Theo một nghiên cứu năm 1963 tại Đại học Harvard, carbon dioxide, bicarbonate và cacbonat đóng vai trò là chất đệm để dao động nồng độ ion hydro trong các nguồn nước tự nhiên chưa qua xử lý, giúp nước duy trì độ pH tương đối ổn định. Kể từ nồng độ của các hóa chất đệm thấp, các tác động bên ngoài cũng ảnh hưởng đến pH của nước.
Ba phân tử cacbon được gọi chung là "hệ thống cacbonat". Hệ thống này có thể làm giảm độ pH của nước khi cần thiết bằng cách cho một proton từ bicacbonat để tạo thành cacbonat. Nếu sau đó nước trở nên quá chua, thì cả cacbonat và bicacbonat đều có khả năng chấp nhận một proton, do đó làm giảm nồng độ của các ion hydro và tăng độ pH.
Vì mỗi loại phân tử này đều ở trạng thái cân bằng động, nên bất kỳ sự thay đổi nhỏ nào về nồng độ của một phân tử sẽ có ảnh hưởng đến nồng độ của tất cả các phân tử khác. Hiện tượng này được mô tả bởi Nguyên lý LeChatelier, trong đó nói rằng nếu bất kỳ cân bằng động nào giữa nhiều loài hóa học liên quan bị xáo trộn do thay đổi các điều kiện của trạng thái cân bằng đó, thì vị trí cân bằng sẽ thay đổi để chống lại sự thay đổi đó. Những thay đổi được LeChatelier mô tả là thường xuyên đối với bất kỳ hóa chất nào và có thể được dự đoán dựa trên hóa học của từng thành phần.
