當水滴在大氣中凝聚時，會溶解空氣中的二氧化碳形成碳酸。碳酸終隨雨水落到地面上，然后滲過土壤到達巖石層，溶解生石灰(碳酸鈣和碳酸鎂)產生暫時硬水。一些地區的溶洞和溶洞附近的硬水就是這樣形成的。

  水分為軟水、硬水，凡不含或含有少量鈣、鎂離子的水稱為軟水，反之稱為硬水。水的硬度成份，如果是由碳酸氫鈉或碳酸氫鎂引起的，系暫時性硬水(煮沸暫時性硬水，分解的碳酸氫鈉，生成的不溶性碳酸鹽而沉淀，水由硬水變成軟水)；如果是由含有鈣、鎂的硫酸鹽或氯化物引起的，系永久性硬水，經煮沸后不能去除。以上兩種硬度合稱為總硬度。依照水的總硬度值大致劃分，總硬度0-30ppm稱為軟水，總硬度60ppm以上稱為硬水，高品質的飲用水不超過25ppm，高品質的軟水總硬度在10ppm以下。在水中，遠離城市未受污染的雨水、雪水屬于軟水；泉水、溪水、江河水、水庫水，多屬于暫時性硬水，部分地下水屬于高硬度水。

硬水有許多缺點：

  硬度加入生石灰就可以完全消除，HCO3-都被轉化成CO32-。而鎂的永久硬度在生石灰的作用下會轉化為等物質的量的鈣的硬度，后被去除。反應過程中，鎂都是以氫氧化鎂的形式沉淀，而鈣都是以碳酸鈣的形式沉淀。永久硬水含有由硫酸鈣和硫酸鎂等礦物鹽，不適于作為飲用水。

①和肥皂反應時產生不溶性的沉淀，降低洗滌效果。(利用這點也可以區分硬水和軟水)

②工業上，鈣鹽鎂鹽的沉淀會造成鍋垢，妨礙熱傳導，嚴重時還會導致鍋爐爆炸。由于硬水問題，工業上每年因設備、管線的維修和更換要耗資數千萬元。

③硬水的飲用還會對人體健康與日常生活造成一定的影響。沒有經常飲硬水的人偶爾飲硬水，會造成腸胃功能紊亂，即所謂的“水土不服”；用硬水烹調魚肉、蔬菜，會因不易煮熟而破壞或降低食物的營養價值；用硬水泡茶會改變茶的色香味而降低其飲用價值；用硬水做豆腐不僅會使產量降低、而且影響豆腐的營養成分。

  那么硬水毫無是處了嗎？不對，否則怎么會有那么多的人買礦泉水喝呢。原來鈣和鎂都是生命必需元素中的宏量金屬元素。科學家和醫學家們調查發現，人的某些心血管疾病，如高血壓和動脈硬化性心臟病的死亡率，與飲水的硬度成反比，水質硬度低，死亡率反而高。其實，長期飲用過硬或者過軟的水都不利與人體健康。我國規定：飲用水的硬度不得超過25度。