кальций в воде в какой форме

Кальций в воде. Нормативы, влияние на организм и технику.

В открытые водоемы в природе этот микроэлемент поступает вследствие размокания пород (метаморфические, осадочные) и благодаря их химическому выветриванию. Источниками кальция в водоемах являются известняки, гипс, доломиты, некоторые силикаты и прочие насыщенные этим элементом минералы.

Способствует растворению кальция микробиологическая активность (разложение отходов органики), сопровождающаяся падением рН. Внушительные объемы этого элемента проникают со сбросами металлургических комбинатов, предприятий, занятых выпуском стекла, силикатной и химической продукции. Повышение уровня его содержания наблюдается и в стоках сельхозугодий (подкормка растений минеральными кальцийсодержащими препаратами).

Обычно присутствие кальция в реках весьма незначительно и редко превышает значение в один грамм на литр (1 гр Са 2+ /дм 3 ).

Сезонность оказывает значительное влияние на общее содержание кальция. Весной – в месяцы пониженной минерализации – в водоемах преобладают ионы кальция. Это происходит благодаря быстрому выщелачиванию солей кальция, находящихся в породах и почвах.

К водам, задействованным в питании котлоагрегатов, в особенности паросиловых установок, в отношении содержания кальция выставляются весьма строгие нормативы. Карбонаты, сульфаты, а также некоторые другие анионы, присутствующие в природной воде, вступая в реакцию с кальцием, образуют трудноудаляемую накипь. Определение содержания кальция в природных водах необходимо как для исследования баланса карбонатно-кальциевого равновесия, а также для классификации вод по химическому составу и определению их происхождения.

Источник

Определение ионов кальция в сточной воде по ГОСТу

О кальции

Кальций (Ca) – элемент № 20 второй группы четвертого периода таблицы Д. И. Менделеева.

Щелочноземельный металл Са характеризуется высокой химической активностью. В своей металлической форме кальций на Земле не существует. Пятый по распространенности элемент на планете образует соединения, встречаясь в составе горных пород (гранитов, гнейсов), в морской воде и коралловых рифах, в костях человека и животных (минерал гидроксиапатит). Кальцийсодержащие минералы кальцит и арагонит формируют раковины морских беспозвоночных, скорлупу яиц птиц и рептилий.

История открытия

Открыл кальций в 1808 году британский химик Гемфри Дэви. Ученый подверг электролизу влажную гашеную известь, смешанную с оксидом ртути, и получил амальгаму неизвестного металла. Дэви назвал обнаруженное веществом «кальций» от латинского «calx» – известняк, известь. Выделить чистый металл электролитическим методом из расплава хлорида кальция удалось позднее. Это сделал в 1855 году немецкий химик Роберт Бунзен.

Химические и физические свойства

В природе кальций обнаруживается в составе минералов-карбонатов – солей угольной кислоты. Если прокалить карбонаты и затем растворить получившиеся оксиды («земли» на языке алхимиков) в воде, рН раствора будет щелочным.

Кальций – белый блестящий металл, с температурой плавления 780 ⁰С, легко поддающийся обработке. Замечательное свойство этого щелочноземельного элемента – легкость. Кальций в пять раз легче железа и только в полтора раза тяжелее воды.

Влияние на организм человека

Содержание кальция в питьевой воде важно удерживать в оптимальном диапазоне, потому что этот элемент оказывает двойственное влияние на здоровье. Одинаково неполезно длительное время пить воду как с повышенной концентрацией кальция, так и умягченную, освобожденную от солей.

Постоянное употребление воды с большим содержанием кальция (100-500 мг/дм 3 ) влияет на организм человека в отдаленной перспективе и способствует:

Концентрация кальция в воде от 350-450 мг/дм 3 делает питье горьким на вкус, поэтому риск самостоятельно нанести вред здоровью минимален.

Недостаток ценного макроэлемента в воде приводит к дефициту кальция в организме, который проявляется:

Влияние кальция на заболеваемость человека

Фактор износа водопроводных коммуникаций

Если рассмотреть на просвет старые водопроводные трубы, можно увидеть внутри плотные отложения накипи. В её составе обнаруживается в основном карбонат кальция.

При нагревании водопроводной воды растворенная в ней углекислота распадается на углекислый газ и воду:

Кальций, присутствующий в воде, вступает в реакцию с углекислым газом с образованием малорастворимого карбоната кальция:

К поверхности труб вместе с карбонатом кальция «прикипают» взвешенные частицы, усиливая мощность наслоений, снижая пропускную способность коммуникаций.

Сточные воды – что это?

Четкое определение понятию «сточные воды» дает Водный кодекс Российской Федерации.

Под водосборной площадью здесь подразумевается территория, задействованная человеком в его промышленной и бытовой деятельности. То есть, дождевые потоки, омывшие городские парки, скверы или карьеры и ушедшие в ливневую канализацию, относятся к сточным водам. А воды, выпавшие в виде осадков над природными лесными массивами, не будут считаться таковыми.

Сточные воды подразделяются на три класса по происхождению:

Откуда берётся в стоках?

В сточных водах кальций появляется в результате деятельности человека и в процессе вымывания из природных объектов. К примеру, накопленные отложения СаСО₃ в виде известняков лежат на большей части России, Европы и Северной Америки.

Природные источники

В природе кальций входит в состав метаморфических и осадочных пород, среди которых силикаты и алюмосиликаты, известняки, минералы (алебастр, апатит, гипс, доломит, кальцит).

Эрозивные процессы, особенно с участием подкисленной двуокисью углерода воды, высвобождают кальций из связанной формы.

Катионы кальция, взаимодействуя с молекулами воды, спускаются с гор и попадают в океаны. В морской воде кальций по распространенности занимает пятую позицию после хлорида, натрия, сульфата и магния.

В реки и озера кальций попадает в результате выщелачивания поверхностного слоя почв и эрозии кальцийсодержащих пород.

Антропогенные

Основные источники кальция в сточной воде – это горнодобывающая промышленность, предприятия, производящие неорганические химические вещества, силикатные заводы. Вносит свой вклад в загрязнение вод соединениями кальция и пищевая промышленность.

Оксид кальция СаО в качестве разрешенной пищевой добавки Е 529 применяется в производстве муки, изготовлении сахара и при хранении колбас. Оксид кальция попадает в стоки при изготовлении солидола на предприятиях нефтехимии, производстве огнеупорного материала и тормозных колодок.

Гашеная известь Са (ОН)₂ незаменима при производстве:

Методы определения кальция в воде

В воде минеральной питьевой лечебной, лечебно-столовой и природной столовой концентрацию кальция определяют по ГОСТ 3268.5-78. Нормативный документ предлагает определять кальций в пробе титриметрическим и потенциометрическим методами.

Титриметрический метод

Метод основан на способности динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА), которую иначе называют комплексоном III или трилоном Б, образовывать при рН 12-13 комплексные соединения с ионами кальция.

Точно отмеренный объем минеральной воды предварительно нейтрализуют соляной кислотой в присутствии индикатора, добиваясь розовой окраски раствора. Затем, добавив еще один миллилитр HCL, пробу кипятят для удаления двуокиси углерода. Далее прибавляют гидроокись натрия для установления необходимого pH – 12-13.

Пробу медленно тируют раствором трилона Б в присутствии индикатора (кальконкарбоновой кислоты) до перехода окраски из вишневого в синий.

Для определения кальция по ГОСТ 23268.5-78 можно также использовать заранее подготовленный индикатор мурексид, небольшое количество которого на кончике шпателя вносят в пробу воды перед титрованием. В этом случае титрование продолжают до перехода цвета анализируемого раствора из малинового в фиолетово-красный.

Титриметрический метод также подходит для определения массовой концентрации кальция в пробах природных и сточных вод по ПНД Ф 14.1:2:3.95-97

Потенциометрический

Потенциометрический метод основан на измерении электродвижущей силы (ЭДС) электрохимической цепи, образованной ионоселективным и вспомогательным электродами, погруженными в анализируемую среду.

Ионоселективные электроды – это электрохимические преобразователи, в которых возникает потенциал, зависящий от активности ионов в данной среде, по отношению к которым селективен (избирателен) данный электрод.

Мембрана, проницаемая только для ионов кальция, разделяет растворы электролитов – внутренний стандартный (с точно известной концентрацией ионов Ca 2+ ) и анализируемый внешний. Во внутренний раствор погружен внутренний электрод сравнения. Растворы контактируют через полупроницаемую мембрану, на ее поверхностях возникают граничные потенциалы Е1 и Е2.

Между ними возникает стабильная разность потенциалов, пропорциональная логарифму определяемого иона кальция.

Для измерения ЭДС понадобится иономер – электронный высокоомный вольтметр.

Определив электродвижущую силу гальванического элемента, получится измерить концентрацию ионов Ca 2+ в исследуемом растворе.

подходит для измерения ионов Ca 2+ в технологических растворах и сточных водах любой отрасли промышленности.

Можно ли определить в быту?

Из-за повышенного содержания кальция в воде население испытывает ряд досадных трудностей в быту, среди которых:

Определить точную концентрацию кальция в воде из-под крана можно только в химическом анализе с применением специальных реактивов, но в быту можно обойтись и без них.

О высоком содержании кальция судят по ряду признаков, а именно:

На стеклянной посуде или зеркальной поверхности хорошо просматриваются белые разводы, если вода недостаточно очищена от примесей кальция.

В продаже встречаются тест-полоски для оперативного контроля показателей качества воды (в отделе товаров для аквариумистов, в фирменных салонах бытовой техники, кофемашин) или специальные наборы для определения кальция в воде, укомплектованные всем необходимым для проведения химического анализа в домашних условиях

В питьевой воде контролируется показатель «общей жесткости», определяемой в том числе и ионами кальция. Строгие нормативы в отношении содержания кальция выставлены для питания котлоагрегатов, в частности паросиловых установок. Это сделано с целью защитить оборудование от трудноудаляемой накипи, образованной в ходе химических реакций кальция и карбонатов, сульфатов и других анионов, присутствующих в природной воде.

Анализы воды «на кальций» делают аккредитованные лаборатории, куда при необходимости можно доставить воду из любого источника.

Источник

Соли кальция в воде

Источники кальция в воде

Кальций в воде встречается в виде солей сильных и слабых кислот: карбонатов и гидрокарбонатов (CaCO₃), сульфатов и сульфитов (CaSO₄, CaSO₃) фторидов (CaF₂), фосфатов (Ca₅(PO₄)₃), а также других солей. Основные источники кальция в воде:

Содержание ионов кальция в воде

В растворенном виде соединения кальция содержатся в морской воде и воде из подземных источников и открытых водоемов. Наибольшее количество кальция присутствует воде из горных рек и источников, артезианских скважин. На высокое содержание кальция в водопроводной воде или воде из скважины указывает:

Как определить количество кальция в воде

Нормы по содержанию кальция в воде

Постоянная жесткость зависит от содержания сульфатов, хлоридов магния и кальция. Эти соли не разлагаются при кипячении. Такая жесткость называется некарбонатной.

По катионному составу различают кальциевую и магниевую жесткость. Вода из источников, залегающих в известняковых породах, имеет высокое содержание ионов кальция. Вода из районов с залежами доломита имеет преимущественно магниевую жесткость.

Но для чего определяют кальций в воде, и как он влияет на наш организм?

Влияние кальция на организм

От 10 до 20% кальция мы получаем из питьевой воды. Недостаток также как и переизбыток этого элемента приводит к ухудшению здоровья, а именно:

В отдельных случаях возникают судороги, проблемы с сердечно-сосудистой системой, желудочно-кишечным трактом. При значительном избытке возникают нарушения сердечного ритма и работы центральной нервной системы. Избыток соединений кальция также является причиной ряда расстройств и заболеваний. Если в воде много кальция возникает:

Превышения кальция в водопроводной воде или воде из скважины приводит к увеличению расхода электроэнергии, снижению срока службы систем и техники. При избыточном содержании кальция и натрия в воде рекомендуются устанавливать ионообменные фильтры. Это поможет избежать проблем со здоровьем и продлит срок службы домашней техники и бытовых систем.

Необходимость дополнительной очистки воды от солей жесткости возникает при содержании солей Мg или Ca от 10 мг-экв./л. Для этого применяют ионообменные фильтры умягчения и установки обратного осмоса.

Определить необходимость установки фильтра для удаления кальция можно после анализа вода и определения химического состава примесей.

Источник

Кальций в питьевой воде

Из всех элементов, кальций, один из самых известных и обсуждаемых. И это неудивительно, ведь его роль в организме трудно переоценить. Известно, что дефицит кальция, а также его переизбыток приводят к разного рода проблемам и заболеваниям.

К альций выполняет в организме человека очень много важных функций: регулирует свертываемость крови, участвует в процессах роста и деятельности клеток всех видов тканей в организме, участвует в процессах ощелачивания организма, обеспечивает прохождение электрических импульсов по нервным волокнам.

Кальций самый распространенный макроэлемент в организме человека, большая его часть содержится в скелете и зубах в виде фосфатов. В организме человека содержится 1,4-2 % Са₃(РО₄)₂ и 13 % СаСО₃.

Суточная норма кальция

В соответствии с общепринятыми рекомендациями, норма кальция в организме человека для взрослых составляет от 800 до 1200 миллиграмм. Для детей эта норма от 600 до 900 миллиграмм. Кальций вместе с фосфором составляет 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.

Кальций также является важным элементом для поддержания рН на необходимом для всех систем и среды организма уровне. Например, рН крови — одна из самых жестких постоянных величин человеческого организма. В норме этот показатель составляет в пределах 7,4 (±0,02). Изменение этого показателя на 0,3 приводит к гибели человека.

Кальций в продуктах питания

Наибольшее количество кальция содержится в молоке, молочных продуктах (твороге, твердых сырах), яйцах, рыбе, в зеленых овощах, орехах. Один из источников кальция — это питьевая вода. С водой мы получаем от 10 до 30% суточной нормы кальция (в зависимости от жесткости и химического состава воды).

Кальций в воде, разные степени содержания

Одним из общеизвестных показателей качества и свойств воды является её жесткость, которая зависит от содержания в ней растворенных солей кальция и магния. Суммарное содержание этих солей определяет общую жесткость. Общая жесткость воды разделяется на карбонатную, обусловленную концентрацией гидрокарбонатов кальция и магния, и некарбонатную, определяемую концентрацией в воде кальциевых и магниевых солей сильных кислот. Жесткость воды формируется в результате растворения пород, содержащих кальций и магний. Обычно преобладает кальциевая жесткость, обусловленная растворением известняка и мела, однако в местах, где больше доломита, чем известняка, может преобладать и магниевая жесткость. В результате некоторых районах содержание кальция в воде может доходить до 300 мг/литр. Есть питьевые воды, которые продаются в магазинах, с содержанием кальция до 100 мг/литр. И здесь важно отметить, что 80% растворимого кальция мы получаем именно с водой. Таким образом, постоянное употребление воды с высоким содержанием кальция может привести к возникновению мочекаменной болезни и другим проблемам со здоровьем.

Выдержка из «Руководства по контролю качества питьевой воды». Всемирная Организация Здравоохранения (ВОЗ). Женева 1987 год

кальция в водеПоступление кальция в неделю (мг)Поступление

с водой(%)только водатолько пищаобщее25 мг/л350700073505100 мг/л14007000840017200 мг/л28007000980029

общее кальция поступление с пищей и водой: 1000 мг кальция в сутки

Типичный вклад воды в общее поступление кальция в организм составляет около 10-20 %.

Недостаток кальция в организме

Продолжительный дефицит кальция в ежедневном рационе приводит к судорогам, болям в суставах, остеопорозу, проблемам с ЖКТ, сердечно-сосудистой системой. Симптомами недостатка кальция является повышенная сонливость, раздражительность, ломкость ногтей, проблемы с кожей и зубами.

Как уже было отмечено, 80% растворенного кальция человек получает с питьевой водой. При этом, практически все жидкости в системе человеческого организма являются либо нейтральными, либо слабощелочными, за исключением желудочного сока: рН желудочного сока составляет — 1,0; здоровой крови — 7,43; здоровой лимфы — 7,5; слюны — 7,4. Повышение кислотности водной среды организма является одной из причин многих заболеваний. Появляются нарушения иммунной системы, плохо усваиваются витамины и микроэлементы, возникают заболевания сосудов, сердца, суставов, крови и многие другие патологические состояния организма. При этом организм постоянно ищет резерв щелочи для нейтрализации лишних кислот, т.к. кальций, помещенный в любую жидкость, нейтрализует избыточную кислотность. И резерв этот – костная ткань, зубы, суставы. В результате происходит «вымывание» кальция из костей, развивается остеопороз, появляются наросты, т.к. организм начинает строить кости из стронция.

По оценке специалистов Института Питания РАМН к 40 годам дефицит кальция наблюдается у 50% населения, к 60 годам у 90 %. Следует отметить, что при напряженной физической работе, усиленных тренировках, ограничении движений, чрезмерном употреблении кофе, энергетических напитков и алкоголя, также происходит интенсивное выведение солей кальция из организма.

Избыток кальция

Дефицит кальция может стать причиной более 100 заболеваний. Но избыток кальция в организме может вызвать гиперкальцемию (избыточное содержание кальция в крови) и вызвать нарушения в функционировании мышечных и нервных тканей, свертываемости крови, усвояемости цинка клетками костной ткани, вызывать появление камней в почках и другие проблемы.

Как говорится в руководстве по качеству питьевой воды ВОЗ «высокие концентрации минеральных веществ в воде увеличивают жидкостную нагрузку на почки, особенно сильно это проявляется у маленьких детей. Комитет по проблемам питания Немецкого Общества Педиатров настаивает, что потребители питьевой воды должны иметь ясное представление о концентрациях кальция и магния в питьевой воде, и ссылок на жесткость воды для этого недостаточно. Дети в конце периода грудного вскармливания, которые получают в основном детское питание на растительной основе и дети раннего возраста, употребляющие вегетарианскую пищу, могут получать значительное количество кальция и/или магния из питьевой воды».

Основными симптомами избытка кальция в организме являются снижение или потеря аппетита, появление тошноты, рвоты, жажды. Человек ощущает слабость, могут появиться ночные судороги. Появляются запоры, боли в низу живота. Если не устранить избыток кальция вовремя, возможны также нарушения функций головного мозга, приводящие к галлюцинациям, спутанности сознания и нарушениям сна.

Известный ученый, академик Одесской региональной академии наук, автор книг «Как родить здорового малыша», «Вода здоровья и долголетия», Н.Г. Друзьяк, долгое время занимался изучением факторов, определяющих долгожительство в определенных районах Евразии. В результате 20-летней работы он определил, что одной из главных причин долгожительства в Якутии, Абхазии, Дагестане, Нагорном Карабахе, а также в некоторых районах Северного Кавказа, в Нахичеване и в Лерикском районе Азербайджана, является местная природная вода с содержанием ионов кальция в пределах от 8 до 20 мг/л. Там, где содержание кальция в воде было меньше или больше указанного интервала, число долгожителей резко снижалось. О полезных свойствах воды с невысоким уровнем содержания кальция пишет также в своей книге «Вода – наместник Бога на Земле» Юрий Андреев. Об этом же говорит д.м.н., профессор и академик РАЕН Иван Павлович Неумывакин в книге «Вода − жизнь и здоровье. Мифы и реальность» и многие другие ученые и исследователи.

Вывод

Таким образом, излишки, как и недостаток минералов, микро-макроэлементов, в том числе кальция, в воде могут привести к серьезным проблемам со здоровьем. Именно поэтому лучшим выбором является вода, обладающая сбалансированным минерально-солевым составом в пределах 150-350 мг/л с содержанием кальция 8-25 мг/л.

Физиологически полноценная питьевая вода

Физиологически полноценная питьевая вода — это вода, содержащая минеральные вещества, необходимые организму человека в строго определенных количествах. Санитарными нормами и правилами (СанПиН) определены жизненно важные элементы, содержание которых регламентировано (йод, фтор, кальций, магний, калий и др., всего более 100 показателей).

Аквалайн — физиологически полноценная питьевая вода ФППВ (47;78) для жителей Санкт-Петербурга и Ленинградской области – региональный эталон питьевой воды.

Физиологически полноценная питьевая вода «Аквалайн Природная Премиум» добывается в экологически безупречных местах Карельского перешейка на расстоянии 70 км от Санкт-Петербурга из артезианской скважины с глубины 170 метров. На такой глубине отсутствует патогенная бакофлора, вода проходит естественную минерализацию и фильтрацию и не требует дополнительной обработки. При производстве не нарушаются исходный баланс микроэлементов, структура и свойства воды. Розлив воды осуществляется непосредственно на источнике в автоматическом режиме по методу «непрерывной струи». Общий уровень минерализации воды «Аквалайн» — 150-350 мг/литр является оптимальным, в том числе по минерально-солевому составу и органолептическим свойствам для жителей Санкт-Петербурга и Ленинградской области. Такая вода несет пользу на молекулярном уровне, сохраняя естественный водный баланс организма и обеспечивая поступление необходимых ему минеральных веществ, микро и макронутриентов.

Источники:

Источник