Når CO₂ opløses i havet, reagerer det meste med vand og danner kulsyre:

CO₂(aq) + H₂O(l) →H₂CO₃(aq)

Den dannede kulsyre frigiver straks hydroner (brintioner, H⁺), og danner hydrogenkarbonat HCO3-:

H₂CO₃(aq) → H⁺(aq) + HCO₃^-(aq)

Det dannede hydrogenkarbonat kan igen frigive hydroner og danne karbonat CO₃^2-:

HCO₃^-(aq) → H⁺(aq) + CO₃^2-(aq)

De tre kemiske reaktioner hænger sammen. De er i kemisk ligevægt med hinanden. Det betyder, at der dannes flere hydroner, når der opløses mere CO₂ i havet. Den sidste reaktion er stærkt forskudt mod venstre således at langt det meste uorganiske kulstof findes på HCO₃^- form.

Jo flere hydroner, der er i vandet, jo mere surt er det, og jo lavere er pH-værdien. Det vil altså sige, at når indholdet af CO₂ i atmosfæren stiger, stiger CO₂ i havet og havvandet bliver mere surt.

Kulstofforskerne på Galathea 3 målte både pH og de uorganiske kulstofforbindelser (CO₂, H₂CO₃, HCO₃^-, CO₃^2-) i verdenshavene. De fandt store forskelle fra Grøndland i nord hvor havet optager CO₂ til Namibias kyst, hvor havet afgiver CO₂ til atmosfæren.

Du kan selv undersøge sammenhængen mellem pH og opløst kulstof i forskernes dataset her på siden.

Et af stofferne i ligevægten nemlig karbonat, CO₃^2- , dannes også, når kalk (kalciumkarbonat, CaCO3) opløses i vandet:

CaCO₃(s) ↔ Ca₂⁺(aq) + CO₃^2-(aq)

Kalk findes i marine dyr og planter med kalkskjold eller kalkskelet. Både snegle, koraller og visse mikroskopiske alger indeholder kalk. Når de kalkholdige organismer dør, aflejres store mængder kalk på havbunden.

Kalk kan modvirke forsuringen af havet, idet karbonat-ionerne vil reagere med nogle af hydronerne (H⁺) fra kulsyre, så der dannes mere hydrogencarbonat:

CO₃^2-(aq) + H⁺(aq) → HCO₃^-(aq)

Når indholdet af CO₂ i atmosfæren øges, påvirker det altså i høj grad kemiske processer i havet. Når der dannes flere hydroner i havvandet, bliver det sværere at danne kalk i havet. Det skaber problemer for de marine organismer, som er afhængige af at kunne danne kalk, og kan således direkte påvirke biodiversiteten (mangfoldigheden af dyr og planter) i de marine miljøer.