天然水中碳酸的来源，主要有三个方面：

1. 空气中的二氧化碳溶解于水中而产生；
2. 由水中的水生动物和植物新陈代谢及有机物生物氧化而产生；
3. 由岩石及土壤中的碳酸盐和碳酸氢盐被溶解而产生。

天然水中的碳酸以三种不同的化合形态存在：

1. 游离碳酸或游离二氧化碳 包括溶解的气体CO₂和未离解的H₂CO₃分子。习惯上，可将水中的CO₂当作碳酸的总量，因为在常温常压下平衡时，水中99％以上是CO₂，H₂CO₃不足1％。
2. 碳酸氢盐碳酸或碳酸氢盐CO₂ 例如含于Ca（HCO₃）₂或Mg（HCO₃）₂中的CO₂，主要是以HCO^－₃形式存在。
3. 碳酸盐碳酸或碳酸盐CO₂ 例如中性盐碳酸钙（CaCO₃）、碳酸镁（MgCO₃）中的CO₂，主要是以CO^2－₃形态而存在。

由于碳酸化合物是天然水中主要的杂质，而又是决定水中酸、碱度以及pH值的主要因素，对水质有多方面的作用，这对于工业水处理中的软化、除盐以及循环冷却水的防垢和防蚀处理影响都很大。因此，必须引起注意。