L'absorption du dioxyde de carbone atmosphérique par l'océan provoque des réactions chimiques qui augmentent la concentration en ions hydrogène et abaissent le pH de l'eau de mer. Ce processus est appelé acidification des océans. Le pH de surface a déjà diminué d'environ 0,1 unité depuis l'ère préindustrielle, ce qui représente une augmentation de l'acidité d'environ 30 %.

Un pH plus bas réduit la disponibilité des ions carbonate, indispensables à la formation des coquilles et des squelettes de carbonate de calcium de nombreux organismes. Les coraux, les ptéropodes, les huîtres et certains planctons y sont particulièrement sensibles. L'acidification peut également affecter la physiologie, le comportement et les capacités sensorielles des poissons et des invertébrés. Les impacts varient selon les espèces, le stade de développement et les conditions locales, telles que la température et la disponibilité des nutriments.

L'acidification des eaux côtières est un phénomène global, car le CO2 est largement mélangé dans l'atmosphère. Toutefois, des variations de pH supplémentaires peuvent survenir dans les eaux côtières en raison de processus locaux. La réduction des émissions de CO2 constitue la seule solution fondamentale. Certaines exploitations aquacoles utilisent déjà des systèmes de tampon pour stabiliser la chimie de l'eau et protéger les larves vulnérables. Le suivi à long terme de la chimie des carbonates fait désormais partie intégrante du système mondial d'observation des océans.

La fine coquille d'un ptéropode peut commencer à se dissoudre dans une eau sous-saturée en aragonite.