Karbonaatti -emäksisyys mittaa negatiivisesti varautuneiden karbonaatti- ja bikarbonaattiatomien määrää liuoksessa. Bikarbonaatti -ionit koostuvat vetyatomista, hiiliatomista ja kolmesta happiatomista, ja niiden varaus on -1. Karbonaatti -ioneilla on sama rakenne kuin bikarbonaatti -ioneilla, mutta ilman vetyatomia, ja niiden varaus on -2. Molemmat ionit ovat emäksisiä, joten ne voivat neutraloida hapot, jos ne asetetaan happamaan liuokseen oikeissa pitoisuuksissa. Ne löytyvät usein yhdessä niiden yleisimmistä sovelluksista, mutta ne eivät aina ole, eikä niiden välistä tasapainoa vaadita tietyssä ratkaisussa.
Karbonaattiemäksisyyden mittaaminen on tärkeää vesistöjen puhtauden ja eheyden säilyttämisen kannalta, joten se on erityisen tärkeää ympäristön kannalta. Kun veden pH on yli 8.3, sen emäksisyys tulee yleensä karbonaatti -ioneista, ja tämän kynnyksen alapuolella emäksisyys tulee yleensä bikarbonaatti -ioneista. Jos vedellä on korkea emäksisyys, se kestää pH: n muutoksia ja pysyy suhteellisen neutraalina, mutta jos sen emäksisyys on alhainen, sen pH voi laskea hyvin nopeasti. Kun pH laskee, karbonaatti- ja bikarbonaatti -ionien määrä laskee, kunnes pH on noin 4.5, kun kaikki ionit ovat poissa. Vesimuodostuman tarkka emäksisyys ei ole niin tärkeä kuin hyväksyttävällä alueella, ja tämä vaihteluväli voi vaihdella valvottavan vesimuodostuman mukaan.
Yleisempi asia, jossa karbonaattiemäksisyyttä mitataan, on uima -altaiden pH: n seuranta. Emäksisyys liittyy läheisesti pH -arvoon, joten kun vesitestit mittaavat pH: ta, ne mittaavat myös epäsuorasti emäksisyyttä. Tässä tapauksessa karbonaatti- ja bikarbonaatti -ionien välillä on aina tasapaino, vaikka altaan vedessä on yleensä enemmän bikarbonaatti -ioneja kuin karbonaatti -ioneja, koska allasveden pH on usein melko lähellä neutraalia pH -arvoa 7.
Emäksisyys mitataan yleensä milligrammoina litrassa kalsiumkarbonaattia, joka on karbonaatti -ioniin sitoutunut kalsiumioni. Karbonaatti -emäksisyys soveltuu myös veden kovuuden määrittämiseen. Korkeampi karbonaatti -emäksisyys tarkoittaa yleensä kovempaa vettä. Tästä ominaisuudesta huolimatta karbonaatti -ionit ovat itse asiassa myös varsin hyödyllisiä veden puhdistamiseen. Karbonaatti- ja bikarbonaatti -ionit voivat sitoutua myrkyllisiin metalleihin vedessä ja saostaa ne vedestä kiinteinä aineina, toimien luonnollisena puhdistusjärjestelmänä ja antamalla vedelle jonkin verran vastustuskykyä tietyntyyppisille saasteille.