缓冲容量

含有弱酸或弱碱盐的水溶液，加入酸碱时表现出一种反抗pH改变的性质，即缓冲性质。例如在含有弱酸HA的水溶液中，达成下述平衡时：

HA=H⁺+A^–

其pH可用下式表示：

式中Ka是弱酸的热力学解离常数，K_a¹是相应的表观常数，γ_A和γ_HA分别为阴离子和弱酸分子的活度系数，C_A和C_HA是它们的浓度。如果K_σ很小，C_A和C_HA就近似地分别等于盐和酸的化学计算浓度。加入小量的酸或碱，仅上式右边第二项稍有改变，它对pH影响较小。

表示海水缓冲能力大小的量叫缓冲容量β。由下式确定：

式中dC_b是强碱的增量。此公式的含义是，缓冲容量相当于使pH增加(或减少) 1单位所必须的强碱(或强酸)增加量。对上述体系有

上述最后两项分别决定高pH和低pH时的缓冲容量。在中等pH时，它们可以忽略。可以看出，缓冲容量与C_A+C_HA之和成比例。

对弱的二元酸缓冲容量为

β=2.303 +CH+COH]

式中K₁¹和K₂¹是弱酸的第一和第二表观解离常数。

在远离污染源或缺氧区的海水中，pH主要由CO₂-HCO₃–CO₃^2-体系控制，其他弱电解质例如硼酸盐、磷酸盐等仅稍微增强缓冲作用。当考虑的时间为数百年或数千年时，情况就是如此。对更长的时间尺度，缓冲作用是由海水与沉积物的相互作用决定的。

在自然环境下，对开阔大洋水，可能加入或移出的并能影响pH的主要物质是CO₂，因此用d∑CO₂/dH表示缓冲容量更有意义，其中∑CO₂为CO₂、H₂CO₃、HCO₃^–和CO₃^2-浓度的总和。

式中CA为碳酸盐碱度(见碳酸盐碱度)。

实际上大多数表层大洋水中β和β′相差很少。