ความเป็นด่าง (จากภาษาอาหรับ : القلوية , โรมันไนซ์ :  al-qaly , แปลตรงตัวว่า ' เถ้าของต้นเกลือ ' ) ^{[ 1 ]}คือความสามารถของน้ำในการต้านทานความเป็นกรด [ ^{2 ] ไม่}ควรสับสนกับความเป็นเบสซึ่งเป็นการวัดค่าสัมบูรณ์บน มาตราส่วน pHความเป็นด่างคือความแรงของสารละลายบัฟเฟอร์ที่ประกอบด้วยกรดอ่อนและเบสคู่ควบ ของกรด อ่อน นั้น วัดได้โดยการไทเทรตสารละลายด้วยกรด เช่นHClจนกระทั่งค่า pH เปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลัน หรือถึงจุดสิ้นสุดที่ทราบค่า ความเป็นด่างแสดงในหน่วยความเข้มข้น เช่น meq/L ( มิลลิเทียบเท่าต่อลิตร ), μeq/kg (ไมโครเทียบเท่าต่อกิโลกรัม) หรือ mg/L CaCO ₃ (มิลลิกรัมต่อลิตรของแคลเซียมคาร์บอเนต ) ^{[ 3 ]} การวัดแต่ละครั้งจะสอดคล้องกับปริมาณกรดที่เติมเป็นสาร ไทเทรต

ในน้ำจืดโดยเฉพาะในพื้นที่ที่ไม่ใช่หินปูนความเป็นด่างจะต่ำและมีไอออนจำนวนมาก ในทางกลับกัน ในมหาสมุทร ความเป็นด่างส่วนใหญ่เกิดจากคาร์บอเนตและไบคาร์บอเนต บวกกับ โบเรตเพียงเล็กน้อย^{[ 4 ​​]}

แม้ว่าความเป็นด่างจะเป็นคำที่นักอุทกวิทยา^{[ 5 ]}และนักสมุทรศาสตร์ ใช้เป็นหลัก ^{[ 3 ]}แต่นักอุทกวิทยายังใช้คำนี้เพื่ออธิบายความกระด้างชั่วคราวอีกด้วย ยิ่งไปกว่านั้น การวัดความเป็นด่างมีความสำคัญในการพิจารณาความสามารถของลำธารในการทำให้มลพิษที่เป็นกรดจากน้ำฝนหรือน้ำเสีย เป็นกลาง เป็นหนึ่งในมาตรวัดที่ดีที่สุดของความไวของลำธารต่อการป้อนกรด^{[ 6 ]}อาจมีการเปลี่ยนแปลงในระยะยาวในความเป็นด่างของลำธารและแม่น้ำอันเนื่องมาจากการรบกวนของมนุษย์ เช่น ฝนกรดที่เกิดจากการปล่อย SO _xและ NO _x ^{[ 7 ]}

ในปี ค.ศ. 1884 ศาสตราจารย์วิลเฮล์ม (วิลเลียม) ดิตต์มาร์แห่งวิทยาลัยแอนเดอร์สัน ซึ่งปัจจุบันคือ มหาวิทยาลัยสแตรธไคลด์ได้วิเคราะห์ตัวอย่างน้ำทะเลบริสุทธิ์ 77 ตัวอย่างจากทั่วโลกที่นำกลับมาโดยคณะสำรวจ ชาเลนเจอร์ เขาพบว่าในน้ำทะเล ไอออนหลักมีอัตราส่วนคงที่ ซึ่งยืนยันสมมติฐานของโยฮัน เกออร์ก ฟอร์ชแฮมเมอร์ที่ปัจจุบันรู้จักกันในชื่อหลักการสัดส่วนคงที่ อย่างไรก็ตาม มีข้อยกเว้นอยู่หนึ่งอย่าง ดิตต์มาร์พบว่าความเข้มข้นของแคลเซียมสูงกว่าเล็กน้อยในมหาสมุทรลึก และตั้งชื่อการเพิ่มขึ้นนี้ว่าความเป็นด่าง

นอกจากนี้ในปี พ.ศ. 2427 สแวนเต อาร์เรเนียสได้ส่งวิทยานิพนธ์ปริญญาเอกของเขาซึ่งเขาสนับสนุนการมีอยู่ของไอออนในสารละลาย และกำหนดกรดว่าเป็น ตัวให้ไอออน ไฮโดรเนียมและเบสเป็น ตัวให้ไอออน ไฮดรอกไซด์ จากผลงานดังกล่าว เขาได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมีในปี พ.ศ. 2446 ^{[ 8 ]}ดูเพิ่มเติมที่สแวนเต อาร์เรเนียส#การแตกตัวของไอออน

ความเป็นด่างโดยประมาณหมายถึงความเข้มข้นเทียบเท่าโมลของเบสในสารละลายที่สามารถเปลี่ยนเป็นสารที่ไม่มีประจุได้ด้วยกรดแก่ ความเข้มข้นเทียบเท่าโมลหมายถึงความเข้มข้นเทียบเท่าประจุของไอออนที่มีประจุเดียว ตัวอย่างเช่น 1 โมลของHCO₃⁻⁻ ₃ในสารละลายแสดงถึง 1 โมลาร์เทียบเท่า ในขณะที่ 1 โมลของCO²⁻ ₃^{เทียบเท่ากับ 2 โมลาร์ เนื่องจากต้องใช้ไอออน H +}สองเท่าเพื่อปรับสมดุลประจุ ประจุรวมของสารละลายจะเท่ากับศูนย์เสมอ^{[ 9 ]}ซึ่งนำไปสู่คำจำกัดความคู่ขนานของความเป็นด่างที่ขึ้นอยู่กับสมดุลประจุของไอออนในสารละลาย

${\displaystyle \sum ({\text{แคตไอออน}})=\sum ({\text{แอนไอออน}})}$

ไอออนบางชนิด ได้แก่^Na⁺ , ^K⁺ , ^Ca²⁺ , ^Mg²⁺ , ^Cl⁻และSO₄²⁻²⁻ ₄และไม่⁻ ₃ไอออนเหล่านี้ " อนุรักษ์ " ไว้ กล่าวคือจะไม่ได้รับผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ ความดัน หรือค่า pH ^{[ 9 ]}ซึ่งแตกต่างจากไอออนที่ไม่อนุรักษ์ เช่นHCO⁻ ₃กล่าวคือ การแยกไอออนอนุรักษ์ไว้ด้านหนึ่งของสมการสมดุลประจุนี้ ทำให้ไอออนไม่อนุรักษ์ซึ่งรับหรือให้โปรตอนและกำหนดความเป็นด่างนั้นกระจุกตัวอยู่ด้านตรงข้ามของสมการ

${\displaystyle {\begin{aligned}&\sum ({\text{ไอออนบวกแบบอนุรักษ์}})-\sum ({\text{แอนไอออนแบบอนุรักษ์}})=\\&\quad [\mathrm {HCO_{3}^{-}} ]+2[\mathrm {CO_{3}^{2-}} ]+[\mathrm {B(OH)_{4}^{-}} ]+[\mathrm {OH^{-}} ]+[\mathrm {HPO_{4}^{2-}} ]+2[\mathrm {PO_{4}^{3-}} ]+[\mathrm {H_{3}SiO_{4}^{-}} ]+[\mathrm {NH_{3}} ]+[\mathrm {HS^{-}} ]-[\คณิตศาสตร์ {H^{+}} ]-[\คณิตศาสตร์ {HSO_{4}^{-}} ]-[\คณิตศาสตร์ {HF} ]-[\คณิตศาสตร์ {H_{3}PO_{4}} ]-[\คณิตศาสตร์ {HNO_{2}} ]\end{aligned}}}$

สมดุลประจุและสมดุลโปรตอนรวมกันนี้เรียกว่าความเป็นด่างรวม^{[ 10 ]}ความเป็นด่างรวมไม่ได้รับผลกระทบจากอุณหภูมิ ความดัน หรือ pH มากนัก ดังนั้นจึงเป็นการวัดแบบอนุรักษ์นิยม ซึ่งเพิ่มประโยชน์ในการใช้งานในระบบน้ำ ไอออนลบทั้งหมด ยกเว้นHCO⁻ ₃และCO²⁻ ₃มีความเข้มข้นต่ำในน้ำผิวดิน (ลำธาร แม่น้ำ และทะเลสาบ) ดังนั้นความเป็นด่างของคาร์บอเนตซึ่งเท่ากับ[ HCO]⁻ ₃] + 2[ CO²⁻ ₃]มีค่าประมาณเท่ากับความเป็นด่างทั้งหมดในน้ำผิวดิน^{[ 9 ]}

ค่าความเป็นด่างวัดความสามารถของสารละลายในการทำให้กรด เป็นกลาง จนถึงจุดสมดุลของคาร์บอเนตหรือไบคาร์บอเนต ซึ่งกำหนดไว้ที่ pH 4.5 สำหรับการศึกษาทางสมุทรศาสตร์/ลิมโนวิทยาหลายๆ ครั้ง^{[ 11 ]}ค่าความเป็นด่างเท่ากับผล รวม เชิงสัดส่วนของเบสในสารละลาย ในน้ำผิวดินส่วนใหญ่ค่าความเป็นด่างของคาร์บอเนตมักจะประกอบขึ้นเป็นค่าความเป็นด่างทั้งหมดส่วนใหญ่ เนื่องจากการละลายของหินคาร์บอเนต ที่เกิดขึ้นทั่วไปพร้อมกับกระบวนการผุ พัง ทางธรณีวิทยาอื่นๆ ที่สร้างแอนไอออนคาร์บอเนต ส่วนประกอบตามธรรมชาติอื่นๆ ทั่วไปที่สามารถมีส่วนทำให้เกิดค่าความเป็นด่าง ได้แก่โบเรตไฮดรอก ไซ ด์ฟอสเฟตซิลิเกตแอมโมเนียที่ละลายและเบสคู่ควบของกรดอินทรีย์ (เช่น อะซิเตต ) สารละลายที่ผลิตในห้องปฏิบัติการอาจมีชนิดของสารที่ทำให้เกิดค่าความเป็นด่างได้แทบไม่จำกัด ค่าความเป็นด่างมักจะระบุเป็นโมลเทียบเท่าต่อลิตรของสารละลายหรือต่อกิโลกรัมของตัวทำละลาย ในบริบททางการค้า (เช่น อุตสาหกรรมสระว่ายน้ำ) และด้านกฎระเบียบ ค่าความเป็นด่างอาจระบุเป็นส่วนต่อล้านส่วนของแคลเซียมคาร์บอเนตเทียบเท่า (ppm CaCO₃ ₎บางครั้งมีการใช้ค่าความเป็นด่างสับสนกับค่าความเป็นเบสอย่าง ไม่ถูกต้อง แต่ทั้งสองเป็นการวัดที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น การเติม CO₂ _จะทำให้ค่า pH ของสารละลายลดลง จึงลดความเป็นเบสลง ในขณะที่ค่าความเป็นด่างยังคงไม่เปลี่ยนแปลง ( ดูตัวอย่างด้านล่าง )

มีการระบุ ไทเทรนต์จุดสิ้นสุด และตัวบ่งชี้ ที่ หลากหลายสำหรับวิธีการวัดความเป็นด่างต่างๆ กรด ไฮโดรคลอริกและ กรดซัลฟิว ริกเป็นกรดไทเทรนต์ทั่วไป ในขณะที่ฟีนอลพทา ลี นเมทิลเรดและโบรโมเครซอลกรีนเป็นตัวบ่งชี้ทั่วไป^{[ 12 ]}

โดยทั่วไปในน้ำบาดาลหรือน้ำทะเลค่าความเป็นด่างรวมที่วัดได้จะเท่ากับ:

A _T = [ HCO⁻ ₃] _T + 2[ CO²⁻ ₃] _T + [ B(OH)⁻ ₄] _T + [OH ⁻ ] _T + 2[ PO³⁻ ₄] _T + [ HPO²⁻ ₄] _T + [ SiO(OH)⁻ ₃] _T − [H ⁺ ] _sws − [ HSO⁻ ₄]

(ตัวห้อย T แสดงถึงความเข้มข้นรวมของสารในสารละลายที่วัดได้ ซึ่งแตกต่างจากความเข้มข้นอิสระที่คำนึงถึงปฏิกิริยาระหว่าง ไอออนคู่จำนวนมากที่เกิดขึ้นในน้ำทะเล)

สามารถวัดความเป็นด่างได้โดยการไทเทรตตัวอย่างด้วยกรดแก่จนกระทั่งความสามารถในการบัฟเฟอร์ของไอออนที่กล่าวถึงข้างต้นเหนือค่า pH ของไบคาร์บอเนตหรือคาร์บอเนตถูกใช้หมดไป จุดนี้โดยทั่วไปกำหนดไว้ที่ pH 4.5 ณ จุดนี้ เบสที่สนใจทั้งหมดได้ถูกโปรตอนไปเป็นสปีชีส์ระดับศูนย์แล้ว ดังนั้นจึงไม่ก่อให้เกิดความเป็นด่างอีกต่อไป ในระบบคาร์บอเนต ไอออนไบคาร์บอเนต [ HCO]⁻ ₃] และไอออนคาร์บอเนต [ CO²⁻ _{3คาร์บอนไดออกไซด์ ( CO₂} ) จะถูกเปลี่ยนเป็นกรดคาร์บอนิก [H₂CO₃ ] ที่ค่า pH นี้ ค่า pH นี้เรียกอีกอย่างว่าจุดสมดุลของ CO₂ ซึ่งส่วนประกอบหลักในน้ำคือ CO₂ ที่ละลายอยู่ และจะถูกเปลี่ยนเป็น H₂CO₃ ใน_{สารละลายน้ำ}ณ_จุดนี้_{ไม่มี}กรด_หรือเบสที่แรง ดังนั้น ความเป็นด่างจึงถูกจำลองและวัดปริมาณโดยอ้างอิงจากจุดสมดุลของ CO₂ _{เนื่องจาก}ความเป็นด่างวัดโดยอ้างอิงจากจุดสมดุลของ CO₂ _การละลายของ CO₂ _{แม้ว่า}จะเพิ่มกรดและคาร์บอนอนินทรีย์ที่ละลายอยู่ แต่ก็ไม่ทำให้ความเป็นด่างเปลี่ยนแปลง ในสภาวะธรรมชาติ การละลายของหินพื้นฐานและการเติมแอมโมเนีย [NH₃ _]หรือเอมีนอินทรีย์จะนำไปสู่การเพิ่มเบสลงในน้ำธรรมชาติที่จุดสมดุลของ CO₂ _เบสที่ละลายอยู่ในน้ำจะเพิ่มค่า pH และไทเทรต CO₂ ในปริมาณที่เท่ากันให้กลาย_เป็นไอออนไบคาร์บอเนตและไอออนคาร์บอเนต ที่สภาวะสมดุล น้ำจะมีปริมาณความเป็นด่างที่แน่นอนซึ่งเกิดจากความเข้มข้นของแอนไอออนกรดอ่อน ในทางกลับกัน การเติมกรดจะเปลี่ยนแอนไอออนกรดอ่อนให้เป็น CO2 _และการเติมกรดแก่อย่างต่อเนื่องอาจทำให้ความเป็นด่างลดลงต่ำกว่าศูนย์^{[ 13 ]}ตัวอย่างเช่น ปฏิกิริยาต่อไปนี้เกิดขึ้นระหว่างการเติมกรดลงในสารละลายน้ำทะเลทั่วไป:

บี(โอเอช)⁻ ₄+ H ⁺ → B(OH) ₃ + H ₂ O

OH ⁻ + H ⁺ → H ₂ O

พีโอ³⁻ ₄+ 2 H ⁺ → H₂พีโอ⁻ ₄

เอชพีโอ²⁻ ₄+ H ⁺ → H₂พีโอ⁻ ₄

[ SiO(OH)⁻ ₃] + H ⁺ → [Si(OH) ₄ ]

จากปฏิกิริยาการเติมโปรตอนข้างต้น จะเห็นได้ว่าเบสส่วนใหญ่จะใช้โปรตอนหนึ่งตัว (H ⁺ ) เพื่อกลายเป็นสารที่เป็นกลาง ซึ่งจะทำให้ความเป็นด่างเพิ่มขึ้นหนึ่งหน่วยต่อโมล²⁻ ₃อย่างไรก็ตาม จะใช้โปรตอนสองตัวก่อนที่จะกลายเป็นสปีชีส์ระดับศูนย์ (CO₂ ₎ดังนั้นจึงเพิ่มความเป็นด่างขึ้นสองเท่าต่อโมลของCO₂²⁻ ₃[H ⁺ ] และ [ HSO ]⁻ ₄] ลด ความเป็นด่างลง เนื่องจากทำหน้าที่เป็นแหล่งของโปรตอน มักแสดงรวมกันเป็น [H ⁺ ] _T

โดยทั่วไป ค่าความเป็นด่างจะรายงานเป็นมิลลิกรัมต่อลิตร (mg/L) ในรูปของ แคลเซียม _{คาร์บอเนต} (CaCO₃ ) (คำว่า "ในรูปของ" เหมาะสมในกรณีนี้ เพราะค่าความเป็นด่างเกิดจากส่วนผสมของไอออน แต่รายงาน "เสมือนว่า" ทั้งหมดนี้เกิดจาก CaCO₃ _{) สามารถแปลงเป็นมิลลิเทียบเท่าต่อลิตร (meq/L) ได้โดยการหารด้วย 50 (} น้ำหนักโมเลกุลโดยประมาณของ CaCO₃ _หารด้วย 2)

การเติม (หรือการกำจัด) CO₂ _ลงในสารละลายจะไม่เปลี่ยนแปลงความเป็นด่างของสารละลาย เนื่องจากปฏิกิริยาสุทธิจะสร้างจำนวนเทียบเท่าของชนิดที่ให้ผลบวก (H⁺ ⁾เท่ากับชนิดที่ให้ผลลบ ( HCO₃⁻ )⁻ ₃และ/หรือCO²⁻ ₃การเติม CO2 _ลงในสารละลายจะทำให้ค่า pH ลดลง แต่ไม่มีผลต่อความเป็นด่าง

ที่ค่า pH ทุกค่า:

CO₂ + _H₂O ⇌ HCO_​⁻ ₃+ H ⁺

เฉพาะที่ค่า pH สูง (เป็นด่าง) เท่านั้น:

เอชโค⁻ ₃+ H ⁺ ⇌ CO²⁻ ₃+ 2 H ⁺

การเติม CO₂ _ลงในสารละลายที่สัมผัสกับของแข็งสามารถส่งผลต่อความเป็นด่างได้ (เมื่อเวลาผ่านไป) โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับแร่คาร์บอเนตที่สัมผัสกับน้ำบาดาลหรือน้ำทะเล การละลาย (หรือการตกตะกอน) ของหินคาร์บอเนตมีอิทธิพลอย่างมากต่อความเป็นด่าง เนื่องจากหินคาร์บอเนตประกอบด้วย CaCO₃ _และการแตกตัวของมันจะเพิ่ม Ca²⁺ ^และ CO₃²⁻ เข้าไป²⁻ ₃ละลายในสารละลาย Ca ²⁺จะไม่ส่งผลต่อความเป็นด่าง แต่CO จะส่งผลต่อความเป็นด่าง²⁻ ₃จะทำให้ความเป็นด่างเพิ่มขึ้น 2 หน่วย การละลายของหินคาร์บอเนตที่เพิ่มขึ้นจากการเป็นกรดจากฝนกรดและการทำเหมืองส่งผลให้ความเข้มข้นของความเป็นด่างในแม่น้ำสายหลักบางสายทั่วภาคตะวันออกของสหรัฐอเมริกาเพิ่มขึ้น^{[ 7 ]}ปฏิกิริยาต่อไปนี้แสดงให้เห็นว่าฝนกรดซึ่งมีกรดซัลฟิวริกสามารถส่งผลให้ความเป็นด่างของแม่น้ำเพิ่มขึ้นได้อย่างไรโดยการเพิ่มปริมาณไอออนไบคาร์บอเนต:

2 CaCO ₃ + H ₂ SO ₄ → 2 Ca ²⁺ + 2 HCO⁻ ₃+ โซ²⁻ ₄

อีกวิธีหนึ่งในการเขียนประโยคนี้คือ:

CaCO₃ + H⁺ ^⇌ Ca²⁺ + ^HCO₃⁻_​⁻ ₃

ยิ่งค่า pH ต่ำ ความเข้มข้นของไบคาร์บอเนตก็จะยิ่งสูงขึ้น นี่แสดงให้เห็นว่าค่า pH ที่ต่ำลงสามารถนำไปสู่ความเป็นด่างที่สูงขึ้นได้ หากปริมาณไบคาร์บอเนตที่เกิดขึ้นมีมากกว่าปริมาณ H ⁺ที่เหลืออยู่หลังปฏิกิริยา ซึ่งเป็นเช่นนั้นเนื่องจากปริมาณกรดในน้ำฝนมีน้อย หากน้ำบาดาลที่เป็นด่างนี้สัมผัสกับบรรยากาศในภายหลัง มันจะสูญเสีย CO2 _{ตกตะกอน}คาร์บอเนต และทำให้ความเป็นด่างลดลงอีกครั้ง เมื่อแร่คาร์บอเนต น้ำ และบรรยากาศอยู่ในสมดุล ปฏิกิริยาผันกลับได้ก็จะเกิดขึ้น

CaCO ₃ + 2 H ⁺ ⇌ Ca ²⁺ + CO ₂ + H ₂ O

ผลการศึกษาแสดงให้เห็นว่าค่า pH จะมีความสัมพันธ์กับความเข้มข้นของไอออนแคลเซียม โดยค่า pH ที่ต่ำกว่าจะสัมพันธ์กับความเข้มข้นของไอออนแคลเซียมที่สูงกว่า ในกรณีนี้ ยิ่งค่า pH สูงเท่าไร ก็ยิ่งมีไอออนไบคาร์บอเนตและคาร์บอเนตมากขึ้นเท่านั้น ซึ่งตรงกันข้ามกับสถานการณ์ที่ขัดแย้งกันดังที่ได้กล่าวไว้ข้างต้น ที่สภาวะสมดุลกับบรรยากาศไม่เกิดขึ้น

ในมหาสมุทร ความเป็นด่างส่วนใหญ่เกิดจากคาร์บอเนตและไบคาร์บอเนตบวกกับส่วนประกอบเล็กน้อยจากโบเรต^{[ 4 ]}

ดังนั้นสมการทางเคมีสำหรับความเป็นด่างในน้ำทะเลคือ:

A _T = [HCO ₃ ⁻ ] + 2[CO ₃ ^2- ] + [B(OH) ₄ ⁻ ]

ใน มหาสมุทรมีวิธีการสร้างความเป็นด่างอยู่หลายวิธี วิธีที่รู้จักกันดีที่สุดอาจเป็นการละลายของแคลเซียมคาร์บอเนตเพื่อสร้าง^Ca²⁺และCO₃²⁻²⁻ ₃(คาร์บอเนต) ไอออนคาร์บอเนตมีศักยภาพในการดูดซับไอออนไฮโดรเจนได้สองไอออน ดังนั้นจึงทำให้ความเป็นด่างของมหาสมุทรเพิ่มขึ้นสุทธิ การละลายของแคลเซียมคาร์บอเนตเกิดขึ้นในบริเวณของมหาสมุทรที่มีแคลเซียมคาร์บอเนตต่ำกว่าจุดอิ่มตัว

ระดับคาร์บอนไดออกไซด์ที่เพิ่มขึ้น ในชั้นบรรยากาศ เนื่องจากการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ส่งผลให้มีการดูดซับ CO2 จากชั้นบรรยากาศลงสู่มหาสมุทรเพิ่มขึ้น_[ 14 ^{]ซึ่งไม่}ส่งผลกระทบต่อความเป็นด่างของมหาสมุทร^{[ 15 ] : 2252} แต่ส่งผลให้ค่า pH ลดลง (เรียกว่าภาวะความเป็นกรดของมหาสมุทร ) ^{[ 16 ]}การเพิ่มความเป็นด่างของมหาสมุทรได้รับการเสนอให้เป็นหนึ่งในทางเลือกเพื่อเพิ่มความเป็นด่างให้กับมหาสมุทรและช่วยป้องกันการเปลี่ยนแปลงของ pH ^{[ 17 ] : 181}

กระบวนการทางชีวภาพมีผลกระทบต่อความเป็นด่างของมหาสมุทรมากกว่าในช่วงเวลาสั้นๆ (นาทีถึงศตวรรษ) ^{[ 18 ]}การลดไนเตรตและการลดซัลเฟตเกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมที่มีออกซิเจนจำกัด กระบวนการทั้งสองนี้บริโภคไอออนไฮโดรเจน (จึงเพิ่มความเป็นด่าง) และปล่อยก๊าซ (N ₂หรือ H ₂ S) ซึ่งในที่สุดก็จะหลุดออกไปสู่ชั้นบรรยากาศการไนตริฟิเคชันและการออกซิเดชันของซัลไฟด์ต่างก็ลดความเป็นด่างลงโดยการปล่อยโปรตอนเป็นผลพลอยได้จากปฏิกิริยาออกซิเดชัน^{[ 19 ]}

ความเป็นด่างของมหาสมุทรเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงเวลาทางธรณีวิทยา (หลายพันปี) การเปลี่ยนแปลงในสมดุลระหว่างการผุกร่อน ของพื้นดิน และการตกตะกอนของแร่คาร์บอเนต (เช่น เป็นผลมาจากความเป็นกรดของมหาสมุทร) เป็นตัวขับเคลื่อนหลักในระยะยาวของความเป็นด่างในมหาสมุทร^{[ 20 ]}ในช่วงเวลาของมนุษย์ ความเป็นด่างเฉลี่ยของมหาสมุทรค่อนข้างคงที่^{[ 21 ]}ความแปรปรวนตามฤดูกาลและรายปีของความเป็นด่างเฉลี่ยของมหาสมุทรนั้นต่ำมาก^{[ 22 ]}

ความเป็นด่างจะแตกต่างกันไปตามสถานที่ ขึ้นอยู่กับการระเหย/การตกตะลึก การไหลเวียนของน้ำ กระบวนการทางชีวภาพ และกระบวนการทางธรณีเคมี^{[ 4 ]}

การผสมที่ครอบงำโดยแม่น้ำยังเกิดขึ้นใกล้กับชายฝั่งด้วย โดยจะรุนแรงที่สุดใกล้กับปากแม่น้ำขนาดใหญ่ ที่นี่ แม่น้ำสามารถทำหน้าที่เป็นแหล่งกำเนิดหรือแหล่งดูดซับความเป็นด่างได้ ค่า_Tเป็นไปตามการไหลออกของแม่น้ำและมีความสัมพันธ์เชิงเส้นกับความเค็ม^{[ 22 ]}

ความเป็นด่างของมหาสมุทรยังเป็นไปตามแนวโน้มทั่วไปตามละติจูดและความลึก มีการแสดงให้เห็นว่า A _Tมักจะแปรผกผันกับอุณหภูมิพื้นผิวทะเล (SST) ดังนั้นโดยทั่วไปแล้วจะเพิ่มขึ้นตามละติจูดและความลึกที่สูงขึ้น ส่งผลให้บริเวณที่มีการไหลขึ้นของน้ำ (ที่น้ำจากมหาสมุทรลึกถูกผลักขึ้นสู่ผิวน้ำ) มีค่าความเป็นด่างสูงขึ้นด้วย^{[ 23 ]}

มีโปรแกรมมากมายที่ใช้ในการวัด บันทึก และศึกษาความเป็นด่างของมหาสมุทร รวมถึงลักษณะอื่นๆ ของน้ำทะเล เช่น อุณหภูมิและความเค็ม ซึ่งรวมถึง: GEOSECS (Geochemical Ocean Sections Study) ^{[ 24 ]} TTO/NAS (Transient Tracers in the Ocean/North Atlantic Study) JGOFS (Joint Global Ocean Flux Study) ^{[ 25 ]} WOCE (World Ocean Circulation Experiment) ^{[ 26 ]} CARINA (Carbon dioxide in the Atlantic Ocean) ^{[ 27 ]}

• ดินด่าง
• พื้นฐาน (เคมี)
• ปั๊มชีวภาพ
• การลดความเป็นด่างของน้ำ
• โครงการวิเคราะห์ข้อมูลมหาสมุทรโลก

• DOE (1994) " [1] ,” คู่มือวิธีการวิเคราะห์พารามิเตอร์ต่างๆ ของระบบคาร์บอนไดออกไซด์ในน้ำทะเล ฉบับที่ 2 , AG Dickson & C. Goyet, บรรณาธิการ ORNL/CDIAC-74

โปรแกรมต่อไปนี้ใช้คำนวณสถานะของระบบคาร์บอเนตในน้ำทะเล (รวมถึงค่า pH):

• CO2SYS ถูกเก็บถาวรเมื่อวันที่ 14 ตุลาคม 2011 ที่Wayback Machine โดยมีให้ใช้งานในรูปแบบ ไฟล์ปฏิบัติการ แบบ สแตนด์อะโลน สเปรดชีต Excelหรือสคริปต์MATLAB
• seacarbคือแพ็กเกจ RสำหรับWindows , Mac OS XและLinux (สามารถดาวน์โหลดได้ที่นี่ )
• CSYSคือสคริปต์ Matlab