Composición Química del Agua de Mar - CEAB

Composición Química delAgua de Mar• En conjunto, los océanos contienen 25700 billones de toneladasmétricas de cloro y 14200 billones de tm de sodio, los elementosmás abundantes y que constituyen mayoritariamente la sal marina• Esta sal marina muestra una concentración media de unos 35,5 g/launque se encuentra repartida de forma no uniforme en lasdistintas partes de los océanos y mares• Así mientras en partes del mar Mediterráneo la salinidad supera los39 g/l, en partes del mar Báltico apenas alcanza los 5 g/l• Estas sales fueron producidas por las emanaciones gaseosas(ácidas) sobre las rocas primigenias de origen magmático.• En la actualidad, una parte de las sales oceánicas son recicladas,en forma de aerosol marino, transportadas vía la atmósfera, sedepositan sobre la tierra regresando al océano por la via fluvial

El agua como disolvente• El agua es uno de los mejores disolventes de iones ymoléculas de todos los conocidos.• La mayor parte de los elementos químicos se encuentranen el agua de mar en forma disuelta o como constituyentesde partículas• El rango de concentraciones de los diversos elementos vadesde los 20000 mg/dm 3 para el cloro hasta los 0.6 mg/km 3para el Radón, es decir, una relación de 10 16• Entre medio se encuentran la gran mayoría de elementosconocidos que muestran concentraciones claramente pordebajo de lo que permitiría una explotación rentable• Aun así, la explotación de la sal en lagunas costeras yotros esteros es el método tradicional todavía en uso

Gestación del Agua de MarLas aguas naturales adquieren sus características químicas pordisolución y por reacción química con sólidos, líquidos y gasescon los que han tenido contacto durante las varias partes delciclo hidrológico.La materia mineral disuelta se origina en los materiales de lacorteza terrestre. Las rocas minerales se desintegran ydisuelven en el agua en el proceso de meteorización(weathering). Los gases y substancias volátiles participan eneste proceso.Como primera aproximación, la formación del agua de marpuede ser considerada como una gigantesca titulación ácidobase(ácido de las emanaciones volcánicas frente a las bases delas rocas primigenias).

A short History of sea waterTodo el agua y aire existentes hoy sobre la superficiede la Tierra estuvieron situados en el interior de laTierra y fueron liberados progresivamente siguiendoun proceso de desgasado que ha estado funcionandodesde que la Tierra se formó hace unos 4.6 eones.1 Eon = 10 9 años

Sección esquemática mostrando elpapel del océano en el ciclo global delos elementos

Fases en la evaporación del aguade mar

Formación de aerosol marinocon la ruptura de burbujas

Reciclado de substancias entre elmar y la tierra

Variación en la influencia delaerosol marino en la precipitación

Composicióndel agua delluvia, río y marComposición química media de losocho constituyentes disueltos,más importantes:a) Agua de lluvia,b) Agua de ríoc) Agua de marTDS = total dissolved salts

Composición química del aguade río corregida por las salescíclicas

Intensa Tormenta de Polvosobre el Atlántico NE

Clasificación de los Elementos1. Elementos Mayores 0.05 to 750 mM2. Elementos Menores 0.05 to 50 µM3. Elementos Traza 0.05 to 50 nM

Componentes Mayores en el Aguade marH + Cl -N a + SO 42-Mg 2+ HCO 3-K + Br -Ca 2+ CO 32-Sr 2+ F -

Componentes Mayores (mol dm -3 )Na Mg Ca K Cl SO 4 CO 3 NO 3129 15 2.8 2.7 150 8 0.3 0.01

Composición del Agua de marCationesCa 2+ K +Mg 2+ Na +SO 42-HCO 3 , Br - ,CO 3AnionesCl -

Medidas Históricas de la Composicióndel Agua de mar• Bergman (1779)• Marcet (1819)• Forchammer (1865)• Dittmar (1884)• Lyman and Fleming (1940)• Cox and Culkin (1966)• Riley et al. (1967)

Hitos en la historia de la Salinidad• C:\Documents and Settings\Antonio\Misdocumentos\www_hydro-international_com.htm• C:\Documents and Settings\Antonio\Misdocumentos\VLU Driving Forces BehindChemical Cycles - Marine Chemistry -ChemgaPedia.htm• C:\Documents and Settings\Antonio\Misdocumentos\Virtual Centre for Ocean SateliteSalinity.htm

Los procesos de eliminación principalmente controlanla composición del agua de mar.Constancia en la composiciónLos iones mayores disueltos en agua de mar mantienen entre síconcentraciones relativas notablemente constantes. Loscomponentes traza no muestran esta misma constanciaespecialmente los elementos biolimitantes en las capaseufóticas.La evaporación del agua de río promedio no da lugar a lacomposición del agua de mar. Más aún, el material disueltopresente en el océano es solo una pequeña fracción del materialsuministrado al océano por los ríos a lo largo de las épocasgeológicas. Obviamente, los iones deben ser eliminados delocéano aproximadamente tan deprisa como son suministradospor los ríos.

El Principio de MarcetLa ComposiciónAguaparaOceánicasde mar estodasRelativalasdelConstanteAguas

Relación de algunos Cationes alCloruro0.550.350.15Na/ClK/ClMg/ClCa/Cl-0.05Atlantic Pacific Indian

Relación de algunos Cationes alCloruro0.60.50.4SurfaceDeep0.30.20.10Na/Cl K/Cl Mg/Cl Ca/Cl

Concentraciones Relativas de algunosCationCationes en Aguas OceánicasSuperf.g i /Cl(‰)Prof. %Na 0.5566 0.5568 0.14 ± 0.13Mg 0.06666 0.06667 0.01 ± 0.08K 0.0206 0.0206 0.00 ± 0.48Ca 0.02123 0.02133 0.47 ± 0.23Sr 0.00041 0.00041 5 0.012 ± 4.7

Aplicaciones del Principio deConstancia en la ComposiciónEste principio que constituye una verdadera 1ª Leyde la Oceanografía Química permite el uso de unode los componentes mayores como indicador delconjunto.En ello se basan los conceptos de Clorinidad y deSalinidad: se usa la concentración del ion Cloruropara determinar el contenido total de sales y de ahíse deriva la densidad del agua de mar.

Clorinidad• Definición : La masa en gramos decloruro equivalente al total dehaluros en 1 kg de Agua de mar• AgNO 3 + SW → AgCl + AgBr• Cl(‰) = {AW{Cl /AW Ag } Ag(‰)• {AWCl /AW Ag } = 0.3285233 used• {AWCl /AW Ag } = 0.32867 true• True Cl = 1.00045 x Meas Cl

Salinidad• Definición : La masa (g) de solutos disueltosen una masa dada (kg) de agua de mar (ppt(ppt)• S EVAP = 0.030 + 1.805 Cl• S = 35‰ cuando Cl = 19.374‰• ST = 1.8154 Cl

Salinidad Práctica• S = 35.000 cuando la relación deconductancias de la muestra con una soluciónde KCl de masa 32.4356 g es 1.0 a 15 o C• S no tiene Unidades y no es necesario usar ‰• S = función (R T ) donde R T es la relación deconductancia a temperatura T relativa a KCl

Causas de Variación en laComposición Relativa de losComponentes Mayores1. Mezcla Estuarina2. Cubetas Anóxicas3. Congelación4. Precipitación y Disolución5. Evaporación6. Vulcanismo Submarino7. Mezclas con Salmueras

Distribución de los Elementos en elAgua del Océano1. Perfil Conservativo (mayor)2. Perfile Tipo Nutriente (Cd, Ge)3. Enriquecimiento Superficial y Depleciónen Profundidad (Pb)4. Mínimo a media Profundidad (Al)5. Máximo a media Profundidad (Mn)6. Máximo y Mínimo a media Profundidad(Fe,Mn – cubetas anóxicas)

Clasificación de los elementosLos elementos mayores ya vimos que tienen uncomportamiento conservativo.Los elementos menores y traza pueden tener uncomportamiento análogo al de los nutrientes obien presentar un perfil que indica su arrastrehacia el fondo/sedimento.Los gases tienen tambien su propio comportamientomuy importante en el seguimiento temporal de lasmasas de agua.

Clasificación de loselementos en agua de marsegúnsuperfilconcentración-profundidad.a) Elementos Conservativosb) Elementos Recicladosc) Elementos Arrastrados