由于碳酸是二元弱酸，所以在水中会发生分级电离，其平衡关系如下：

CO₂+H₂O→H₂CO₃→H⁺+HCO₃^-→2H⁺+CO₃^2-

从反应式可知，水中各各形态的二氧化碳存在的相应比例，取决于水的pH值，当pH<4.3时，水中只有二氧化碳；当pH=8.3-8.4时，水中98%以上为HCO3-；当pH>8.4时，水中没有二氧化碳，见下表水中二氧化碳浓度表。

由于二氧化碳是天然水中的主要杂质，又是决定水质酸碱度及pH值的主要因素，对水质有多方面的作用，对水处理中的软化、除盐及锅炉系统的腐蚀等影响都很大，因此必须引起注意。

天然水中二氧化碳的来源主要有两个方面：

**是水中、泥土中有机物的分解和氧化的产物

第二是由于地层深处进行的化学变化所产生的。

由于空气中二氧化碳含量很低，仅为0.03-0.04%。所以空气中的二氧化碳溶于水中的量很少。