Basis · 2

Hoe komen calcium en magnesium in leidingwater terecht?

Het calcium en magnesium in uw kraanwater zijn geen toevoeging van het waterbedrijf. Ze zijn afkomstig uit de bodem en het gesteente waar het water doorheen is gestroomd, soms gedurende jaren of zelfs eeuwen. Hoe hard het water is, wordt daardoor in de eerste plaats bepaald door de geologie van de plek waar het gewonnen wordt.

Regenwater begint bijna zuiver

Water dat uit zee en uit land verdampt, laat zijn opgeloste zouten achter. Wolken en regen bestaan daardoor uit bijna mineraalvrij water. Regenwater is in die zin zeer zacht: het bevat nauwelijks calcium of magnesium. Toch is het niet chemisch neutraal. Tijdens de val door de atmosfeer neemt elke regendruppel een kleine hoeveelheid koolstofdioxide (CO₂) op. Een deel daarvan reageert met water tot koolzuur, een zwak zuur. Daardoor heeft onvervuild regenwater een pH van ongeveer 5,6, iets zuurder dan neutraal water.

De bodem maakt het water agressiever

Het belangrijkste deel van de CO₂-opname gebeurt niet in de lucht, maar in de bodem. Wanneer regen in de grond zakt, passeert hij de bovenste laag waar plantenwortels ademen en micro-organismen organisch materiaal afbreken. In die bodemlucht kan de concentratie koolstofdioxide tientallen keren hoger liggen dan in de buitenlucht. Het insijpelende water neemt daardoor veel meer CO₂ op dan regenwater ooit kan, en wordt merkbaar zuurder. Dit is de fase waarin water het vermogen krijgt om kalksteen op te lossen.

Oplossen van kalksteen, krijt en dolomiet

Zakt dit licht zure water verder weg, dan komt het in contact met de gesteenten van de ondergrond. In streken met kalksteen, krijt, mergel of kalkhoudend zand en leem treft het calciumcarbonaat aan. Het koolzuur reageert daarmee: de vaste kalk lost op en er ontstaan calciumionen en bicarbonaationen. In dolomiet, een gesteente dat calcium- en magnesiumcarbonaat combineert, komt op dezelfde manier ook magnesium vrij.

Dit proces is op grote schaal zichtbaar in het landschap. In kalksteengebieden zoals de Belgische Condroz en Famenne heeft hetzelfde mechanisme grotten, holle wegen en ondergrondse rivieren uitgesleten. In de grot van Han-sur-Lesse is ook het omgekeerde te zien: waar druppelend water in de grotlucht CO₂ verliest, slaat het calciumcarbonaat weer neer als druipstenen. Kalkaanslag in een waterkoker is chemisch hetzelfde verschijnsel, alleen veel sneller.

Waarom de geologie bepaalt hoe hard het water is

Hoeveel calcium en magnesium het water uiteindelijk bevat, hangt af van wat het onderweg tegenkomt en hoe lang het contact duurt. In een ondergrond van kwartszand, zandsteen, leisteen of graniet is er weinig oplosbaar calcium aanwezig. Het water blijft daar zacht, ook al heeft het lang in de bodem gezeten. In de Kempen en in Noord-Limburg wordt veel water gewonnen uit dergelijke kalkarme zandlagen, en daar is het leidingwater dan ook opvallend zacht. In de Ardennen houden schiefer, kwartsiet en zandsteen het water eveneens zacht.

Waar de ondergrond kalksteen of krijt bevat, of waar zand- en leemlagen kalkdeeltjes en schelpfragmenten bevatten, wordt het water veel harder. Dat is het geval in delen van Haspengouw, Brabant, Henegouwen en de Condroz, en in een aantal watervoerende lagen onder Vlaanderen. Het verschil tussen twee winningen die slechts enkele kilometers van elkaar liggen, kan daardoor groot zijn.

Naast de aard van het gesteente spelen nog andere factoren mee. De hoeveelheid CO₂ in de bodem bepaalt hoeveel kalk het water kan oplossen. De verblijftijd bepaalt of het water de kans krijgt om een evenwicht met het gesteente te bereiken. Ook menselijke activiteiten hebben invloed: landbouw, bemesting en verzurende neerslag kunnen de chemie van grondwater wijzigen. Het basispatroon blijft echter dat van de geologie.

Oppervlaktewater, grondwater en bronwater

Drinkwaterbedrijven gebruiken verschillende soorten ruw water, en die verschillen sterk in hardheid.

Oppervlaktewater is water uit rivieren, kanalen, meren en spaarbekkens. Het bestaat voor een deel uit regen die rechtstreeks of via de bovenste bodemlaag is afgestroomd, en voor een deel uit grondwater dat in de rivier uitmondt. Omdat het een kortere en ondiepere weg heeft afgelegd, is oppervlaktewater gemiddeld zachter dan grondwater uit dezelfde streek. Bovendien staat het in open contact met de lucht, waardoor overtollig CO₂ kan ontwijken. In Vlaanderen produceert onder meer water-link in Antwerpen een groot deel van het drinkwater uit oppervlaktewater, en Vivaqua zuivert water uit de Maas in Tailfer bij Namen.

Grondwater is water dat in watervoerende lagen in de ondergrond zit, van enkele meters tot honderden meters diep. Het heeft vaak lang in contact gestaan met gesteente en bevat daardoor meer opgeloste mineralen. Grondwater uit kalkrijke lagen kan aanzienlijk harder zijn dan rivierwater: het is onder de grond afgeschermd van de lucht, zodat het zijn opgenomen CO₂ behoudt en dus ook meer kalk in oplossing kan houden. Het grootste deel van het Vlaamse en Waalse leidingwater is grondwater of bevat er een belangrijk aandeel van.

Bronwater is grondwater dat op een natuurlijke manier aan de oppervlakte komt, waar een watervoerende laag de helling of de vallei snijdt. Zijn samenstelling weerspiegelt de lagen waaruit het afkomstig is. Een bron in de Ardennen geeft vaak zacht water, een bron in een kalksteengebied hard water. Bij het uittreden kan bronwater CO₂ verliezen, en in sommige kalksteengebieden zet zich dan rond de bron kalktuf af, een poreuze afzetting van calciumcarbonaat.

Menging in het leidingnet

Wat uit uw kraan komt, is vaak een mengsel van water uit verschillende winningen. Een drinkwaterbedrijf kan water uit diepe en ondiepe putten, oppervlaktewater en aangekocht water van een ander bedrijf samenbrengen in reservoirs en watertorens. Dat verklaart waarom de hardheid binnen een provincie of zelfs binnen een gemeente kan verschillen, en waarom ze in de loop van het jaar wat kan schommelen. Sommige drinkwaterbedrijven ontharden bovendien een deel van hun water centraal voordat het in het net gaat. Meer daarover op de pagina over hard water in België.