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） 由于水中的水生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當做碳酸的總量，因為在常壓下平衡時，水中99%以上是CO₂，H₂CO₃不足1%。
（2） 碳酸氫鹽或碳酸鹽CO₂例如含于Ca(HCO₃)₂或Mg(HCO₃)₂中的CO₂，主要是以HCO₃的形式存在。
（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。