Embed Size (px)
DESCRIPTION
Salinidad. Repasando, un poco, y solo por encima, la bibliografía (es decir, dos artículos nomás). Departament d’Oceanografía Física, ICM/CSIC 27 de Marzo 2008. ¿Qué es la salinidad?. La salinidad no existe. ¿Qué es la salinidad?. - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
Salinidad
Departament d’Oceanografía Física, ICM/CSIC27 de Marzo 2008
Repasando, un poco, y solo por encima, la bibliografía (es decir,
dos artículos nomás)
¿Qué es la salinidad?
La salinidad no existe
¿Qué es la salinidad?
El característico sabor del agua del mar se debe a la presencia de sales disueltas, de las cuales Cloro (Cl) y Sodio (Na) son las más abundantes.
¿Qué es la salinidad?
Las propiedades físicas del agua oceánica dependen de su temperatura, presión, y composición química.
iii
iii
iii
dxdpvdT
xpvTe
ddxdvpdTde
0
El término salinidad se refiere al contenido de estas sales disueltas por kilogramo de agua.
La salinidad se ha expresado en las siguientes unidades:
Tanto por ciento (%)
Tanto por mil (‰ o ppt)
Partes por millón (ppm)
Unidad Práctica (PSU)
Escala Práctica (PSS)
Salinidad absoluta (g kg-1)
Seawater.htm
¿Qué es la salinidad?
En promedio, un kilogramo de agua oceánica tiene 35 gramos de sales disueltas, de manera que tiene un contenido en sal del 35‰.
¿Qué es la salinidad?
Un salinómetro puede llegar a medir concentraciones de hasta 0.001 ‰. Sólo aquellos componentes con concentraciones sobre 0.001 ‰ contribuirán en nuestras mediciones de la salinidad.
Sólo 15 sustancias químicas tienen concentraciones por encima de dicho límite.
¿Qué es la salinidad?
El principio de Marcet (1770-1822), o
de Forchhammer (1794-1865), o
de Maury (1806-1873), o
de Dittmar (1833-1892):
Las concentraciones relativas entre los componentes mayoritarios del agua oceánica es casi constante en todos los océanos.
¿Qué es la salinidad?
Fracción de masa de cada componente.
Sx ii
w
wS
ddSdpvdT
pvTe
ddSdvpdTde
0
Se obtiene una ecuación que trata todas las sales disueltas como si fueran un único soluto, S.
¿Qué es la salinidad?
Las propiedades físicas del agua oceánica dependen de su temperatura, presión, y un número, S, que da idea de la concentración de los componentes más abundantes (este número se conoce como la SALINIDAD del agua).
¿Qué es la salinidad?
El principio de las proporciones constantes garantiza la validez quasi general de la relación de la salinidad con otros parámetros como, por ejemplo, la densidad o la constante dieléctrica del agua.
Dichas relaciones siempre se expresan bajo la forma de relaciones empíricas .
¿Qué es la salinidad?
En 1902, una comisión internacional definió la salinidad, S, como el peso (en gramos) de todo el material sólido contenido en un kilogramo de agua oceánica una vez que:
• todo el carbonato se convertido en óxido,
• todo el bromuro se ha reemplazado por cloro,
• todo el material orgánico ha sido quemado, y
• el residuo ha sido calentado hasta 480oC.
SSA 0044.1043.0
Midiendo la salinidad
Medir la salinidad en función de su definición con suficiente una precisión es una tarea de gran dificultad técnica.
La misma Comisión (1902) propone una relación que explota la ley de proporciones constantes:
‰8050.103.0‰ ClS
Ecuación de Knudsen (1871-1949)
Midiendo la salinidad
La utilidad de dicha relación reside en la disponibilidad de métodos químicos para determinar la concentración de cloro, ya que la titulación por nitrato de plata provoca la precipitación de los compuestos de cloro, bromuro e iodo.
La precisión de estos métodos es del orden de 0.04‰.
Midiendo la salinidadDesde principios del siglo XX, se han hecho servir muestras artificiales de agua para calibrar y servir de referencia (por ejemplo, el “Agua de Copenhague” y el agua estándard IAPSO) y tienen una concentración de Cloro de 19.381 ‰, o de cloruro de potasio (KCl) de 32.4356 g/kg.
Midiendo la salinidad
En la segunda mitad del siglo XX, los avances técnicos permitían medir la conductividad del agua con una precisión de 1 parte sobre 105.
Desde las primeras experiencias con electricidad se ha sabido que la presencia de sales disueltas aumentaba la conductividad del agua (un mal conductor eléctrico de por sí).
Cox et al. (1967) investigan la relación entre la conductividad y la concentración de cloro.
Midiendo la salinidad
Esta expresión es compatible con los datos antiguos (baja precisión):
•Dan idéntico resultado para S=35‰,
•difieren en 0.0026‰ para salinidades de 32 y 38‰.
Para crear las tablas oceanográficas internacionales de 1966 se REDEFINE LA SALINIDAD como:
‰80655.1‰ ClS
Midiendo la salinidad
Donde C(s,15,0) es la conductividad de la muestra de agua a temperatura de 15oC y presión atmosférica y C(KCl,15,0) es la conductividad de una solución estándar que contiene 32.4356 g/kg de clorito de potasio a la misma temperatura y presión.
La concentración de cloro se mide ahora en función del ratio de conductividad, K15:
2/515
215
2/315
152/1
15
7081.20261.70941.14
3851.251692.00080.0)(
KKK
KKPSUS
)0,15,(
)0,15,(15 KClC
SCK
Midiendo la salinidad
Midiendo la salinidad
Midiendo la salinidad
Debe tenerse en cuenta que en regiones como estuarios o las aguas superficiales del mar Báltico (debido a la fuerte variabilidad en la composición química del agua) la estimación de la salinidad en función de su conductividad es menos precisa.
Midiendo la salinidad
Midiendo la salinidad
Para resolver dicha incompatibilidad, en 1978 se REDEFINE (otra vez) LA SALINIDAD:
La escala práctica de salinidad (PSS) se define en función de ratios de conductividad y, por tanto, carece de unidades físicas.
2/515
215
2/315
152/1
15
7081.20261.70941.14
3851.251692.00080.0)(
KKK
KKPSSS
)0,15,(
)0,15,(15 KClC
SCK
Midiendo la salinidad
Midiendo la salinidad
Midiendo la salinidadMillero et al. (2008) proponen REDEFINIR (aun otra vez) LA SALINIDAD:
1. La salinidad SR tiene unidades de g/kg
2. La salinidad SR del agua pura es 0 g/kg
3. La salinidad SR del agua de referencia es 35.16504 g/kg
4. La salinidad es una propiedad conservativa:
5. La salinidad SR no depende de T ni de P (sin cambio de masa o degasificación).
21
221112 mm
SmSmS RR
R
Midiendo la salinidad
Midiendo la salinidad
Las unidades de la salinidad de referencia (g/kg) permitirán acabar con el debate de si PSU o PSS.
PSSkggSR /35/16504.35
Cl
ClSR
815069.1
80655.135/16504.35
Midiendo la salinidad
La nueva definición de la salinidad tiene el mismo problema que las definiciones precedentes cuando la composición del agua difiere de la composición de referencia (variaciones en nutrientes, carbonatos, aportes fluviales, etc.)
El gran reto pendiente en la determinación de la salinidad y, por ende, densidad, es tener un algoritmo que tenga en cuenta las diferencias en la composición química.
Midiendo la salinidad
Los salinómetros refractivos que se basan en el cambio en la velocidad de la luz según la densidad del medio.
En estos salinómetros, una gota de la muestra de agua se coloca sobre un prisma. Dado que el agua y el prisma tienen diferentes densidades, la luz que pasa a través del sistema es refractada en un ángulo que depende de la densidad del agua (i.e. de T y S).
La precisión de los salinómetros refractivos es de 0.06 PSS, mientras que la de los salinómetros conductivos es de 0.001.
Midiendo la salinidad
Los salinómetros refractivos tienen mayores ventajas a la hora de medir la micro-estructura (mm) de la salinidad ya que la dependencia del índice de refracción respecto la temperatura es menor que la de la conducción eléctrica.
La gran desventaja de los salinómetros conductivos es su lenta respuesta de los termistores a cambios en la temperatura.
Midiendo la salinidad
Existe la necesidad de determinar las variaciones geográficas en la composición química del agua (de al menos los solutos más importantes) para poder crear tablas de conversión ente los diferentes tipos de agua (actuales) y mejorar la estimación de la salinidad a partir de medidas de la conductividad.
Referencias
Lewis, E.L., and R.G. Perkin, Salinity: its definition and calculation, J. Geophys. Res., 83, 466-478, 1978.
Millero, F. J., Feistel. R., Wright, D. G., and McDougall, T. J., The composition of standard seawater and the definitionn of the reference-composition salinity scale, Deep-Sea Res. I, 55, 50-72, 2008.
