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    海洋中含有巨量溶解的碳酸物質。大氣中的二氧化碳平均占空氣的0．03％（按容積），地球上估計有0．0233×10²⁰克。與此對照，海水中碳酸物質的濃度由于海區(qū)和深度不同而異，而總二氧化碳為為1．8～2．3毫克分子／升。推測其總量為1．30×10²⁰克，大約相當于大氣中二氧化碳總量的60倍。

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

CO₂＋H₂O?H₂CO₃?HCO^-₃?CO^-2₂

在水中，游離的二氧化碳一部分與水化合，變成碳酸。一般用〔H₂CO₃〕表示游離的CO₂與H₂CO₃濃度的總和。
    與大氣接觸時，海水中的二氧化碳與大氣中的二氧化碳保持平衡，即

〔H₂CO₃〕=CP_co2          (3.1)

式中，P_co2為大氣中二氧化碳的分壓，C是常數(shù)，由水溫和氯度來決定。

    H₂CO₃，HCO^-₃和CO^-2₂之間保持下述平衡：

H₂CO₃?H⁺+HCO^-₃

HCO^-₃?H⁺+CO²₃

這里碳酸與HCO^-₃以及HCO^-₃與CO^-2₃之間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分別為海水中碳酸的一級及二級平衡常數(shù)。其值隨水溫和氯度而變化。γ₀，γ₁，γ₂和γ₃分別是H⁺、游離碳酸、HCO^-₃和CO^-2₃的活度系數(shù)。