Fluorid im Wasser
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In vielen Teilen der Welt haben hohe, natürlich vorkommende Fluoridkonzentrationen im Grundwasser und in der Kohle zu weit verbreiteter Fluorose – einer schwerwiegenden Knochenerkrankung – in der lokalen Bevölkerung geführt. Wir fluoridieren absichtlich eine Reihe von Alltagsprodukten, insbesondere Zahnpasta und Trinkwasser, weil wir jahrzehntelang davon ausgegangen sind, dass Fluorid in kleinen Dosen keine nachteiligen Auswirkungen auf die Gesundheit hat, die den nachgewiesenen Nutzen bei der Kariesprävention aufwiegen würden. Doch immer mehr Wissenschaftler stellen nun die Vorteile von Fluorid, selbst in kleinen Mengen, ernsthaft in Frage. Dieses Dokument gibt eine kurze Einführung in die Fluoridproblematik, insbesondere in Bezug auf die Qualität des Trinkwassers.
Grundlegende Fakten über Fluorid
Fluorid kommt in der Erdkruste recht häufig vor und kann durch natürliche Prozesse in das Grundwasser gelangen; der Boden am Fuße von Bergen ist besonders anfällig für hohe Fluoridkonzentrationen aufgrund der Verwitterung und Auslaugung von Gestein mit hohem Fluoridgehalt. Gemäß den 1984 von der Weltgesundheitsorganisation (WHO) 1 veröffentlichten Leitlinien ist Fluorid ein wirksames Mittel zur Vorbeugung von Zahnkaries, wenn es in „optimalen“ Mengen eingenommen wird. Eine einzige „optimale“ Tagesdosis kann jedoch nicht festgelegt werden, da der Ernährungszustand des Einzelnen, der stark variiert, die Rate beeinflusst, mit der Fluorid vom Körper aufgenommen wird. Eine kalziumarme Ernährung beispielsweise erhöht die Fluoridretention des Körpers. Wasser ist eine Hauptquelle der Fluoridaufnahme. Die WHO-Leitlinien von 1984 besagten, dass in Gebieten mit warmem Klima die optimale Fluoridkonzentration im Trinkwasser unter 1 mg/Liter (1 ppm oder Teil pro Million) liegen sollte, während sie in kühleren Klimazonen bis zu 1,2 mg/Liter betragen könnte. Die Differenzierung ergibt sich aus der Tatsache, dass wir bei heißem Wetter mehr schwitzen und folglich mehr Wasser trinken.
Der Richtwert (zulässiger Höchstwert) für Fluorid im Trinkwasser wurde auf 1,5 mg/Liter festgelegt, was als Schwelle angesehen wird, bei der der Vorteil der Kariesresistenz noch nicht in ein signifikantes Risiko einer Zahnfluorose übergeht. (Der WHO-Richtwert für Fluorid im Wasser ist nicht universell: Indien beispielsweise senkte seinen zulässigen Höchstwert 1998 von 1,5 ppm auf 1,0 ppm.) In vielen Ländern wird Fluorid absichtlich dem Wasser, der Zahnpasta und manchmal anderen Produkten zugesetzt, um die Zahngesundheit zu fördern. Es sollte beachtet werden, dass Fluorid auch in einigen Lebensmitteln und in der Luft (hauptsächlich aus der Produktion von Phosphatdüngern oder der Verbrennung von fluoridhaltigen Brennstoffen) vorkommt, sodass die tatsächlich aufgenommene Fluoridmenge höher sein kann als angenommen. Es ist seit langem bekannt, dass eine übermäßige Fluoridaufnahme schwerwiegende toxische Wirkungen hat. Wissenschaftler diskutieren jedoch nun, ob Fluorid überhaupt irgendeinen Nutzen hat.
Fluorid: Gut oder schlecht für die Gesundheit?
Fluorid wurde erstmals in den 1940er Jahren zur Bekämpfung von Zahnkaries eingesetzt, seine Wirksamkeit wurde mit zwei Gründen verteidigt:
- Fluorid hemmt Enzyme, die säureproduzierende Mundbakterien züchten, deren Säure den Zahnschmelz angreift. Diese Beobachtung ist gültig, aber einige Wissenschaftler glauben heute, dass die schädlichen Auswirkungen von Fluorid auf andere nützliche Enzyme den positiven Effekt auf die Kariesprävention bei weitem überwiegen.
- Fluoridionen verbinden sich mit Kalziumionen und stärken den Zahnschmelz, wenn er sich bei Kindern bildet. Viele Forscher halten dies inzwischen eher für eine Annahme als für eine Tatsache, da es in Studien in Indien und mehreren anderen Ländern in den letzten 10 bis 15 Jahren widersprüchliche Beweise gibt. Dennoch besteht Einigkeit darüber, dass eine übermäßige Fluoridaufnahme zum Kalziumverlust aus der Zahnmatrix führt, was die Kariesbildung das ganze Leben lang eher verschlimmert als behebt und somit Zahnfluorose verursacht. Eine schwere, chronische und kumulative Überdosierung kann zu der unheilbaren Verkrüppelung der Skelettfluorose führen.
Symptome der Fluorose
Zahnfluorose, die durch verfärbte, geschwärzte, gefleckte oder kreidig-weiße Zähne gekennzeichnet ist, ist ein klares Anzeichen für eine übermäßige Fluoridexposition während der Kindheit, als sich die Zähne entwickelten. Diese Auswirkungen sind nicht sichtbar, wenn die Zähne vor der übermäßigen Fluoridexposition bereits vollständig ausgewachsen waren; daher bedeutet die Tatsache, dass ein Erwachsener keine Anzeichen von Zahnfluorose aufweist, nicht unbedingt, dass seine oder ihre Fluoridaufnahme innerhalb des Sicherheitslimits liegt.
Chronische übermäßige Fluoridaufnahme kann zu schweren und dauerhaften Knochen- und Gelenkdeformationen der Skelettfluorose führen. Frühe Symptome sind sporadische Schmerzen und Gelenksteifigkeit; Kopfschmerzen, Magenschmerzen und Muskelschwäche können ebenfalls Warnzeichen sein. Die nächste Stufe ist die Osteosklerose (Verhärtung und Verkalkung der Knochen), und schließlich werden Wirbelsäule, Hauptgelenke, Muskeln und Nervensystem geschädigt. Ob dental oder skelettal, Fluorose ist irreversibel und es gibt keine Behandlung. Das einzige Heilmittel ist die Prävention, indem die Fluoridaufnahme innerhalb sicherer Grenzen gehalten wird.
Fluorose weltweit
Die neuesten Informationen zeigen, dass Fluorose in mindestens 25 Ländern weltweit endemisch ist (siehe Karte). Die Gesamtzahl der betroffenen Personen ist nicht bekannt, aber eine konservative Schätzung würde zig Millionen betragen. Im Jahr 1993 wurden 15 der 32 Bundesstaaten Indiens als endemisch für Fluorose 2 identifiziert. In Mexiko sind 5 Millionen Menschen (etwa 6 % der Bevölkerung) von Fluorid im Grundwasser 3 betroffen. Fluorose ist in einigen Teilen Mittel- und Westchinas weit verbreitet und wird nicht nur durch Fluorid im Grundwasser, sondern auch durch das Einatmen von Fluorid in der Luft verursacht, das bei der Verbrennung von fluoridhaltiger Kohle 4 freigesetzt wird. Weltweit nehmen solche Fälle von industrieller Fluorose zu.
Einige Regierungen sind sich des Fluoridproblems noch nicht vollständig bewusst oder nicht von seinen nachteiligen Auswirkungen auf ihre Bevölkerung überzeugt. Es sind daher Anstrengungen erforderlich, um weitere Forschung zu diesem Thema zu unterstützen und systematische politische Maßnahmen der Regierungen zu fördern.
Fluorid im Wasser
Da einige Fluoridverbindungen in der oberen Erdkruste wasserlöslich sind, findet man Fluorid sowohl in Oberflächengewässern als auch im Grundwasser. In Süßwasser an der Oberfläche sind die Fluoridkonzentrationen jedoch normalerweise niedrig – 0,01 ppm bis 0,3 ppm. Im Grundwasser hängt die natürliche Fluoridkonzentration von den geologischen, chemischen und physikalischen Eigenschaften des Aquifers, der Porosität und Acidität des Bodens und der Gesteine, der Temperatur, der Wirkung anderer chemischer Elemente und der Tiefe der Brunnen ab. Aufgrund der Vielzahl der Variablen können die Fluoridkonzentrationen im Grundwasser von weit unter 1 ppm bis über 35 ppm reichen. In Kenia und Südafrika können die Werte 25 ppm überschreiten 5. In Indien wurden Konzentrationen von bis zu 38,5 ppm gemeldet 6.
Verhinderung von Fluoridvergiftungen
Eine Fluoridvergiftung kann verhindert oder minimiert werden, indem alternative Wasserquellen genutzt, überschüssiges Fluorid aus dem Trinkwasser entfernt und der Ernährungszustand der gefährdeten Bevölkerung verbessert wird.
Alternative Wasserquellen
Dazu gehören Oberflächenwasser, Regenwasser und fluoridarmes Grundwasser.
Oberflächenwasser
Besondere Vorsicht ist bei der Wahl von Oberflächenwasser geboten, da es oft stark mit biologischen und chemischen Schadstoffen verunreinigt ist. Oberflächenwasser sollte ohne Behandlung und Desinfektion nicht zum Trinken verwendet werden. Viele Wasseraufbereitungstechnologien sind verfügbar, aber die effektivsten sind für den Einsatz in armen Gemeinden meist zu teuer und komplex. Einfache und kostengünstige Technologien, wie Sandfiltration, UV-Wasserdesinfektion oder Chlor-Wasserdesinfektion, sind in einigen, aber nicht allen Fällen ausreichend. Die Kapazität der Gemeinschaft ist ein wesentlicher Faktor für die erfolgreiche Nutzung dieser Technologien. Die Wasserchlorierung auf Haushaltsebene wird nur in Notfällen широко angewendet.
Regenwasser
Regenwasser ist in der Regel eine wesentlich sauberere Wasserquelle und kann eine kostengünstige und einfache Lösung bieten. Das Problem ist jedoch die begrenzte Speicherkapazität in Gemeinden oder Haushalten. Große Speicherbecken sind erforderlich, da die jährlichen Niederschläge in tropischen und subtropischen Regionen extrem ungleichmäßig sind. Solche Becken sind teuer zu bauen und erfordern viel Platz.
Fluoridarmes Grundwasser
Der Fluoridgehalt kann in Brunnen im selben Gebiet stark variieren, abhängig von der geologischen Struktur des Aquifers und der Tiefe, aus der Wasser entnommen wird. Das Vertiefen von Brunnenrohren oder das Anlegen neuer Brunnen an einem anderen Standort kann das Problem lösen. Die Tatsache, dass Fluorid im Grundwasser sowohl vertikal als auch horizontal ungleichmäßig verteilt ist, bedeutet, dass jeder Brunnen in Gebieten, in denen Fluorose endemisch ist, einzeln auf Fluorid getestet werden muss: Das Extrapolieren von Probenbrunnen-Tests auf ein größeres Gebiet liefert kein genaues Bild.
Entfluoridierung von Wasser
Es gibt im Wesentlichen zwei Ansätze zur Behandlung von Wasserversorgungen zur Entfernung von Fluorid: Flockung und Adsorption.
- Flockung – Die Nalgonda-Technik (benannt nach dem Dorf in Indien, wo die Methode entwickelt wurde) wendet dieses Prinzip an. Alaun (hydratisierte Aluminiumsalze) – ein häufig zur Wasseraufbereitung verwendetes Flockungsmittel – wird verwendet, um Fluoridionen im Wasser zu flocken. Da der Prozess am besten unter alkalischen Bedingungen durchgeführt wird, wird Kalk zugesetzt; Bleichpulver kann auch zur Desinfektion des Wassers zugesetzt werden. Nach gründlichem Rühren koagulieren die chemischen Elemente zu Flocken, die schwerer als Wasser sind und sich am Boden des Behälters absetzen. Der Vorgang kann in großem oder kleinem Maßstab durchgeführt werden, und die Technik eignet sich sowohl für den Gemeinschafts- als auch für den Haushaltsgebrauch. Eine Haushaltsversion verwendet zwei 20-Liter-Eimer mit einer Absetzzeit von einer Stunde und nicht mehr als zwei Stunden: Nachdem Koagulation und Absetzen abgeschlossen sind, wird das behandelte Wasser durch einen Hahn 5 cm über dem Boden des ersten Eimers, sicher über dem Schlammspiegel, entnommen und für das Trinken des Tages im zweiten Eimer gelagert.
- Adsorption – Der andere Ansatz besteht darin, Wasser durch eine Säule zu filtern, die mit einem starken Adsorbens wie Aktiviertes Aluminiumoxid (Al2O3), Aktivkohle oder Ionenaustauscherharzen gefüllt ist. Auch diese Methode eignet sich sowohl für den Einsatz in der Gemeinde als auch im Haushalt. Wenn das Adsorbens mit Fluoridionen gesättigt ist, muss das Filtermaterial mit einer milden Säure- oder Alkalilösung rückgespült werden, um es zu reinigen und zu regenerieren. Der Abfluss aus der Rückspülung ist reich an angesammeltem Fluorid und muss daher sorgfältig entsorgt werden, um eine erneute Kontamination des nahegelegenen Grundwassers zu vermeiden.
- Sowohl die Entfluoridierungssysteme für Gemeinden als auch für Haushalte haben Vor- und Nachteile. Entfluoridierungsgeräte, die an eine Gemeinschaftspumpe angeschlossen sind, sind theoretisch pro Kopf billiger als eine Haushaltseinheit, da sie Skaleneffekte nutzen; die ordnungsgemäße Wartung einer gemeinschaftlich genutzten Einrichtung ist jedoch oft problematisch, sodass eine gute Gemeinschaftsorganisation erforderlich ist. Die Haushaltseinheiten sind bequemer für das Filtern kleiner Wassermengen, die nur zum Trinken bestimmt sind, und die Menschen kümmern sich in der Regel besser darum; es ist jedoch ein umfassendes und effizientes Servicesystem erforderlich, um sicherzustellen, dass die Filter zur richtigen Zeit ausgetauscht oder regeneriert werden. Technologie ist nur ein Teil des Problems: der Aufbau lokaler Kapazitäten, einschließlich unternehmerischer Fähigkeiten, kann eine weitaus kritischere und schwierigere Aufgabe sein.
Bessere Ernährung
Klinische Daten deuten darauf hin, dass eine ausreichende Kalziumzufuhr eindeutig mit einem verringerten Risiko für Zahnfluorose verbunden ist. Vitamin C kann ebenfalls vor diesem Risiko schützen. Folglich scheinen Maßnahmen zur Verbesserung des Ernährungszustands einer betroffenen Bevölkerung – insbesondere von Kindern – eine wirksame Ergänzung zu den oben diskutierten technischen Lösungen zu sein.
Entfluoridierung und UNICEF
UNICEF hat eng mit der Regierung und anderen Partnern bei Entfluoridierungsprogrammen in Indien zusammengearbeitet, wo seit vielen Jahren bekannt ist, dass übermäßiges Fluorid in einem Großteil des Grundwassers des Landes vorhanden ist. In den 1980er Jahren unterstützte UNICEF die Technologie-Mission der Regierung bei der Identifizierung und Bewältigung des Fluoridproblems: Die Regierung startete daraufhin ein massives Programm, das noch läuft, um in allen betroffenen Gebieten fluoridsicheres Wasser bereitzustellen.
In den letzten fünf Jahren konzentrierte sich UNICEF im Indienprogramm auf die Stärkung der Systeme zur Überwachung der Wasserqualität, die Erleichterung der Wasseraufbereitung durch Haushalte und die Befürwortung alternativer Wasserversorgungen bei Bedarf. Bildung – sowohl für Haushalte als auch für Gemeinden – ist der Schlüssel zur Strategie. Eine Reihe von Demonstrationsprojekten wurde in von Fluorose betroffenen Gebieten initiiert, wobei der Schwerpunkt derzeit auf der Einführung der Haushaltsentfluoridierung liegt. UNICEF hat auch Forschung und Entwicklung zur Verwendung von aktiviertem Aluminiumoxid zur Entfernung von Fluorid aus Wasser gefördert.
Da Fluorid nun als ein Thema von weltweiter Bedeutung betrachtet werden muss, sollten die jahrelangen Erfahrungen in Indien UNICEF und seinen Partnern helfen, vier Arten von Unterstützung für eine eventuelle Lösung zu leisten:
- Förderung eines besseren Verständnisses des Problems und seiner Auswirkungen auf Kinder;
- Sensibilisierung der relevanten Regierungen und der Öffentlichkeit für die Fluoridproblematik im Besonderen und die Bedeutung der Wasserqualitätsüberwachung im Allgemeinen;
- Demonstration der Wirksamkeit kostengünstiger Fluorid-Entfernungstechnologien durch Pilotprojekte;
- Stärkung der Kapazitäten von Gemeinden und Regierungen zur Fluoroseprävention, einschließlich eines glaubwürdigen Risikobewertungssystems, das sowohl die Wasserqualitätsüberwachung als auch die Gesundheitsüberwachung umfasst.
Referenzen
- „Fluor und Fluoride“, Environmental Health Criteria 36, IPCS International Program on Chemical Safety, WHO, 1984. Die WHO-Richtwerte für Fluorid im Trinkwasser wurden 1996 ohne Änderungen neu bewertet, und das Thema wird derzeit weiter geprüft.
- Prävention und Kontrolle von Fluorose in Indien, Rajiv Gandhi National Drinking Water Mission, 1993.
- „Endemische Fluorose in Mexiko“, Fluoride, Bd. 30, Nr. 4, 1997.
- Daten aus einem nationalen Forschungsprojekt im Rahmen des achten Fünfjahresplans für wirtschaftliche und soziale Entwicklung, 1995.
