Источники поступления в окружающую среду

Кальций (Calcium) Ca — химический элемент периодической системы элементов Д. И. Менделеева с порядковым номером 20 и атомной массой 40,08 а.е.м. Природный кальций образован 6 стабильными изотопами: кальций — 40 (96,94%), кальций — 44 (2,09%), кальций — 42 (0,067%), кальций — 48 (0,187%), кальций — 43 (0,135%), кальций — 46 (0,003%). Основные характеристики атома кальция таковы: строение внешнего энергетического уровня 4 s2, степень окисления +2, очень редко +1, электороотрицательность по Полингу 1,0; атомный радиус 0,197 нм [5].

По распространенности в земной коре кальций занимает пятое место — его содержание составляет 3,38% по массе. Кальций встречается только в виде соединений, чаще всего солей кислородсодержащих кислот. Известно около 400 минералов, содержащих данный элемент. Наиболее распространенны различные силикаты и алюмосиликаты, в частности анортит Ca3[Al₂Si ₂O₈], диопсид CaMg[SiO₆], волластонид Ca[Si₃O₉], также промышленное значение имеют кальцит (известняк, мрамор, мел) CaCO3, доломит CaMg (CO₃)₂ фосфорит Ca₅(PO₄)₃(OH, CO₃), апатиты Ca₅(PO₄)₃(F, Cl), гипс CaSO₄ * 2 H₂ O, флюорит CaF₂ и др. Значительное количество кальция находится в природных водах вследствие существования глобального карбонатного равновесия между практически нерастворимым карбонатом кальция, хорошо растворимым гидрокарбонатом кальция и находящимся в воде и воздухе диоксиде углерода. Заметное количество кальция содержится в организме человека и животных, в частности, гидроксилапатит — в костной ткани позвоночных, карбонат кальция — в раковинах моллюсков, яичной скорлупе.

Применение кальция основано на следующих моментах: при металлотермическом получении урана, тория, циркония, цезия, рубидия и некоторых лантаноидов из их соединений, для удаления примесей кислорода, азота, серы, фосфора из сталей, бронз и других сплавов, для обезвоживания многих органических жидкостей, очистки аргона от примесей азота, в качестве геттер в вакуумных устройствах, легирующего элемента для алюминиевых сплавов и модифицирующей добавки для магниевых сплавов. Сплавы кальция со свинцом являются антифрикционными материалами в производстве подшипников. Еще большее применение нашли соединения кальция. Например, карбонат кальция применяют в качестве антацидного средства, при повышенной кислотности желудочного сока, хлорид кальция организму необходим для осуществления передачи нервных импульсов, сокращения сердечных и скелетных мышц, для формирования костной ткани, свертывания крови и нормальной деятельности других органов и систем [3].

Магний — характерный элемент мантии Земли, в ультраосновных породах его содержится 25,9% по массе. В земной коре Магния меньше, средний кларк его 1,87%; преобладает Магний в основных породах (4,5%), в гранитах и других кислых породах его меньше (0,56%). В магматических процессах Mg²⁺ — аналог Fe²⁺, что объясняется близостью их ионных радиусов (соответственно 0,74 и 0,80 Е). Mg²⁺ вместе с Fe²⁺ входит в состав оливина, пироксенов и других магматических минералов.

Минералы Магния многочисленны — силикаты, карбонаты, сульфаты, хлориды и другие. Более половины из них образовались в биосфере — на дне морей, озер, в почвах и т. д.; остальные связаны с высокотемпературными процессами.

В биосфере наблюдается энергичная миграция и дифференциация Магния; здесь главная роль принадлежит физико-химическим процессам — растворению, осаждению солей, сорбции Магний глинами. Магний слабо задерживается в биологическом круговороте на континентах и с речным стоком поступает в океан. В морской воде в среднем 0,13% Магния — меньше, чем натрия, но больше всех других металлов. Морская вода не насыщена Магнием и осаждения его солей не происходит. При испарении воды в морских лагунах в осадках вместе с солями калия накапливаются сульфаты и хлориды Магния. В илах некоторых озер накапливается доломит (например, в озере Балхаш). В промышленности Магний получают в основном из доломитов, а также из морской воды [4].