Основными показателями качества воды, позволяющими судить о возможности использования ее для производственных и бытовых целей являются: прозрачность, цветность, запах, привкус, жесткость, содержание отдельных ионов и веществ, активная реакция и бактериальная загрязненность.

Прозрачность воды зависит от содержания в ней взвешенных веществ. Повышенная мутность воды, обусловленная наличием взвешенных примесей, вызывает засорение водопроводов, образование осадков в оборудовании и пятен на волокнистых материалах, проходящих обработку в такой воде, а также вспенивание воды в паровых котлах. Содержание в воде взвешенных веществ выражают их концентрацией в миллиграммах на 1 л или прозрачностью «по шрифту», отвечающей наибольшей высоте столба воды в сантиметрах, через который можно прочитать текст, специально отпечатанный для этой цели.

Прозрачность хозяйственно-питьевой воды должна быть не менее 30 см «по шрифту», а мутность — не более 2 мг/л.

Цветность воды вызывается наличием в ней органических веществ, соединений железа и других загрязнений. Часто причиной цветности является присутствие гумусовых веществ — продуктов разложения растительных остатков. Цветность воды измеряют колориметрическим методом и выражают в градусах эталонной платиново-кобальтовой шкалы.

Для питьевой воды нормируют интенсивность запаха и вкуса, которые определяют органолептически и выражают в баллах. Эта вода может иметь запах и вкус интенсивностью не более двух баллов, т.е. слабые запах и привкус.

Соли, растворенные в воде, находятся в ней в виде ионов. Главнейшими ионами, содержащимися в природных пресных водах, являются катионы кальция, магния, натрия, калия и анноны — гидрокарбонат-, карбонат-, сульфат-, хлорид-ионы. В меньших количествах в природной воде содержатся катионы железа, марганца и анионы — фторид-, силикат-, нитрат-, нитрит-, фосфат-ионы.

Природные воды разделяют на разные группы по преобладанию в них отдельных ионов. Пресные воды большинства рек, озер и многих артезианских бассейнов нашей страны относятся к гидрокарбонатнокальциевым, т.е. преобладающими в них ионами являются кальций-катион и гидрокарбонат-анион. Реже встречаются гидро-карбонатно-сульфатно-кальциевые и сульфатно-кальциевые и очень редко хлоридно-натриевые и гидрокарбонатно-натриевые воды. Содержание магния в пресных водах обычно в 2—4 раза меньше содержания кальция.

Жесткостью воды называют содержание в ней катионов кальция и магния, которое выражают в мг-экв/л. По величине жесткости природные воды условно подразделяют на очень мягкие — с жесткостью до 1,5 мг-экв/л, мягкие — 1,5-3 мг-экв/л, средней жесткости — 3-6 мг-экв/л, жесткие — 6-10 мг-экв/л и очень жесткие — более 10 мг-экв/л. Различают карбонатную, некарбонатную и общую жесткость.

Под карбонатной жесткостью понимают содержание в воде гидрокарбонатов кальция Ca(HCO₃)₂ и магния Mg(HCO₃)₂.

Кальциевая и, частично, магниевая карбонатная жесткость уменьшается при кипячении в результате удаления катионов жесткости из воды в виде осадков:

Ca(HCO₃)₂  → ↓ CaCO₃ + CO₂ + H₂O;

2Mg(HCO₃)₂  → ↓ Mg₂(OH)₂CO₂ + H₂O.

Растворимость CaCO₃ сравнительно мала (около 10 мг/л), а растворимость Mg₂(OH)₂CO₂ больше (около 40 мг/л), поэтому после кипячения в воде остается меньше 0,2 мг-экв/л кальциевой карбонатной жесткости; магниевую карбонатную жесткость нельзя путем кипячения снизить ниже 1,1 мг-экв/л. Карбонатную жесткость, исчезающую при кипячении, называют временной жесткостью в отличие от постоянной жесткости, остающейся после кипячения.

Некарбонатная жесткость выражает содержание в воде сульфатов, хлоридов и других растворимых солей кальция и магния, кроме гидрокарбонатов. Некарбонатная жесткость не уменьшается при кипячении. Так как большинство природных вод, используемых для водоснабжения, имеет гидрокарбонатнокальциевый состав, то в них преобладает карбонатная жесткость. Сумма карбонатной и некарбонатпой жесткости, т. е. общее содержание в воде ионов кальция и магния, составляет общую жесткость.

Соли карбонатной жесткости образуют при нагревании воды осадки, которые отлагаются на стенках труб и аппаратов.

Питьевая вода может иметь жесткость до 7 мг-экв/л и в особых случаях жесткость ее допускается до 14 мг-экв/л.

Качество воды в большой степени зависит от присутствия в ней соединений железа. В подземных водах железо встречается в виде гидрокарбоната закиси Fe(HCO₃)₂, растворенного в воде, а в водах рек и озер железо чаще всего входит в состав органических веществ, находящихся в коллоидном состоянии. Соединения железа сопровождаются в воде солями марганца; концентрация последних бывает в несколько раз меньше концентрации соединений железа.

Соединения двухвалентного железа легко окисляются кислородом воздуха до ионов трехвалентного железа, которые дают основные соли, выпадающие в осадки. Осадки соединений железа вызывают появление бурых пятен, засоряют водопроводы и оборудование.

Наличие в водопроводах осадков соединений железа и марганца ведет к ускоренной электрохимической коррозии труб. При pH ниже 7,5 из железистых осадков развиваются железобактерии, которые образуют в трубах бугристые отложения, сужающие внутреннее сечение труб и уменьшающие их пропускную способность. Повышенное содержание в воде железа придает ей неприятный металлический вкус. Вода для питья не должна содержать железа более 0,3 мг/л.

В воде, используемой для технологических нужд и хозяйственно-питьевого водоснабжения, не допускается присутствие сероводорода, придающего воде неприятный запах и вкус и вызывающего коррозию труб и оборудования, масел, приводящих к появлению неприятного привкуса и образованию пятен на материалах, ионов аммония и нитрит-ионов, указывающих на свежее загрязнение воды неочищенными сточными водами.

К воде, служащей для питания паровых котлов, предъявляют также определенные требования в отношении общего содержания солей, силикатов, кислорода, двуокиси углерода, щелочности и окисляемости. Для питьевой воды, кроме указанных выше требований, нормируют температуру, содержание ионов фтора, свинца, меди, цинка, активного хлора и бактерий. Если природная вода не удовлетворяет предъявляемым к ней в производстве требованиям, то ее подвергают очистке на станциях водоподготовки. Отбор проб воды для анализа производят по правилам отбора проб жидкостей, учитывая некоторые особенности отбора воды из водопроводов и водоемов. Объем пробы для полного анализа должен быть около 5 л, для сокращенного — около 2 л, а для определения отдельного показателя — не менее 0,5 л. Пробы отбирают в бутыли с притертыми или резиновыми пробками, чисто вымытые и не менее двух раз ополоснутые отбираемой для исследования водой.

При отборе проб из водопроводов на водопроводный кран надевают чистый резиновый шланг и спускают воду в течение 10 мин при полном открытии крана, а затем конец шланга опускают до дна бутыли и заполняют ее водой до верха. Перед закрытием бутыли пробкой верхний слой воды сливают так, чтобы под пробкой оставался небольшой слой воздуха. Так же производят отбор проб через водоотборные краны установок для водоочистки.

Пробы воды из водоемов отбирают с глубины 0,75—1 м с помощью пробоотборника — батометра или бутылью. Бутыль при этом закрывают пробкой, к которой привязан шнур. Бутыль прикрепляют к шесту или к тросу с грузом. После установления бутыли на требуемой глубине пробку вынимают с помощью шнура и заполняют бутыль водой.

На отобранную пробу составляют бланк, в котором указывают место, дату и час отбора пробы.

Пробы следует подвергать исследованию в день отбора, а при проведении некоторых анализов — немедленно.

Для определения содержания в воде кислорода выполняют специальные правила отбора и подготовки проб, предупреждающие попадание в воду кислорода из воздуха и улетучивание кислорода, растворенного в воде.