Gasos dissolts en l'aigua de mar - CEAB

Els gasos a l’oce l oceà

Gasos invariants en l’atmosfera l atmosfera
N 2
O 2
(segons Richards
1965)
78.084 %
20.946 %
Ar 0.934 %
CO 2
0.033 %
Ne 18.18 ppm
He 5.24 ppm
CH 4
2.00 ppm
Kr 1.14 ppm
Xe 0.087 ppm
H 2
0.50 ppm
N2O 0.50 ppm

Abundància Abund ncia i propietats dels gasos
atmosfèrics
atmosf rics

Fracció Fracci molar
La fracció fracci molar d’un d un gas en una mescla de
gasos ve donada per:
xi = n i/n
/n = N i/N
/N n=Sn n= i
(n = número n mero de mols i N = número n mero de molècules) mol cules)
Es pot expressar també tamb com la fracció fracci
volumètrica volum trica a la pressió pressi ambient:
xi=V =V i/V
/V P=constant
o be com el quocient entre la pressió pressi que tindria
el gas sol i la pressió pressi total de la mescla:
=P/P
/P V=constant
xi=Pi

Fracció Fracci Molar
La suma de totes les fraccions molars és s la unitat
Un mol te N A molècules, mol cules, on N A ≈
Número mero d’Avogadro Avogadro
6.022 x 10 23
és s el

Pressió Pressi Parcial
En una barreja de gasos ideals, la pressió pressi
parcial Pi de cada component es calcula en
funció funci de la pressió pressi total de la mescla P i de la
fracció fracci molar xi del component en la mescla.

Pressió Pressi Parcial
En una barreja de gasos ideals, la pressió pressi parcial de
cada gas és s la que tindria si el gas en qüesti q estió ocupés ocup s ell
sol tot el volum.
En l’equilibri, l equilibri, la pressió pressi parcial d’un d un gas dissolt en un
líquid quid és s igual a la pressió pressi parcial del gas en l’atmosfera l atmosfera
lliure.
La pressió pressi de vapor és s la pressió pressi d’una una substància subst ncia en
fase vapor en equilibri amb la fase líquida l quida o sòlida de la
mateixa substància.
subst ncia.
La Llei de Dalton determina que la pressió pressi total d’una d una
barreja de gasos ideals és s igual a la suma de les
pressions parcials dels components de la mescla.

Gasos en l’oce l oceà
L’aigua aigua de mar conté cont gasos dissolts
A la superfície, superf cie, la concentració
concentraci de gas
dissolt es en equilibri amb la pressió pressi
parcial del dit gas en l’atmosfera l atmosfera (Llei de
Henry)
Un gas dissolt és s a saturació saturaci quan es
troba en equilibri amb la seva fase gasosa
En fondària fond ria (a pressió) pressi ) els gasos no
saturen l’aigua l aigua

Solubilitat dels gasos en l’aigua l aigua de
mar

Dissolució Dissoluci de gasos en l’aigua l aigua
En un dm 3 d’aire aire a pressió pressi atmosfèrica atmosf rica hi ha
0.045 mols de gas: (1mol/22,4 L)
0.045*0.78 = 0.0350 mol N
0.045*0.21 = 0.0095 mol O
0.045*0.01 = 0.0005 mol Ar
En un dm 3 d’aigua aigua a 0ºC 0 C en equilibri amb
l’atmosfera atmosfera hi ha 983 mols de gas:
616 mol N 2
350 mol O 2
17 mol Ar

Solubilitat i difusivitat dels gasos

En un dm 3 d’aire aire a pressió pressi atmosfèrica atmosf rica hi
ha 0.045 mols de gas (1mol/22,4 L) del
qual 0.033 % és s CO 2:
0.045*0.00033 = 1.485 µmol mol
En un dm 3 d’aigua aigua de mar a 20ºC 20 C en
equilibri amb l’atmosfera l atmosfera hi ha:
[CO 2]
] = 10.4 µmol mol
[HCO 3H-
] = 1818.0 µmol mol
[CO = ] = 272.0 µmol mol
[CO 3
Solubilitat del CO 2

Efecte de la temperatura sobre la
solubilitat dels gasos

Efecte de la temperatura sobre la
solubilitat de l’oxigen l oxigen
(From García and Gordon, 1992)

1% Irradiance
Schematic depiction of the oxygen mass balance in the upper ocean. P is photosynthesis
and R respiration. The equation is generalized: nutrients are depleted and organic matter
is represented as CH20

Model de difusió difusi laminar

Model de capa passiva

L’oxigen oxigen: : Aspectes
climàtics clim tics

Oxygen increasing
Prokaryota Eukaryota
The geological ocurrence of what are presumed to be blue-
green algae and other prokaryotes, compared with eukaryotes

Determinació Determinaci mitjançant mitjan ant el mètode m tode
Principi
–
–
–
Winkler
L’OD OD en una mostra d’aigua d aigua es fixa mitjançant mitjan ant una solució soluci
alcalina d’ió d manganès mangan s (II -> > IV). IV).
Es pot conservar molt de
temps
El manganès mangan s IV oxida quantitativament l’ió l iodur (a iode) en
medi àcid cid
La quantitat de iode generada es mesura per titulació titulaci amb
tiosulfat, determinant el punt final per un mètode m tode visual
(midó), (mid ), fotomètric fotom tric o potenciomètric
potenciom tric
Instruments
–
Existeixen sensors electroquímics electroqu mics per a determinar la
concentració
concentraci d’oxigen oxigen dissolt (calibraci ( calibració)

Sections showing dissolved oxygen (ml l -1 ) in (a) the western Atlantic and (b) the Pacific about 170°W)

Meridional
cross-section of the Atlantic Ocean, showing movement of the major water sources. NADW has salinity
greater than34.8. AAIW extending northward from the Antarctic Polar Frontal Zone overlies the more saline NADW.
M indicate Mediterranean water. Water warmer than 10°C is shown in the upper part of the picture. AAIW is cooler
than 0°C. Note maxima and minima of oxygen. Maxima correspond to the core regions of cold waters while the minima
correspond roughly to boundaries between water masses. (From Ocean Circulation, 1989. Open University)

La Cadena de transmissió
transmissi
planetària planet ria

Dèficit d’oxigen al Pacífic Subtropical

UTILITZACIÓ APARENT
D’OXIGEN (AOU)
Es defineix com la diferència entre la concentració de
saturació de l’oxigen dissolt a la temperatura de la mostra
d’aigua (O sat
2 , µmol kg-1 ) i la concentració d’oxigen mesurat
en la dita mostra (O2, µmol kg-1 )
AOU = O 2 sat(T)
-O 2
El seu consum pot ser considerat proporcional a la producció
de nutrients (Redfield) el qual és útil per a estimar l’origen i el
cicle de l’aigua profunda

AOU: Apparent Oxygen Utilization
La diferència difer ncia entre la concentració
concentraci d’oxigen oxigen a
saturació saturaci i la concentració
concentraci d’oxigen oxigen mesurada
és s la utilització utilitzaci aparent d’oxigen. d oxigen.
Assumint que una massa d’aigua d aigua ha estat en
equilibri amb l’atmosfera l atmosfera en algun moment,
l’AOU AOU representa el temps que la massa d’aigua d aigua
ha estat rebent material orgànic org nic que s’ha s ha
“respirat respirat” en la vida d’aquesta d aquesta massa d’aigua. d aigua.