1.5: Fluoración

Objetivos de aprendizaje

• Describir la regulación relativa al fluoruro
• Enumere los productos químicos que proporcionan iones fluoruro en los suministros de agua
• Calcular la dosis de fluoruro para suministro de agua

La fluoración del agua es la adición controlada de fluoruro a un suministro público de agua para reducir la caries dental. El agua fluorada contiene fluoruro a un nivel que es efectivo para prevenir caries o caries; este proceso puede ocurrir de forma natural o mediante la adición de fluoruro. Por lo general, se agrega un compuesto fluorado al agua potable. Sin embargo, la defluoración es necesaria cuando el nivel de fluoruro natural excede los límites recomendados. En 2011 la Organización Mundial de la Salud (OMS) sugirió un nivel de fluoruro de 0.5 a 1.5 mg/L (miligramos por litro), dependiendo del clima, ambiente local y otras fuentes de fluoruro. El agua embotellada suele tener niveles desconocidos de fluoruro.

La odontología sigue siendo una importante preocupación de salud pública en la mayoría de los países industriales, afectando al 60— 90% de los escolares y a la gran mayoría de los adultos. La fluoración del agua reduce las caries en los niños. La eficacia en adultos es menos clara. Una revisión de la prevalencia de caries dental estima una reducción en las caries cuando la fluoración del agua fue utilizada por niños que no tenían acceso a otras fuentes de flúor. La mayoría de los países europeos han experimentado disminuciones sustanciales en la caries dental sin su uso, sin embargo, la fluoración de la leche y la sal están muy extendidas.

Aunque la fluoración puede causar fluorosis dental en niveles superiores a 2 mg/L diarios, lo que puede alterar la apariencia de los dientes en desarrollo. Además, no existe evidencia clara de otros efectos adversos de la fluoración. Los efectos del fluoruro dependen de la ingesta diaria total de fluoruro de todas las fuentes. El agua potable suele ser la fuente más grande de fluoruro, y otros métodos de terapia con flúor incluyen la fluoración de pasta de dientes, sal y leche. Las opiniones sobre el método más eficiente para la prevención comunitaria de la caries dental son mixtas. La Organización Mundial de la Salud informa que la fluoración del agua, cuando es factible y culturalmente aceptable, tiene ventajas sustanciales, especialmente para subgrupos con alto riesgo de caries dental. La Unión Europea (UE) no encuentra ningún beneficio para la fluoración del agua en comparación con el uso tópico.

La fluoración del agua pública se practicó por primera vez en Estados Unidos. A partir de 2012, 25 países tienen fluoración artificial de agua en diversos grados, 11 de ellos tienen más del 50% de su población bebiendo agua fluorada y 28 países tienen agua que está fluorada de forma natural, aunque en muchos de ellos el fluoruro es por encima del nivel de seguridad recomendado. A partir de 2012, alrededor de 435 millones de personas en todo el mundo recibieron agua fluorada en el recomendado. Alrededor de 214 millones de ellos viven en Estados Unidos.

El objetivo de la fluoración del agua es prevenir la caries dental ajustando la concentración de fluoruro en los suministros públicos de agua. La caries dental es una de las enfermedades crónicas más prevalentes a nivel mundial. Aunque rara vez es potencialmente mortal, la caries dental puede causar dolor y perjudicar la alimentación, el habla, la apariencia facial y la aceptación en la sociedad, y afecta en gran medida la calidad de vida de los niños.

El objetivo de la fluoración del agua es prevenir una enfermedad crónica cuyas cargas recaen particularmente sobre los niños y los pobres. La fluoración no afecta la apariencia, el sabor ni el olor del agua potable. Normalmente se logra agregando uno de tres compuestos al agua: fluoruro de sodio, ácido fluorosilícico o fluorosilicato de sodio.

El fluoruro de sodio (NaF) fue el primer compuesto utilizado, y es el estándar de referencia. Es un polvo o cristal blanco, inodoro; se prefiere la forma cristalina si se usa manejo manual, ya que minimiza el polvo. Es más caro que los otros compuestos, pero se maneja fácilmente y suele ser utilizado por compañías de servicios públicos más pequeñas. Es tóxico en cantidades de gramos por ingestión o inhalación.

El ácido fluorosilícico (H2SiF6) es el aditivo más utilizado para la fluoración del agua en los Estados Unidos. Es un subproducto líquido económico de la fabricación de fertilizantes fosfatados. Viene en diferentes fortalezas, típicamente 23— 25%; debido a que contiene tanta agua, el envío puede ser costoso. También se le conoce como ácido hexafluorosilícico, hexafluosilícico, hidrofluosilícico y silicofluórico.

El fluorosilicato de sodio (Na2SiF6) es la sal sódica del ácido fluorosilícico. Es un polvo o cristal muy fino que es más fácil de enviar que el ácido fluorosilícico. También se le conoce como silicofluoruro de sodio.

Estos compuestos fueron elegidos por su solubilidad, seguridad, disponibilidad y bajo costo. Un censo de 1992 encontró que, para los sistemas públicos de abastecimiento de agua de Estados Unidos que reportan el tipo de compuesto utilizado, 63% de la población recibió agua fluorada con ácido fluorosilícico, 28% con fluorosilicato de sodio y 9% con fluoruro de sodio.

Figura\(\PageIndex{1}\): Aplicación de bomba de alimentación del compuesto de fluoruro en el agua potable — La imagen de la Biblioteca del Congreso es de dominio público

Los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC) desarrollaron recomendaciones para la fluoración del agua que especifican requisitos para el personal, reporte, capacitación, inspección, monitoreo, vigilancia y acciones en caso de sobrealimentación, junto con requisitos técnicos para cada uno de los compuestos utilizados. La cantidad máxima de fluoruro de todas las fuentes (incluidas las fuentes no dietéticas) es de 0.05 mg/kg de peso corporal por día para niños y adultos, incluyendo mujeres embarazadas y lactantes.

En 2011, el Departamento de Salud y Servicios Humanos de Estados Unidos (HHS) y la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (EPA) redujeron el nivel recomendado de fluoruro a 0.7 mg/L. En 2015, la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos (FDA), con base en la recomendación del Servicio de Salud Pública de Estados Unidos (PHS) para la fluoración de sistemas comunitarios de agua, recomendaron que los fabricantes de agua embotellada limiten el fluoruro en el agua embotellada a no más de 0.7 miligramos por litro (mg/L). Las recomendaciones anteriores se basaron en evaluaciones de 1962, cuando Estados Unidos especificó el nivel óptimo de fluoruro para oscilar entre 0.7 y 1.2 mg/L, estos estándares no son apropiados para todas las partes del mundo, donde los niveles de fluoruro pueden ser excesivos y el fluoruro debe eliminarse del agua. En 2011, la Organización Mundial de la Salud declaró que 1.5 mg/L debe ser un límite superior absoluto y que 0.5 mg/L puede ser un límite inferior apropiado.

El fluoruro que se produce naturalmente en el agua puede estar por encima, en o por debajo de los niveles recomendados. Los ríos y lagos generalmente contienen niveles de fluoruro menores a 0.5 mg/L, pero las aguas subterráneas, particularmente en áreas volcánicas o montañosas, pueden contener hasta 50 mg/L.

En la mayoría de las aguas de consumo, más del 95% del fluoruro total es el F-, siendo el complejo de magnesio y fluoruro (MGF+) el siguiente más común. Debido a que los niveles de fluoruro en el agua generalmente están controlados por la solubilidad de la fluorita (CaF2), los niveles altos de fluoruro natural se asocian con aguas deficientes en calcio, alcalinas y blandas. La desfluoración es necesaria cuando el nivel de fluoruro natural excede los límites recomendados. Se puede lograr percolando agua a través de lechos granulares de alúmina activada, harina de hueso, carbón de hueso o fosfato tricálcico; por coagulación con alumbre o con precipitación con cal.

Los efectos adversos del fluoruro dependen de la dosis total de fluoruro de todas las fuentes. A la dosis comúnmente recomendada, el único efecto adverso claro es la fluorosis dental, que puede alterar la apariencia de los dientes de los niños durante el desarrollo dental. En abril de 2015, los niveles recomendados de fluoruro en Estados Unidos se cambiaron a 0.7 ppm de 0.7—1.2 ppm para reducir el riesgo de fluorosis dental. El fluoruro es el único contaminante químico que tiene un nivel de contaminado primario, 4 mg/L, y un nivel secundario de contaminación, 2 mg/L.

La fluorosis se puede prevenir monitoreando todas las fuentes de fluoruro, siendo el agua fluorada responsable directa o indirectamente de un 40% del riesgo estimado y otras fuentes, notablemente la pasta de dientes, responsables del 60% restante. La fluoración tiene poco efecto sobre el riesgo de fractura ósea (huesos rotos. No hay asociación clara entre fluoración y cáncer o muertes por cáncer, para cáncer en general y también específicamente para cáncer de hueso (osteosarcoma).

En casos raros, la implementación inadecuada de la fluoración del agua puede resultar en una sobrefluoración que causa brotes de intoxicación aguda por flúor, con síntomas que incluyen náuseas, vómitos y diarrea. Tres de esos brotes se reportaron en Estados Unidos entre 1991 y 1998, causados por concentraciones de fluoruro de hasta 220 mg/L; en el brote de Alaska de 1992, 262 personas enfermaron y una persona murió. En 2010, aproximadamente 60 galones de fluoruro fueron liberados en el suministro de agua en Asheboro, Carolina del Norte en 90 minutos que era una cantidad que se pretendía liberar en un periodo de 24 horas.

Al igual que otros aditivos comunes para el agua como el cloro, el ácido hidrofluosilícico y el silicofluoruro de sodio disminuyen el pH y provocan un pequeño aumento de la corrosividad; sin embargo, este problema se aborda fácilmente aumentando el pH. Si bien se ha planteado la hipótesis de que el ácido hidrofluosilícico y el silicofluoruro de sodio podrían aumentar la captación de plomo humano del agua, un análisis estadístico de 2006 no respaldó la preocupación de que estos químicos causen mayores concentraciones de plomo en la sangre en los niños. Los niveles traza de arsénico y plomo pueden estar presentes en los compuestos fluorados agregados al agua, pero no existe evidencia creíble de que su presencia sea motivo de preocupación.

Se ha investigado el efecto de la fluoración del agua en el medio natural y no se han establecido efectos adversos. Los temas estudiados han incluido concentraciones de fluoruro en aguas subterráneas y ríos aguas abajo; césped, jardines y plantas; consumo de plantas cultivadas en agua fluorada; emisiones atmosféricas; y ruido de equipos.

El fluoruro ejerce su mayor efecto al interferir con el mecanismo de desmineralización de la caries dental. La caries dental es un trastorno que presenta un aumento dentro de la placa dental de bacterias como Sreptococcus mutans y Lactobacillus. Estos organismos producen ácidos orgánicos cuando se consumen carbohidratos, especialmente azúcar. Cuando se produce suficiente ácido para bajar el pH por debajo de 5.5, el ácido disuelve el esmalte dental en un proceso conocido como desmineralización. Después de que el azúcar se haya ido, la pérdida mineral se puede recuperar de los iones disueltos en la saliva. Las caries se producen cuando la tasa de desmineralización excede la tasa de remineralización.

Fuentes de Fluoruro

Pasta dentífrica mejorada con flúor

Suplementos de fluoruro

Alimentos procesados con agua fluorada

Enjuague bucal mejorado con fluoruro

Abastecimiento de agua fluorada

Todos los métodos de fluoración, incluida la fluoración del agua, crean bajos niveles de iones fluoruro en la saliva y el líquido de placa que ejerce un efecto superficial sobre los dientes. Una persona que vive en un área con agua fluorada puede experimentar aumentos de la concentración de fluoruro en la saliva a aproximadamente 0.04 mg/L varias veces durante un día. Técnicamente, este fluoruro no impide que las cavidades controle la velocidad a la que se desarrollan. Cuando los iones fluoruro están presentes en el líquido de placa junto con la hidroxiapatita disuelta, y el pH es superior a 4.5, se forma una chapa remineralizada similar a fluorapatita sobre la superficie restante del esmalte; esta chapa es mucho más resistente a los ácidos que la hidroxiapatita original y se forma más rápidamente que esmalte remineralizado ordinario sería.

El MCLG para fluoruro es de 4.0 mg/L o 4.0 ppm. La EPA ha establecido este nivel de protección basado en la mejor ciencia disponible para prevenir posibles problemas de salud. La EPA ha establecido una regulación exigible para el fluoruro, llamada nivel máximo de contaminantes (MCL), en 4.0 mg/L o 4.0 ppm. Los MCL se establecen lo más cerca posible de los objetivos de salud, considerando el costo, los beneficios y la capacidad de los sistemas públicos de agua para detectar y eliminar contaminantes utilizando tecnologías de tratamiento adecuadas. En este caso, el MCL es igual al MCLG, ya que los métodos analíticos o la tecnología de tratamiento no plantean ninguna limitación.

La EPA también ha establecido un estándar secundario (SMCL) para el fluoruro a 2.0 mg/L o 2.0 ppm. Los estándares secundarios son pautas no aplicables que regulan los contaminantes que pueden causar efectos cosméticos (como la decoloración de la piel o los dientes) o efectos estéticos (como sabor, olor o color) en el agua potable. La EPA recomienda estándares secundarios a los sistemas de agua, pero no requiere que los sistemas cumplan. Sin embargo, los estados pueden optar por adoptarlos como normas ejecutables. La decoloración y/o picadura dental es causada por el exceso de exposición a flúor durante el periodo formativo previo a la erupción de los dientes en los niños. El estándar secundario de 2.0 mg/L se pretende como una guía para un nivel de límite superior en áreas que tienen altos niveles de fluoruro de origen natural. El nivel de SMCL se estableció con base en un equilibrio de los efectos beneficiosos de la protección contra la caries dental y los efectos indeseables de exposiciones excesivas que conducen a la decoloración.

Los estados pueden establecer MCLG y MCL de agua potable más estrictos para el fluoruro que la EPA. Actualmente se encuentran en revisión los estándares de agua potable. La Ley de Agua Potable Segura requiere que la EPA revise periódicamente la regulación nacional primaria de agua potable para cada contaminante y revise la regulación, en su caso. En 2003 y como parte de la primera revisión de seis años, la EPA revisó el estándar de agua potable para fluoruro y encontró que había nuevos datos de salud y exposición disponibles sobre fluoruro ingerido por vía oral. La EPA solicitó que el Consejo Nacional de Investigaciones (NRC) de las Academias Nacionales de Ciencias (NAS) realice una revisión de estos datos y en 2006, la NRC publicó su evaluación en un informe titulado, Fluoruro en el agua potable: una revisión científica de los estándares de la EPA. El NRC recomendó que la EPA actualice su evaluación del riesgo de flúor para incluir nuevos datos sobre riesgos para la salud y mejores estimaciones de la exposición total.

Para calcular la dosis de fluoruro, o cualquier dosis química, hay que conocer las libras de químico y el volumen de agua en millones de galones por día.

• Dosis, mg/L = (Químico, lb)/(Agua, MGD) (8.34 lb/día)

Para determinar la cantidad de solución alimenticia en galones o galones por día al agua tratada, se debe conocer la cantidad de agua a tratar en galones o galones por día, la dosis de alimento en mg/L y la solución alimenticia en mg/L.

• Solución de alimentación, gal = (Alimentación, gal) (Dosis de alimentación, mg/L)/(Solución de alimentación, mg/L)

Al mezclar aguas o mezclar productos químicos de diferentes resistencias, se deben conocer los volúmenes o flujos de los productos químicos y sus resistencias.

• Fuerza de la Mezcla,% = (Vol I, gal) (Fuerza I,%) + (Vol II, gal) (Fuerza II,%)/(Vol I, gal + Vol II, gal) o...
• = (Flujo I, gpd) (Fuerza I,%) + (Flujo II, gpd) (Fuerza II,%)/(Flujo I, gpd) + (Flujo II, gpd)

Cuando se utilizan productos químicos para la fluoración, se necesita conocer el porcentaje de pureza del ion fluoruro. Esta información permite la conversión de libras de dosis química a libras de iones fluoruro disponibles.

• Pureza de Ion Fluoruro,% = (Peso Molecular del Fluoruro) (100%) /Peso Molecular del Químico

Preguntas de revisión

1. Describir la regulación relativa al fluoruro.
2. Enumere los químicos que proporcionan iones fluoruro en los suministros de agua.
3. Calcule la dosis de fluoruro para el suministro de agua si se tratan 2.4 millones de galones cada día y se agregan 14.2 libras de fluoruro durante un período de 24 horas.

Preguntas de prueba

1. La EPA ha establecido una regulación exigible para el fluoruro, llamada nivel máximo de contaminantes (MCL), en ______.
   1. 4.0 mg/L
   2. 2.0 mg/L
   3. 15 ppb
   4. 80 ppb
2. El objetivo de la fluoración del agua es ______ ajustando la concentración de fluoruro en los suministros públicos de agua.
   1. Mejorar la fluorosis esquelética
   2. Mejorar la función renal
   3. Prevenir la caries dental
   4. Desinfectar suministros de agua
3. Al igual que otros aditivos comunes para el agua como el cloro, el ácido hidrofluosilícico y el silicofluoruro de sodio ______ pH y provocan un pequeño aumento de la corrosividad.
   1. Disminuir
   2. Incrementar
   3. No tiene ningún efecto sobre
   4. Ayuda a amortiguar
4. En casos raros, la implementación inadecuada de la fluoración del agua puede resultar en una sobrefluoración que causa brotes de ________, con síntomas que incluyen náuseas, vómitos y diarrea.
   1. Aumento de plomo en el agua potable
   2. Intoxicación aguda por fluoruro
   3. Fluorosis dental
   4. La sobrefluoración no tiene efectos secundarios
5. Si un sistema de agua está tratando un flujo diario total de 2.6 millones de galones de agua que tiene un nivel de fluoruro natural de 0.2 mg/L, ¿cuántas libras de fluoruro se deben agregar al agua cada día en la planta de tratamiento de agua?
   1. 12 libras de fluoruro
   2. 11.2 libras de fluoruro
   3. 10.8 libras de fluoruro
   4. 10 libras de fluoruro