Η ανθρακική αλκαλικότητα μετρά την ποσότητα αρνητικά φορτισμένων ατόμων ανθρακικού και διττανθρακικού σε ένα διάλυμα. Τα διττανθρακικά ιόντα αποτελούνται από ένα άτομο υδρογόνου, ένα άτομο άνθρακα και τρία άτομα οξυγόνου και έχουν φορτίο -1. Τα ανθρακικά ιόντα έχουν την ίδια δομή με τα διττανθρακικά ιόντα, αλλά χωρίς το άτομο υδρογόνου και έχουν φορτίο -2. Και τα δύο ιόντα είναι βασικά, επομένως μπορούν να εξουδετερώσουν τα οξέα εάν τοποθετηθούν σε όξινο διάλυμα στις σωστές συγκεντρώσεις. Συχνά βρίσκονται μαζί στις πιο κοινές τους εφαρμογές, αλλά δεν είναι πάντα, και δεν απαιτείται ισορροπία μεταξύ τους σε μια δεδομένη λύση.
Η μέτρηση της ανθρακικής αλκαλικότητας είναι σημαντική για τη διατήρηση της καθαρότητας και της ακεραιότητας ενός υδάτινου όγκου, επομένως είναι ιδιαίτερα σημαντική σε περιβαλλοντικά πλαίσια. Όταν το pH του νερού είναι πάνω από 8.3, η αλκαλικότητά του τείνει να προέρχεται από ανθρακικά ιόντα και κάτω από αυτό το όριο η αλκαλικότητα συνήθως προέρχεται από διττανθρακικά ιόντα. Εάν το νερό έχει υψηλή αλκαλικότητα, μπορεί να αντισταθεί στις αλλαγές του pH και να παραμείνει σχετικά ουδέτερο, αλλά εάν έχει χαμηλή αλκαλικότητα, το pH του έχει τη δυνατότητα να πέσει πολύ γρήγορα. Καθώς το pH μειώνεται, ο αριθμός των ανθρακικών και διττανθρακικών ιόντων πέφτει, μέχρι περίπου το pH 4.5 όταν εξαφανιστούν όλα τα ιόντα. Η ακριβής αλκαλικότητα ενός όγκου νερού δεν είναι τόσο σημαντική όσο είναι εντός ενός αποδεκτού εύρους, και αυτό το εύρος μπορεί να ποικίλλει ανάλογα με το σώμα του νερού που παρακολουθείται.
Ένα πιο κοινό πλαίσιο στο οποίο μετράται η ανθρακική αλκαλικότητα είναι η παρακολούθηση του pH των πισινών. Η αλκαλικότητα είναι στενά συνδεδεμένη με το pH, επομένως όταν τα κιτ δοκιμής νερού μετρούν το pH, μετρούν επίσης έμμεσα την αλκαλικότητα. Σε αυτή την περίπτωση, υπάρχει πάντα μια ισορροπία μεταξύ ανθρακικών και διττανθρακικών ιόντων, αν και τείνουν να υπάρχουν περισσότερα διττανθρακικά ιόντα από ανθρακικά ιόντα στο νερό της πισίνας, καθώς το pH του νερού της πισίνας συχνά αιωρείται αρκετά κοντά στο ουδέτερο pH του 7.
Η αλκαλικότητα συνήθως μετριέται σε χιλιοστόγραμμα ανά λίτρο ανθρακικού ασβεστίου, το οποίο είναι ένα ιόν ασβεστίου συνδεδεμένο με ένα ανθρακικό ιόν. Η ανθρακική αλκαλικότητα έχει επίσης εφαρμογή στον προσδιορισμό της σκληρότητας του νερού. Η υψηλότερη ανθρακική αλκαλικότητα συνήθως μεταφράζεται σε σκληρότερο νερό. Παρά αυτή την ιδιότητα, τα ανθρακικά ιόντα είναι στην πραγματικότητα επίσης αρκετά χρήσιμα για τον καθαρισμό του νερού. Τα ανθρακικά και διττανθρακικά ιόντα μπορούν να συνδεθούν με τοξικά μέταλλα στο νερό και να τα καθιζάνουν έξω από το νερό ως στερεά, λειτουργώντας ως φυσικό σύστημα καθαρισμού και δίνοντας στο νερό κάπως αντίσταση σε ορισμένους τύπους ρύπανσης.