El sistema amortiguador más importante en las aguas naturales es el sistema ácido carbónico-bicarbonato-carbonato.
* Ácido Carbónico ($H_2CO_3$) es un ácido débil que se forma cuando el dióxido de carbono ($CO_2$) se disuelve en agua.
* Bicarbonato ($HCO_3^-$) es la base conjugada del ácido carbónico.
* Carbonato ($CO_3^{2-}$) es la base conjugada del bicarbonato.
Las reacciones de equilibrio entre estas tres especies se pueden representar de la siguiente manera:
$$CO_2_{(g)} + H_2O_{(l)} \rightleftharpoons H_2CO_{3(aq)}$$
$$H_2CO_{3(aq)} \rightleftharpoons H^+_{(aq)} + HCO_{3(aq)}^-{}$$
$$HCO_{3(aq)}^- \rightleftharpoons H^+_{(aq)} + CO_{3(aq)}^{2-}$$
Las concentraciones relativas de estas tres especies dependen del pH del agua. A un pH bajo, la concentración de ácido carbónico es máxima, mientras que a un pH alto, la concentración de carbonato es máxima. El bicarbonato es la especie dominante a un pH de alrededor de 8,3, que es el pH promedio de las aguas naturales.
El sistema ácido carbónico-bicarbonato-carbonato actúa como un amortiguador en las aguas naturales porque puede reaccionar tanto con ácidos como con bases para mantener un pH relativamente constante.
* Cuando se agrega un ácido al agua natural, los iones bicarbonato y carbonato reaccionarán con los iones de hidrógeno para formar ácido carbónico, reduciendo así la acidez del agua.
* Cuando se agrega una base al agua natural, el ácido carbónico reaccionará con los iones hidróxido para formar iones bicarbonato y carbonato, reduciendo así la basicidad del agua.
