ist das dritthäufigste Element der Erdkruste. Kalzium ist Bestandteil von Knochen und Zähnen und spielt eine wichtige Rolle beim Zellstoffwechsel, beim Nervensystem (Muskelkontraktion) und bei der Blutgerinnung. Als natürlicher Bestandteil des Wassers stabilisiert es zusammen mit Magnesium den pH-Wert und beeinflusst die Wasserhärte.
Magnesium ist zusammen mit anderen Erdalkali-Ionen verantwortlich für die Wasserhärte. Hartes Wasser hat einen hohen / weiches Wasser nur einen geringen Anteil an Erdalkali-Ionen.
Magnesium gelangt von Natur aus fast überall in die Umwelt, da es sowohl im Regenwasser, in Flüssen und im Meerwasser enthalten ist. Da viele Mineralien, wie beispielsweise Dolomit (Calcium-Magnesium-Carbonat) Magnesium enthalten, wird es aus Gesteinen gewaschen und in Gewässer gespült. Außerdem ist es auch ein Bestandteil von Düngemitteln und ein Zusatz in Viehfutter und gelangt auch von dort leicht in die Umwelt.
Magnesium ist lebensnotwendig für fast alle Lebewesen (außer Insekten).
Als Zentralatom im Chlorophyllmolekül ist es notwendig für die Fotosynthese der Pflanzen.
Menschen brauchen täglich etwa 200-300 mg Magnesium. Es ist in einer Menge von ca. 25 g im Körper enthalten (60% im Skelett/ 40% in Muskeln und anderem Gewebe).
Magnesium ist Bestandteil von vielen Enzymen und mitverantwortlich für Membranfunktionen, Reizübertragung, Muskelkontraktionen, den Aufbau von Proteinen und die Vervielfältigung von DNA.
Magnesium und Calcium haben im menschlichen Körper oft die gleichen Funktionen, treten aber auch oft als Antagonisten (Gegenspieler) auf.
Da durch Magnesium keine negative Auswirkungen für Menschen oder Tiere zu befürchten sind, gibt es bei Trinkwasser keinen Grenzwert für den Magnesiumgehalt.
Natrium ist ein lebensnotwendiges Element und kommt praktisch in allen Wässern vor. Werden Ionenaustauscher zur Wasserenthärtung eingesetzt, werden die Härtebildner Kalzium und Magnesium gegen Natrium ausgetauscht. Dies kann zu einem beträchtlichen Anstieg der Natriumkonzentration führen. Säuglinge reagieren besonders empfindlich auf Natrium, da ihre Nieren noch nicht ganz ausgereift sind. Eine erhöhte Aufnahme beeinträchtigt auch die Darmflora des Kindes. Die Enthärtungsanlagen sollten deshalb so eingestellt werden, dass das Gleichgewicht zwischen Kalzium, Magnesium und Natrium nicht aus den Fugen gerät und die Wasserhärte nicht zu niedrig ist.
Nitrat gelangt durch Mineralisation organischer Masse, durch Einträge von Stickoxiden als salpetrige Säure, durch die Nitrifizierung von Ammonium-Stickstoff aus Gülle und Stallmist und über Mineraldünger in den Boden. Ist das Angebot von Nitrat höher als der Bedarf der Pflanze oder liegt ein erhöhtes Nitratangebot außerhalb der Vegetationsperiode im Boden vor, so besteht die Gefahr der Auswaschung ins Grundwasser. Dies ist nicht nur ein ökonomischen Schaden und eine Verschlechterung der Düngeeffizienz, sondern auch eine Gefahr für das Grundwasser. Nitrat selbst ist relativ ungefährlich für den Menschen und wird über die Nieren ausgeschieden. Gefährlich am Nitrat ist, dass es im Magen zu Nitrit reduziert werden kann. Eine hohe Aufnahme von Nitrat bzw. Nitrit stellt für den Menschen ein erhebliches gesundheitliches Risiko dar. Es kann zu einer sogenannten Methämoglobinämie (Blausucht) bei Säuglingen kommen. Ein weiteres Risiko besteht darin, dass sich aus Nitrit und Aminen (Eiweissbausteinen) Nitrosamine bilden können. Sie gelten als krebserregend. Für Nitrat würde ein Grenzwert von 50 mg/l, für Nitrit 0,5 mg/l festgelegt. Die Summe der Nitratkonzentration geteilt durch 50 und der Nitritkonzentration geteilt durch drei darf nicht größer als 1 sein.
Die Toxizität von Ammonium ist gering. Allerdings ist Ammonium ein Indikator für die Verunreinigung des Brunnenwassers durch Abwasser, Gülle oder Jauche. Es gilt ein Grenzwert von 0,5 mg/l.
Sulfat kommt in allen Wässern vor und ist ein wesentlicher Mineralstoffbestandteil. In unbelastetem Grundwasser werden zwischen 20 und 50 mg Sulfat/l gefunden. Bei Brunnenanlagen können erhöhte Sulfatwerte geologisch bedingt sein (z. B. Gipskeuper), aber auch auf Belastungen durch Düngemittel und Abwässer hinweisen, da es leicht ausgewaschen wird. Ab 250 mg und mehr stört es Magen und Darm und wirkt abführend. Auch der Geschmack des Wassers ist dann beeinträchtigt.
Als Gesamthärte des Leitungswassers gilt die Gesamtsumme der Erdalkalien Kalzium und Magnesium, die im Wasser gelöst sind. Sie ist vom geologischen Ursprung des Wassers abhängig. Je höher der Gehalt von Kalzium und Magnesium ausfällt, desto höher die Gesamthärte. Dieser Härtegrad wird in deutschen Härtegraden, kurz °dH, angegeben. Bei zu hoher Härte leidet das Aroma von Kaffee, Tee und Kakao, weil die Gerbstoffe als Kalksalze ausfallen. Ab einem Härtegrad von 21 °dH ist eine Enthärtung empfehlenswert. Die Mindesthärte sollte bei 6 ° dH liegen, da sehr weiches Wasser zu erhöhter Lösung von Rohrleitungsmetallen neigt.