Основу меловых пород составляет карбонат кальция. Кальций – один из самых важных для организма человека элементов, полное удаление которого из воды грозит тяжёлыми последствиями – ведь с водой организм человека получает около 70% кальция.

В природе кальций встречается в составе таких минералов, как известняк СaCO3, ангидрит CaSO4 и гипс CaSO4 2H2O, флюорит CaF2, апатиты Ca5 (PO4)3 (F,Cl,OH), доломит MgCO3·СaCO3.

Соединения кальция находятся практически во всех животных и растительных тканях. На его долю приходится 3,38 % массы земной коры (5-е место по распространенности после кислорода, кремния, алюминия и железа). Из-за высокой химической активности кальций в свободном виде в природе не встречается. Большая часть кальция содержится в составе силикатов и алюмосиликатов различных горных пород (граниты, гнейсы и т. п.). В виде осадочных пород соединения кальция представлены мелом и известняками, состоящими в основном из минерала кальцита (CaCO3). Кристаллическая форма кальцита — мрамор — встречается в природе гораздо реже.

Переоценить роль кальция в жизнедеятельности организма человека трудно. Из элементов-металлов кальций является главным, не только в количественном, но и в функциональном отношении. Основным его местом накопления служит костная система.

Название кальция происходит от латинского calcis — известь, «мягкий камень». Оно было предложено английским химиком Хэмфи Дэви, который в 1808 г получил металлический кальций электрохимическим методом путём электролиза смеси влажной гашёной извести с оксидом ртути HgO на платиновом катоде.

Кальций — самый распространенный макроэлемент в организме человека, большая его часть содержится в скелете и зубах в виде фосфатов. Ионы кальция участвуют в процессах свёртываемости крови, мышечных и нейронных реакциях, а так же обеспечивают осмотическое давление крови. Потребность в кальции зависит от возраста. Для взрослых необходимая дневная норма составляет от 800 до 1000 миллиграм, а для детей от 600 до 900 милиграмм, что для детей очень важно из-за интенсивного роста скелета.

Большую часть кальция содержится в молочных продуктах, оставшийся кальций приходится на мясо, рыбу, и некоторые растительные продукты (особенно много содержат бобовые). Всасывание происходит как в толстом так и тонком кишечнике, и облегчается кислой средой, витамином Д и витамином С, лактозой, ненасыщеными жирными кислотами. Немаловажна роль магния в кальциевом обмене, при его недостатке осаждается кальций в почках (почечные камни) и мышцах.

Кальций выполняет очень много функций в организме. Кальций составляет (вместе с фосфором) основу костной ткани, активизирует деятельность ряда важнейших ферментов, участвует в поддержании ионного равновесия в организме, влияет на процессы, происходящие в нервно-мышечной и сердечно-сосудистой системах, влияет на свертываемость крови.

Кроме того, кальций является важным элементом буферной системы организма, поддерживающей рН (водородный показатель) на необходимом для каждой системы и среды организма уровне. рН крови одна из самых жестких физиологических констант организма. В норме этот показатель может меняться в пределах 7,4 (±0,02). Сдвиг этого показателя хотя бы на 0,1 может привести к тяжелой патологии. При сдвиге рН крови на 0,2 развивается коматозное состояние, на 0,3-человек погибает.

Продолжительное отсутствие в рационе кальция может вызвать судороги, боль в суставах, сонливость, дефекты роста, а так же запоры. Более глубокий дефицит кальция в организме приводит к постоянным мышечным судорогам и остеопорозу. Злоупотребление кофе и алкоголем могут так же быть причинами дефицита кальция, так как часть его выводится с мочой.

Присутствием солей кальция и магния в природной воде определяется её жёсткость. В Российской Федерации жесткость воды выражают суммой миллимолей ионов кальция и магния, содержащихся в одном литре воды. Измеряется в миллимолях на литр (ммоль/л). 1 ммоль/л соответствует количеству любого вещества в мг/л, равному его молекулярной массе, разделенной на валентность. Простой расчет показывает, что 1 ммоль/л отвечает содержанию в одном литре воды 20,04 мг/л Са2+ или 12,1 б мг/л Mg2+. Оптимальный уровень жёсткости воды составляет 1,5-2 мг-экв/л. Двууглекислые соли кальция и магния, в первую очередь гидрокарбонат кальция Са(НСО3)2, обуславливают карбонатную, или временную, жесткость воды, которая полностью устраняется при кипячении воды в течение часа. Все остальные соли, например соли сильных кислот — сульфаты и хлориды кальция и магния, образуют некарбонатную, или постоянную, жесткость воды (это такая жесткость, которая остается после кипячения воды в течение указанного выше времени). Сумма карбонатных и некарбонатных солей кальция и магния составляет так называемую общую жесткость воды. При длительном кипячении воды, обладающей карбонатной жесткостью, в ней появляется осадок, состоящий главным образом из CaCO3, и одновременно выделяется углекислый газ СО2. Оба эти вещества появляются вследствие разложения гидрокарбоната кальция. Поэтому карбонатную жесткость называют временной жесткостью.

Жесткость природных вод изменяется в широких пределах. Она различна в разных водоемах и водотоках, а в одной и той же реке изменяется в течение года. Минимальная жесткость речной воды бывает во время паводка. Жесткость воды некоторых рек Российской Федерации составляет (забор воды брали в одно и то же время): р. Волга (г. Вольск Саратовской обл.) — 5,9 ммоль/л; р. Дон (станица Аксайская) — 5,6 ммоль/л; р. Енисей (г. Красноярск) — 1,3 ммоль/л; р. Нева — 0,5 ммоль/л. Жесткость морской воды значительно выше, чем жесткость воды рек и озер. Так, например, вода Черного моря имеет общую жесткость 65,5 ммоль/л, а среднее значение жесткости воды Мирового океана составляет 130,5 ммоль/л, в том числе на Са2+ приходится 22,5 ммоль/л, на Mg2+ — 108 ммоль/л.

Если в жёсткой воде много кальция, она неприятна на вкус, а употребление воды с повышенной жёсткостью ведёт к накоплению в организме солей, что приводит к заболеваниям суставов и образованию отложений в почках и на стенках сосудов. Вода в такой воде плохо мылится, возрастает расход стирального порошка. Для уменьшения жёсткости применяют различные фильтры умягчители, ионнообменные фильтры, обратный осмос, а также проводят магнитную обработку воды.

В этом плане обратно-осмотические мембраны, о которых неоднократно сообщалось на нашем сайте очень эффективны, так как позволяют максимально очищать воду от примесей и солей жёсткости. Но следует помнить, что очень мягкая вода, т.е. вода с пониженной жёсткостью также не полезна организму, т.к. она способна вымывать из костей кальций и полезные вещества. Если пить такую воду с детства, может развиться рахит, а у взрослого человека становятся ломкими кости.

В настоящее время альтернативой обратному осмосу служит катионитовый способ умягчения воды, то есть снижения постоянной жесткости воды. Он основан на процессе ионного обмена. Ионный обмен базируется на способности некоторых веществ, называемых ионитами (ионитовые смолы) обменивать входящие в их состав ионы (например, H+ и Na+ на ионы солей жесткости, содержащиеся в воде, которые следует из нее удалить. При умягчении воды применяются не только Н-катионитовые, но и Na-катионитовые фильтры, базирующиеся на использовании естественных (глау-конитовых песков) и искусственных катионитов (сульфоуголь, вофатит, эспатит и др.).

Автор: К.х.н. О. В. Мосин
Источник: http://www.o8ode.ru/