11.2. Кальцій у водних екосистемах

Кальцій – один з найголовніших іонів водних екосистем. Він переважає серед катіонів слабомінералізованих вод, а при зростанні загальної мінералізації його співвідношення з іншими хімічними елементами зменшується. В природних водах Са²⁺ утворює важкорозчинні сполуки з карбонатами та сульфатами, які в значній кількості випадають в осад. Внаслідок цього його концентрація як в морській, так і в прісній воді звичайно не перевищує 1‰. Кальцій в хімічних реакціях виступає як активний відновник; легко взаємодіє з киснем, утворюючи у воді гідроксид кальцію Са(ОН)₂.

Основним джерелом надходження кальцію в поверхневі води є вимивання з вапняків, доломітів, вапнякового цементу, гіпсу. Певна частина його надходить у водойми внаслідок вивітрювання з кальціймістких сполук. В підземні води він переходить в процесі фільтрації через поверхневі шари грунту. Значна кількість кальцію надходить у водойми із стічними водами та за рахунок змиву з сільськогосподарських угідь, де застосовуються мінеральні добрива, що містять його фосфорні сполуки.

Вміст кальцію в морських і океанічних водах

Океанічні (морські) води є водами хлоридного класу, групи натрію. Тому вміст Са²⁺ в них менший в порівнянні з поверхневими водами суші. Основна кількість кальцію надходить в Світовий океан з річковим стоком. Щорічно з річковими водами в моря і океани поступає до 961 млн. т карбонату кальцію і 558 млн. т розчиненого кальцію. Його концентрація неоднакова на різних глибинах. Так, в поверхневому шарі Чорного моря вона досягає 0,250 г/дм³, а на глибині 200 м – 0,287 г/дм³. Відповідні концентраційні співвідношення для Азовського моря становлять 0,155–0,186 г/дм³ для поверхневих і 0,215 г/дм³ – для придонних шарів води. Менша концентрація в поверхневих шарах води пов’язана з використанням кальцію планктонними організмами в процесі фотосинтезу. Більш висока концентрація кальцію в центральних ділянках морських акваторій.

Істотну роль відіграє фактор розбавлення морської води атмосферними опадами. На відміну від океанічних вод, іонний склад яких схожий повсюдно, в морях відзначається значна різниця як у загальній мінералізації, так і в співвідношенні окремих іонів. Це можна проілюструвати на прикладі Азовсько­го, Чорного, Каспійського і Аральського морів. Останні два моря ізольовані від Світового океану, і їх можна розглядати як великі солоні озера. Характерною особливістю їх вод є більш висока концентрація іонів кальцію, магнію і сульфатних аніонів на фоні відносно зниженого вмісту натрію. За співвідно­шен­ням головних іонів води цих морів можна розглядати як проміжні між річковими і морськими. Каспійське море перенасичене карбонатами кальцію, що пов’язано із значним вмістом у воді іонів СО₃^2– та постійним надходженням їх з річковим стоком Волги. Аральське море насичене кальцієм (до 2,55–3,00 г/дм³), оскільки його води формуються за рахунок материкового стоку. В морях Північного Полярного басейну концентрація кальцію значно менша.

Висока мінералізація океанічних і морських вод супроводжується осадженням великої кількості солей. Майже весь кальцій і НСО₃^–, що надходять у Світовий океан з річковим стоком, випадають в осад. Це становить щорічно 494 млн. т розчиненого кальцію, 1361 млн. т СаСО₃ і MgСО₃, а 1,4·10⁹ г кальцію потрапляє в донні відклади в процесі відмирання рослинних і тваринних організмів.