当水滴在大气中凝聚时，会溶解空气中的二氧化碳形成碳酸。碳酸终随雨水落到地面上，然后渗过土壤到达岩石层，溶解生石灰(碳酸钙和碳酸镁)产生暂时硬水。一些地区的溶洞和溶洞附近的硬水就是这样形成的。

  水分为软水、硬水，凡不含或含有少量钙、镁离子的水称为软水，反之称为硬水。水的硬度成份，如果是由碳酸氢钠或碳酸氢镁引起的，系暂时性硬水(煮沸暂时性硬水，分解的碳酸氢钠，生成的不溶性碳酸盐而沉淀，水由硬水变成软水)；如果是由含有钙、镁的硫酸盐或氯化物引起的，系永久性硬水，经煮沸后不能去除。以上两种硬度合称为总硬度。依照水的总硬度值大致划分，总硬度0-30ppm称为软水，总硬度60ppm以上称为硬水，高品质的饮用水不超过25ppm，高品质的软水总硬度在10ppm以下。在水中，远离城市未受污染的雨水、雪水属于软水；泉水、溪水、江河水、水库水，多属于暂时性硬水，部分地下水属于高硬度水。

硬水有许多缺点：

  硬度加入生石灰就可以完全消除，HCO3-都被转化成CO32-。而镁的永久硬度在生石灰的作用下会转化为等物质的量的钙的硬度，后被去除。反应过程中，镁都是以氢氧化镁的形式沉淀，而钙都是以碳酸钙的形式沉淀。永久硬水含有由硫酸钙和硫酸镁等矿物盐，不适于作为饮用水。

①和肥皂反应时产生不溶性的沉淀，降低洗涤效果。(利用这点也可以区分硬水和软水)

②工业上，钙盐镁盐的沉淀会造成锅垢，妨碍热传导，严重时还会导致锅炉爆炸。由于硬水问题，工业上每年因设备、管线的维修和更换要耗资数千万元。

③硬水的饮用还会对人体健康与日常生活造成一定的影响。没有经常饮硬水的人偶尔饮硬水，会造成肠胃功能紊乱，即所谓的“水土不服”；用硬水烹调鱼肉、蔬菜，会因不易煮熟而破坏或降低食物的营养价值；用硬水泡茶会改变茶的色香味而降低其饮用价值；用硬水做豆腐不仅会使产量降低、而且影响豆腐的营养成分。

  那么硬水毫无是处了吗？不对，否则怎么会有那么多的人买矿泉水喝呢。原来钙和镁都是生命必需元素中的宏量金属元素。科学家和医学家们调查发现，人的某些心血管疾病，如高血压和动脉硬化性心脏病的死亡率，与饮水的硬度成反比，水质硬度低，死亡率反而高。其实，长期饮用过硬或者过软的水都不利与人体健康。我国规定：饮用水的硬度不得超过25度。