一、天然水中的杂质：
各种天然水都是由水和杂质组成的，它们决定了不同水系的特性，因此所谓水质是水和其中杂质共同表现的综合特性。
水中杂质的种类很多，按其性质可分为无机物、有机物和微生物；按其颗粒大小可分为悬浮物、胶体、离子和分子（即溶解物质）。
1、悬浮物：水样中能被某种过滤材料分离出来的固体物质称为悬浮固形物，简称悬浮物。对同一个水样采用不同过滤材料过滤，可以得到不同的测定结果。悬浮物颗粒较大，一般大于100nm，容易去除。当水静止时，相对密度较小的悬浮物会上浮于水面，它们主要是腐殖质等一些有机化合物；相对密度较大的则下沉，它们主要是砂子和黏土类无机化合物。
2、胶体物质：胶体微粒是许多分子和离子的**体。这些微粒因为其表面积较大，有很强的吸附性，在其表面常吸附很多离子而带电，结果使同类胶体因带同性电荷而互相排斥，在水中不能相互结合形成更大的颗粒，而稳定在微小的胶体颗粒状态，使这些颗粒不能依靠重力自行沉降。在天然水中，这些胶体物质主要是腐殖质以及铁、铝、硅等的化合物。
3、溶解物质：天然水中的溶解物质多数是离子和一些可溶气体。
（1）各种离子：常溶解在水中的各种离子如表1所示：其中以Ⅰ类较为常见。
表1溶解在天然水中的各种离子
类别 阳离子 阴离子 浓度 类别 阳离子 阴离子 浓度
Ⅰ Na+ K+ Ca2+ Mg2+ HCO3-
Cl-
SO42-
H3SiO4- 从几mg/L到几万mg/L不等 Ⅲ Cu2+
Zn2+
Ni2+ HS-
BO2-
NO2-
Br-
I-
HPO42-
H2PO4- 小于0.1mg/L
Ⅱ NH4+
Fe2+
Mn2+ F-
NO3-
CO32- 从0.1mg/L到几mg/L
① 钙离子（Ca2+）：对于含盐量少的水，钙离子的量常在阳离子中占位。天然水中的钙离子主要是由地层中的石灰石（CaCO3）和石膏（CaSO4•2H2O）溶解而来。CaCO3在水中的溶解度虽小，但当水中含有CO2时，CaCO3容易转化成溶解度较大的重碳酸钙【Ca（HCO3）2】因而使钙离子含量增多。
② ②镁离子（Mg2+）：水中的镁离子主要是由含CO2的水溶解了地层中的白云石（MgCO3•CaCO3）所致，白云石在水中的溶解和石灰相似。
③ 重碳酸根离子（HCO3-）水中的HCO3-主要是由水中的CO2和碳酸盐反应后产生，HCO3-是天然水中较主要的阴离子之一。
④ 氯离子（Cl-）：天然水中都含有氯离子，这是由于水流经地层时溶解了氯化物而产生的。
⑤ 硫酸根（SO42-）：天然水中都含有硫酸根，主要来自于矿物盐的溶解以及有机物的分解。
⑥ 钾离子（K+）和钠离子（Na+）：天然水中的钾离子和钠离子统称为碱金属离子，它们的盐类都非常易溶于水。主要是由岩石和土壤中这些盐类的溶解所带来的，钠离子在水中含量变化的幅度较大，从基本上为0直到上万mg/L，钾离子的含量一般远低于钠离子。由于它们特性相近，常合在一起测定。
⑦ 铁（Fe）和锰（Mn）：铁化合物是常见矿物，所以天然水中铁也是常见杂质，地表水中由于溶解氧充足，铁主要以Fe3+形态存在，可以成为氢氧化铁沉淀或胶体微粒；地下水中的铁由于不接触空气而以Fe2+形态存在。含铁地下水是透明的，但这种水取出后与空气接触，Fe2+容易被空气中的氧所氧化而变成Fe3+，然后生成氢氧化铁沉淀或胶体等，使水呈黄褐色浑浊状态，一般含铁量超过1mg/L时就会出现这种现象。锰的各种特性与铁相近，它在天然水中的含量比铁小得多，水中的锰常以Mn2+形态存在，其氧化反应比铁要困难且进行缓慢，也有以胶体状态存在的有机锰化合物。
⑧ 硝酸根（NO3-）：天然水中NO3-有可能来自它的盐类的溶解，但主要是有机物分解带入的。
⑨ 硅酸（H4SiO4）：又称为可溶性二氧化硅。天然水中硅酸来源于硅酸盐矿物的溶解。硅是地球上含量丰富的元素，因此天然水中普遍含有硅酸，不过含量的变化幅度较大，可以从约6mg/L~120mg/L。地下水中硅酸的含量比地表水中的多。硅酸在水中的基本形态是单分子的正硅酸H4SiO4，它可以电离出H3SiO4--、H2SiO42-等，在浓度高、PH值较低的 条件下，单分子硅酸可以聚合成多核络合物、高分子化合物甚至胶体微粒。水中硅酸的含量通常以SiO2（mg/L）计算，故又称为可溶性二氧化硅。
（2）各种可溶性其气体
① 二氧化碳（CO2）：在天然水中都溶解有CO2气体，地表水中一般不超过20~30 mg/L，地下水则为15~40 mg/L，较多也不超过150mg/L，当然某些矿泉水是例外，其含量可达数百mg/L。
②氧（O2）：天然水中溶解的氧主要来自空气中的氧，其次水生植物的光合作用也放出氧。常温下水中的溶解氧大约8~14 mg/L，在藻类繁殖的水中，可能达到饱和状态；水中有机物较多时，其进行氧化分解的耗氧速度超过从空气中补充的溶解氧速度，则水中溶解氧的量将减少，有机物污染严重时，水中溶解氧可接近为零，这时有机物在缺氧条件下分解就出现腐败发酵现象，使水质严重恶化。
③硫化氢（H2S）：天然的地表水中一般很少含硫化氢，地下水由于特殊的地质环境有时含有大量的硫化氢，当水体受到污染，如煤气发生站、硫化燃料厂等含有大量硫化氢的废水排入，或大量有机物排入，经过生物氧化还原作用也会产生过量的硫化氢。含硫化氢的水会散发出臭鸡蛋气味，含量达0.5 mg/L时已可察觉，达1 mg/L时就有明显的臭气。这样的水对混凝土及金属都会产生进水侵蚀破坏作用。
