天然水中碳酸的來源，主要有三個方面:
(1)空氣中的二氧化碳溶解于水中而產生;
(2)由水中的水生動物和植物新陳代謝及有機物生物氧化而產生;
(3)由巖石及土壤中的碳酸鹽和碳酸氫鹽被溶解而產生。天然水中的碳酸以三種不同的化合形態存在:
(1)游離碳酸或游離二氧化碳包括溶解的氣體 CO₂和未離解的 H₂CO₃分子。習慣上，可將水中的 CO₂當作碳酸的總量，因為在常溫常壓下平衡時，水中 99%以上是CO₂，H₂CO₃不足1%。
(2)碳酸氫鹽碳酸或碳酸氫鹽CO₂例如含于 Ca(HCO)，或 Mg(HCO₃)₂中的CO₂，主要是以 HCO₃^-形式存在。
(3)碳酸鹽碳酸或碳酸鹽CO₂例如中性鹽碳酸鈣 CaCO₃碳酸鎂 MgCO₃中的 CO₂主要是以CO₃^2-形態而存在。
由于碳酸化合物是天然水中主要的雜質，而又是決定水中酸、堿度以及pH（PH儀表）值的主要因素，對水質有多方面的作用，這對于工業水處理中的軟化、除鹽以及循環冷卻水的防垢和防蝕處理影響都很大。因此，必須引起注意。