地下水中含有数十种离子成分，其中分布最广、含量较多的离子共7种，即：氯离子（Cl-）、硫酸根离子、重碳酸根离子（HCO-3）、钠离子（Na+）、钾离子（K+）、钙离子（Ca2+）及镁离子（Mg2+）。这些离子之所以在地下水中占主要成分，其原因是O2、Ca、Mg、Na、K等元素在地壳中的含量高，且较易溶于水，有些元素如Cl与以形式出现的S虽然在地壳中含量并不高，但极易溶于水。而Si、Al、Fe等元素，虽然在地壳中含量很大，但由于其难溶于水，因而地下水中含量通常不大。

一般情况下，随着总矿化度（总溶解固体）的变化，地下水中占主要地位的离子成分也随之发生变化。低矿化水中常以HCO3-及Ca2+、Mg2+为主；高矿水则以Cl-及Na+为主；中等矿化的地下水中，阴离子常以为主，阳离子以Na+或Ca2+为主。形成此规律的主要原因在于水中盐类的溶解度不同（表5-2）。

表5-2　地下水中常见盐类的溶解度　单位：g/L，0°C

由表5-2可见，氯盐的溶解度最大，其次是硫酸盐，碳酸盐较小。钙的硫酸盐、钙和镁的碳酸盐溶解度最小。当水的矿化度由小增大时，钙、镁的碳酸盐极易达到饱和而从水中析出，继续增大时，钙的硫酸盐也饱和析出。因此，高矿化水中只有氯离子和钠离子占其优势。

1.氯离子（Cl-）

Cl-在地下水中普遍存在。低矿化度水中，含量一般是每升数毫克至数十毫克，高矿化度水中可达到每升数克至百克。

地下水中Cl-主要来源于沉积岩中岩盐或其它氯化物的溶解；岩浆岩中所含氯矿物（氯磷灰石Ca5（PO4）3Cl、方钠石NaAlSiO4·NaCl）的风化溶解；火山喷发物的溶滤；沿海地区海水的入渗。此外，人为的污染（工业废水和生活污水）也会使污染区地下水Cl-含量增高。

由于Cl-不能被植物及细菌摄取，不能被土粒表面吸附，以及氯盐溶解度大，不易沉淀析出等缘故，因而是地下水中最稳定的离子。

2.硫酸根离子

在高矿化水中SO4-的含量仅次于Cl-，每升可达数克，个别每升可高达数十克；低矿化度水中每升为数毫克至数百毫克。在中等矿化度水中的含量，常居于三种阴离子的首位。

地下水中SO4-主要来源于石膏（CaSO4·2H2O）或其它含硫酸盐的沉积岩的溶解。其次来自天然硫，硫化物如黄铁矿的氧化和分解，其反应式为

此外，人为污染（工业废水和生活污水）也会使污染区地下水SO4-含量增高。在城镇中烧煤使大气中增加大量SO2，形成腐蚀性很强的“酸雨”，补给地下水后也会使地下水中明显增加。

由于CaSO4的溶解度较小，限制了在水中的含量，所以，地下水中的远不如Cl-来得稳定，最高含量也远低于Cl-。

3.重碳酸根离子（HCO2-）

地下水中HCO3-的含量一般不超过1g/L，通常在低矿化度水中占据阴离子首位。(www.daowen.com)

在地下水中HCO3-有几个来源，首先来自含碳酸盐的沉积岩与变质岩（如大理岩）的水解，其反应式为

CaCO3和MgCO3是难溶于水的，当水中有CO2存在时，才会有一定数量溶解于水，水中HCO3-的含量取决于与CO2含量的平衡关系。

岩浆岩与变质岩地区，HCO3-主要来自铝硅酸盐矿物的风化溶解，如

4.钠离子（Na+）

在低矿化度水中Na+的含量很低，一般每升仅数毫克至数十毫克；高矿化度水中，每升可以达到数十克，甚至到百克，而且常常是居主要地位的阳离子。其来源与Cl-相同，也有来自于铝硅酸盐矿物的风化溶解，如上述钠长石的风化溶解等。

5.钾离子（K+）

K+在地下水中的含量比Na+低得多，其原因是K+易形成不溶于水的次生矿物如水云母、蒙脱石、绢云母等，此外可被植物吸收以及成为土颗粒的吸附对象。

K+的来源和分布基本上与Na+相近。

6.钙离子（Ca2+）

Ca2+是低矿化度地下水中的主要离子，一般含量每升不超过数百毫克，在高矿化度水中，由于阴离子主要是Cl-，而CaCl2的溶解度相当大，故Ca2+的绝对含量显著增大，但通常仍远低于Na+。Ca2+的来源与来源相同。

7.镁离子（Mg2+）

Mg2+在低矿化度地下水中含量通常较Ca2+少，一般不成为地下水中的主要离子，部分原因是由于地壳组成中Mg比Ca少，而且Mg2+也能够被植物吸收。

Mg2+的来源及其在地下水中的分布与Ca2+相近，来源于含镁的碳酸盐类沉积岩（白云岩、泥灰岩）。此外，还来自岩浆岩、变质岩中含镁矿物（辉石、橄榄石）的风化溶解，如