Vergleich der angepassten Fluoridkonzentrationen zwischen Wasseraufbereitungsanlagen und Endpunkten in Alberta, Kanada.

Obwohl Karies größtenteils vermeidbar ist, stellt sie weltweit die häufigste chronische Erkrankung dar und ist eine Herausforderung für die öffentliche Gesundheit.^{^1,2} Fluorid ist als wirksame Maßnahme zur Kariesprävention etabliert, und die Trinkwasserfluoridierung gilt als die kosteneffektivste präventive Maßnahme für die gesamte Bevölkerung.^³ Fluorid hat sowohl prä- als auch posteruptive Wirkungen. Die präeruptive Wirkung beschreibt den Einbau von Fluoridionen in die Schmelzstruktur während der Zahnentwicklung, indem Hydroxylapatit in Fluorapatit umgewandelt wird.^⁴ Die posteruptive Wirkung bezieht sich auf die Remineralisierung und die Hemmung der Demineralisierung des Zahnschmelzes bei frühkindlicher Karies.^⁵

Fluorid ist ein natürliches Mineral, das in der gesamten Erdkruste vorkommt und weit verbreitet ist. Obwohl Fluorid natürlicherweise im Wasser enthalten ist, ist seine Konzentration nicht immer optimal zur Kariesprävention. Die sogenannte CWF (Certified Water Flow) ist die Anpassung der Fluoridkonzentration im öffentlichen Trinkwasser auf den empfohlenen Wert zur Kariesprävention.^⁶ Die US-amerikanischen Centers for Disease Control and Prevention (CDC) haben die CWF als „eine der zehn größten Errungenschaften im Bereich der öffentlichen Gesundheit des 20. Jahrhunderts“ bezeichnet.^{^7,8} In Kanada wurde die CWF 1945 in Brantford, Ontario, eingeführt. ^{^7,9} Wissenschaftliche Studien haben gezeigt, dass die Bevölkerung in Gemeinden mit fluoridiertem Trinkwasser 20–40 % weniger Karies aufweist als die Bevölkerung in Gemeinden ohne Fluoridanpassung. ^{^10,11} Die kanadischen Richtlinien für die Trinkwasserqualität ^¹² legen eine maximal zulässige Fluoridkonzentration von 1.5 mg/l fest. Wasser mit einer Fluoridkonzentration unterhalb dieses Wertes stellt kein Gesundheitsrisiko dar. Health Canada empfiehlt jedoch eine Fluoridkonzentration von 0.7 mg/l (bzw. 0.7 ppm) im Trinkwasser, da diese als optimal zur Kariesprävention gilt.^{^7,13} Diese Empfehlung basiert auf der Berücksichtigung verschiedener Fluoridquellen wie Zahnpasta, Getränke und mit fluoridiertem Wasser zubereitete Speisen. Laut der American Dental Association lassen sich 25 % der Kariesfälle bei Kindern und Erwachsenen verhindern, die Wasser mit einer optimalen Fluoridkonzentration trinken – eine Aussage, die durch 70 Jahre Forschung gestützt wird.^¹⁴

Durch die lokale und systemische Wirkung von aufgenommenem Fluorid profitieren Kinder unter 8 Jahren während der Zahnentwicklung stark von der Trinkwasserfluoridierung, obwohl alle Altersgruppen von der Fluoridierung im Zusammenhang mit den post-eruptiven Effekten profitieren. ^{^1,2} Lokal wird der Zahnschmelz gestärkt und die sich entwickelnden Zähne nehmen Fluorid auf, was zur Kariesprävention im Erwachsenenalter beiträgt. Bei der Verabreichung von Trinkwasserfluorid ist die Fluoridkonzentration im Trinkwasser der wichtigste Faktor für dessen Wirksamkeit. Obwohl Trinkwasserfluorid über Wasseraufbereitungsanlagen und öffentliche Wasserversorgungssysteme bereitgestellt wird, gibt es nur wenige Studien zur Fluoridkonzentration im Leitungswasser. Daher zielte diese Untersuchung darauf ab, festzustellen, ob die Fluoridkonzentration im Leitungswasser in Kindertagesstätten in der kanadischen Provinz Alberta derjenigen im Leitungswasser entspricht.

Materialen und Methoden

Diese Untersuchung war Teil eines größeren Projekts zur Messung der Bleikonzentration im öffentlichen Trinkwasser. Während der ersten von drei Runden der Wasserentnahme in Kindertagesstätten wurde eine Probe auch auf Fluorid getestet, da das Volumen für beide Analysen ausreichte. Das Ministerium für Kinderdienste stellte eine umfassende Liste mit 3 zugelassenen Kindertagesstätten in Alberta zur Verfügung. Wir berechneten eine Zielstichprobengröße von 1 Kindertagesstätten basierend auf einem 400%-Konfidenzintervall und einer Fehlerquote von 140%. Die Proben wurden nach Standort der Kindertagesstätte anhand der Zonen des Alberta Health Services (AHS) geschichtet: Nord, Edmonton, Mitte, Calgary und Süd.

Die Kindertagesstätten wurden mithilfe einer Vorabumfrage weiter bewertet, die entwickelt wurde, um bei der Auswahl von Einrichtungen mit einer Vielzahl möglicher Risikofaktoren im Zusammenhang mit Blei im Trinkwasser zu helfen. Die endgültige Auswahl wurde von den Direktoren der AHS Environmental Public Health-Zone genehmigt. Die Leitung jeder ausgewählten Kindertagesstätte wurde über ihre Einbeziehung in das Forschungsprojekt informiert, und die Eltern/Betreuer der Kinder, die die Kindertagesstätten besuchen, wurden über das Forschungsprojekt informiert.

Von September bis Dezember 2017 wurden von Praktikanten des Umweltgesundheitswesens Wasserproben nach einem zufälligen Tagesprobenprotokoll entnommen. Die Proben wurden nur aus Wasserhähnen und Brunnen entnommen, die häufig zum Trinken verwendet wurden. Das Wasser wurde als einzelne 250-ml-Probe in 500-ml-Analyseflaschen gesammelt, die vom Alberta Centre for Toxicology (ACFT) bereitgestellt wurden. Alle Wasserproben wurden an das ACFT geschickt und dort innerhalb von 7 Tagen nach der Entnahme zur Analyse empfangen. Das ACFT verwendete Ionenchromatographie, um die Fluoridkonzentrationen im Wasser zu bestimmen.

Die gesamte Datenverarbeitung und -auswertung erfolgte elektronisch über einen passwortgeschützten Computer in einem sicheren Netzwerk. Zur Analyse der Daten und zum Vergleich der Mittelwerte wurden deskriptive Statistiken für die Wasserproben, Kindertagesstätten und WTFs verwendet. Die Stichprobe ist unabhängig und die Annahmen wurden erfüllt, was eine 1-Stichproben-t-Testanalyse mit einem 95%-Konfidenzintervall ermöglichte. Die Datenanalysen wurden mit SPSS (v. 25, SPSS Inc., Chicago, IL, USA) durchgeführt. Wir verwendeten den Kolmogorov-Smirnov-Test, um die Annahmen von Normalität, gleichen Varianzen und Unabhängigkeit zu überprüfen. Basierend auf den Ergebnissen des Kolmogorov-Smirnov-Tests wurde dann ein parametrischer oder nichtparametrischer Test zur Analyse der Daten ausgewählt.

Ergebnisse

Wasserproben zur Fluoridkonzentrationsanalyse wurden in 141 zufällig ausgewählten Kindertagesstätten in 35 Gemeinden in ganz Alberta entnommen. Einige dieser Einrichtungen nutzen fluoridiertes Trinkwasser, andere nicht oder der Status ist unbekannt ( Tabelle 1 ). Die meisten Proben wurden an Küchenarmaturen entnommen, in wenigen Fällen auch an Armaturen in Gruppenräumen und an Trinkbrunnen. Eine der für diese Untersuchung ausgewählten Kindertagesstätten nutzt Wasser aus einem privaten Brunnen (Grundwasserquelle), eine andere bezieht ihr Wasser von einem externen Lieferanten (Lieferant unbekannt).

Die 72 Kindertagesstätten mit angepasster Fluoridkonzentration im Trinkwasser befanden sich in 19 Gemeinden. In diesen Gemeinden wird das Wasser von acht von Alberta Environment & Parks (AEP) regulierten öffentlichen Wasserversorgern geliefert ( Tabelle 2 ). Jede Gemeinde wird von nur einem von AEP regulierten Wasserversorger beliefert. Die Fluoridkonzentration der in den Kindertagesstätten entnommenen Wasserproben lag zwischen 0.58 mg/l und maximal 0.78 mg/l (Mittelwert 0.68 ± 0.50 ml).

Die Differenz der Fluoridkonzentration zwischen den Wasserproben aus den Kläranlagen und den Kindertagesstätten lag zwischen 0.22 und 0.03 mg/L ( Tabelle 2 ). Das heißt, die Fluoridkonzentration am Endpunkt stieg maximal um 0.03 mg/L und sank maximal um 0.22 mg/L. In vier Kindertagesstätten (5.6 %) unterschied sich die Fluoridkonzentration in den Wasserproben nicht von derjenigen der Kläranlage B, die das Wasser lieferte. In zehn Kindertagesstätten (13.9 %) war die Fluoridkonzentration in den Wasserproben höher als die der jeweiligen Kläranlage (0.01–0.03 mg/L); neun dieser Einrichtungen wurden von Kläranlage B und eine von Kläranlage D versorgt. In den verbleibenden 58 Kindertagesstätten (80.5 %) lagen die Fluoridkonzentrationen unter denen der Kläranlage (0.01 bis 0.22 mg/L). Das Wasser in zwei von WTF-G belieferten Kindertagesstätten wies den größten Rückgang der Fluoridkonzentration (ca. 0.22 mg/L) zwischen Einrichtung und Messpunkt auf. WTF-H zeigte den zweitgrößten Unterschied in der Fluoridkonzentration mit einem Rückgang von 0.19 mg/L in der Wasserprobe einer Kindertagesstätte. Abbildung 1 veranschaulicht die Schwankungen der Fluoridkonzentration zwischen den Wasserversorgern und den von ihnen belieferten Kindertagesstätten.

Abbildung 1 : Durchschnittliche Fluoridkonzentration im Wasser von Wasseraufbereitungsanlagen und den von ihnen versorgten Kindertagesstätten in Alberta.

Die Daten zeigten bei der Analyse mittels Kolmogorov-Smirnov-Test eine Normalverteilung ( p = 0.11). Da die Voraussetzungen der Normalverteilung, der Varianzhomogenität und der Unabhängigkeit erfüllt waren, wurde ein parametrischer Test zur Datenanalyse verwendet. Die Fluoridkonzentration im Wasser jeder Kindertagesstätte wurde mit der Fluoridkonzentration im jeweiligen Wasserwerk (WTF) verglichen. Diese Analyse erfordert jedoch mindestens fünf Messwerte; daher erfüllten nur die Wasserwerke WTF-B (35 Kindertagesstätten), WTF-G (14 Kindertagesstätten), WTF-F (5 Kindertagesstätten) und WTF-C (12 Kindertagesstätten) dieses Kriterium. Basierend auf diesen 66 Messwerten konnten signifikante Unterschiede zwischen den Fluoridkonzentrationen im Wasserwerk und in den Wasserproben der angeschlossenen Kindertagesstätten festgestellt werden ( Tabelle 3 ). Die Gesamtergebnisse zeigen eine mittlere Fluoridkonzentration an den Endpunkten von 0.76 ± 0.06 mg/L ( p = 0.02) und eine mittlere Differenz von -0.06 (95%-KI -0.01, -0.11).

Diskussion

Unseres Wissens ist dies die erste Studie, die Unterschiede in der Fluoridkonzentration zwischen Trinkwasseraufbereitungsanlagen und Endpunkten untersucht. Sie zeigt, dass die durch die CWF (Canadian Water Flow) bereitgestellte Maßnahme zur Kariesprävention ihr Ziel erreicht: die Zufuhr von Fluorid in der empfohlenen Konzentration. Die kanadischen Richtlinien für Trinkwasserqualität von 2010 ^empfehlen 0.7 mg/l als optimale Zielkonzentration für Fluorid im öffentlichen Trinkwasser. Diese von Health Canada festgelegte Konzentration basiert auf der täglichen Fluoridaufnahme aus verschiedenen Quellen wie Trinkwasser, Lebensmitteln, Getränken und Zahnpasta. Sie bietet positive Auswirkungen auf die Zahngesundheit, liegt deutlich unter der maximal zulässigen Konzentration (1.5 mg/l) und stellt kein Gesundheitsrisiko dar.

In Kanada legen zwar die Bundes-, Provinz- und Territorialregierungen Richtlinien fest, die Entscheidung über die Anpassung des Fluoridgehalts im Trinkwasser obliegt jedoch den Kommunen. Hohe Konzentrationen natürlich vorkommenden Fluorids im Trinkwasser sind in Kanada relativ selten, was die Empfehlungen zur Anpassung des Fluoridgehalts im Trinkwasser zur Kariesprävention untermauert.^{^12,15} Die zur Anpassung des Fluoridgehalts in Wasseraufbereitungsanlagen verwendeten Chemikalien variieren, sind aber alle von der National Sanitation Foundation für die Trinkwasseraufbereitung zertifiziert (NSF/ANSI-Standard 60). Beispiele hierfür sind Fluorokieselsäure, Hexafluorokieselsäure und Hexafluorokieselsäure. Mit diesen Zusatzstoffen wird der Fluoridgehalt im Trinkwasser auf 0.8 ± 0.2 mg/l eingestellt.

Im Rahmen dieses Projekts wurden 67 Proben aus Kindertagesstätten entnommen, die nicht mit fluoridangereichertem Wasser versorgt wurden. In diesen Einrichtungen betrug die durchschnittliche Fluoridkonzentration am Endpunkt 0.17 mg/l, der höchste Wert 0.41 mg/l. Diese Ergebnisse untermauern die obige Aussage, dass der natürlich vorkommende Fluoridgehalt in Trinkwasserversorgungen unter dem für die Zahngesundheit empfohlenen Richtwert von 0.70 mg/l liegt.

Obwohl die empfohlene Fluoridkonzentration im öffentlichen Trinkwasser zur Kariesprävention 0.70 mg/L beträgt ( ^6,12,16) , hat eine Abweichung von ± 0.2 mg/L keinen Einfluss auf die Kariesprävention ( ¹⁷⁾ . Unsere Ergebnisse zeigten Fluoridkonzentrationen von 0.58–0.78 mg/L ( n = 72), ein Bereich, der statistisch, aber klinisch nicht signifikant ist. Diese Studie belegt, dass Gemeinden in Alberta, die die Fluoridkonzentration in ihrer öffentlichen Wasserversorgung anpassen, ihr Ziel erreichen. Die Fluoridkonzentration am Endpunkt (Kindertagesstätten) liegt innerhalb des für die Kariesprävention empfohlenen Bereichs. Daher ist die Anpassung der Fluoridkonzentration im Trinkwasser eine wirksame Maßnahme der öffentlichen Gesundheit zur Reduzierung der Kariesprävalenz. Unsere Ergebnisse unterstützen die Anwendung der Fluoridkonzentration im Trinkwasser als präventive Maßnahme für die Bevölkerung und bestätigen, dass die angepasste Fluoridkonzentration zum optimalen Wert für die Kariesprävention führt.

Eine erhebliche Einschränkung dieses Projekts ist die Fluoridkonzentration in der WTF. Obwohl die von der WTF bereitgestellten Informationen zuverlässig sind, wurde der Test auf Fluoridkonzentration nicht vom selben Labor durchgeführt und die Analysemethoden waren möglicherweise nicht dieselben wie die, die zum Testen des Wassers aus den Kindertagesstätten verwendet wurden (z. B. Ionenchromatographie). WTFs verwenden jedoch ein akkreditiertes Labor und Standardmethoden zur Bestimmung der Fluoridkonzentration. Wir haben die Durchschnittskonzentration in der WTF gegenüber einer einmaligen Stichprobe in den Kindertagesstätten verwendet. Diese Unterschiede könnten einige der Abweichungen im Fluoridgehalt zwischen WTF und Kindertagesstätte erklären. Beispielsweise zeigten 1 Beobachtungen einen kleinen Anstieg der Fluoridkonzentration am Endpunkt im Bereich von 10 bis 0.01 mg/l im Vergleich zu der in der WTF, was schwer zu erklären ist. Darüber hinaus könnte die Probenentnahme als Einschränkung angesehen werden. Es wäre interessant gewesen, mehr Proben aus Kindertagesstätten einzubeziehen, die von WTF-G und WTF-H bereitgestellt wurden, da diese mit den größten Änderungen verbunden waren. Nicht alle von der AEP regulierten Systeme, die Fluoridierung durchführen, wurden getestet. Dies hätte ein viel besseres Bild ergeben.

Fazit

Diese Studie bestätigt, dass die angepasste Fluoridkonzentration in den WTFs in Alberta an den Endpunkten (Kindertagesstätten) bei der ungefähr optimalen Fluoridkonzentration von 0.7 mg/l gehalten wird, mit einer Konzentrationsschwankung im Bereich von 0.58 bis 0.78 mg/l.

DIE AUTOREN

	Gianoni-Capenakas ist PhD/Assistenzarzt für Kieferorthopädie an der School of Dentistry der University of Alberta, Edmonton, Alberta.
	Frau Popadynetz ist Gesundheitsinspektor für gesunde physische Umgebungen, Provinzstrategien und -projekte, Alberta Health Services, Edmonton, Alberta.
	Herr Younger ist leitender Beamter/Gesundheitsinspektor III, Provinzkoordinator für Trinkwasser, Healthy Physical Environments, Alberta Health Services, Edmonton, Alberta.
	Mr. White ist leitender Beamter/Koordinator für Krankheitskontrolle, Environmental Public Health, Südzone, Alberta Health Services, Edmonton, Alberta.
	Frau Hodgkinson ist Direktor für Umwelt und öffentliche Gesundheit, Südzone, Sichere und Gesunde Umgebungen, Alberta Health Services, Edmonton, Alberta.
	Dr. Patterson ist stellvertretender Vorsitzender (akademisch) und Professor an der School of Dentistry, Fakultät für Medizin und Zahnmedizin, University of Alberta, Edmonton, Alberta.
	Dr. Pacheco-Pereira ist klinischer Assistenzprofessor für Radiologie an der School of Dentistry der University of Alberta in Edmonton, Alberta.
	Dr. Figueiredo ist Zahngesundheitsbeauftragter der Provinz, Bevölkerungs- und öffentliche Gesundheitsbeauftragter der Provinz, Alberta Health Services und University of Alberta, Edmonton, Alberta.

Korrespondenzadresse: Dr. Silvia Gianoni-Capenakas, School of Dentistry, University of Alberta, 5. Stock, ECHA 5-488, 11405 87 Ave, Edmonton AB T6G 1C9. E-Mail: capenaka@ualberta.ca

Die Autoren haben keine erklärten finanziellen Interessen.

Dieser Artikel wurde einem Peer-Review-Verfahren unterzogen.

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