海水的pH值约为8.1，其值变化很小，因此有利于海洋生物的生长海水的弱碱性有利于海洋生物利用 CaCO3组成介壳海水的 CO2含量足以满足海洋生物光合作用的需要，因此海洋成为生命的摇篮。
一般气体在海水中的溶解量与其在大气中的分压成正比，但CO2是个例外。CO2与水有反应，因此提高了它在海水中的浓度。CO2在生物过程中起重要作用，藻类光合作用消耗CO2，产生有机物和氧气。因此，大部分地区的海水表层是不饱和的，深层水由于下沉有机物的分解含有较多的CO2。赤道海域环流和美洲大陆西岸上升流把CO2带入表层水。
海水从大气中吸收CO2的能力很大，而且最初它所能吸收的CO2是现金的几倍。要准确估计海水吸收CO2的能力是较为困难的，因为整个体系处于动态之中。CO2与水生成碳酸，碳酸离解得到碳酸氢根和碳酸根，这是海水中溶解碳的主要化学形式。CO2浓度随深度增加，因为藻类光合作用消耗CO2而在呼吸中放出CO2，另一个原因是CO2的溶解度随压力增加而增加。
天然的碳有三种同位素：C，C和C。其中C是放射性同位素。大气中的C有两种来源，一是宇宙射线与大气中的N2发生核反应产生的另一种是由于核爆炸产生的。C进入海洋后，随着海水的运动减低浓度，因此可以用来研究CO2的气体交换速率和水团的年龄等。
海水中的二氧化碳含量约为2.2mmol/kg。CO2的各种形式随pH的变化而变化。海水的pH值等于8.1，以HCO3形式为主其次是CO3而CO2+H2 CO3含量很低。在CO2+H2 CO3中则是以溶解CO2为主，H2 CO3更少。常常把CO2+H2 CO3称为“游离CO2”，写为CCO2（T）。
一、pH标度
1909年Sorensen首次提出了pH标度，定义为
pHs=-log CH+
这里是使用H+的浓度标度的，在1924年离子活度概念提出后，他又提出一个用活度标度的定义：
pHa=-loga H+
这两种标度之间差一个常数，25°C时，pHa=pHs+0.027。
二、pH实用标度
但是，实际上单独离子的活度无法测定，为了得到一个确定的值，需要确定一个实用标准，即根据现有的pH标准液（pHs）对比未知溶液的pH
pH= pHs +（E-Es）F/2.303RT
这里的pHs标准一般采用0.05mol/dm苯二甲酸氢钾的水溶液在25°C时pH值，即4.00。
三、影响海水pH的因素
大洋水的pH变化主要是由CO2的增加或减少引起的。
海水的pH一般在7.5～8.2的范围变化，主要取决于二氧化碳的平衡。在温度、压力、盐度一定的情况下，海水的pH主要取决于H2CO3各种离解形式的比值。海水缓冲能力最大的时候pH应当等于碳酸第一、第二级离解常数。反过来，当海水pH值测定后也可以推算出碳酸的浓度。当盐度和总CO2一定时，由于碳酸第一、第二级离解常数随温度、压力变化，所以海水的pH值也随之变化。计算出不同温度、压力下的碳酸第一、第二级离解常数值，就可以计算出pH。在实验室测定海水的pH时，如果温度、压力与现场海水不同，则需要进行校正。
温度校正可用下式
pHt1(现场)=pHt1(测定)＋0.0113(t2－t1)
由于深度改变引起的压力校正可以通过查表得到。
