A Composição da Água do Mar - Oceanografia

A Composição da Água do Mar
Águas Oceânicas
™Representam um gigantesco coletor de:
- Materiais lixiviados dos terrenos crustais;
- Materiais incorporados como partículas e poeiras trazidas pelo vento;
-Produtos de atividades vulcânicas (gases, mat. piroclásticos);
- Materiais trazidos pela
precipitação direta;
- Produtos dissolvidos do
material sub-aquático;
- Material orgânico da
biota marinha;
- Gases atmosféricos.
Comparação entre principais elementos contidos
nas águas do mar x águas de rios
Componente
HCO3
Água do rio
(%)
48,6
Água do mar
(%)
Cátions
0,41
Oceanos Ö Na+>Mg++>Ca++
SO4
9,3
7,68
Cl
6,5
55,05
Ca
12,5
1,16
Mg
3,4
3,69
Na
5,3
30,61
K
2,0
1,10
Fe
0,6
<
SiO 2
Sr, H BO , Br
3
3
11,0
<
Adaptado de Mason (1971)
Rios Ö Ca++ >Na+>Mg++
<
0,30
Ânions
Oceanos Ö Cl->SO4- ->HCO3Rios Ö HCO3- > SO4- -> Cl-
PROCESSOS GEOQUÍMICOS DA ÁGUA DO MAR
Muitos
Muitosprocessos
processosregulam
regulamaacomposição
composiçãodas
daságuas
águasdos
dosoceanos.
oceanos.
AAconcepção
de
um
estado
oceânico
estável
sumariza
a
idéia
concepção de um estado oceânico estável sumariza a idéiaque
que
os
íons
são
adicionados
e
removidos
na
mesma
proporção.
os íons são adicionados e removidos na mesma proporção.
Componentes da Água do Mar
• água (96,5%)
• sais dissolvidos (35‰ or 3.5%)
(cloreto)
56%
Cl(sódio)
28%
Na+
(sulfato)
8%
SO4(magnésio)
4%
Mg2+
(cálcio)
1.5%
Ca2+
(potássio)
1%
K+
(bicarbonato)
0.5%
HCO3todos os outros íons
1%
• gases dissolvidos
N2, O2, CO2, He, Ar
Composição Química da Água do Mar (em ordem de abundância)
Categoria
Exemplos
Faixa de
Concentração
Íons Maiores
Cl-, Na+, Mg2+, SO42-, Ca2+, K+
mM
Íons Menores
HCO3-, Br-, Sr2+, F-
µM
Gases
N2, O2, Ar, CO2, N2O, (CH3)2S,
H2S, H2, CH4
nM a mM
Nutrientes
NO3-, NO2-, NH4+, PO43-, H4SiO4
µM
Metais Traço
Ni, Li, Fe, Mn, Zn, Pb, Cu, Co, U,
Hg
< 0,05 µM
Compostos Orgânicos
Dissolvidos
Aminoácidos, Ácidos Húmicos
ng/L a mg/L
Colóides
Espuma marinha, flocos,
≤mg/L
Material Particulado
(Inorgânico e Orgânico)
Areia, argila, carapaças,tecidos
mortos, organismos vivos, fezes
µg/L a mg/L
Fonte: Libes (1992)
Outros Constituintes da Água do Mar
1) compostos orgânicos dissolvidos
açúcares, proteínas, aminoácidos, ácidos nucleicos
2) material particulado em suspensão
compostos inorgânicos
partículas biogênicas (carapaças e conchas)
produtos fragmentados de rochas
intemperismo
compostos orgânicos
vivos - fitoplâncton, bactéria, organismos maiores
morto - material detrítico
Quando a densidade da matéria
particulada é maior do que a densidade
da água do mar → sedimentação.
Fontes de material particulado para os
oceanos:
•Rios
•Poeiras transportadas pelos ventos
•partículas produzidas biologicamente
Classificação dos Constituintes
Dissolvidos
•Constituintes Maiores: ocorrem em
concentrações maiores que 1 parte por milhão
(1 x 10-6) por peso (ppm)
•Constituintes Menores e Traços: restante dos
elementos da água do mar. Os elementos
traços são aqueles com concentrações de
aproximadamente 1 ppb por peso ou menos.
Propiedades Conservativas vs.
Não Conservativas
Propriedades Conservativas da Água do
Mar
•são aquelas propriedades que somente podem
ser alteradas na superfície do mar: temperatura,
salinidade, gases inertes.
•propriedades que não são alteradas por reações
biológicas ou geoquímicas.
•importantes na identificação, traçamento e
mistura de massas de água.
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Propriedades Não-conservativas da Água do
Mar
•são aquelas propriedades que podem ser
alteradas em qualquer parte da coluna d’água
•propriedades que podem ser alteradas por
reações biológicas e geoquímicas
Nutrientes
•São elementos ou
essenciais para a vida.
compostos
que
são
•Os nutrientes, como todos os outros elementos
na crosta terrestre, são finitos e são reciclados
por processos naturais.
•Os nutrientes circulam entre
hidrosfera, atmosfera e biosfera.
a
litosfera,
•Assim, os ciclos dos nutrientes também são
referidos como CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
A ciclagem dos materiais
NÃO é isto:
A ciclagem dos materiais
É isto:
CICLO DO CÁLCIO
(Fluxo de Entrada e Saída no Oceano)
Fig. 23.10
⇒MACRONUTRIENTES: Os nutrientes necessários
em quantidades relativamente elevadas por todos
os organismos ⇒ C, H, O, N, P e S. (componentes
estruturais dos compostos bioquímicos comuns).
⇒MICRONUTRIENTES: Os nutrientes necessários
em quantidades relativamente pequenas ou
apenas por alguns organismos → Fe, Mn, etc
(geralmente utilizados para funções muito
específicas).
Produção Primária
Fatores que Limitam a Produtividade
Primária
A produtividade primária requer QUATRO componentes
básicos:
Água
Dióxido de carbono
Nutrientes inorgânicos
Luz solar
Desde que a água e o dióxido de carbono estão em quantidades
suficientes no oceano, os fatores que geralmente limitam a
produtividade primária dependem da disponibilidade de nutrientes
inorgânicos e da disponibilidade de luz solar.
⇒Para que os organismos possam
sobreviver,
crescer
e
se
reproduzirem, eles necessitam de
nutrientes nas concentrações e no
tempo adequados.
⇒A
ciclagem
biogeoquímica
é
essencial para a continuação da vida.
Movimento
dos materiais
(elementos) no
oceano.
Profundidade de Compensação
Carbonática
A profundidade de compensação
carbonática é o nível do oceano
abaixo do qual o carbonato de
cálcio dissolve-se
Abyssal hills
Fig. 17.11
•.Carbono → requerimento fundamental para
o suporte da vida em qualquer parte da terra.
(Predominância do dióxido de carbono (CO2)
entre os gases o carbono → oitavo elemento
dissolvido mais abundante na água oceânica.
Os fatores mais limitantes são:
• A intensidade de luz;
•O suprimento de oxigênio e a
•disponibilidade de nutrientes:
Nitrogênio fixado principalmente
como nitrato (NO3-), para proteínas
Fósforo na forma de fosfato (PO43-)
para novas células (parte da parede da
célula) e também material genético, DNA e
RNA
Silício como silicato (Si(OH)4), para
carapaças de diátomáceas, radiolários e
algumas esponjas.
• Razão C:N:P (Redfield), em
unidades de átomos (μmol/L) do
fitoplâncton:
106:16:1
106CO2 + 16HNO3 + 1H3PO4 +122H2O
Ú
(CH2O)106(NH3)16H3PO4 + 138O2
Por que o fitoplâncton não pode
crescer em profundidades abaixo de
100-200 m???
Fitoplâncton
Desde que a
fotossíntese necessita
de luz, o crescimento
do fitoplâncton é
limitado a zona
eufótica (70 metros
superiores da coluna
d’água.
É a região na qual
penetra radiação solar
suficiente para que a
fotossíntese ocorra.
© 2002 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc.
Global Nutrient Distributions
Fosfato PO43- (μM)
0 10 20 30 40
0
1000
1000
4000
2000
3000
4000
Pacífico
3000
Pacífico
2000
Atlântico
Prof. (m)
0
Atlântico
Prof. (m)
Nitrato NO3- (μM)
0 10 20 30 40
Os Gases Dissolvidos
Que
porcentagem
você ESPERA?
A solubilidade do CO2
na água do mar é muito
maior do que a do
nitrogênio
e
do
oxigênio.
Como os
gases
penetram
na água
do mar?
Os gases dissolvem mais na água DOCE do que na
água salgada. Por que?
Os gases dissolvem mais na água FRIA do que na
água quente. Por que?
A solubilidade dos gases geralmente
decresce com o aumento da temperatura e
da salinidade, e aumenta com o aumento
da pressão
Ex. latinha de refrigerante no sol. O que
acontece quando você a abre?
Oxigênio Dissolvido
•Trocas água do mar/atmosfera ocorrem somente na
interface ar-água
•Processos biológicos que afetam a concentração de
O2: fotossíntese e respiração
•distribuição típica do O2 na coluna d’água e os
processos que controlam a sua distribuição.
Qual é a distribuição
vertical do oxigênio no
oceano?
Por que?
Dióxido de Carbono
pH da água do
mar
≈ 8.0
pH = - log (H+ )
H+ = 10(-pH)
(OH-)(H+) = 10-14
ALGUNS GASES MENORES
Gás
Fluxo Oceânico Total Direção
do
-1
(g ano )
Fluxo
14
Enxofre 1,5 x 10
ar → mar
Dióxido de
(SO2)
Óxido Nitroso (N2O)
Monóxido de Carbono
(CO)
Metano (CH4)
Iodeto Metil (CH3I)
Sulfeto
Dimetil
((CH3)2S)
1,2 x 1014
4,3 x 1014
mar → ar
mar → ar
3,2 x 1014
2,7 x 1014
4,0 x 1014
mar → ar
mar → ar
mar → ar
Todos os gases listados, com exceção do SO2, são
produzidos pelos organismos nas águas de superfície,
Gases dissolvidos podem ser utilizados como
traçadores das massas de água.
E agora...