Det viktigaste buffertsystemet i naturliga vatten är kolsyra-bikarbonat-karbonat-systemet.

* Kolsyra ($H_2CO_3$) är en svag syra som bildas när koldioxid ($CO_2$) löses i vatten.

* Bikarbonat ($HCO_3^-$) är den konjugerade basen av kolsyra.

* Karbonat ($CO_3^{2-}$) är den konjugerade basen av bikarbonat.

Jämviktsreaktionerna mellan dessa tre arter kan representeras enligt följande:

$$CO_2_{(g)} + H_2O_{(l)} \rightleftharpoons H_2CO_{3(aq)}$$

$$H_2CO_{3(aq)} \rightleftharpoons H^+_{(aq)} + HCO_{3(aq)}^-{}$$

$$HCO_{3(aq)}^- \rightleftharpoons H^+_{(aq)} + CO_{3(aq)}^{2-}$$

De relativa koncentrationerna av dessa tre arter beror på vattnets pH. Vid lågt pH är koncentrationen av kolsyra högst, medan vid högt pH är koncentrationen av karbonat högst. Bikarbonat är den dominerande arten vid ett pH på cirka 8,3, vilket är det genomsnittliga pH-värdet i naturliga vatten.

Kolsyra-bikarbonat-karbonatsystemet fungerar som en buffert i naturliga vatten eftersom det kan reagera med både syror och baser för att bibehålla ett relativt konstant pH.

* När en syra tillsätts till ett naturligt vatten kommer bikarbonat- och karbonatjonerna att reagera med vätejonerna för att bilda kolsyra, vilket minskar vattnets surhet.

* När en bas tillsätts till ett naturligt vatten kommer kolsyran att reagera med hydroxidjonerna och bilda bikarbonat- och karbonatjoner, vilket minskar vattnets basicitet.