В процессе своего естественного круговорота вода соприкасается с большим числом различных минералов, органических соединений и газов. В силу этого природные воды представляют собой сложные растворы различных веществ. Соответственно, под химическим составом природных вод подразумевается весь набор растворенных газов, минеральных солей и органических соединений.
В гидрохимии компоненты химического состава природных вод делятся на шесть групп:

1. Главные ионы (макрокомпоненты) , к которым относятся К+, Na+,Mg2+, Са2+, Cl-, SO42-, HCO3- (CO32-).
Содержание их в пресных поверхностных водах изменяется в широких пределах. Главные ионы поступают в природные воды из горных пород, минералов, почвы, а также в результате производственной деятельности человека.

2. Растворенные газы (О2, N2, H2S, CH4 и др.) .
Концентрация газов в воде определяется температурой воды.

3. Биогенные вещества, главным образом соединения азота и фосфора.
Их концентрация в пресных поверхностных водах изменяется в очень широких пределах: от следов до 10 мг/л. Наиболее важными источниками биогенных элементов являются внутриводоемные процессы и поступление с поверхностным стоком, атмосферными осадками, промышленными, хозяйственно-бытовыми и сельскохозяйственными сточными водами.

4. Микроэлементы.
В эту группу входят все металлы, кроме главных ионов и железа (Сu2+, Мn2+, другие ионы переходных металлов) , а также анионы (Br-, F- и др.) , встречающиеся в природных водоемах в очень малых концентрациях.

5. Растворенные органические вещества (РОВ) , по существу, органические формы биогенных элементов.
Эта группа веществ включает различные органические соединения: органические кислоты, спирты, альдегиды, сложные эфиры, фенолы, гуминовые вещества, ароматические соединения, углеводы, азотсодержащие соединения (белки, аминокислоты, амины) и т. д. Для количественной характеристики РОВ используют косвенные показатели: общее содержание Сорг, Nopr, перманганатную или бихроматную окисляемость воды (ХПК) , биохимическое потребление кисло¬рода (БПК) .

6. Токсичные загрязняющие вещества - тяжелые металлы, нефтепродукты, хлорорганические соединения, синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ) , фенолы и т. д.
Природная вода - принципиально негомогенная среда из-за присутствия в ней большого числа взвешенных частиц и пузырьков газа. Взвешенные твердые частицы в природных водах могут разли¬чаться по размерам:

* Коллоиды 0,01-1 мкм
* Седиментарные (оседающие) частицы состоят из минерального ядра и органического слоя, т. е. представляют собой органоминеральный комплекс 1-3 мкм
* Вирусы 0,01-0,03 мкм
* Бактерии 0,5 мкм
* Микроводоросли 1-30 мкм
* Молекулы 0,001 мкм
* Макромолекулы 0,01 мкм

Помимо твердых частиц и пузырьков газа толща природных вод пронизана множеством микроорганизмов, образующих отдельную фазу биоты, находяющуюся в динамическом равновесии с внешней средой.
Таким образом, природная вода представляет собой многофазную гетерогенную систему открытого типа, обменивающуюся веществами и энергией с сопредельными средами (водными объектами, атмосферой, донными отложениями) и с биологической составляющей.
Из всего вышесказанного можно сделать следующий вывод: водная оболочка нашей планеты служит естественным аккумулятором большинства загрязняющих веществ, поступающих непосредственно в атмосферу или литосферу. Любой водоем служит своего рода ямой, куда вместе с потоками воды смываются с суши всевозможные твердые частицы. Кроме того, вода в силу своего широкого использования в промышленности, сельском хозяйстве, в быту подвержена и непосредственному антропогенному загрязнению.