ההפלרה – ההיבט הכימי

כאשר התחלתי להתעניין בנושא ההפלרה לפני מספר שנים אחד הדברים הראשונים שהתחלתי לבדוק היה ההיבט הכימי של ההפלרה, כלומר מה בפועל קורה, איזה חומרים מערבבים ואיזה תהליכים קורים להם. מצאתי שרבים ממתנגדי ההפלרה אינם בקיאים כלל בנושא ולכן רבות מטענותיהן נובעות מבורות.

אני אתחיל מרקע כימי כללי וזאת מכיוון שאני לא יודע מה הרקע של קוראי בלוג. אני כבר אציין מראש שהמודל שבו אני אשתמש הוא די פשטני, אני  משתמש בו משום שהוא נותן הבנה די טובה של התהליכים בלי יותר מדי סיבוכים שלא הכרחיים לצרכינו. במציאות המצב מורכב יותר ודורש ההעמקה בתורת הקוונטים אני מעודד כל אחד שרוצה להעמיק עוד בכימיה.

בטבע  קיימים חומרים שנקראים יסודות, כלומר מדובר שחומרים שעשויים רק מעצמם. החלק הקטן ביותר של יסוד נקרא אטום. האטומים מורכבים משלושה סוגי חלקיקים: פרוטונים בעלי מטען חשמלי חיובי, אלקטרונים בעלי מטען שלילי ונויטרנים נייטרליים. האטום בנוי מגרעין של פרוטונים ונויטרונים שסביבם מסתובבים האלקטרונים. החלקיקים שקובעים את סוג החומר הם הפרוטונים, מספר פרוטונים שונה ייתן חומר שונה. באטום במצבו הבסיסי יש מספר זהה של פרוטונים, אלקטרונים ונויטרונים. אטום שבו מספר הנויטרונים גדול יותר נקרא איזוטופ ואטום שבו יש מספר שונה של אלקטרונים נקרא יון. אטום יכול לקבל או למסור אלקטרונים. מכיוון שלאלקטרון יש מטען חשמלי שלילי אטום שלו מספר אלקטרונים גדול ממספר הפרוטונים נקרא יון שלילי (או אניון) ואטום שלו מספר אלקטרונים הקטן ממספר הפרוטונים נקרא יון חיובי (או קטיון). האלקטרונים הם האחראים לתגובות הכימיות בין חומרים.

הפלואוריד שאנו שותים במים הוא יון שלילי של היסוד פלואור. באופן טבעי הפלואור אינו נמצא במצב טהור, כדור הארץ, אלא כאשר הוא מרוכב בצורת יון שלילי עם יסודות אחרים ויוצר תרכובות הנקראות בשם הכולל פלואורידים. כאשר התרכובות הללו באות במגע או מתערבבות במים הן עוברות תהליכים של של התפרקות כך שלבסוף מה שנשאר הם יון הפלואוריד השלילי והחלקיקים האחרים שהרכיבו את התרכובת בנפרד.

פלואוריד במים באופן טבעי

בטבע הפלואוריד מגיע למי השתייה כתוצאה ממעבר של המים בקרקע המכילה מינרלים עם פלואוריד. המים מפרקים את המינרלים ליון הפלואוריד וחומרים נוספים.

הפלרה מלאכותית

הבסיס מאחורי ההפלרה המלאכותית הוא אותו דבר כמו הטבעית, כלומר חומרים המכילים פלואוריד מוספים למים ואז הם מתפרקים ומשחררים יוני פלואוריד. ישנם כמה כימיקלים המשמשים להפלרה, שני המוזכרים ביותר ע"י מתנגדי ההפלרה הם נתרן פלואורידי וחומצה פלואורסיליצית. למיטב ידיעתי הם גם שני החומרים היחידים המאושרים לשימוש להפלרה במדינת ישראל. נתרן פלואורידי מורכב מהמינרלים נתרן ופלואוריד והחומצה הפלואורוסיליצית מורכבת מפלואוריד, סיליקה ומימן. הכימיקלים כאמור מתפרקים למרכיביהם כאשר המימן בחומצה הפלואורוסיליצית מתרכב עם המים. נתרן וסיליקה הם מינרלים הבטוחים לשתייה.

הנוסחאות הכימיות לתהליך ההפלרה לשלושה כימיקלים שונים: 1) חומצה פלואורוסיליצית 2) נתרן הקספלואורוסילקאט 3) נתרן פלואוריד (סודיום פלואוריד) 4) הפיכת מימן פלואוריד ליוני פלואוריד(מקור  וכן הנוסחא האחרונה לקוחה מכאן   )

מהתוצאת עד פה ניתן להסיק כמה מסקנות לגבי טענות שונות של מתנגדי ההפלרה. הראשונה היא שהשם פלואוריד מייצג מגוון של חומרים שונים. ולכן טענות כמו הפלואוריד הוא רעל הן חסרות משמעות ללא הציון של איזה חומר בדיוק מדובר. למשל הספר 'הונאת הפלואוריד' על מספר מקרים שאנשים נפגעו מ'פלואוריד', רק שמדובר בחומרים אחרים מאלו המשמשים להפלרת המים ולכן הדוגמאות פשוט לא רלוונטיות לנושא. בנוסף טענות כגון 'במקום פלואוריד קונים חומצה' הן טיפשיות שכן החומצה הפלואורוסיליצית היא פלואוריד.

השנייה היא שאין הבדל בין פלואוריד במי השתייה כתוצאה מהפלרה לבין פלואוריד הנמצא במים באופן טבעי. בשני המקרים מדובר באותו יון פלואוריד. ההבדל היחיד מבחינה כימית הוא החומרים הנוספים המרכיבים את הכימיקלים המשמשים להפלרה (למשל נתרן מול סיליקה), אולם מדובר בחומרים אשר לא מהווים בעייה בריאותית. יש הבדלים נוספים בין החומרים הנוגעים לשיקולים פרקטיים כמו עלות, נוחות הובלה והכנסה למים וזמינות, אולם אלה לא רלוונטיים לנושא הרשומה.

והשלישית היא שאנחנו לא שותים את החומרים המשמשים להפלרה. לפעמים נתקלים בטענות כגון החומצה היא רעל או סודיום פלואוריד (השם הלועזי לנתרן פלואוריד שמשום מה משתמשים בו הרבה) הוא רעל. אבל אין זה משנה כיוון שפשוט לא שותים את החומרים האלה. הם מתפרקים לחלוטין במים.

ועכשיו אני רוצה לעבור לחומר שבו נעשה שימוש בהפלרה בארץ ושזוכה להשמצות מרובות הלא הוא החומצה הפלואורוסיליצית.

החומצה הפלואורוסיליצית מורכבת משני אטומי מימן,אטום אחד של סיליקה ושישה אטומים של פלואור. סימולה הכימי הוא החומצה מיוצרת כתוצר לוואי של יצור דשנים ממנירלים מקבוצת האפטיט. האפטיט היא קבוצה של מינרלים המכילה זרחן והזרחן הוא חומר המשמש לעשיית דשנים. האפטיט גם מורכב מיסודות אחרים כמו סידן ופלואור אשר אין להם תפקיד ביצירת הדשנים.במהלך תהליך יצור הדשן "מפרקים" את האפטיט באמצעות חומצה גופריתית כדי להפיק ממנו חומצה זרחתית המשמשת לדשנים. שאר המרכיבים של האפטיט שאינם מנוצלים לדשנים מנוצלים לדברים אחרים. מהסידן שבאפטיט מייצרים גבס, ואילו מהפלואור נוצרים בתהליך שני גזים אשר בהמשך נלכדים במים ויוצרים את החומצה הפלואורוסיליצית. החומצה לא מתפרקת ליוני פלואוריד כי הריכוז שלה גדול מדי.

(מקור – עמוד 43)

אז איפה המתכות הכבדות?

מתנגדי ההפלרה נוהגים לטעון כי החומצה מכילה מתכות כבדות אולם כאמור החומצה עצמה איננה מורכבת ממתכות כבדות, אלא מפלואור, סיליקה ומימן. אבל מכיוון שאת החומצה מפיקים ממנירלים מהקרקע והקרקי עשוייה להכיל גם קצת מתכות כבדות ייתכן שכמות קטנה של מתכות כבדות תגיע גם לתמיסה המימית שבה נמצאת החומצה הפלואורוסיליצית. אבל וזה הדבר החשוב אין שום הכרח שכך המצב. לכן יש תקנים שנועדו למנוע פגיעה בבריאות.

מהו התקן בישראל?

למרבה הצער התקנים בישראל לא נגישים דרך האינטרנט כך שאני לא יכול לקשר אליהם ישירות. אני למחקר שלי מצאתי את התקנים בספריה של הטכניון. אני מניח שגם באוניברסיטאות נוספות ניתן למצוא אותם. אבל יש כן תמונה באינטרנט שלפעמים מוצגת בשגגה כ"בדיקת מעבדה שבה מוצגים ערכים אלו.

בואוו ניסתכל עליהם: קודם ישנה החומצה הפלואורוסיליצית אשר כאמור מקודם נמצאת בתוך תמיסה מימית. משקל החומצה מוצג באחוזים ממשקל התמיסה הכוללת (שרובה היא מים). ישנה גם תחמוצת זרחן שהיא שריד מהאפטיט. אחריה ישנו המימן-פלואוריד אשר הוא אחד משני הגזים אשר נוצרים בתהליך יצור החומצה. לפעמים לא כל הגז הופך לחומצה פלואורוסיליצית. בכל מקרה כאשר התמיסה מוספת למי השתייה גם המימן פלואוריד מתפרק למימן (מתרכב למים) ויוני פלואוריד כמו החומצה.

אחרים באה רשימה של מתכות כבדות והערכים המירביים המותרים שלהן. כל הערכים נתונים במיליגרם מתכת לקילוגרם חומצה. מיליגרם היא מיליונית הקילוגרם. כלומר משקל המתכות מהווה רק כמה מיליוניות מהמשקל הכולל של התמיסה. יש לא מעט מתנגדי הפלרה שלא מודעים לכך ולכן לפעמים נתקלים בטענות כגון התמיסה מכילה רק 20% חומצה וכל השאר זה קוקטייל של מתכות כבדות. זוהי טענה שגוייה, במציאות המתכות מהוות רק כמה מיליוניות מהתמיסה ורובה המוחלט הוא מים.

כאמור אין הכרח שכל המתכות שהוזכרו פה יהיו בכלל בתמיסה, למעשה בדיקות שנעשו בארה"ב (לצערי אין לי נתונים לישראל) מצאו שברוב החומצות שנבדקו לא היו כלל מתכות כבדות. המתכת הנפוצה ביותר הייתה ארסן שנמצאה ב43% מהתמיסות ובכמויות נמוכות בהרבה מהתקן. אחריה היו עופרת ונחושת שאותרו רק באחוזים בודדים מהתמיסות.

קצת מתמטיקה

הפלואוריד מהווה כ80% ממשקל, כלומר על מנת להפליר ל1 מ"ג פלואוריד לליטר מים שזה המקסימום המותר נדרש להוסיף כ1.25 מ"ג חומצה. אם למשל התמיסה שלנו היא בריכוז של 25% חומצה אזי פירושו של דבר הוספה של 5 מ"ג תמיסה. אם ריכוז הארסן הוא במקסימום האפשרי ,כלומר 400 מ"ג לק"ג חומצה, אנחנו נקבל שמקסימום הארסן שיתווסף למי השתייה הוא חצי מיליונית הגרם לליטר מים. זוהי כמות אפסית וכאמור בדר"כ יש פחות ארסן במים אם בכלל .

דוגמא לכך היא העיר פורט קולינס בארה"ב, העיר הזמינה סקר מטעמה לבדוק את הכדאיות והבטיחות של ההפלרה. הם בדקו את המים לפני ואחרי ההפלרה ולא מצאו הבדל מדיד בין ריכוזים של מתכות כבדות לפני ההפלרה ואחריה.

כלומר מדובר בכמות קטנה גם בהשוואה למה שיש במים באופן טבעי. ולכן אני אישית למרות שאני לא מאושר מזה שאולי יש כמויות זעירות של מתכות כבדות בתמיסה אני גם לא מודאג מכך.