水中有些金属阳离子，同一些阴离子结合在一起，在水被加热的过程中，由于蒸发浓缩，容易形成水垢，附着在受热面上而影响热传导，我们抒水中这些金属离子的总浓度称为水的硬度。如在天然水中最常见的金属离子是钙离子（Ca²+）和镁离子（Mg²+），它与水中的阴离子如碳酸根离子（CO3²-）、碳酸氢根离子（HCO3-）、硫酸根离子（SO4²-）、氯离子（Cl-）、以及硝酸根离子（NO3-）等结合在一起，形成钙镁的碳酸盐、碳酸氢盐、硫酸盐、氯化物、以及硝酸盐等硬度。水中的铁、锰、钭等金属离子也会形成硬度，但由于它们在天然水中的含量很少，可以略去不计。因此，通常就把Ca²+、Mg²+的总浓度看作水的硬度。水的硬度对锅炉用水的影响很大，因此，应根据各种不同参数的锅炉对水质的要求对水进行软化或除盐处理。
水的硬度分为碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度两种。
碳酸盐硬度：
主要是由钙、镁的碳酸氢盐[Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2]所形成的硬度，还有少量的碳酸盐硬度。碳酸氢盐硬度经加热之后分解成沉淀物从水中除去，故亦称为暂时硬度。
非碳酸盐硬度：
主要是由钙镁的硫酸盐、氯化物和硝酸盐等盐类所形成的硬度。这类硬度不能用加热分解的方法除去，故也称为永久硬度，如CaSO4、MgSO4、CaCl2、MgCl2、Ca(NO3) 2、Mg(NO3) 2等。
碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度之和称为总硬度。
水中Ca²+的含量称为钙硬度。
水中Mg²+的含量称为镁硬度。
当水的总硬度小于总碱度时，它们之差，称为负硬度。水的色度是对天然水或处理后的各种水进行颜色定量测定时的指标。
　　天然水经常显示出浅黄、浅褐或黄绿等不同的颜色。产生颜色的原因是由于溶于水的腐殖质、有机物或无机物质所造成的。另外，当水体受到工业废水的污染时也会呈现不同的颜色。这些颜色分为真色与表色。真色是由于水中溶解性物质引起的，也就是除去水中悬浮物后的颜色。而表色是没有除去水中悬浮物时产生的颜色。这些颜色的定量程度就是色度。色度是测定是用铂钴标准比色法，亦即用氯铂酸钾（K2PtCl6）和氯化钴（CoCl2·6H2O）配制成测色度的标准溶液，规定1升水中含有 2.419毫克的氯铂酸钾和2.00毫克氯化钴时，将铂（Pt）的浓度为每升1毫克时所产生的颜色深浅定为1度（1°）。
水色度往往会影响造纸、纺织等工业产品的质量。各种用途的水对于色度都有一定的要求：如生活用水的色度要求小于15°；造纸工业用水的色度要求小于15°～30°；纺织工业的用水色度要求小于10°～12°；染色用水的色度要求小于5°。
工业废水可能使水体产生各种各样的颜色，但水中腐殖持、悬浮泥砂和不溶解矿物质的存在，也会使水带有颜色。例如，粘土能使水带黄色，铁的氧化物会使水变褐色，硫化物能使水呈浅蓝色，藻类使水变绿色，腐败的有机物会使水变成黑褐色等等。