「海洋酸性化」という言葉は正確ではなく、海はアルカリ性に傾きつつあります。 表面海水のpHは、何百万年も一定だったのが、数百年の間に8.2から8.1（pH7は中性）へと低下しているのです。 pHが0.1下がるというのは大したことではありませんが、pHの対数スケールで考えると、酸性度が30％上昇することになります。 気候変動に関する政府間パネルが 2100 年までに予測したシナリオの 1 つである、二酸化炭素濃度が 800 ppm に達すると、海水の pH はさらに 0.3 ～ 0.4 単位下がり、水素イオン、H + のレベルは 100 ～ 150% 上昇すると予測されています（Orr et al.、2005）。 英国王立協会は、海の化学的性質が産業革命以前のレベルに戻るには「何万年もかかる」と見積もっている。
海水に溶解した CO2 は、水 (H2O) と反応して炭酸 (H2CO3) を生成する。 CO2 + H2O ↔ H2CO3. 炭酸は速やかに溶解し、H+イオン（酸）と炭酸水素塩（HCO3-）（塩基）を形成する。 海水はもともと別の塩基である炭酸イオン (CO3-2) で飽和しており、制酸剤のように作用してH+を中和し、さらに重炭酸塩を生成します。 正味の反応は次のようなものである。 CO2 + H2O + CO3-2→ 2HCO3-
炭酸イオンが減少すると、海水は貝殻の形成に不可欠な炭酸カルシウムの鉱物、アラゴナイトとカルサイトに対して過飽和状態になる。 科学的なモデルによると、海水が冷たく濃い海域で大気中の二酸化炭素を最も容易に吸収する極域で、アラゴナイトが不飽和になりつつあることが示唆されている。 南極海は2050年までにアラゴナイトの飽和度が低下すると予想され、2100年には亜寒帯太平洋にまでその問題が及ぶ可能性があります（Orr et al.、2005）。 Credit: Kleypas et al., 2006.
ゼラチン状の羽を使って泳ぐことから「海の蝶」と呼ばれる動物性プランクトンの小さな種、翼足類が危機に瀕している可能性があります。 アラゴナイト濃度の低い海水に翼脚を浸した実験では、この生物の殻の一部がわずか 2 日間で侵食されました (Orr et al., 2005)。
数百年以上にわたって、海中の炭酸イオンは、石灰岩や翼脚などの死んだ動物の化学風化によって補充されますが、この動物は炭酸カルシウムを使って殻を作っているため、炭酸カルシウムの補充は行われていません。 炭酸カルシウムの生成と溶解は、水の飽和状態（Ω）、すなわちカルシウムと炭酸塩の濃度のイオン積に依存する。 式中の溶解度積、Ω = Ca2+ + CO3-2/K’sp は、温度、塩分、圧力、および特定の鉱物に依存する。 貝殻の形成は通常、Ωが1より大きいときに起こり、溶解はΩが1より小さいときに起こる。
十分な時間があれば、炭酸カルシウムは海のpHを自然の状態に戻すほど大量に溶解するので、過去の高い二酸化炭素レベルが示唆するほど、過去のpHは劇的に低下しなかったのであろう。
海が温暖化すると、炭酸イオンのレベルが上昇する可能性があるという指摘もありますが、モデルによると、これは海洋酸性化による炭酸イオン損失のわずか10％しか補わないということです（Orr et al, 2005).