В отличие от кальция, магния и кремния натрий не является одним из основных компонентов распространенных породообразующих минералов. Натрий поступает в природную воду главным образом в результате растворения веществ в процессе выветривания плагиоклазовых полевых шпатов. В районах распространения эвапоритовых (соленосных) отложений растворение галита также сильно влияет на концентрацию натрия в воде. В определенных условиях глинистые минералы дают большие количества обменного натрия. Менее важными источниками натрия для природных вод служат минералы: нефелин, содалит, стильбит, натролит, жадеит, арфведсонит, глаукофан и эгирин. Эти минералы местами изобильны в некоторых изверженных и метаморфических породах, но в общем количественном отношении они распространены в незначительной степени по сравнению с полевыми шпатами.
Соли натрия хорошо растворимы и не выпадают в осадок, если их концентрации не превышают несколько тысяч частей на миллион. Точка насыщения NaCl при 20° С соответствует концентрации 264 000 ч. на 1 млн., или около 105000 ч. на 1 млн. Na+. Точка насыщения нитрата натрия почти в два раза больше, чем у хлористого натрия, а точка насыщения бикарбоната натрия составляет примерно 1/3 предела насыщения хлористого натрия. Благодаря высокой растворимости соединений натрия он концентрируется в результате испарения в океане и пустынных бессточных бассейнах. Ионы натрия обычно удаляются из природных вод в больших количествах при ионном обмене, что происходит, если распространенность натрия значительна. Удаление ионов натрия из морской воды при ее проникновении в пресноводные горизонты суши объясняется рядом специалистов действием ионного обмена. Превращение кальциево-бикарбонатных вод в натриевобикарбонатные во многих водоносных горизонтах также, несомненно, происходит путем ионного обмена. Таким образом, этот процесс обратим и направление обмена зависит от относительных концентраций ионов.
Все природные воды содержат измеримые количества натрия. Его концентрации составляют примерно 0,2 ч. на 1 млн. в некоторых дождевых водах и снеге и более 100 000 ч. на 1 млн. в рассолах, залегающих на соляном ложе. В районах распространения изверженных и метаморфических пород, где количество атмосферных осадков все время меняется от умеренного до высокого, подземные воды обычно содержат 1—20 ч. на 1 млн. натрия. Воды с общей минерализацией 1000—5000 ч. на 1 млн. обычно имеют более 100 ч. на 1 млн. натрия. Исключение составляют воды загипсованных слоев и некоторые воды в известняках.
В современных анализах содержание натрия в воде обычно определяется непосредственно, но ранее считалось, что все не определенные анализом катионы относятся к сумме катионов калия и натрия. Химический анализ воды проводился следующим образом: определялись все обычные анионы плюс катионы кальция и магния; превышение суммы анионов, выраженной в эквивалентах, над суммой катионов относилось к содержанию ионов калия и натрия. Этот метод неудовлетворителен, потому что все погрешности анализа, а также неопределенные ионы включались в суммарную величину содержания натрия и калия. По этой причине результаты старых анализов, в которых сумма ионов натрия и калия определялась по расчету, надо использовать весьма осторожно.
