A talaj és a felszín alatti vizek jellemzését szolgáló fizikai-kémiai módszerekkel a talaj és felszín alatti vizek fizikai-kémiai jellemzőit határozhatjuk meg.
A talaj fizikai jellemzői:
szín: a talaj színével az alapkőzet, a talaj mállottságának, fejlődésének fokozata, a talajtípusa áll összefüggésben.
hőmérséklet: a talaj felső rétegének hőmérséklete az atmoszféra hőmérsékletétőlk függ, mélyebb rétegei viszont állandó hőmérsékletűek. Mérésére talajhőmérő szolgál.
talajmetszet jellemzői: A talaj vertikűális metszete megadja a talaj jellemző rétegeinek számát, mélységét, színét, textúráját, összességében jellemző a talaj típusára.
textúra: a talajt alkotó ásványi anyagok szemcseméreteloszlása. A talajt alkotó szemcseméret-frakciók egymáshoz viszonyított aránya meghatározza atalj viselkedését, porozitását, víz- és tápanyagtartó képességét, élőhelykénti minőségét. A szemcseméret frakciók: kavics, homok, agyag, stb., a domináns frakciónak megfelelően a talaj lehet kavicsos, homokos, anyagos, stb.
talajszerkezet: a textúrával jellemzett elemi szemcsék nagyobb aggregátumokba szerveződésének módja
sűrűség: egységnyi térfogat tömege
áteresztőképesség: levegőre és vízre nézve értékeljük. Összefügg a porozitással, illetve a hézagtérfogattal.
porozitás: a porustérfogat aránya az összes talajtérfogathoz képest.
hézagtérfogat: az összetérfogat százalékában megadott szilárd fázisok közötti tér nagysága, melyet a háromfázisú talajban víz és levegő tölt ki, a kétfázisú talajban csak víz.
levegőtartalom: a szemcsék közötti teret kitöltő levegő mennyisége, egységnyi talajtérfogatban lévő levegőtérfogat.
nedvességtartalom: a háromfázisú talaj szorbeált és kapillárisokban kötött víztartalma: a kiszárítás előtti és utáni tömeg adja meg.
víztartóképesség: mennyi víz képes megkötődni és ebből mennyit bocsát a talaj a növények rendlkezésére.
kapilláris vízemelés: mennyi vizet és milyen magasra tud felszívni a háromfázisú talaj a talajvízből.
Talaj kémiai jellemzői:
pH: a talaj savanyúsága vagy lúgossága standard módszerrel meghatározva.
redoxpotenciál: a talaj oxidatív vagy reduktív természete, mely a levegő vagy alternatív elektronakceptorok rendelkezésre állásával jellemezhető. Redoxindikátorok analíziséből következtethetünk az értékére.
konzisztencia, kötöttség: a talaj kolloid tulajdonságaival összefüggő tulajdonság: reológiai vizsgálatokkal jellemzhető, amelyek közül legegszerűbb az "Arany-féle kötöttségi szám" megállapítása vagy az Atterberg-féle határértékek.
tápanyagtartalom: a talajmikroflóra és a növények szaporodásához és működéséhez szükséges tápanyagok mennyisége a talajban. Elsősorban a makro- (C, N, P, K), a mezo- (Ca, Mg, S), és a mikrotápelemeket (Fe, Mn, Cu, Zn, B, Mo) értik alatta.
elemtartalom és elemkörforgalom: elemtartalom alatt a biogén elem-, valamint a mezo- és mikroelem-tartalmat értik, melyek szezonális változásait is figyelembe kell venni. A fizikai-kémiai módszerek közül elemanalízissel mérhető. A talajnak a földi elemkörforgalmakban betöltött szerepe elsősorban a természetes területek esetében fontos.
ionmegkötő és kicserélő képesség: a talajba kerül holt szerves anyagból a mikroorganizmusok által a növények számára előállított szervetlen (ásványi) tápanyagok a ionos formában hozzáférhetőek és felvehetőek. A növénytermesztés szempontjából jó talaj sok tápanyag-iont képes megkötni és ioncserével könnyen átadni a növényeknek. Az iontartalom és ioncserélő képesség szabvány módszerekkel mérhető.
agyagásványtartalom: a növényi tápanyagok közül a pozitív ionok megkötéséért nagyrészt az agyagásványok felelősek a talajban. Az ionos vagy molekuláris formájú szervetlen szennyezőanyagok megkötéséért is az agyagásványok felelősek.
humusztartalom: a talaj minőségét, mind tápanyagtartalmát, mind szerkezetét nagymértékben befolyásolja. Mennyisége és további frakciói szabvány módszerrel meghatározhatóak. A táphumusz felhasználható a talajmikroorganizmusok számára, melyek mineralizációval növényi tápanyagokat állítanak elő belőle. A szerkezeti humusz a talaj morzsalékos szerkezetéért és tápanyag-megkötőképességéért felelős. A szerves szennyezőanyagok nagyrészt a humuszanyagokon kötődnek meg.
Felszín alatti vizek fizikai jellemzői:
hőmérséklet: elsősorban a mélységi vizeknél fontos, akár fűtési célokat, akár gyógyvíz célokat szolgálnak.
mennyiség, térfogat: a kétfázisú talajban a hézagtérfogatot teljes egészében kitöltő vízmennyiség.
áram, áramlási sebesség: a hézagtérfogatban a pórusmérettől és a hidrológiai gradientől (szintkülönbség) függő sebességgel áramlik.
Felszín alatti vizek kémiai jellemzői:
pH: a víz savasságát vagy lúgosságot megadó érték. A víz pH mérésével azonos módon mérik, pH-mérővel.
redoxpotenciál: a talajvíz oxidatív vagy reduktív természete, mely az oldott oxigén vagy alternatív elektronakceptorok rendelkezésre állásával jellemezhető. Direkt redoxpotenciál méréssel (redox-érzékelő) vagy redoxindikátorok analízise alapján következtethetünk az értékére.
vezetőképesség: a talajvízben oldott ionok mennyiségével arányos mérőszám, szabvány szerinti módszerrel mérhető.
ásványi anyag-tartalom: elsősorban mélyebb rétegekből származó, ivóvízként vagy gyógyvízként használatos vizeknél vizsgálják a szénsav, a nátrium, kalcium-, magnézium-, és ezek hidrogén-karbonátjait, a kloridokat, szulfátokat, a vasat, a kenet, a halogén- és radioaktív vegyületeket az ásvány- és gyógyvizekben.