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

• Corrientes profundas

• Mezcla vertical

• Olas

• Mareas

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-el-Mandeb, 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.