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硬度是指水中某些易于形成沉淀的金属离子，它们都是二价或二价以上的离子（如Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、Mn²⁺等）。在天然水中，形成硬度的物质主要是钙、镁离子，所以通常认为硬度就是指这两种离子的量。钙盐部分包括：重碳酸钙、碳酸钙、硫酸钙、氯化钙；镁盐部分包括：重碳酸镁、碳酸镁、硫酸镁、氯化镁。钙盐部分称为钙硬度，镁盐部分称为镁硬度，总硬度等于二者之和。
硬度的分类：硬度可按水中存在阴离子种类分为碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度。
1、碳酸盐硬度是指水中钙、镁的重碳酸盐与碳酸盐的含量。天然水中碳酸根非常少，所以碳酸盐硬度看作是钙、镁的重碳酸盐硬度，此类盐的硬度在水沸腾时就从溶液中析出而产生沉淀，所以也叫暂时硬度。
2、非碳酸盐硬度是指水中钙、镁的硫酸盐、氯化物等的含量。由于这种硬度在水沸腾时不能析出沉淀，也称永久硬度。
当水中HCO₃^-含量小于水中钙镁总量时，水的硬度有碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度；
当水中HCO₃^-含量大于水中钙镁总量时，水的硬度有碳酸盐硬度和过剩碱度（有时也称负硬度），对这种水质称为负硬水。