Una característica relevante de las aguas naturales es la presencia en ella de importantes cantidades de especies químicas de carbono inorgánico. Parte de este carbono inorgánico procede de los procesos de respiración de los organismos vivos y de la disolución de dióxido de carbono de la atmosfera. Sin embargo, la parte mas importante procede de la disolución de carbonatos procedentes del suelo y de las rocas (principalmente caliza y magnesita) .^[3]​

${\displaystyle {\ce {MgCa(CO3)2(s) + 2CO2(aq) + 2H2O -> 4HCO3- + Ca^2+ + Mg^2+}}}$ 

De esta manera, mientras que los iones Ca²⁺y Mg²⁺ son los principales contribuyentes de la dureza del agua, el ion bicarbonato es el principal causante de la alcalinidad del agua, puesto que, de acuerdo con la reacción anterior, se forma fácilmente por la acción del dióxido de carbono atmosférico sobre los materiales constitutivos de los suelos en presencia de agua. Otros compuestos presentes en aguas naturales y residuales también pueden contribuir ligeramente a la alcalinidad. Por ejemplo, el amoníaco y las sales de ácidos inorgánicos débiles, como boratos y fosfatos, pueden contribuir a la alcalinidad, al igual que las sales de ácidos orgánicos (p. ej., húmico, acético y propiónico).^[4]​ Los silicatos suelen también hacer una contribución significativa a la alcalinidad total de las aguas naturales, debiendo su presencia esencialmente a la meteorización de feldespatos.

Por otra parte, otros aniones mayoritarios existentes en las aguas naturales (con excepción de carbonatos y bicarbonatos) provenientes de la disolución de sales minerales como los sulfatos y cloruros apenas tienen incidencia en la alcalinidad total.

En general podría decirse que en promedio el 80 % de la alcalinidad de un agua natural proviene de la disolución de rocas carbonatadas, en tanto que el 20 % restante se origina por la meteorización de alúmino-silicatos (o feldespatos).

Una consecuencia de la presencia de un cierto grado de alcalinidad en el agua se refleja en la capacidad de la misma de mantener su pH relativamente estable ante el agregado de un ácido, lo que es conocido como efecto tampón o buffer.

La determinación cuantitativa de la alcalinidad del agua se logra fácilmente por titulación con una solución de ácido sulfúrico de normalidad conocida y utilizando fenolftaleína y verde de bromocresol como indicadores, dependiendo esto del pH inicial de la muestra en análisis. Habitualmente, el contenido de alcalinidad se expresa en mg/l (miligramos por litro) o ppm (partes por millón) de carbonato de calcio (CaCO₃).

La determinación de la alcalinidad reviste suma importancia en los procesos de potabilización del agua ya que la eficiencia del proceso de coagulación depende fuertemente de este parámetro; asimismo, en el antiguo proceso de ablandamiento químico del agua la medida de la alcalinidad es fundamental para determinar las cantidades necesarias de cal y carbonato de sodio para lograr la precipitación de las sales de calcio y magnesio.

• Basicidad

• Dureza del agua