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硬水含有鎂和鈣，水的硬度是指溶解在水中的鹽類物質(zhì)的含量，即鈣鹽與鎂鹽的含量。含量多的硬度大，反之則小。GPG為水硬度單位，1GPG表示1加侖水中硬度離子（鈣鎂離子）含量為1格令。

當(dāng)水在大氣中凝聚時(shí)，它與空氣中的二氧化碳反應(yīng)，形成了叫做碳酸的弱酸。該酸最終隨雨落到地上，然后流過(guò)土壤上部到達(dá)巖石層，碳酸溶解了石灰（碳酸鈣和碳酸鎂），中和，并同時(shí)變硬。一些地區(qū)的溶洞和溶洞附近的硬水就是這樣形成的。硬水有暫時(shí)性及永久性之分，暫時(shí)硬水通常關(guān)系到鈣和鎂的碳酸鹽和碳酸氫鹽，這類結(jié)晶可長(zhǎng)期存在水中，直到氣壓或溫度出現(xiàn)變化，使水份變成超飽和，造成沉淀物，附在熱表面或粗糙表面上，例如管道和熱交換器內(nèi)，即形成硬水垢；永久性硬水主要關(guān)系到硫酸鈣及硫酸鎂，是不會(huì)受到熱和氣壓變化影響，但如水份被蒸發(fā)，依然會(huì)留下并形成硬水垢。