Wenn die Ozeane Kohlendioxid aus der Atmosphäre aufnehmen, erhöhen chemische Reaktionen die Konzentration von Wasserstoffionen und senken den pH-Wert des Meerwassers. Dieser Prozess wird als Ozeanversauerung bezeichnet. Der pH-Wert an der Meeresoberfläche ist seit der vorindustriellen Zeit bereits um etwa 0,1 Einheiten gesunken, was einer Zunahme des Säuregehalts um rund 30 Prozent entspricht.

Ein niedrigerer pH-Wert verringert die Verfügbarkeit von Carbonationen, die viele Organismen zum Aufbau von Schalen und Skeletten aus Kalziumkarbonat benötigen. Korallen, Flügelschnecken, Austern und einige Planktonarten reagieren besonders empfindlich. Die Versauerung kann auch die Physiologie, das Verhalten und die Sinneswahrnehmung von Fischen und Wirbellosen beeinträchtigen. Die Auswirkungen variieren je nach Art, Lebensstadium und lokalen Bedingungen wie Temperatur und Nährstoffgehalt.

Da CO₂ in der Atmosphäre gut verteilt ist, ist die Versauerung ein globales Phänomen, obwohl Küstengewässer durch lokale Prozesse zusätzlichen pH-Wert-Schwankungen unterliegen können. Die Reduzierung der CO₂-Emissionen ist die einzig grundlegende Lösung. Einige Aquakulturbetriebe puffern bereits die Wasserchemie, um empfindliche Larven zu schützen. Die Langzeitüberwachung der Karbonatchemie ist mittlerweile Bestandteil des globalen Ozeanbeobachtungssystems.

Die dünne Schale eines Flügelschneckenvogels kann sich in Wasser auflösen, das in Bezug auf Aragonit untersättigt ist.