يتواجد المياه على سطح الأرض فى صورة صلبة وسائلة وغازية، وذلك حسب الظروف المناخية السائدة.
فعند درجات الحرارة المنخفضة يتواجد المياه فى صورة صلبة مثل الثلج حيث تكون جزيئاته بناء صلب، وفى هذه الحالة تكون جزيئاته ذات حركة قليلة وطاقة منخفضة إذا ما قورنت بالحالتين الأخرتين للمياه. فإذا زادت درجة الحرارة تزداد حركة الجزيئات وتزداد طاقتها وتبقى الجزيئات قريبه من بعضها البعض، ولكن لا يدوم وجودها فى بناء صلب ويتحرك السائل حيث يأخذ شكل الوعاء الذى يحتوى الماء أو يسرى فيه من مكان إلى آخر.
وعند زيادة درجات الحرارة، تزداد حركة الجزيئات وتزداد طاقتها. وتكون الجزيئات أكثر تباعداً وانتشاراً وتتحول إلى الحالة الغازية وتنتشر بسرعة بين الجزيئات الأخرى الموجودة فى الفراغ وتختلط معها. وهذه الصورة تكون معروفة ببخار الماء
الكثافة والوزن النوعى Density and Specific Grovity
تعتمد كثافة الماء على درجة حرارته ومكوناته الكيميائية. وإلى حد قليل بالضغط، ويمكن إهمال خاصية الضغط فى محطات الإمداد بالمياه أو الصرف الصحى، حيث أن الماء سائل غير قابل للانضغاط. وتتأثر كثافة الماء بالحرارة بدرجة قليلة حيث تزداد الكثافة مع انخفاض درجة الحرارة حتى أربع درجات مئوية (4 مo) وبزيادة انخفاض درجة الحرارة تقل الكثافة بنسبة 10 %، وبالرغم من أن تغيرات كثافة الماء قليلة إلا أنها تكون كافية وهامة فى عملية تجمد المياه. ويتوقف تأثير مكونات الماء على الكثافة على نوع المواد المكونة له وتركيزاتها. وكثافة المياه العذبة عادة تكون 1000 كجم/م3، بينما كثافة ماء البحر تصل إلى 1025 كجم/م3.
الوزن النوعى لأى مادة عبارة عن النسبة بين كثافة المادة على كثافة المياه النقى عند أربع درجات مئوية (4 مo). وعند هذه الدرجة تكون كثافة المياه مساوية تقريباً للوزن النوعى للماء (1 جم/سم3).
فإذ أخذنا حجماً معيناً من الماء وقمنا بتبريده فإن حجمه سيقل ( أى ينكمش ) وتزداد كثافته وهذه الخاصية تتوقف عن درجة حرارة أربع درجات مئوية (4 مo)، وإذا استمر التبريد عن ذلك حتى درجة صفر مئوية (0 مo) فإن كثافة الماء تنخفض بمقدار 10 % وحجمه يزداد أيضاً، وهذا يعكس انفجار أنابيب المياه عند التجمد، وطفو الجليد على سطح الماء.
الحرارة والتبخر
من المعروف كيميائياً أن جزئ الماء يتكون من ذرتين من الهيدروجين وذرة من الأكسجين، وهذه الذرات تكون مرتبطة بروابط تساهمية، كما أن جزيئات الماء تكون مرتبطة بروابط هيدروجينية وبذلك يحتاج الماء إلى طاقة كبيرة لفك هذه الروابط عن بعضها لكى يتحول الماء من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية.
ومن المعروف أن درجة حرارة المياه الجوفية تتغير تغيراً ملحوظاً فى الأعماق الضحله، حيث الصخور والارتفاعات والأمطار والرياح تلعب دوراً كبيراً فى درجة حرارة المياه. وبصفة عامة فإن درجة الحرارة تزداد بانتظام بعد عشرة أمتار (10 م) فى المناطق الاستوائية، وبعد (20 م) فى المناطق القطبية، وقد سجل “كولين، 1925” فى الولايات المتحدة الأمريكية ارتفاع درجة حرارة المياه الجوفية فى الأعماق الضحلة (10 م : 20 م) بنحو درجة إلى درجتين عند درجة حرارة الهواء القريب من سطح الأرض.
وتحت نطاق التغيرات فى درجة الحرارة (10 م : 20 م)، والتى تتأثر كثراً بالتغيرات على سطحه فإن درجة حرارة المياه الجوفية تزداد بانتظام بنحو درجة مئوية (1 مo) كل ثلاثين متراً (30 م) وذلك طبقاً للمنحنى الحرارى للأرض (Geothermal Gradient) .
اللون
يتأثر لون المياه بما يحتويه من مواد عضوية أو معادن ذائبة. فعلى سبيل المثال فإن اللون الفاتح إلى البنى الغامق يكون بسبب وجود المياه مع ترسيبات الفحم أو المواد العضوية. واللون البنى ينتج أيضاً نتيجة لوجود أكاسيد الحديدوز بالمياه والتى تتأكسد إلى أكسيد الحديديك فى وجود الهواء. كما أن المنجنيز الغروى والزائب يمكن أن يعطى لوناً من الأصفر إلى البنى، بينما بقايا الكرومات قد تعطى لوناً أصفر. كما أن وجود مواد عالقة بالمياه قد يعطى لوناً ظاهرياً.
ويمكن إزالة اللون الحقيقى فى المياه الرائقة فى محطات مياه الشرب بالترويب باستخدام الشبه فى وسط حمضى ويساعد بالكلور الحر المتبقى والجرعات العالية من الكلور على اختزال اللون.
الطعم والرائحة Taste and Odour
يتأثر طعم المياه عادة بما يحتويه من مواد عضوية ومواد معدنية وغازات ذائبة. كان وجود البكتريا مثل بكتريا الحديد أو البكتريا التى تختزل الكبريتات تعطى رائحة للمياه وتغير فى الطعم. ووجود الكائنات الحية الدقيقة والطحالب والبقايا النباتية قد تسبب معاً رائحة غير مستحبة للمياه. كما أن المخلفات الصناعية والزراعية الغير معالجة والتى تصرف فى الماء قد تسبب ذلك أيضاً، ويمكن التخلص من الطعم والرائحة لعينات المياه الرائقة بالتهوية واستخدام الكلور والكربون المنشط.
العكارة Turbidity
تنشأ عكارة المياه نتيجة لوجود الطين والغرين والمواد العضوية والغير عضوية العالقة بالمياه، كما أن أكسدة الحديد وتحويله من أكسيد الحديدوز إلى أكسيد الحديديك ينشأ عنه تكوين مواد عالقة بالمياه. ويمكن التخلص من العكارة بالترشيح خلال مواد رسوبية مفككة
