Độ kiềm, có thể hiểu một cách đơn giản, là lượng bazơ có trong dung dịch mà chúng có khả năng trung hoà axit mạnh được thêm vào nước.[6]

James Drever, đã đưa ra một phương trình được biểu thị dưới dạng số mol tương đương, có nghĩa là số mol của mỗi loại ion nhân với (giá trị tuyệt đối) của điện tích của ion.

Ví dụ: 1 mol HCO3− trong dung dịch tương đương với 1 mol, trong khi 1 mol CO32− tương đương với 2 mol vì sẽ cần gấp đôi số ion H+ để cân bằng điện tích. Tổng điện tích của một dung dịch luôn bằng không.

Trích dẫn từ cuốn "Địa hoá học về nước tự nhiên: môi trường nước mặt và nước ngầm" của James Drever: "Những ion như Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cl-, SO42− và NO3- có thể được coi là "bảo toàn", tức là nồng độ của chúng không bị ảnh hưởng khi thay đổi pH, áp suất hoặc nhiệt độ của dung dịch (trong những điều kiện thường gặp ở bề mặt Trái Đất và giả sử không có sự kết tủa hay hòa tan các pha rắn hay bất cứ biến đổi sinh học nào)."

Ở phía bên trái của phương trình là tổng các cation bảo toàn trừ tổng các anion bảo toàn. Cân bằng cho phương trình, ở phía bên phải là tổng của các anion có thể được trung hòa bằng cách thêm ion H+ (các anion không bảo toàn) trừ đi lượng ion H + đã có sẵn trong dung dịch mà có thể tính từ giá trị pH đo được. Đơn vị dùng là mol đương lượng.

Thuật ngữ dùng cho vế bên phải này là tổng độ kiềm, và theo Drever ghi rõ, "được định nghĩa là tổng tương đương của các bazơ có thể chuẩn độ bằng axit mạnh (Stumm và Morgan, 1981)".[7]

Các ion xuất hiện vế bên phải trong phương trình của Drever là

"mHCO3- + 2mCO32− + mB(OH)4- + mH3(SiO)4- + mHS- + manion hữu cơ + mOH- - mH+ ".

Tổng độ kiềm được đo bằng cách thêm một axit mạnh cho đến khi tất cả các anion được liệt kê ở trên được trung hoà hoàn toàn. Tổng độ kiềm không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ, áp suất hoặc pH, mặc dù có sự chuyển đổi giữa các thành phần, cụ thể là giữa HCO3- và CO32−.

Drever cũng lưu ý thêm rằng trong hầu hết các mẫu nước tự nhiên, tất cả các anion kể trên, ngoại trừ HCO3- và CO32−, đều có nồng độ thấp, hầu như không đáng kể. Do đó độ kiềm cacbonat, bằng mHCO3- + 2mCO32− cũng xấp xỉ bằng tổng độ kiềm.