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Composicin Qumica del Agua de Mar
En conjunto, los ocanos contienen 25700 billones de toneladas
mtricas de cloro y 14200 billones de tm de sodio, los elementos ms
abundantes y que constituyen mayoritariamente la sal marina
Esta sal marina muestra una concentracin media de unos 35,5
g/launque se encuentra repartida de forma no uniforme en las
distintas partes de los ocanos y mares
As mientras en partes del mar Mediterrneo la salinidad supera
los 39 g/l, en partes del mar Bltico apenas alcanza los 5 g/l
Estas sales fueron producidas por las emanaciones gaseosas
(cidas) sobre las rocas primigenias de origen magmtico.
En la actualidad, una parte de las sales ocenicas son
recicladas, en forma de aerosol marino, transportadas va la
atmsfera, se depositan sobre la tierra regresando al ocano por la
via fluvial
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El agua como disolvente
El agua es uno de los mejores disolventes de iones y molculas de
todos los conocidos.
La mayor parte de los elementos qumicos se encuentran en el agua
de mar en forma disuelta o como constituyentes de partculas
El rango de concentraciones de los diversos elementos va desde
los 20000 mg/dm3 para el cloro hasta los 0.6 mg/km3para el Radn, es
decir, una relacin de 1016
Entre medio se encuentran la gran mayora de elementos conocidos
que muestran concentraciones claramente por debajo de lo que
permitira una explotacin rentable
Aun as, la explotacin de la sal en lagunas costeras y otros
esteros es el mtodo tradicional todava en uso
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Gestacin del Agua de MarLas aguas naturales adquieren sus
caractersticas qumicas pordisolucin y por reaccin qumica con
slidos, lquidos y gases con los que han tenido contacto durante las
varias partes del ciclo hidrolgico.
La materia mineral disuelta se origina en los materiales de la
corteza terrestre. Las rocas minerales se desintegran y disuelven
en el agua en el proceso de meteorizacin (weathering). Los gases y
substancias voltiles participan en este proceso.
Como primera aproximacin, la formacin del agua de mar puede ser
considerada como una gigantesca titulacin cido-base (cido de las
emanaciones volcnicas frente a las bases de las rocas
primigenias).
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A short History of sea water
Todo el agua y aire existentes hoy sobre la superficie de la
Tierra estuvieron situados en el interior de la Tierra y fueron
liberados progresivamente siguiendo un proceso de desgasado que ha
estado funcionando desde que la Tierra se form hace unos 4.6
eones.
1 Eon = 109 aos
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Seccin esquemtica mostrando el papel del ocano en el ciclo
global de
los elementos
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Fases en la evaporacin del aguade mar
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Formacin de aerosol marinocon la ruptura de burbujas
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Reciclado de substancias entre el mar y la tierra
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Variacin en la influencia del aerosol marino en la
precipitacin
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Composicindel agua de
lluvia, ro y mar
Composicin qumica media de los ocho constituyentes disueltos, ms
importantes:
a) Agua de lluvia,
b) Agua de ro
c) Agua de mar
TDS = total dissolved salts
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Composicin qumica del aguade ro corregida por las sales
cclicas
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Intensa Tormenta de Polvo sobre el Atlntico NE
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ClasificacinClasificacin de de loslos ElementosElementos
1. 1. ElementosElementos MayoresMayores 0.05 to 7500.05 to 750
mmMM2. 2. ElementosElementos MenoresMenores 0.05 to 50 0.05 to 50
MM3. 3. ElementosElementos TrazaTraza 0.05 to 50 0.05 to 50
nnMM
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Componentes Mayores en el Aguade mar
H + C l-
N a + S O 4 2 -
M g 2 + H C O 3 -
K + B r -
C a 2 + C O 3 2 -
S r 2 + F -
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Componentes Mayores (mol dm-3)Na Mg Ca K Cl SONa Mg Ca K Cl SO4
4 COCO3 3 NONO33
129 15 2.8 2.7 150 8 0.3 0.01129 15 2.8 2.7 150 8 0.3 0.01
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ComposicinComposicin del del AguaAgua de marde mar
NaNa++MgMg2+2+
Ca2+ K+
SO42- HCO3, Br-,CO3
CationesCationes
AnionesAniones ClCl--
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MedidasMedidas HistricasHistricas de la de la
ComposicinComposicindel del AguaAgua de marde mar
Bergman (1779)Bergman (1779) MarcetMarcet (1819) (1819)
ForchammerForchammer (1865)(1865) DittmarDittmar (1884)(1884) Lyman
and Fleming (1940)Lyman and Fleming (1940) Cox and Culkin (1966)Cox
and Culkin (1966) Riley et al. (1967)Riley et al. (1967)
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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
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Constancia en la composicinLos iones mayores disueltos en agua
de mar mantienen entre s concentraciones relativas notablemente
constantes. Los componentes traza no muestran esta misma constancia
especialmente los elementos biolimitantes en las capas
eufticas.
La evaporacin del agua de ro promedio no da lugar a la
composicin del agua de mar. Ms an, el material disueltopresente en
el ocano es solo una pequea fraccin del material suministrado al
ocano por los ros a lo largo de las pocas geolgicas. Obviamente,
los iones deben ser eliminados del ocano aproximadamente tan
deprisa como son suministrados por los ros.
Los procesos de eliminacin principalmente controlan la
composicin del agua de mar.
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El El PrincipioPrincipio de de MarcetMarcet
La La ComposicinComposicin RelativaRelativa del del AguaAgua de
mar de mar eses ConstanteConstanteparapara todastodas laslas
AguasAguasOcenicasOcenicas
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RelacinRelacin de de algunosalgunos CationesCationes al al
CloruroCloruro
-0.05
0.15
0.35
0.55
Atlantic Pacific Indian
Na/ClK/ClMg/ClCa/Cl
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RelacinRelacin de de algunosalgunos CationesCationes al al
CloruroCloruro
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
Na/Cl K/Cl Mg/Cl Ca/Cl
SurfaceDeep
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ConcentracionesConcentraciones RelativasRelativas de de
algunosalgunosCationesCationes en en AguasAguas
OcenicasOcenicas
ggii/Cl/Cl()()CationCation SuperfSuperf.. Prof.Prof. % % NaNa
0.55660.5566 0.55680.5568 0.14 0.130.14 0.13MgMg 0.066660.06666
0.066670.06667 0.01 0.080.01 0.08KK 0.02060.0206 0.02060.0206 0.00
0.480.00 0.48CaCa 0.021230.02123 0.021330.02133 0.47 0.230.47
0.23SrSr 0.000410.00041 0.000410.0004155 0.012 0.012 4.74.7
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Aplicaciones del Principio de Constancia en la Composicin
Este principio que constituye una verdadera 1 Leyde la
Oceanografa Qumica permite el uso de unode los componentes mayores
como indicador del conjunto.
En ello se basan los conceptos de Clorinidad y de Salinidad: se
usa la concentracin del ion Cloruropara determinar el contenido
total de sales y de ahse deriva la densidad del agua de mar.
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ClorinidadClorinidad
DefinicinDefinicin : La : La masamasa en en gramosgramos de de
clorurocloruro equivalenteequivalente al total de al total de
haluroshaluros en 1 kg de en 1 kg de AguaAgua de marde mar
AgNOAgNO33 + SW + SW AgClAgCl + + AgBrAgBr Cl() = {Cl() =
{AWAWClCl/AW/AWAgAg} Ag()} Ag() {{AWAWClCl/AW/AWAgAg} = 0.3285233
used} = 0.3285233 used {{AWAWClCl/AW/AWAgAg} = 0.32867} = 0.32867
truetrue True Cl = 1.00045 x True Cl = 1.00045 x MeasMeas ClCl
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SalinidadSalinidad
DefinicinDefinicin : La : La masamasa (g) de (g) de
solutossolutos disueltosdisueltosen en unauna masamasa dada
(kg)dada (kg) de de aguaagua de mar (de mar (pptppt))
SSEVAPEVAP = 0.030 + 1.805 Cl = 0.030 + 1.805 Cl S = 35 S = 35
cuandocuando Cl = 19.374Cl = 19.374 SSTT = 1.8154 Cl= 1.8154 Cl
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SalinidadSalinidad PrcticaPrctica
S = 35.000 S = 35.000 cuandocuando la la relacinrelacin de de
conductanciasconductancias de la de la muestramuestra con con
unauna solucinsolucinde KCl de de KCl de masamasa 32.4356 g32.4356
g eses 1.0 a 151.0 a 15ooC C
S no S no tienetiene UnidadesUnidades y no y no eses
necesarionecesario usarusar S = S = funcinfuncin (R(RTT) )
dondedonde RRTT eses la la relacinrelacin de de
conductanciaconductancia a a temperaturatemperatura T T
relativarelativa a KCla KCl
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CausasCausas de de VariacinVariacin en la en la
ComposicinComposicin RelativaRelativa de de loslos
ComponentesComponentes MayoresMayores
1. 1. MezclaMezcla EstuarinaEstuarina2. 2. CubetasCubetas
AnxicasAnxicas3. 3. CongelacinCongelacin4. 4.
PrecipitacinPrecipitacin y y DisolucinDisolucin5. 5.
EvaporaciEvaporacinn6. 6. VulcanismoVulcanismo SubmarinoSubmarino7.
7. MezclasMezclas con con SalmuerasSalmueras
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DistribucinDistribucin de de loslos ElementosElementos en el en
el AguaAgua del del OcanoOcano
1. 1. PerfilPerfil ConservativoConservativo ((mayormayor))2. 2.
PerfilePerfile TipoTipo NutrienteNutriente ((CdCd, , GeGe))3. 3.
EnriquecimientoEnriquecimiento Superficial y Superficial y
DeplecinDeplecin
en en ProfundidadProfundidad ((PbPb))4. 4. MnimoMnimo a media a
media ProfundidadProfundidad ((AlAl))5. 5. MximoMximo a media a
media ProfundidadProfundidad ((MnMn))6. 6. MximoMximo y y
MnimoMnimo a media a media ProfundidadProfundidad
((Fe, Fe, MnMn cubetascubetas anxicasanxicas))
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Clasificacin de los elementos
Los elementos mayores ya vimos que tienen un comportamiento
conservativo.
Los elementos menores y traza pueden tener un comportamiento
anlogo al de los nutrientes o bien 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.
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Clasificacin de loselementos en agua de mar segn su
perfilconcentracin-profundidad.
a) Elementos Conservativos
b) Elementos Reciclados
c) Elementos Arrastrados
Composicin Qumica del Agua de MarEl agua como disolventeGestacin
del Agua de MarA short History of sea waterSeccin esquemtica
mostrando el papel del ocano en el ciclo global de los
elementosFases en la evaporacin del agua de marFormacin de aerosol
marino con la ruptura de burbujasReciclado de substancias entre el
mar y la tierraVariacin en la influencia del aerosol marino en la
precipitacinComposicin del agua de lluvia, ro y marComposicin
qumica del agua de ro corregida por las sales cclicasIntensa
Tormenta de Polvo sobre el Atlntico NEClasificacin de los
ElementosComponentes Mayores en el Agua de marComponentes Mayores
(mol dm-3)Composicin del Agua de marMedidas Histricas de la
Composicin del Agua de marHitos en la historia de la
SalinidadConstancia en la composicinEl Principio de MarcetRelacin
de algunos Cationes al CloruroRelacin de algunos Cationes al
CloruroConcentraciones Relativas de algunos Cationes en Aguas
OcenicasAplicaciones del Principio de Constancia en la
ComposicinClorinidadSalinidadSalinidad PrcticaCausas de Variacin en
la Composicin Relativa de los Componentes MayoresDistribucin de los
Elementos en el Agua del OcanoClasificacin de los elementos
