از نظر علمی میتوان سختی کل آب را معرف مجموع غلظت کاتیون های 2 ظرفیتی موجود در آب دانست ولی چون غلظت کلسیم و منزیم در آب های طبیعی بسیار بیشتر از یونهای دیگر است از این رو در ادبیات تصفیه آب، مجموع غلظت یونهای کلسیم و منزیم را سختی کل آب می گویند .

میزان شدت سختی آب، به بستر جریان آب در سطح و زیر زمین بستگی دارد. آبهای نواحی آهکی سختی زیادتری تا آبهای نواحی گرانیتی و یا شنی دارند. سختی آب در طول زمان نیز تغییر پذیر است. معمولاً سختی آبها در فصل باران کم و در فصل خشکی زیاد می‌شود؛ و بعضی مواقع هم در فصول پر باران و مرطوب مثل غارها ایجاد شود.

از مزایای آب سخت اینکه معمولاً شکستگی استخوانهای آنهایی که آب سخت می‌آشامند زودتر بهبود می‌یابد اما با وجود فواید آب سخت، سختی بیش از حد آب نیز مضراتی دارد. یکی از این مضرات این است که نوشیدن بیش از حد آب سخت موجب رسوب در افراد سنگ ساز می‌شود و همچنین موجب بیماری‌های گوارشی بالخصوص سنگ کلیه است؛ بنابراین بیشتر توصیه می‌شود از آب سبک برای شرب استفاده کرد و منیزیم و کلسیم مورد نیاز بدن را از غذاها و یا سبزیجات و میوه جات تهیه نمود. آب سخت موجب از دست دادن طعم و مزه نوشیدنی‌ها می‌شود. دیر پخته شدن و سفتی حبوبات با آب سخت از دیگر عوارض آن است. به علاوه، آب سخت به جداره دیگهای بخار آسیب زده باعث خوردگی و ایجاد قشر آهکی بر روی جداره دیگ‌ها و تأسیسات مرتبط می‌شود. خوب کف نکردن صابون و موجب افزایش مصرف صابون از دیگر اثرات سختی آب است.

امروزه برای کاهش سختی آب روشهای بسیاری وجود دارد از جمله روشهای تبادل یونی با مواد شیمیایی ، آهک زنی ، میدان مغناطیسی ، اسمز معکوس و ... که هرکدام مزایا و معایبی دارد و بسته به نوع استفاده از آب از آنها استفاده میشود .