کلسیم و منیزیم: کلسیم و منیزیم از کاتیون­های اصلی آب­های زیرزمینی هستند. کلسیم و منیزیم از منشاءهای متفاوت در آب­های زیرزمینی حل می­گردند. آمفیبول­ها، فلدسپارها و پیروکسن­ها از کانی­های سنگهای آذرین می­باشند که کلسیم و منیزیم را به آب­های زیرزمینی وارد می­نمایند. در سنگ­های رسوبی، کلسیم در کانی­های کلسیت، آراگونیت، دولومیت و ژیپس ملافیر یافت می­ شود. غلظت کلسیم در آب­های زیرزمینی معمولاً کمتر از ۴۰۰ میلی گرم در لیتر می­باشد. اکثر آب­های زیرزمینی به استثناء موقعی که آب­ها در تماس با دولومیت یا سنگ­های تبخیری غنی از منیزیم باشند، محتوی مقادیر نسبتاً کمی ­از منیزیم ­می­باشند. براساس استانداردهای بهداشت مقدار منیزیوم مجاز در آب زیرزمینی ppm150 می­باشد (فت و همکاران، ۱۹۶۴)^[۱۴].
سدیم و پتاسیم: سدیم عمدتاً از فلدسپاتهای موجود در سنگ­های آذرین و از محصولات تجزیه آن کانی­ها (رسی شدن) حاصل می­ شود. آب فروشویی شده از لایه­ های فوقانی خاک و آغشتگی آب­های زیرزمینی توسط آب­های فسیل شور یا آب­های دارای منشاء دریایی از منابع دیگر سدیم می­باشند. کانی­های رسی، تبخیری­هایی از قبیل هالیت و فاضلاب­های صنعتی از دیگر منشاء­های اصلی سدیم می­باشند. منشاءهای اصلی پتاسیم در آب­های زیرزمینی فلدسپارها، بعضی از میکاها، کانی­های رسی، و تبخیری نظیر سیلویت می­باشند. کودهای پتاسیک و فاضلاب­های شهری از عوامل افزایش غلظت پتاسیم آب­های زیرزمینی می­باشند. به علت جذب شدید پتاسیم توسط رسوبات دانه­ریز آبرفتی، به ندرت آلودگی پتاسیم آب­های زیرزمینی گزارش شده است. غلظت­های سدیم و پتاسیم بیش از ۵۰ میلی گرم در لیتر و در حضور مواد معلق، می ­تواند پوسته گذاری و خوردگی را در جوشاننده­ها تسریع نماید. معمولاً غلظت­های سدیم و پتاسیم در آب­های زیرزمینی به ترتیب کمتر از ۲۰۰ میلی گرم در لیتر و ۱۰ میلی گرم در لیتر می­باشند (تاد ۱۹۸۰، ۵۳۵)^[۱۵].
۳-۱۰-۲- کل مواد جامد محلول (TDS)
کل مواد جامد محلول (باقیمانده خشک)، مجموع وزنی مواد جامد محلول در آب است ولی شامل رسوبات معلق، کلوئیدها و گازهای محلول نمی­ شود. کل مواد جامد محلول برحسب میلی گرم در لیتر یا ppm بیان می­ شود و با هدایت الکتریکی رابطه مستقیمی دارد.
تقسیم ­بندی­های مختلفی بر اساس TDS در مورد آبهای زیرزمینی ارائه شده است. ۲۰۰۰،USEPA حداکثر غلظت کل جامدات محلول (باقیمانده خشک) را برای آب آشامیدنی ۵۰۰ میلی­گرم در لیتر توصیه نموده است، ولی در صورتی­که منبع آب دیگری موجود نباشد، آب­های دارای غلظت­های دو برابر و حتی سه برابرفوق نیز مورد استفاده قرار می­گیرند. در مقادیر آبی با TDS بالای ۱۰۰۰ میلی­گرم در لیتر طعم آب به­ نحو قابل ملاحظه­ای افت نموده و بد طعم می­گردد و موجب رسوب­زایی در لوله­های آب، هیترها و برخی وسایل خانگی می­گردد. فریز و چری در سال ۱۹۷۹ آب­زیرزمینی را بر اساس کل مواد جامد حل شده تقسیم ­بندی نموده ­اند (فریز و چری ۱۹۷۹، ۴۸۵)، (جدول۳-۲). آب­زیرزمینی محدوده بر اساس این تقسیمات نیز مورد بررسی قرار گرفته شده است.

جدول (۳-۲): طبقه ­بندی آب براساس باقیمانده خشک

۳-۱۰-۳- هدایت الکتریکی آب (EC)
نمکهای محلول در آب به صورت کاتیون و آنیون تجزیه می­شوند و هر چه مقدار نمک در آب بیشتر باشد مقدار این یونها افزایش یافته و هدایت الکتریکی بیشتری خواهند داشت. پس هدایت الکتریکی می ­تواند معرف میزان نمک موجود در آب باشد. باتوجه به میزان مواد جامد حل شده مقدار هدایت الکتریکی در آبهای زیرزمینی بسیار متغیر است و از دهها میکروموس بر سانتی­متر در آب­زیرزمینی تقریباً خالص تا صدها هزار میکروموس بر سانتی­متر در آب شور حوضه­های رسوبی عمیق تغییر می­یابد (فریز و چری ۱۹۷۹، ۶۰۴).
۳-۱۰-۴- نسبت جذب سدیم (SAR)
نسبت جذب سدیم به معنی جذب یون سدیم محلول در آب در نتیجه­ تبادل کاتیونی آب در خاک به ازای افزایش یا کاهش کاتیون­های کلسیم و منیزیم بوده که از رابطه زیر بدست می ­آید:
رابطه (۳-۲)
SAR : نسبت جذب سدیم Na : غلظت سدیم (meq/l)
Ca : غلظت کلسیم (meq/l) Mg : غلظت منیزیم (meq/l)
باتوجه­ به­رابطه فوق چنین نتیجه می­ شود که به ازای افزایش کاتیون­های کلسیم و منیزیم در آب قدرت جذب سدیم در خاک کاهش یافته و با کاهش این کاتیون­ها قدرت جذب سدیم در خاک افزایش می­یابد (کامپ­ من ۱۹۸۰،۷۳۶)^[۱۶]. افزایش میزان سدیم خاک در نتیجه تبادل کاتیونی سبب سخت شدن خاک و کاهش ریشه گیاهان می­ شود و کاهش ­جذب ­سدیم و افزایش کلسیم و منیزیم سبب افزایش قابلیت و استعداد خاک برای کشاورزی­ می­ شود.
۳-۱۰-۵- pH
pH نمونه آب به قدرت یون هیدروژنی آن دلالت دارد و به عنوان لگاریتم عکس یون هیدروژن فعال در دمای مشخص بیان می­ شود (رابطه۳-۳). pH در مقیاس ۰ تا ۱۴ اندازه ­گیری می­ شود و معیاری از قدرت اسیدی آب می­باشد (امیربیگی ۱۳۸۲، ۲۶).
رابطه (۳-۳)
pH :0 تا ۹/۶، اسیدی
pH : 7، خنثی
pH : > 7، قلیایی
۳-۱۱- رخساره ­های هیدروشیمیایی و تیپ آب­زیرزمینی
وجود مقدار متفاوتی از املاح، مواد معلق و گازهای محلول در آب نماینده خصوصیت خاص شیمیایی آن در هر منطقه می­باشد. رخساره ­های هیدروشیمیایی آب­زیرزمینی، معین کننده توده­های آبی با ماهیت ژئوشیمی متفاوت می­باشند. اساس طبقه ­بندی رخساره­ها مقادیر کاتیون­ها و آنیون­های عمده آب­زیرزمینی می­باشند (سیک­در ۲۰۰۱، ۵۷۹)^[۱۷]. تیپ آب­زیرزمینی تابعی از خصوصیات لیتولوژیکی، زمان ماندگاری، دوری و نزدیکی به جبهه­های تغذیه و تخلیه، پویایی محلول و عوامل زمین­ شناسی نظیر درزه­ها، گسل­ها، چین­ها و الگوی جریان آب می­باشد. جهت تعیین رخساره ­های هیدروشیمیایی آب­­زیرزمینی محدوده مورد مطالعه از نمودار پایپر استفاده گردیده است که یکی از مهمترین نمودارها برای نمایش و مقایسه سنجش­های کیفی آب می­باشد­ (پایپر ۱۹۴۴، ۹۱۴)^[۱۸]. در نمودار مثلثی یا نمودار پایپر کاتیون­ها برحسب میلی­اکی­والان بر لیتر تعیین شده و سپس به صورت یک نقطه بر روی مثلث سمت چپ مشخص می­گردند، به­ طور مشابه آنیون­ها نیز به صورت یک نقطه برروی مثلث سمت راست مشخص می­گردند. پس از این دو نقطه، دو خط به موازات لبه ناحیه مرکزی لوزی شکل، به درون ناحیه مرکزی ترسیم می­ شود. محل تقاطع دو خط موقعیت نمونه مورد نظر را بر روی نمودار پاپیر مشخص می­ کند. براساس نمودار پاپیر، هشت رخساره شیمیایی ذیل قابل تشخیص است:
۱- Ca-Mg-Hco₃ ۲- Na-Hco₃ ۳- Ca-Mg-Hco₃-Cl 4- Na-Hco₃-Cl
۵- Ca-Mg-Cl-Hco₃ ۶- Na-Cl-Hco₃ ۷- Ca-Mg-Cl 8- Na-Cl
این هشت رخساره می­توانند در سه نوع تیپ اصلی ذیل قرار گیرند (سیک­در ۲۰۰۱، ۵۷۹):
۱- آب­های شیرین (Fresh): دو رخساره یک و دو جزء این تیپ قرار می­گیرند. این آبها از لحاظ سختی در رده سبک قرار دارند و شیرین و قابل شرب هستند. مقدار TDS این آبها بین ۷۵۵-۲۱۰ میلی­گرم­برلیتر است و مقدار متوسط بی­کربنات آن خیلی زیادتر از کلرید می­باشد.
۲- آب­های ترکیبی (Blended): این نوع تیپ شامل رخساره ­های سه تا شش می­باشد. کیفیت این نوع تیپ در مقایسه با تیپ آب شیرین پایین­تر است. مقدار TDS آب­های ترکیبی از ۹۵۰-۵۰۰ میلی­گرم­برلیتر متغیر است. از نظر سختی جزء آب­های سخت و مقدار بی­کربنات آنها مشابه با آب­های شیرین می­باشد. در این آب­ها غلظت کلرید نسبت به آب­های شیرین افزایش می­یابد.
۳- آب­های شورنده (Brackish): دو رخساره هفت و هشت در رده آب­های زیرزمینی شورمزه قرار می­گیرند. در این تیپ مقدار کلرید افزایش قابل توجهی دارد. در حالیکه غلظت بی­کربنات مشابه با تیپ­های فوق است. میزان TDS آب­های شورمزه بین ۲۴۵۰-۷۷۰ میلی­گرم­برلیتر متغیر بوده و سختی بالایی (بیش از ۶۰۰ میلی­گرم ­بر حسب بی­کربنات کلسیم) دارند.