Nước ngầm ít chịu tác động của con người hơn so với nước mặt. Nước ngầm thường có chất lượng tốt hơn. Trong nước ngầm hầu như không có các hạt keo hay các hạt cặn lơ lửng, các chỉ tiêu vi sinh cũng tốt hơn các chỉ tiêu vi sinh của nước mặt. Ngoài ra, nước ngầm không chứa rong, tảo là những thứ dễ gây ô nhiễm nguồn nước. Thành phần đáng quan tâm trong nước ngầm đó là sự có mặt của các chất hòa tan do ảnh hưởng của điều kiện địa tầng, các quá trình phong hóa và sinh hóa trong khu vực. Những vùng có điều kiện phong hóa tốt, có nhiều chất thải bẩn và lượng mưa lớn thì nước ngầm dễ bị ô nhiễm bởi các khoáng chất hòa tan, các chất hữu cơ.
Bản chất địa chất có ảnh hưởng lớn đến thành phần hóa học của nước ngầm. Nước luôn tiếp xúc với đất trong trạng thái bị giữ lại hay lưu thông trong đất. Nó tạo nên sự cân bằng giữa thành phần của đất và của nước. Nước chảy dưới lớp đất cát hay granit là axít và ít muối khoáng. Nuớc chảy trong đất chứa canxi là hydrocacbonat canxi.
Tại những khu vực được bảo vệ tốt, ít có nguồn thải gây nhiễm bẩn, nước ngầm nói chung được đảm bảo về mặt vệ sinh và có chất lượng khá ổn định. Người ta chia nước ngầm làm hai loại khác nhau:
• Nước ngầm hiếu khí (có oxy): thông thường nước ngầm có oxy có chất lượng tốt, có trường hợp không cần xử lý mà có thể cấp trực tiếp cho người tiêu thụ. Trong nước có oxy sẽ không có các chất khử như: H2S, CH4-, NH4, …vv.
• Nước ngầm yếm khí (không có oxy): trong quá trình nước thấm qua các tầng đất đá, oxy bị tiêu thụ. Khi lượng oxy hòa tan bị tiêu thụ hết, các chất hòa tan như Fe2+, Mn2+ sẽ được tạo thành. Mặt khác các quá trình khử NO3-
chuyển thành NH4+, SO42- chuyển thành H2S; CO2 chuyển thành CH4 cũng xảy ra.
Nước ngầm có thể chứa ion Ca2+, Mg2+ với nồng độ cao,sự có mặt của chúng tạo nên độ cứng của nước. Ngoài ra còn chứa các ion như: Na+, Fe2+, Mn2+, NH4+, HCO3-, SO42+, Cl-.
Đặc biệt chung về thành phần, tính chất của nước ngầm là nước có độ đục thấp, nhiệt độ và các thành phần hóa học ít thay đổi, nước không có oxy hòa tan. Các lớp nước trong môi trường khép kín là chủ yếu, thành phần nước có thể thay đổi đột ngột với sự thay đổi độ đục và ô nhiễm khác nhau. Những thay đổi này liên quan đến sự thay đổi lưu lượng của lớp nước sinh ra do nước mưa. Ngoài ra một tính chất của nước ngầm thường là có sự thuần khiết vi khuẩn lớn.
So sánh sự khác nhau về thành phần của hai nguồn nước:
Đặc tính Nước mặt Nước ngầm
Nhiệt độ Thay đổi theo mùa Tương đối ổn định
Độ đục Thường cao và thay đổi theomùa. Thấp hay hầu như không có Chất khoáng hòa
tan Thay đổi theo chất lượng đất, lượng mưa. Ít thay đổi và cao hơn nước mặt ở cùng một vùng. Fe và Mn hóa trị
II Rất thấp, trừ dưới đáy hồ. Thường xuyên có.
Khí CO2 hòa tan Thường rất thấp hay gần bằng không Thường xuất hiện ở nồng độ cao Khí O2 hòa tan Thường gần bão hòa Thường không tồn tại
NH4 Xuất hiện khi nguồn nước
nhiễm bẩn Thường xuyên có mặt
SiO2 Thường có ở nồng độ trung
bình Thường có ở nồng độ cao
Nitrat Thường thấp Thường có ở nồng độ cao do phân hóa học Các vi sinh vật Vi trùng, vi rut , rong và tảo Các vi khuẩn do sắt gây ra thường xuất hiện.