通過采集地層水樣品並分析其成分，綜合分析和評價地層水受CO2影響的程度。監測的典型淺層地下水Masaru Ibuka大多小於100m m。地球化學監測指標包括pH、堿度(因溶解的CO2而降低)、電導率、各種陽離子(如Na+、Ca 2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+)和陰離子(如
)濃度等等。此外，還可以進行碳、氫、氧同位素分析、溶解無機碳測量以及其他陰離子和示蹤劑分析。
地球化學方法可用於分析和監測短期和長期CO2泄漏對地下水的影響。通過對地下水取樣並進入實驗室進行分析，可以獲得進壹步的信息。如果泄漏的CO2溶解到地下水中，會增加地下水的碳酸濃度，降低水的pH值。CO2對地下水質量的影響可以通過對地下水取樣並分析主要離子(如鈉、鉀、鈣、鎂、錳、氯、矽、
和
等等。)、pH值、堿度、穩定同位素(如13C.14C、18O、2h)和典型氣體(包括烴類、CO2及其相關同位素等。).還需要檢測分析碳酸氫鹽組分，因為溶解CO2和碳酸氫鹽組分有很好的相關性，碳酸氫鹽組分的分析可以直接用來表征水中CO2的濃度變化(考慮平衡狀態)。另外，如果淺層地下水出現CO2汙染，需要同時檢測分析壹些微量元素，如砷、鉛等，它們在酸性水中的溶解度會增強。目前有很多先進的水質監測技術，包括壹些地球化學參數的實時監測。分析和監測的標準方法也很成熟。
航空電磁測量技術已用於測量地下水電導率的異常，這種異常主要是由地下水汙染(非CO2)引起的水文地球化學變化引起的。該技術在監測CO2對地下水電導率的影響方面潛力巨大，但僅限於陸地上CO2的地質封存。