Ckoolstofdioxide lost op in de oceaan en vormtkoolzuur(H2CO3),bicarbonaat(HCO3−) encarbonaat(CO32−). Er is ongeveert vijftig keer zoveel koolstof opgelost in de oceanen als er in de atmosfeer aanwezig is. De oceanen fungeren als een enormekoolstofputen nemen ongeveer een derde van de CO2 op die door menselijke activiteiten wordt uitgestoten.
Naarmate de concentratie van koolstofdioxide in de atmosfeer toeneemt, veroorzaakt de toegenomen opname van koolstofdioxide in de oceanen een meetbare daling van de pH van de oceanen, wat bekend staat alsverzuring van de oceaanDeze verlaging van de pH-waarde heeft invloed op biologische systemen in de oceanen, voornamelijk oceanischeverkalkendorganismen. Deze effecten strekken zich uit over devoedselketenvanautotrofennaarheterotrofenen omvatten organismen zoalscoccolithoforen, koralen, foraminiferen, stekelhuidigen, schaaldierenEnweekdierenOnder normale omstandigheden is calciumcarbonaat stabiel in oppervlaktewateren, omdat het carbonaation zich inoververzadigendconcentraties. Echter, als de pH van de oceaan daalt, daalt ook de concentratie van dit ion, en als carbonaat onderverzadigd raakt, zijn structuren gemaakt van calciumcarbonaat kwetsbaar voor oplosbaarheid. Koralen,coccolithofooralgen, koraalalgen, foraminiferen,schelpdierenEnpteropodenErvaar minder verkalking of een grotere oplosbaarheid bij blootstelling aan verhoogde CO2-concentraties. De oplosbaarheid van gassen neemt af naarmate de temperatuur van het water stijgt (behalve wanneer zowel de druk 300 bar overschrijdt als de temperatuur 393K overschrijdt, wat alleen voorkomt in de buurt van diepe geothermische bronnen). Daarom neemt de opnamesnelheid uit de atmosfeer af naarmate de temperatuur van de oceaan stijgt.
Het grootste deel van de CO2 die door de oceaan wordt opgenomen, wat ongeveer 30% is van het totaal dat in de atmosfeer wordt uitgestoten, vormt koolzuur in evenwicht met bicarbonaat. Sommige van deze chemische soorten worden verbruikt door fotosynthetische organismen die koolstof uit de cyclus verwijderen. Toegenomen CO2 in de atmosfeer heeft geleid tot een afnamealkaliteitvan zeewater, en er is bezorgdheid dat dit een negatief effect kan hebben op organismen die in het water leven. Met name bij afnemende alkaliteit neemt de beschikbaarheid van carbonaten voor het vormen van schelpen af, hoewel er bewijs is van een toegenomen schelpenproductie door bepaalde soorten bij een verhoogd CO2-gehalteNOAA stelt in hun "State of the science fact sheet" van mei 2008voorverzuring van de oceaan"dat:"De oceanen hebben ongeveer 50% van de koolstofdioxide (CO2) geabsorbeerd die vrijkomt bij het verbranden van fossiele brandstoffen, wat resulteert in chemische reacties die de pH van de oceaan verlagen. Dit heeft geleid tot een toename van waterstofionen (zuurgraad) van ongeveer 30% sinds het begin van het industriële tijdperk via een proces dat bekendstaat als "oceaanverzuring." Een groeiend aantal onderzoeken heeft negatieve effecten op mariene organismen aangetoond, waaronder:De snelheid waarmee rifbouwende koralen hun skeletten produceren, neemt af, terwijl de productie van talrijke soorten kwallen toeneemt.
Het vermogen van zeewier en vrijzwemmend zoöplankton om een beschermend schelpje te behouden, neemt af.
De overlevingskansen van larvale zeedieren, waaronder commerciële vissen en schelpdieren, worden beperkt."
Ook het Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) schrijft in hun Climate Change 2007: Synthesis Report: "De opname van door de mens veroorzaakte koolstof sinds 1750 heeft geleid tot een zuurdere oceaan met een gemiddelde daling van de pH van 0,1 eenheden. Toenemende atmosferische CO2-concentraties leiden tot verdere verzuring ... Hoewel de effecten van de waargenomen verzuring van de oceaan op de mariene biosfeer nog niet zijn gedocumenteerd, wordt verwacht dat de progressieve verzuring van oceanen negatieve gevolgen zal hebben voor mariene schelpvormende organismen (bijv. koralen) en hun afhankelijke soorten."
Sommige mariene kalkvormende organismen (waaronder koraalriffen) zijn door belangrijke onderzoeksbureaus, waaronder NOAA, de OSPAR-commissie, NANOOS en het IPCC, als voorbeeld gesteld, omdat hun meest recente onderzoek aantoont dat verwacht mag worden dat verzuring van de oceaan een negatieve invloed op hen zal hebben.Koolstofdioxide wordt ook in de oceanen gebracht via hydrothermale bronnen. De hydrothermale bron Champagne, gevonden in de Northwest Eifuku volcano bijNationaal Monument Marianas Trench Marine, produceert bijna zuiver vloeibaar koolstofdioxide, een van de twee bekende locaties ter wereld.
