Вміст кальцію в поверхневих водах суші дуже мінливий і може істотно відрізнятися в залежності від геологічних умов водозбірної площі та кліматичних умов. Води більшості озер, річок, водосховищ належать до гідрокарбонатного класу, групи кальцію. При цьому в межах мінералізації річкових вод до 1000 мг/дм3 домінуюче положення серед інших катіонів займає кальцій. Із збільшенням мінералізації вище 1000 мг/дм3 можуть переважати іони натрію, а інколи магнію. Ця закономірність простежується майже на всій території України.
За вмістом Са2+ у воді малі річки поділяють на п’ять зон. До першої належать річки з вмістом Са2+ у воді від 17 до 25 мг/дм3, це, зокрема, річки басейну Прип’яті та гірських районів Карпат (верхні притоки Дністра). У другу зону включені річки з вмістом кальцію у воді від 30 до 50 мг/дм3. Це переважно річки Закарпаття та правобережні притоки Дніпра. Вміст кальцію в річках третьої зони коливається в межах 50–100 мг/дм3. До даної зони належать в основному малі річки Лісостепу, зокрема, річки Правобережжя і північної частини Лівобережжя – притоки Десни, Сули і Псла. Притоки середнього басейну Дніпра також віднесені до цієї зони. До четвертої зони належать малі річки, розташовані в південній частині Лівобережжя. Вміст кальцію в їх водах коливається від 100 до 200 мг/дм3 (річки південної частини Південного Бугу і нижнього Дніпра). До п’ятої зони віднесені малі річки з вмістом кальцію у воді вище 200 мг/дм3. Такі води характерні для річок Приазов’я та Донбасу (Самара, Вовча). В їхніх водах на фоні високої загальної мінералізації вміст Са2+ досягає 380 мг/дм3.
У порівнянні з малими річками, води середніх і великих річок відповідних геохімічних зон характеризуються більш високими величинами концентрації кальцію. Так, у воді Прип’яті у різні сезони року вона коливається від 27 до 100 мг/дм3, Десни – від 37 до 80 мг/дм3. Хімічний склад дніпровської води формується на глинистих, суглинистих і дерново-підзолистих грунтах Смоленсько-Московської височини. Це і визначає гідрокарбонатний характер води та відносно невелику концентрацію Са2+ у воді верхнього Дніпра (20–65 мг/дм3). За ходом течії вміст Са2+збільшується, і уже в середній частині Дніпра становить 70–75 мг/дм3, а в нижній – 80 мг/дм3. Після зарегулювання Дніпра і створення великих водосховищ концентрація кальцію в них в різні сезони роки коливається в межах 20–75 мг/дм3.
Для порівняння відзначимо, що вміст кальцію у воді річок, які впадають у Балтійське, Біле і Баренцове моря , менший, ніж у річках Азовсько-Чорноморського басейну. Його вміст коливається від 4 мг/дм3 (р. Тулома) до 40–60 мг/дм3 у рр. Печора, Луга, Західна Двина, Неман. У волзьких водосховищах (Рибінське, Углицьке, Горьківське) його концентрація становить в середньому 36 мг/дм3, а в пониззі Волги зростає до 120 мг/дм3.
Незалежно від типу водойм, на вміст у них кальцію істотний вплив справляють атмосферні опади і сезон року. В період весняної повені при надходженні значних об’ємів бідних на кальцій снігових і дощових вод його концентрація значно спадає, а у меженний період, навпаки, зростає.
Серед різних форм кальцію найбільше значення для екосистем мають його карбонатні солі. Вміст карбонатів у природних водах залежить від розчинення карбонатних порід та хімічного вивітрювання алюмосилікатів під впливом розчиненого у воді СО2.
При високій інтенсивності процесів фотосинтезу в літній період, коли утилізуються не тільки розчинений у воді СО2, але і вуглекислота, зв’язана іншими сполуками, карбонатна рівновага зміщується в напрямі розпаду гідрокарбонатів з утворенням карбонатів і вільного СО2, що утилізується водяними рослинами в процесі фотосинтезу. Карбонати вступають в реакцію з кальцієм і магнієм, утворюючи важкорозчинні СаСО3 і MgCO3, які випадають в осад. Взимку, при послабленні фотосинтезу, відбувається зворотний процес розчинення карбонату кальцію.
У більшості внутрішніх водойм іон НСО3–є основною складовою частиною сольового складу вод. Вміст його в річкових водах може коливатись від 50 до 500 мг/дм3. Основним джерелом НСО3–у воді є карбонатні породи – вапняки і доломіти, які поширені серед осадових порід. Розчиняючись у воді, яка містить СО2, вони збагачують воду іонами Са2+ і НСО3–. Гідрокарбонатні води утворюються також внаслідок вивітрювання алюмосилікатів – найбільш поширених сполук земної поверхні (польові шпати, цеоліти, нефеліни та інші).
Вирішальним фактором формування карбонатного режиму водойм, зокрема, неглибоких рибоводних ставків, є концентрація в їхній воді двоокису вуглецю. Добре прогрівання таких ставків у літні, найбільш теплі, дні, невисока протічність, та добре розвинутий фітопланктон, а по берегах – вища водяна рослинність створюють необхідні умови для інтенсивного протікання фотосинтезу.