1、地表中有許多含有鈣、鎂的巖石，比如石灰石、白云石、石膏、輝石、方解石、菱鎂石、蛇紋石等，當水流經這些巖石時，水中含有的二氧化碳（由于微生物或植物作用，土壤和地層水中二氧化碳含量很高）會使這些巖石慢慢溶解，而使水中出現(xiàn)鈣離子、鎂離子、碳酸氫根離子、硫酸根離子。
         一般天然水中鈣離子、鎂離子含量約為幾mg/L，而且鈣離子比鎂離子多，在水中溶解固形物<500mg/L，鈣離子與鎂離子摩爾比約為（2~4）：1；當水溶解固形物>1000mg/L時，鈣離子與鎂離子摩爾比約為（1~2）：1;水中溶解固形物含量再高時，鎂離子含量會高于鈣離子含量比如海水中鎂離子約為鈣離子的2~3倍，含鎂離子高的水，口感有苦味。
         一般天然水中碳酸氫根離子濃度約幾mmol/L，若水PH較高，有一部分碳酸氫根離子會變?yōu)樘妓岣x子，但碳酸根離子濃度太高時，要與鈣離子形成碳酸鈣沉淀析出。
         天然水中硫酸根離子濃度較低，一般在幾十mg/L或以下。隨著天然水中溶解固形物增高，水中硫酸根離子濃度增多，苦咸水中硫酸根及鎂離子濃度均高
    2、很多礦物或巖石中都含有鈉，其中鈉長石中鈉含量。另外，很多巖鹽是鈉和鉀的氯化物，鈉和鉀的化合物又多是水溶性物質，當它們與水接觸時，會溶解于水中，使水中含有一定的鈉離子、鉀離子、氯離子。
         一般來講，天然水中鉀離子濃度低于鈉離子濃度，一則因為含鉀的巖石不及含鈉巖石普遍，二則進入水中的鉀離子還會再次結合進入黏土礦物（如伊利石）中，使天然水中鉀離子濃度降低。
         一般天然水中氯離子和鈉離子濃度在幾十mg/L至幾百mg/L，鉀離子濃度比鈉離子濃度低。我國天然水鈉離子和鉀離子的濃度比約為7:1，按mg/L計，鉀離子約為鈉離子含量的4％~10％。
          海水中鈉離子和氯離子濃度很高，氯化鈉含量約35000mg/L，近海地區(qū)的地表水及某些井水，也會由于海水倒灌等原因滲入海水，而使氯化鈉濃度上升至幾千mg/L。
    3、地下水中有時含有較多的亞鐵離子和錳離子，這是因為含有二氧化碳的地下水流經各種鐵礦石，如菱鐵礦、磁鐵礦、褐鐵礦、硫鐵礦，以及流經軟錳礦、水錳礦等時發(fā)生溶解造成的。
         含鐵高的水有鐵腥味，甚至呈黃色或棕色，工業(yè)和生活應用時會產生黃色或棕色銹斑。我國地下水含鐵量一般<5~10mg/L。
         地下水抽出地面接觸空氣后，由于氧氣的氧化，亞鐵離子變成鐵離子，氫氧化鐵濃度積很小，產生氫氧化鐵沉淀而使地表水含鐵量大大下降。
         地下水中錳多以碳酸氫錳形式存在，。但也有以三價錳離子、四價錳離子、六價錳離子、七價錳離子的氧化態(tài)存在。由于二價錳離子溶解度較高，地下又是還原性的缺氧環(huán)境，所以地下水中二價錳離子較多，在地下水抽出地面接觸空氣后，發(fā)生氧化反應，使二價錳離子變?yōu)樗膬r錳離子沉淀。錳氧化還原電位比鐵高，反應進行緩慢，水中錳濃度降低速度比鐵慢得多。含錳高的水也有異味，工業(yè)或生活應用時，會產生灰色、黑色、棕色斑痕。我國地下水含錳量一般約0.5~2mg/L。
         我國天然水含氟高的區(qū)域分布很廣，應用水中對氟的要求是小于1mg/L。飲用含氟高的水會引起嚴重的骨質和牙齒損害。
         天然水中鋇離子和鍶離子也是近年來關注較多的無機離子，主要因為它們在濃縮后會生成碳酸鹽和硫酸鹽沉淀，在反滲透等膜技術中對水中鋇離子和鍶離子提出要求。目前已知天然水中鋇離子含量一般在零點幾mg/L以下，鍶離子含量可達幾mg/L。
         對某些特殊的工業(yè)用水，比如高參數(shù)鍋爐用水，硅是一種極為嚴重的有害物質，必須除去。天然水中硅化合物種類繁多、形態(tài)各異，在水質分析中通常用二氧化硅來表示。天然水中二氧化硅含量一般在1~20mg/L，含量高的天然水可達60~100mg/L，甚至超過100mg/L。