Debido a la gran capacidad de disolución del agua y su elevada reactividad el agua natural contiene una gran cantidad de sustancias disueltas, tanto gases como líquidos y sólidos. La composición del agua natural depende de muchas variables, como por ejemplo el tipo de agua (superficial, subterránea, atmosférica...), de su localización geográfica, de la estación del año que se considere, del tiempo de contacto con los materiales solutos, de la intervención del hombre, etc.

En el momento de condensación de la lluvia, el agua ya adquiere un quimismo, debido a las disoluciones de aerosoles y gases. Al llegar a la superficie el agua de escorrentía actúa como agente erosivo y disolvente, de tal manera que va enriqueciéndose en sustancias en contacto con las rocas y el suelo. El agua que se infiltra y pasa a formar parte del agua subterránea permanece largo tiempo en contacto con el suelo y las rocas de modo que el contenido de elementos del agua es mayor. El destino final es el reservorio marino, cuya mineralización, consecuentemente es muy elevada.

En el proceso de solubilización intervienen los siguientes factores:

- Disolución. Por ejemplo, los gases atmosféricos o sales del suelo en contacto con las aguas de precipitación o de infiltración.

En otras ocasiones, la solubilización se produce tras un ataque químico:

- Hidratación. Por ejemplo CaSO4 + 2 H2O CaSO42 H2O
- Hidrólisis. H2CO3 + 2 OH- CO3- + 2 H2O
- Oxidación reducción
- PH y ciertos fenómenos biológicos

Una vez adquirida cierta composición química, mediante los fenómenos de disolución y ataque mencionados, esta composición química del agua cambia a lo largo de su recorrido como consecuencia de una serie de fenómenos que actúan muchas veces de forma concominante, éstos son:

- Reducción de sulfatos y nitratos, fenómenos que suelen producirse en presencia de materia orgánica y microorganismos
- Concentración por disolución y por evaporación
- Nuevas disoluciones. La disolución de nuevas sales hace que pueda cambiar el contenido de las ya existentes. Por ejemplo, un aumento de la concentración de los iones cloruro y sodio, permitirán una mayor disolución de anhidrita y de calizas.
- Cambios de bases. Son intercambios de iones entre diferentes fases químicas, así denominadas por afectar principalmente a los cationes
- Concentración
- Temperatura
- Mezcla de aguas

El resultado es un agua con diversas sustancias inorgánicas y orgánicas:

Constituyentes inorgánicos Constituyentes orgánicos
Especies mayoritarias
(de 1 a 1000 ppm)
Na+
Ca2+, Mg2+
HCO3-
SO4 2-
Cl-
 
Fe2+, Fe3+
Sr2+, K+
CO32-,
NO3-, F-,
H3BO3
Hidratos de carbono
Ácidos carboxílicos
Aminoácidos
Aminas
Polipéptidos
Fenoles(taninos, ligninas...)
Ácidos grasos
Ácidos húmicos y fúlvicos (de las sustancias húmicas)
Especies secundarias
(0,1 a 10 ppm)
Especies traza
(<10-3 ppm)
Be, Bi, Cs, Au, Pt, Ra, Ag, Sn