Selon une étude de 1963 à l'Université Harvard, le dioxyde de carbone, le bicarbonate et le carbonate agissent comme des tampons pour les concentrations fluctuantes d'ions hydrogène dans les sources naturelles d'eau non traitée, aidant l'eau à maintenir un pH relativement constant. Depuis les concentrations de produits chimiques tampons sont faibles, les forces extérieures influencent également le pH de l'eau.
Les trois molécules de carbone sont collectivement appelées « système carbonate ». Ce système peut diminuer le pH de l'eau si nécessaire en donnant un proton de bicarbonate pour former du carbonate. Si l'eau devient alors trop acide, le carbonate et le bicarbonate sont capables d'accepter un proton, abaissant ainsi la concentration d'ions hydrogène et augmentant le pH.
Comme chacun de ces types de molécules est présent dans un équilibre dynamique, tout petit changement dans la concentration d'une molécule aura un effet sur la concentration de toutes les autres. Ce phénomène est décrit par le principe de LeChatelier, qui stipule que si un équilibre dynamique entre plusieurs espèces chimiques apparentées est perturbé en changeant les conditions de cet équilibre, la position d'équilibre changera afin de contrer le changement. Les changements décrits par LeChatelier sont réguliers pour n'importe quel produit chimique et peuvent être prédits en fonction de la chimie de chaque composant.
