底泥氟长期释放机制及其研究成果

0.2.1.1　氟的主要性质

氟，原子序数9，原子量18.9984032，元素名来源于其主要矿物萤石的英文名fluorite。1812年法国科学家安培指出氢氟酸中含有一种新元素，但自由状态的氟一直没有制得。直到1886年，法国化学家Henri Moisson将氟化钾溶解在无水氢氟酸中进行电解，才制得单质氟[1]。常温下氟为淡黄色气体，有刺激性臭味；氟非常活泼，自然界中不存在游离状态的氟。氟的天然同位素只有氟19[1]。

氟在地壳中的含量为0.072%，平均含氟量为625μg/g。氟在地球表面的分布十分广泛，由于氟的离子半径为1.36Å，与O2-（1.32Å）、OH-（1.53Å）基本相似，所以氟的成矿能力很强，在地壳中含氟的矿物有近百种之多。各种岩石中均含有一定量的氟。主要含氟矿石有冰晶石[NaAlF6]、萤石[CaF2]、氟磷灰石[Ca5（PO4）3F]，其他的氟矿石还有氟盐[NaF]、氟镁石[MgF2]、针六方石[Ca3Mg3O2F8]、氟铝石[AlF3·H2O]等。萤石与其他的重矿石一起构成有强阻抗力的砂矿床，当砂岩中的含氟矿石被溶解时，将以碱性氟化物的形式随地表水进入海洋。氟磷灰石结构较复杂，溶解度不高，但分布较广，是生物界氟的主要来源[2]。

氟化物包括氟化氢、金属氟化物和非金属氟化物，有时也包括有机氟化物。除锂、碱土金属和镧系元素的氟化物难溶于水外，其他金属的氟化物均易溶于水。水中的氟基本上是以化合物的形式存在[1]。(www.xing528.com)

氟是极强的氧化剂，是生命不可缺少和人体必需的微量元素之一[3]，可在生物体内积累。氟有助于钙和磷形成羟基磷灰石，促进成骨过程，能提高神经的兴奋性和传导作用[4]。氟在动物体内含量较少时，动物生长发育迟缓，生殖能力降低，可引起动物的造血功能障碍；氟含量较高时对牙齿和骨骼都有害，可以形成斑釉齿和氟骨症以及引起贫血、白血球减少等症状。饮水中含有0.4～0.6mg/L的氟离子时，可预防龋齿，但高于1.5mg/L以上时，就会引起地方性氟中毒[5]。我国饮用水标准中氟含量为1.0mg/L[5]。1908年Fredrick S Mc Kay开始发现氟有改变龋齿的作用[6]。但直到在人齿珐琅质、血液、乳汁特别是脑组织中都发现氟后，人们才重视氟的生物作用。

0.2.1.2　氟的生物功能

国外有关氟的研究是从儿童的龋齿开始的，1950～1960年间，国外科学家对龋齿流行区进行研究发现，饮水中氟含量较低可能是导致儿童龋齿的主要原因，于是考虑在公共饮水中加氟，同时发现水中加氟后不仅有益于儿童生长发育，还可预防老年人骨质变脆[7-21]。E.J.Ncube等[22]对南美洲地下水研究后认为在饮用水中加氟是不可取的，但可以采用氟盐、氟牛奶或者补充氟化物滴定液、加氟维他命等方法补充饮水中氟的不足。20世纪60～90年代M.Teresa Alarcón-Herrera等[23]对墨西哥的Guadiana流域中高氟水与氟斑牙、氟骨症等问题进行了研究，认为氟斑牙和氟骨症是由于氟含量较高造成的。K.Krrishnamohan[24]进一步说明地下水氟污染地区地方性氟中毒发病率较高；随后的研究结论是氟过量时可影响细胞酶系统的功能，破坏钙磷代谢平衡，引起特异的疾病——地方性氟病（地氟病），或称地方性氟中毒。1994年出版的第20届国际氟研究协会学术会议论文集中，各国科学家对氟的致病机理进行了深入的探讨[25]。为此各国都制定了饮水中氟标准，世界卫生组织（WHO）的《饮用水水质标准》（第2版）中氟的含量为1.5mg/L，德国饮用水水质标准为1.0mg/L，俄罗斯饮用水水质标准为1.5mg/L，1996年美国环境保护管理机构提出公共饮水最大氟浓度为4mg/L，次级浓度为2mg/L[26，17]。我国饮用水标准中氟含量为1.0mg/L[27]。