1、地表中有许多含有钙、镁的岩石，比如石灰石、白云石、石膏、辉石、方解石、菱镁石、蛇纹石等，当水流经这些岩石时，水中含有的二氧化碳（由于微生物或植物作用，土壤和地层水中二氧化碳含量很高）会使这些岩石慢慢溶解，而使水中出现钙离子、镁离子、碳酸氢根离子、硫酸根离子。
         一般天然水中钙离子、镁离子含量约为几mg/L，而且钙离子比镁离子多，在水中溶解固形物<500mg/L，钙离子与镁离子摩尔比约为（2~4）：1；当水溶解固形物>1000mg/L时，钙离子与镁离子摩尔比约为（1~2）：1;水中溶解固形物含量再高时，镁离子含量会高于钙离子含量比如海水中镁离子约为钙离子的2~3倍，含镁离子高的水，口感有苦味。
         一般天然水中碳酸氢根离子浓度约几mmol/L，若水PH较高，有一部分碳酸氢根离子会变为碳酸根离子，但碳酸根离子浓度太高时，要与钙离子形成碳酸钙沉淀析出。
         天然水中硫酸根离子浓度较低，一般在几十mg/L或以下。随着天然水中溶解固形物增高，水中硫酸根离子浓度增多，苦咸水中硫酸根及镁离子浓度均高
    2、很多矿物或岩石中都含有钠，其中钠长石中钠含量。另外，很多岩盐是钠和钾的氯化物，钠和钾的化合物又多是水溶性物质，当它们与水接触时，会溶解于水中，使水中含有一定的钠离子、钾离子、氯离子。
         一般来讲，天然水中钾离子浓度低于钠离子浓度，一则因为含钾的岩石不及含钠岩石普遍，二则进入水中的钾离子还会再次结合进入黏土矿物（如伊利石）中，使天然水中钾离子浓度降低。
         一般天然水中氯离子和钠离子浓度在几十mg/L至几百mg/L，钾离子浓度比钠离子浓度低。我国天然水钠离子和钾离子的浓度比约为7:1，按mg/L计，钾离子约为钠离子含量的4％~10％。
          海水中钠离子和氯离子浓度很高，氯化钠含量约35000mg/L，近海地区的地表水及某些井水，也会由于海水倒灌等原因渗入海水，而使氯化钠浓度上升至几千mg/L。
    3、地下水中有时含有较多的亚铁离子和锰离子，这是因为含有二氧化碳的地下水流经各种铁矿石，如菱铁矿、磁铁矿、褐铁矿、硫铁矿，以及流经软锰矿、水锰矿等时发生溶解造成的。
         含铁高的水有铁腥味，甚至呈黄色或棕色，工业和生活应用时会产生黄色或棕色锈斑。我国地下水含铁量一般<5~10mg/L。
         地下水抽出地面接触空气后，由于氧气的氧化，亚铁离子变成铁离子，氢氧化铁浓度积很小，产生氢氧化铁沉淀而使地表水含铁量大大下降。
         地下水中锰多以碳酸氢锰形式存在，。但也有以三价锰离子、四价锰离子、六价锰离子、七价锰离子的氧化态存在。由于二价锰离子溶解度较高，地下又是还原性的缺氧环境，所以地下水中二价锰离子较多，在地下水抽出地面接触空气后，发生氧化反应，使二价锰离子变为四价锰离子沉淀。锰氧化还原电位比铁高，反应进行缓慢，水中锰浓度降低速度比铁慢得多。含锰高的水也有异味，工业或生活应用时，会产生灰色、黑色、棕色斑痕。我国地下水含锰量一般约0.5~2mg/L。
         我国天然水含氟高的区域分布很广，应用水中对氟的要求是小于1mg/L。饮用含氟高的水会引起严重的骨质和牙齿损害。
         天然水中钡离子和锶离子也是近年来关注较多的无机离子，主要因为它们在浓缩后会生成碳酸盐和硫酸盐沉淀，在反渗透等膜技术中对水中钡离子和锶离子提出要求。目前已知天然水中钡离子含量一般在零点几mg/L以下，锶离子含量可达几mg/L。
         对某些特殊的工业用水，比如高参数锅炉用水，硅是一种极为严重的有害物质，必须除去。天然水中硅化合物种类繁多、形态各异，在水质分析中通常用二氧化硅来表示。天然水中二氧化硅含量一般在1~20mg/L，含量高的天然水可达60~100mg/L，甚至超过100mg/L。