф. играет значительную роль в развитии и минерализации костей (см. Кровезаменяющие жидкости) и др. Соединения Ф. токсичны и на производствах, связанных с их получением или использованием, могут представлять профессиональную вредность.

Впервые в элементарном состоянии Ф. был получен в 1886 г. Муассаном (H. Moissan) путем гидролиза безводного фтористого водорода, содержащего добавки фтористого калия.

По содержанию в земной коре (6,5-10-2 % по массе) Ф. занимает 12-е место среди хим. элементов, в горных породах его концентрация в среднем составляет 300—800 мг/кг, в почвах — от 30 до 320 мг/кг, в поверхностных водоисточниках — 0,1 — 0,8 мг/л, (реже до 6 мг/л), в подземных водах — до 20 мг/л и более, в морской воде — 0,7 —1,4 мг/л, в атмосферном воздухе — от 2*10^-6 до 4*10^-4 мг/м³. Ф. является остеотропным элементом: в зубах и костях человека и животных его содержание достигает 2000 мг/кг и выше, в среднем же оно составляет 240 — 560 и 200—490 мг/кг соответственно.

Источниками Ф., поступающего в биосферу, являются вулканические газы, содержащие до 2,5% фтора, и вулканические горные породы, в к-рых обнаружено ок. 90 фторсодержащих минералов. Во второй половине 20 в. значительная часть поступающего в биосферу Ф. представляет собой результат технической деятельности человека. Наибольшее значение для человека имеют следующие фторсодержащие минералы: флюорит CaF₂ (плавиковый шпат), криолит Na₃AlF₆, фторапатит Ca₅(PO₄)₃F.

Ф. относится к йодом (см.) и радиоактивным хим. элементом астатом (хим. символ At). Атомный номер фтора 9, атомный вес (масса) 18,998. Наряду со стабильным изотопом фтора — ¹⁹F известны 5 искусственных радиоактивных изотопов: ¹⁶F с периодом полураспада (Т_1/2) менее 1 мсек., ¹⁷F(T_1/2 = 70 сек.), ¹⁸F(T_1/2=lll мин.), ²⁰F(T_1/2 = 11,4сек.) и ²¹F(T_1/2 = 5 сек.). Радиоактивный Ф. получают облучением стабильного ¹⁹F дейтронами в циклотроне.

Короткий период полураспада радионуклидов фтора затрудняет их практическое использование. Наиболее долгоживущий из радионуклидов фтора ¹⁸F относится к позитронным излучателям (бета+ — 97%, электроны захвата — 3%) и является единственным радионуклидом Ф., находящим применение в радиоизотопной диагностике, а также в медико-биологических исследованиях. Ценность ¹⁸F для медицины состоит в том, что он, будучи короткоживущим нуклидом, дает возможность получения обширной диагностической информации при минимальном облучении исследуемого. Имеется опыт использования фторбората калия, а также фтористого натрия для диагностики костной патологии и изучения обменных процессов в минерализованных твердых тканях зубов и скелета. Ведутся работы по созданию разнообразных радиофармацевтических препаратов, содержащих в качестве метки 18F, к-рые могут использоваться, напр., для получения томограмм (см. Томография). Для оценки регионарного метаболизма в головном мозге используют 18F-глюкозу. Диагностическую информацию при работе с 18F получают путем определения аннигиляционного гамма-излучения.

Ф. представляет собой бледно-желтый газ со специфическим резким запахом, t°кип —188,13°, при t° — 188—213° конденсируется в жидкость желтого цвета, при t —219,6° затвердевает. Ф. отличается чрезвычайно высокой реакционной способностью и образует соединения со всеми элементами, в т. ч. с азотом и тяжелыми благородными газами. Реакции прямого фторирования протекают по цепному механизму и часто могут переходить в горение и взрыв. Исключительная реакционная способность Ф. обусловливает его высокую биол. активность.

С водой Ф. смешивается во всех отношениях, образуя плавиковую к-ту H₂F₂. При температуре выше 90° плавиковая к-та имеет формулу HF; т. о., она может образовывать как средние (фториды), так и кислые (бифториды) соли.

Недостаточное поступление Ф. в организм является одним из экзогенных этиол. факторов кариеса зубов (см.), особенно в период их прорезывания и минерализации. Эффективной мерой против кариеса является фторирование воды (см.) до оптимального содержания в ней Ф. (ок. 1 мг/л). Этот метод разработан при участии советских ученых и рекомендован ВОЗ для распространения во всех странах. Ф. можно вводить в организм также в виде добавки в поваренную соль, молоко или принимать в виде таблеток. Местно фторсодержащие соединения (фтористый натрий NaF, кремнефтористый натрий Na2SiF6 и др.) применяют в виде аппликаций, втирания паст, р-ров, гелей и др. Для полоскания ротовой полости используют 0,1—0,2% р-ры фтористого натрия.

Ф. стимулирует репаративные процессы при переломах костей, предупреждает развитие сенильного остеопороза (см.). Есть данные, что Ф. снижает накопление стронция (см.) в костной ткани и уменьшает тяжесть вызываемых радиоактивным стронцием поражений. При хрон. воздействии относительно малых доз Ф. наблюдается стимуляция реакций иммунитета, в то время как при длительном действии высоких доз этого элемента (напр., на соответствующих производствах) отмечали угнетение защитных сил организма.

Суточная потребность во Ф. у взрослых составляет 2—3 мг. С пищевыми продуктами взрослый человек получает в среднем 0.8 мг фтора, остальное количество Ф. должно поступать с питьевой водой.

Избыточное поступление Ф. в организм (в основном с питьевой водой или при загрязнении атмосферы выбросами промышленных предприятий), приводящее к хрон. интоксикации Ф., является причиной возникновения флюороза (см.), к-рый поражает в основном постоянные зубы людей, с рождения или раннего детства живущих в очагах эндемического флюороза. Токсическое действие Ф. связано с ингибированием им многих ферментных систем.

Добавление атома Ф. в молекулы различных биологически активных соединений, напр, стероидных гормонов (см.), часто повышает их биол. и фармакол. активность (см. фторурацил (см.), фторбензотэф (см.), используют в химиотерапии опухолей, фторотан (см.)—1,1,1-трифтор-2-хлор-2-бром-этан — для ингаляционного наркоза.

Определяют содержание Ф. колориметрически (см. Колориметрия), электрометрически с фторселективным электродом (см. Амперометрическое титрование), масс-спектрометрии (см.) и другими методами.

Фтор как профессиональная вредность

При добыче и обогащении флюорита, переработке апатитов и фосфоритов, в производстве плавиковой к-ты, фтористых солей и др. в воздух производственных помещений могут выделяться газообразный фтор F₂, фтористый водород HF и др., а также аэрозоли солей Ф. — NaF, AlFg, CaF2 и др.

В условиях производства и загрязнения окружающей среды фторсодержащими промышленными выбросами Ф. может поступать в организм с воздухом и через неповрежденную кожу. Ф. кумулируется в высокоминерализованных тканях. При избыточном поступлении в организм Ф. оказывает токсическое действие, характер и тяжесть к-рого зависят от физ.-хим. свойств соединений Ф., дозы, экспозиции, путей поступления в организм и возраста пострадавшего. Наиболее токсичны газообразные соединения Ф. Токсичность аэрозольных фторидов нарастает по мере увеличения их растворимости. Ингаляционное поступление Ф. в организм опаснее перорального.

Избирательного токсического действия Ф. на какую-либо ткань или функцию не наблюдается. Характер изменений в тканях и органах зависит не только от пути поступления Ф. в организм и вида фторсодержащего соединения, но и от дозы, а также ритма его поступления. Если при однократном или кратковременном поступлении большего количества Ф. в организм (внутрь) в первую очередь страдает центральная и вегетативная нервная система, а также паренхиматозные органы, то при длительном поступлении сравнительно малых доз (чаще всего — с водой в эндемических очагах флюороза), не способных вызвать острое отравление, в первую очередь страдают плотные минерализованные ткани — кости и зубы. Перенос закономерностей действия Ф., установленных в острых опытах, на условии его хрон. воздействия приводит к ошибочным заключениям. Для практики весьма важен твердо установленный факт, что в условиях длительного поступления избыточных количеств Ф. с питьевой водой прежде всего поражаются зубы. В эндемических очагах флюороза никаких других поражений, кроме изменений зубов и скелета, не обнаруживается.

Хрон. профессиональная интоксикация Ф. — профессиональный флюороз — оиисана и изучена довольно подробно. При этом виде флюороза отмечаются поражения зубов, костей, геморрагический синдром, бронхоспазм, поражение миокарда, печени, изменение картины крови.

Лечение хрон. отравления Ф. симптоматическое.

При острых ингаляционных отравлениях газообразными соединениями Ф. (случаи острого ингаляционного отравления аэрозолями соединений Ф. не описаны), возможных при аварийных ситуациях и несоблюдении правил техники безопасности, возникают резкое раздражение глаз и верхних дыхательньгх путей, болезненность и отек слизистой оболочки носа, изъязвление слизистой оболочки носа и ротовой полости, конъюнктивы, а также носовые кровотечения, иногда рвота, удушье, приступы тетании. Возможно нарушение сердечно-сосудистой деятельности (падение АД, изменение проводимости миокарда, нарушение коронарного кровообращения), развитие токсического гепатита, нефропатии; в крови выявляется увеличение числа эритроцитов и повышение концентрации гемоглобина, лейкопения, нейтропении, относительный лимфоцитоз; РОЭ замедленна.

Диагноз острого отравления Ф. ставят на основании производственной ситуации и характерной клин, картины отравления.

Исходом острых ингаляционных отравлений соединениями Ф. могут быть бронхит (см.), Миокардиодистрофия), поражения печени; в тяжелых случаях может наступить смерть в результате поражения легких (геморрагии и отек).

При случайных приемах внутрь большого количества фторсодержащих веществ отмечаются боль в глотке, пищеводе и подложечной области, жажда, слюнотечение, обильное потоотделение, рвота, понос, мышечная слабость, падение АД, повышение температуры тела, одышка, слабость сердечной деятельности, фибриллярные подергивания мышц, судороги.

Первая помощь и неотложная терапия при острых отравлениях газообразными соединениями Ф. заключаются в переносе пострадавшего на свежий воздух, назначении тепловлажных содовых ингаляций, внутрь — кодеин, дионин, димедрол, препараты кальция, отхаркивающие и успокаивающие средства. В тяжелых случаях внутривенно вводят хлорид кальция, сердечно-сосудистые средства; назначают кислород, антибиотики; требуется немедленная госпитализация. При отравлении фторидами, принятыми внутрь, необходимо как можно быстрее произвести обильное промывание желудка через зонд 2% р-ром гидрокарбоната натрия, дать пострадавшему солевое слабительное, атропин под кожу повторно. Дальнейшее лечение симптоматическое.

Экспертиза трудоспособности. При нетяжелом отравлении Ф. пострадавшего временно переводят на другую работу до окончания курса лечения. При тяжелом отравлении с развитием стойких нарушений здоровья (гепатит, нефропатия и др.) рекомендуется отстранение от работы с профвредностью и рациональное трудоустройство.

Профилактика отравлений фтором заключается в предотвращении выделения в воздух производственных помещений газообразного Ф. и его соединений, в частности в виде аэрозолей; необходимы герметизация оборудования и коммуникаций, использование стойких в отношении коррозии материалов, эффективная вентиляция (см.), применение промышленных противогазов марки В (см. Противогазы), респираторов на основе ионитного волокна или марки «Лепесток В» (см. Одежда специальная), резиновых перчаток и сапог (см. Обувь), соблюдение мер личной гигиены, запрещение курения и приема пищи на рабочем месте, предварительный и периодические медосмотры (см. Медицинский осмотр). Женщины в период беременности и кормления ребенка должны быть освобождены от работы с фтором.

Фтор в судебно-медицинском отношении. В суд.-мед. практике наиболее часто встречаются случайные (реже с целью самоубийства) острые отравления фтористым натрием, кремнефтористым натрием, иногда плавиковой к-той, а также органическими соединениями Ф. (см. Фторорганические соединения), нередко с летальным исходом. Смертельная общая доза для человека при введении в желудок фтористого натрия — 5—10 г, кремнефтористого натрия — 4—5 г. Явления отравления при введении в желудок фторсодержащих веществ развиваются быстро. Смерть наступает вследствие паралича дыхательного центра или острой сердечной недостаточности. Сроки переживания при отравлении Ф. от 15—20 мин. до нескольких часов или дней.

При вскрытии часто отмечают раздражение жел-.киш. тракта иногда с явлениями поверхностного хим. ожога слизистой оболочки, полнокровие, дистрофические изменения внутренних органов, жидкую кровь (но иногда кровяные свертки), отек головного мозга. Гистологически (при отравлении кремнефтористым натрием) в миокарде отмечаются интерстициальный отек, фибриноидный некроз; точечные кровоизлияния в мозге, поджелудочной железе, надпочечниках, белковая дистрофия паренхиматозных органов, некротический нефроз, эрозивный гастрит, геморрагический энтерит, очаговые некрозы печени.

Суд.-хим. определение Ф. основано на деструкции исследуемых объектов серной и хлорной к-тами с одновременной отгонкой образующегося фтористого водорода с водяным паром. В дистилляте ионы Ф. обнаруживают реакциями окрашивания (с лантаном и ализаринкомплексоном, с использованием комплексов циркония с эриохромцианином R) и пробой травления стекла. Количественное определение производят фотометрически с использованием комплексов циркония с эриохромцианином R. При оценке результатов анализа необходимо учитывать естественно содержащиеся фториды в тканях органов и биол. жидкостях.

Библиогр.: Вредные вещества в промышленности, под ред. Н. В. Лазарева и И. Д. Гадаскиной, т. 3, с. 19 и др., Л., 1977; Габович Р. Д. и Овруцкий Г. Д. Фтор в стоматологии и гигиене, Казань, 1969, библиогр.; Гофунг И. И. и Казьмина А. А. Острое отравление фтористым натрием, Тер. арх., т. 43, № з, с. 109, 1971; Исикавe Н. и Кобаяси Е. Фтор, Химия и применение, пер. с японск., М., 1982; Киселёва Е. К. Анализ фторсодержащих соединений, М.— Л., 1966; Книжников В. А. Кальций и фтор, Радиационно-гигиенические аспекты, М., 1975, библиогр.; Коломийцева М. Г. и Габович Р. Д. Микроэлементы в медицине, с. 225, М., 1970; Крылова А. Н. и Левченков Б. Д. К вопросу об отравлении кремнефторидом натрия, Суд.-мед. экспертиза, т. 21, № 1, с. 33, 1978; Лаврешин А. Н. Доказательство отравлений соединениями фтора при судебно-химическом исследовании, там же, т. 18, № 4^ с 26, 1975; он же, Определение фторид-ионов в биологических жидкостях, там же, т. 23, № 2, с. 46, 1980; Линденбратен Л, Д. и Лясс Ф. М. Медицинская радиология, М.,1979; Лудевиг Р. и Лос К. Острые отравления, пер. с нем., с. 391, М., 1983; Николаев Н. С. и др. Аналитическая химия фтора, М., 1970; Плотко Э. Г., Костючен-ко В. А. и Панычева Э. К вопросу токсичности плохо растворимых фторидов при ингаляционном воздействии, Гиг. и сан., № 4, с. 14, 1973; Попова М. А. Отравление плавиковой кислотой, Суд.-мед. экспертиза, т. 12, № 2, с. 54, 1969; Радовская Г. Л. и др. Определение фтор-иона в биологических тканях, Гиг. и сан., № 7, с. 59, 1981; Садилова М. С. и Петина А. А. О гигиеническом значении малых концентраций фтора при различных путях поступления в организм, там же, № 8, с. 14, 1970; Справочник по профессиональной патологии, под ред. Л. Н. Грацианской и В. А. Ковшило, с. 335, Л., 1981; Успехи химии фтора, пер. с англ., под ред. А. П. Сергеева, т. 1-2, М.—Л., 1964; Dinman В. D. а. о. Prevention of bony fluorosis in aluminium smelter workers, J. occup. Med., v. 18, p. 7, 1976; Keyes J. W. Perspectives on tomography, J. nucl. Med., v. 23, p. 633, 1982; Marier J. R. Some current aspects of environmental fluoride, Sci. total Environ., v. 8, p. 253, 1977.

P. Д. Габович; H. А. Горбачева (суд.), В. А. Книжников (рад.), С. В. Щербаков (гиг.).