Выше было отмечено, что корни растений обладают высокой ионообменной способностью. Это помогает растениям поглощать минеральные вещества, необходимые для их роста. Кроме углерода, водорода и кислорода, растения содержат в больших количествах кальций, кремний, калий, серу, магний, и натрий. В тканях растений также концентрируются некоторые микроэлементы, такие, как стронций, молибден, медь, бор и цинк. Таким образом, растения активно перехватывают многие из растворенных в почвенной воде веществ, которые иначе были бы унесены инфильтрующимися дождевыми водами и в конце концов попали бы в подземные воды, пополнив их ионный состав. Если растения растут на плоской равнине, содержащиеся в них минеральные вещества после разложения растений поступят в подземные воды. В этом случае присутствие растений увеличивает количество ионов в подземных водах, так как действие органических кислот, двуокиси углерода и корней растений ускоряет химическое выветривание почвы. Если растения размещены на крутых склонах, органические вещества быстро уносятся поверхностными водами, вследствие чего они не смогут обогащать минеральный состав подземных вод.
Микроорганизмы, вероятно, играют еще большую роль по сравнению с высшими растениями в формировании химического состава воды. Хорошо известна способность микроорганизмов извлекать из озерной и морской воды такие элементы, как медь, марганец, железо, кальций и кремний. Низкая концентрация кремния и относительно низкая концентрация кальция в морской воде объясняются тем, что большое количество этих элементов идет на образование твердых частей морских организмов. Собрано много сведений о поглощении железа и марганца некоторыми пресноводными бактериями. Некоторые бактерии даже используют энергию для своих жизненных процессов — от окисления железа и марганца.
Деятельность сульфатвосстанавливающих бактерий — один из наиболее интересных жизненных процессов. Эти бактерии используют кислород сульфатных ионов для окисления углеводородов, при этом в качестве побочного продукта образуется сероводород. Некоторые виды сульфатвосстанавливающих бактерий находятся в почвах. Другие виды этих бактерий живут при умеренно высоких температурах в анаэробных условиях значительно ниже земной поверхности. Живые бактерии были извлечены с глубины более 4000 футов из нефтяных скважин. Хотя бактерии могли быть занесены на эту глубину при бурении, напрашивается вывод, что они могут жить на больших глубинах и, возможно, проникли туда с поверхности земли в течение миллионов лет.
Гидрогеохимические исследования, проведенные советскими специалистами, показали роль микроорганизмов, главным образом бактерий, в изменении химического состава подземных вод. Глубина, на которой может протекать деятельность бактерий, зависит от температуры и проницаемости среды. При температуре свыше 100° С большинство микроорганизмов, очевидно, погибает, а непроницаемая среда препятствует циркуляции, жидкости, несущей им питательные вещества. Биохимическая активность под землей зависит также от величин рН, Eh и характера поступающих питательных веществ. Многие советские исследователи считают, что химический состав подземных вод претерпевает значительные изменения не только в почвенном горизонте и во время начального зтапа диагенеза осадочных пород, ио и на большой глубине в результате биохимического восстановления NO-3 и SO2-4 или окисления пропана, метана и близких к ним углеводородов. Полагают, что в некоторые водоносные горизонты, которые в геологическом прошлом были непроницаемыми или их температура превышала 100° С, бактерии проникли с подземными водами. Микроорганизмы, находящиеся глубоко под землей, постоянно получают питательные вещества за счет продуктов распада отмерших наземных растений, переносимых инфильтрующимися поверхностными водами. Особенно это относится ко многим водоносным горизонтам, сложенным кавернозными известняками. Однако вопрос о том, могут ли микроорганизмы поселиться почти во всех водоносных горизонтах, как считают некоторые советские гидрогеологи, требует доказательств.
