Laut einer Studie der Harvard University aus dem Jahr 1963 wirken Kohlendioxid, Bikarbonat und Karbonat als Puffer für schwankende Wasserstoffionenkonzentrationen in natürlichen Quellen von unverarbeitetem Wasser und helfen dem Wasser, einen relativ konstanten pH-Wert aufrechtzuerhalten. Seit die Konzentrationen der Pufferchemikalien sind gering, äußere Kräfte beeinflussen auch den pH-Wert des Wassers.
Die drei Kohlenstoffmoleküle werden zusammen als "Carbonatsystem" bezeichnet. Dieses System kann den pH-Wert des Wassers bei Bedarf senken, indem ein Proton aus Bicarbonat abgegeben wird, um Carbonat zu bilden. Wird das Wasser dann zu sauer, können sowohl Karbonat als auch Bikarbonat ein Proton aufnehmen, wodurch die Konzentration an Wasserstoffionen gesenkt und der pH-Wert erhöht wird.
Da sich jeder dieser Molekültypen in einem dynamischen Gleichgewicht befindet, wirkt sich jede kleine Änderung der Konzentration eines Moleküls auf die Konzentration aller anderen aus. Dieses Phänomen wird durch das Prinzip von LeChatelier beschrieben, das besagt, dass, wenn ein dynamisches Gleichgewicht zwischen mehreren verwandten chemischen Spezies durch die Änderung der Bedingungen dieses Gleichgewichts gestört wird, sich die Position des Gleichgewichts ändert, um der Änderung entgegenzuwirken. Die von LeChatelier beschriebenen Veränderungen sind für jede Chemikalie regelmäßig und können basierend auf der Chemie jeder Komponente vorhergesagt werden.
