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Por qué el mar es salado?
Introducción a la Oceanografía
Deborah Parrilla Hernández
• Además de los sistemas hidrotermales, la
reactividad de algunos elementos químicos
del agua, así como las sustancias que
aportan los ríos y los arrastres continentales,
también contribuyen a la salinidad de los
océanos.
• En los años ochenta, un hallazgo científico de
observación submarina descubrió que en el fondo
del océano existen zonas donde las placas se están
separando y la corteza es delgada. En esos sitios
existen fisuras del suelo, por las que el agua de
mar penetra de la corteza terrestre a fases más
profundas, donde se encuentra el magma, un
material geológico fundido por sus elevadísimas
temperaturas. El contacto entre el agua y el
magma ocasiona diversas reacciones, entre ellas la
salida de regreso del agua, en forma de
"chimeneas hidrotermales" que conducen agua
caliente de abajo hacia arriba, llevando consigo
nuevos elementos químicos.
La salinidad fue uno de los primeros parámetros
químicos que se identificaron en el mar
Antes esta característica se medía en partes por mil,
mientras que para uniformar criterios actualmente
se hace en Unidades Prácticas de Salinidad (UPS).
Además de conocer su proporción en el mar, la
salinidad sirve para inferir la densidad del agua, lo
que permite a los científicos calcular en qué
sentido se mueven las corrientes.
La salinidad del mar varía en diferentes regiones del
planeta. En las desérticas hay más evaporación, y
en consecuencia más salinidad que en los fríos
polos norte y sur
Salinidad
• Se mide en : g/ kg ó en partes por mil (o/oo)
• Se compone de iones conservativos
• Un 99 % consiste de:
Cationes: sodio, magnesio, calcio,
potasio
Aniones: cloro, sulfato
• Sodio y cloro constituyen un 86%
• Elementos trazas ( en pequeñas
proporciones) : bromo, estroncio, boro y
fluor
Salinidad
• Se compone también de iones no
conservativos
• Estos están presentes en baja
concentración y varían en
concentración mediante procesos
químicos y biológicos
Procesos que mantienen la
composición de sales constante
• Corrientes
superficiales
• Olas
• Mareas
• Corrientes
profundas
• Mezcla vertical
Formas de determinar la
salinidad
• 1670 – Robert Boyle
– El primero en intentar determinar la salinidad
del agua de mar, simplemente evaporando una
muestra de agua y pesando el residuo. Esta
forma no toma en cuenta los elementos
volátiles del agua de mar
• El primer trabajo importante en las
caracteristicas quimicas del mar apareció en
1674, cuando el quimico inglés y filosofo
natural Robert Boyle publicó
Observaciones y Experimentos acerca de la
Salinidad del Mar. Este trabajo pionero
estableció a Boyle como el fundador de la
ciencia ahora conocida como Oceanografía
Química.
100 años después; en 1772, el químico francés
Antoine Lavoisier publicó el primer análisis del
Agua de Mar como parte de un artículo en
Agua Minerales.
Doce años después el quimico sueco Torbern
Olaf Bergman; también en un Estudio de
Aguas Naturales, incluyó una lista de
sustancias que el habia identificado en el Agua
de Mar.
En el Siglo XIX Forchhammer introdujo el
termino de Salinidad é identificó 27 elementos
en el Agua de Mar
Formas de determinar la
salinidad
• Antonio Lavoisier
– Evaporación y cristalización
• Identifica los siguientes componentes:
–
–
–
–
–
–
Carbonato de calcio
Gypsum ( CaSO4 * 2 H2O)
Sal común ( NaCl)
Epsom (MgSO4 * 7 H2O)
MgCl2
CaCl2
Formas de determinar la
salinidad
• Clorinidad
– Clorinidad x 1.80655 = Salinidad (o/oo)
• Se mide la cantidad de iones cloro
• Procedimiento:
#1) Se mezcla la muestra de agua con
nitrato de plata
#2) Se determina la cantidad de plata
utilizada, ya que esta se enlaza a cloro
Otras formas de determinar la
salinidad
• Indirectamente midiéndo la conductividad
– A mayor número de iones, mayor la conductividad
• Se utiliza un salinómetro
– Utiliza un ‘probe’ eléctrico
• Se utiliza un refractómetro
• Al utilizar estos instrumentos se realizan
correcciones a los valores ya que estos pueden
variar con la temperatura.
Concepto de Salinidad
• Se refiere al peso total de las sales, luego de
que se remueve la materia orgánica, se
convierten todos los bromuros y ioduros a
cloruros y carbonatos a óxidos antes de
evaporar.
Concepto de Salinidad
• 1978- Escala Práctica de Salinidad
– Knudsen
• Cantidad total de material sólidos en gramos que
contiene 1 kg de agua de mar cuando todos los
carbonatos han sido convertidos a óxidos, todo el
bromo y iodo reemplazado por cloro y toda la
materia orgánica ha sido oxidada.
Concepto de Clorinidad
DEF 1: Se refiere al peso en gramos de los
cloruros contenido en 1 g de agua de mar,
cuando todos los ioduros y bromuros han
sido reemplazados pro cloruros
DEF 2: Se refiere a los gramos de plata que
se requiere para precipitar los halógenos en
0.3285234 kg de agua de mar
• A partir de 1978 se ha definido la salinidad, no en
términos de clorinidad, sino en términos de la
conductividad de un patrón maestro de cloruro de
potasio. A las determinaciones logradas por este
metodo se les conoce como "Salinidad Práctica" y
para diferenciarlas de las anteriores se conoce
como "S" y no "S 0/oo ". La fracción de masa de
la solución de KCl utilizada a una atmósfera de
presión y 15o C es de exactamente 32.4356 x 103
y corresponde a una razón de conductividad de
exacta
Principio de Marcet
• Principio de las Proporciones Constantes
– ‘ Varios iones en el océano están presentes en
proporciones constantes y lo que varía es la cantidad
absoluta de sales.
– Los ciclos geoquímicos que mantienen los iones en
balance son responsables del intercambio de materiales
por décadas entre la atmósfera, el océano, los ríos, la
corteza terrestre y oceánica, los sedimentos y el manto
Excepciones al Principio de Marcet
En general se acepta que, aunque el valor total de salinidad varíe
de una zona a otra, las proporciones relativas entre estos iones
permanece prácticamente constante, aunque existen multitud de
casos particulares en que esto no se cumple:
• Mares cerrados, estuarios y otras zonas con un considerable
aporte fluvial que puede alterar las proporciones iónicas.
• Zonas profundas o de poca circulación en las que las
condiciones puedan llegar a ser anóxicas, y en las que la acción
bacteriana extrae del agua los iones sulfato para usarlo en lugar
del oxígeno.
Excepciones al Principio de Marcet
• Zonas de aguas cálidas y someras
caracterizadas por una intensa precipitación
química o biológica del carbonato de calcio,
disminuyendo su presencia en disolución.
• Zonas de activo vulcanismo submarino
(como las dorsales submarinas), en las que
suele darse una intensa liberación de gases
Variaciones en salinidades en los
Océanos
• Océano Pacífico
– Ejemplo: en época
lluviosa el Columbia
River puede disminuir
los valores de salinidad a
24 0/00 hasta 20 millas
mar afuera.
• Mar Rojo y Golfo
Pérsico
– (40 – 42 0/00 )
– Mar Mediterráneo
– (38 – 39 0/00 )
Distribución de la salinidad en superficie
• En la superficie del océano, se alcanzan los
valores máximos en torno a los 20º de
latitud en ambos hemisferios, ya que en
estas zonas la evaporación es mayor que la
precipitación. Esta zona corresponde con
los cinturones desérticos en tierra. Los
valores mínimos se alcanzan en bajas
latitudes, en las que hay un mayor aporte
fluvial y se funden los hielos polares.
Dos casos extremos de mares marginales son
los del Mar Báltico, donde la alta tasa de
precipitacion y escorrentio y las bajas tasas
evaporativas mantienen la salinidad alrededor de
28. y, en el otro extremo, el Mar Rojo donde la
alta tasa de evaporación y la baja precipitacion
leevan a salinidades alrededor de 40.
Distribución de la salinidad en profundidad
• Los valores de salinidad suelen ser bastante altos
en los primeros metros en relación con las zonas
más profundas. Tras una zona que varía entre los
30 y 100 metros de profundidad y que presenta un
valor constante (capa de mezcla). Se produce un
fuerte descenso hasta cerca de los 1000 m, en que
se estabiliza en torno a 34.5 o 35, como ya se ha
dicho. Esta zona de intenso gradiente es conocida
como haloclina.
Existen muchos factores ambientales que afectan
la salinidad local. Estos incluyen la formación y la
disolución del hielo, la precipitación pluvial y el
deslave continental, la evaporación por insolación, la
disolución de depósitos salinos en cuencas
hipersalinas, el vulcanismo submarino y los efectos de
actividad hidrotermal en los focos de divergencia
tectónica. Además, el transporte de masas de agua de
otros orígenes puede incidir sobre la salinidad local de
manera estacional o permanente.
Balance de sales ocurre por:
• Aportes de Tierra
• Reacciones químicas entre el agua y el sedimento
• Liberación durante el volcanismo (gases)
• Aportes de la actividad en las fisuras oceánicas
• La concentración puede mostrar diferencias
verticales y regionales. Las primeras se producen
por el encuentro de masas acuosas, como sucede
en el Atlántico norte: las corrientes saladas del
Golfo se encuentran con las del Labrador.
• Un ejemplo de una variación regional la
encontramos en la zona oriental del Mediterráneo.
Debido a que llueve poco y se produce una gran
evaporación, el agua es más salada.
Mayor salinidad presenta el mar Rojo, entre tierras
desérticas, donde desde el estrecho de Bab-elMandeb, la sal aumenta hasta llegar al máximo en el
fondo del Golfo de Suez. Entre los océanos, el
Atlántico presenta el grado más intenso de salinidad.
Llega a 37 gramos por litro en las zonas tropicales. El
Pacífico es el que más se aproxima a la salinidad
media. Las costas con baja salinidad debido al aporte
de grandes ríos son el golfo de Guinea, donde
desembocan el Zaire y el Níger, El Amazonas y el
Plata en América del sur; y el Ganges y el
Brahmaputra en el Golfo de Bengala.
Un patrón sub-superficial de amplia distribución en aguas
tropicales y de especial interés en el area del Caribe es aquel
que presenta un máximo intermedio de salinidades hasta por
encima de 37 en profundidades de entre los 50 y los 200 m.
En el Mar Caribe, estas aguas toman el nombre de "masa de
agua subtropical" (Sub-Tropical Underwater - SUW). Su
orígen se explica en el lente superficial de alta salinidad en el
giro central del Atlántico Norte.
Estas aguas tienden a hundirse debido a su alta salinidad
pero, dada su tambien alta temperatura, sufren hundimiento
unicamente a través de la capa superficial y encuentran su
nivel de igual densidad en las cercanías de la termoclina
donde rapidamente desciende la temperatura con
profundidad.
Estas aguas, por consiguiente continúan su
desplazamiento horizontal a profundidades
relativamente someras llegando hasta el Mar Caribe y
entrando por los pasos principales. En el márgen
Norte del Mar Caribe, se encuentran a profundidades
de entre 100 y 150 m. En el márgen Sur, debido a los
procesos de surgencia eólica allí dominante, se
encuentran a profundidades mas someras e inclusive
pueden aflorar hasta la superficie.
Cómo se remueven las sales del
agua de mar?
• Rompientes
• Acumulación enTierra
• Cambios en el nivel del mar
• Precipitación ( producción de formas
insolubles)
• Procesos biológicos
• Productos de excreción
Adsorción
Procesos más importante en la remoción de
iones del agua de mar
Los iones y metales trazas se incorporan a
partículas de arcillas y se depositan en el
sedimento.
Se les da el nombre de ‘pellets’ que pueden
ser de material fecal o esqueletal
La abundancia relativa de sales en el agua de
mar ocurre debido a
:
• La facilidad con que se introducen
desde Tierra
• Velocidad a la que se remueven del
agua de mar
Agua joven
• Agua que nunca había estado en su fase líquida y
contiene en solución muchos de los componentes
del agua de mar.
• Proviene de las fisuras oceánicas y de los volcanes
• Los elementos más abundantes en el ahua joven
son aquellos que provienen del desgaste de rocas.