天然水域で最も重要な緩衝液システムは、炭酸酸 - 炭酸塩炭素系システムです。
* 炭酸酸 （$ h_2co_3 $）は、二酸化炭素（$ co_2 $）が水に溶けると形成される弱酸です。
* 重炭酸塩 （$ hco_3^ - $）は、炭酸酸のコンジュゲートベースです。
* 炭酸塩 （$ co_3^{2-} $）は、重炭酸塩の共役ベースです。
これら3つの種間の平衡反応は、次のように表現できます。
$$ co_2 _ {（g）} + h_2o _ {（l）} \ rightleftharpoons h_2co_ {3（aq）} $$
$$ h_2co_ {3（aq）} \ rightleftharpoons h^ + _ {（aq）} + hco_ {3（aq）}^ - {} $$
$$ hco_ {3（aq）}^ - \ rightleftharpoons h^ + _ {（aq）} + co_ {3（aq）}^{2-} $$
これら3種の相対濃度は、水のpHに依存します。低pHでは、炭酸酸の濃度が最も高く、高いpHでは炭酸塩の濃度が最も高くなります。重炭酸塩は、約8.3のpHで支配的な種であり、自然水の平均pHです。
炭酸酸 - 炭酸塩炭素系は、酸と塩基の両方と反応して比較的一定のpHを維持できるため、天然水の緩衝液として機能します。
*酸を天然の水に加えると、重炭酸塩および炭酸イオンは水素イオンと反応して炭酸酸を形成し、水の酸性度を低下させます。
*塩基が天然の水に加えられると、炭結合酸は水酸化物イオンと反応して重炭酸塩と炭酸イオンを形成し、水の塩基性を減らします。
