碳酸盐平衡是指水中的碳酸化合物之间及其与气相中二氧化碳(CO2)的化学平衡关系。在天然水、一般清水和轻度污染的工业废水、生活污水以至降水中，普遍存在着各种形态的碳酸盐。其来源有大气中的二氧化碳、岩石土壤中碳酸盐和重碳酸盐矿物的溶解，水生动植物的新陈代谢和生物氧化的产物。各种来源的碳酸化合物构成水中碳酸岩的总量约10-3mol/L。水中的碳酸化合物有CO2、H2CO3、HCO3-、和CO32-等化合态。在某些情况下水中CO2可处于对大气呈过饱和状态，与大气中的CO2存在着化学平衡关系。 不同碳酸盐的分布随着pH值而变化。在自然条件下，可视为开放体系趋向平衡的一个微小阶段，故可近似的用封闭体系在短时间内溶液平衡的方法来进行计算。在实际水体系中，经大气溶入的CO2是决定水质pH值的重要因素，并对外来酸碱有一定的缓冲能力，对水中各种反应过程有多方面的作用，含碳酸水的中和过程在用水、废水化学中有十分广泛的用途。 水体的pH 主要决定于碳酸平衡体系中CO2，HCO3和CO3之间的对比关系。当HCO3含量很低而pH 又很高时，碳酸系统非常不稳定，因为在该条件下，平衡H2CO3 含量显著小于在该条件下与空气中CO2平衡时所应拥有的含量，此时就会从空气中吸收CO2，使水的pH 降低。当HCO3为1.05mmol/L 和pH为8.40 时碳酸系统最稳定，因而pH>8.4 的水体pH会自动降低。但是藻类的光合作用消耗无机碳，破坏了碳酸平衡，因而使pH 升高，当无机碳减少到一定程度，pH 则恒定在一个最大值，即达到pH 补偿点和无机碳补偿点。