海洋中含有巨量溶解的碳酸物质。大气中的二氧化碳平均占空气的0．03％（按容积），地球上估计有0．0233×10²⁰克。与此对照，海水中碳酸物质的浓度由于海区和深度不同而异，而总二氧化碳为为1．8～2．3毫克分子／升。推测其总量为1．30×10²⁰克，大约相当于大气中二氧化碳总量的60倍。

    海水中的碳酸物质以CO₂，H₂CO₃，HCO^-₃和CO^-2₃的形式存在，即：

CO₂＋H₂O⇌H₂CO₃⇌HCO^-₃⇌CO^-2₂

在水中，游离的二氧化碳一部分与水化合，变成碳酸。一般用〔H₂CO₃〕表示游离的CO₂与H₂CO₃浓度的总和。
    与大气接触时，海水中的二氧化碳与大气中的二氧化碳保持平衡，即

〔H₂CO₃〕=CP_co2          (3.1)

式中，P_co2为大气中二氧化碳的分压，C是常数，由水温和氯度来决定。

    H₂CO₃，HCO^-₃和CO^-2₂之间保持下述平衡：

H₂CO₃⇌H⁺+HCO^-₃

HCO^-₃⇌H⁺+CO²₃

这里碳酸与HCO^-₃以及HCO^-₃与CO^-2₃之间的平衡可用下式表示：

γ₀〔H⁺〕γ₂ 〔HCO^-₃〕/γ₁ 〔H₂CO₃〕=K₁          (3.2)

γ₀〔H⁺〕γ₃ 〔CO^-2₃〕/γ₂ 〔HCO^-₃〕=K₂           (3.3)

式中，K1和K2分别为海水中碳酸的一级及二级平衡常数。其值随水温和氯度而变化。γ₀，γ₁，γ₂和γ₃分别是H⁺、游离碳酸、HCO^-₃和CO^-2₃的活度系数。