Componente | Concentración (mol / kg) |
---|---|
H 2O | 53,6 |
Cl- | 0.546 |
N / A+ | 0,469 |
Mg2+ | 0.0528 |
ENTONCES2− 4 | 0.0282 |
California2+ | 0.0103 |
K+ | 0.0102 |
C T | 0,00206 |
Br- | 0,000844 |
B T (boro total) | 0,000416 |
Sr2+ | 0,000091 |
F- | 0,000068 |
La química del océano , también conocida como química marina , está influenciada por la tectónica de placas y la propagación del fondo marino , las corrientes de turbidez , los sedimentos , los niveles de pH , los componentes atmosféricos , la actividad metamórfica y la ecología . El campo de la oceanografía química estudia la química de los ambientes marinos incluyendo las influencias de diferentes variables. La vida marina se ha adaptado a las químicas únicas de los océanos de la Tierra y los ecosistemas marinos son sensibles a los cambios en la química de los océanos.
El impacto de la actividad humana en la química de los océanos de la tierra ha aumentado con el tiempo, y la contaminación de la industria y diversas prácticas de uso de la tierra han afectado significativamente a los océanos. Además, el aumento de los niveles de dióxido de carbono en la atmósfera terrestre ha provocado la acidificación de los océanos , lo que tiene efectos negativos en los ecosistemas marinos. La comunidad internacional ha acordado que restaurar la química de los océanos es una prioridad, y los esfuerzos hacia este objetivo se registran como parte del Objetivo de Desarrollo Sostenible 14 .
Química marina en la tierra
Compuestos orgánicos en los océanos
Se estima que la materia orgánica coloreada disuelta (CDOM) oscila entre el 20 y el 70% del contenido de carbono de los océanos, siendo más alta cerca de las salidas de los ríos y más baja en el océano abierto. [2]
La vida marina es muy similar en bioquímica a los organismos terrestres, excepto que habitan en un ambiente salino. Una consecuencia de su adaptación es que los organismos marinos son la fuente más prolífica de compuestos orgánicos halogenados . [3]
Ecología química de extremófilos
El océano proporciona entornos marinos especiales habitados por extremófilos que prosperan en condiciones inusuales de temperatura, presión y oscuridad. Dichos entornos incluyen respiraderos hidrotermales y fumadores negros y filtraciones frías en el fondo del océano , con ecosistemas completos de organismos que tienen una relación simbiótica con compuestos que proporcionan energía a través de un proceso llamado quimiosíntesis .
Placas tectónicas
El lecho marino que se extiende sobre las dorsales oceánicas es un sistema de intercambio de iones a escala global. [4] Los respiraderos hidrotermales en los centros de expansión introducen varias cantidades de hierro , azufre , manganeso , silicio y otros elementos en el océano, algunos de los cuales se reciclan en la corteza oceánica . El helio-3 , un isótopo que acompaña al vulcanismo del manto, es emitido por respiraderos hidrotermales y puede detectarse en columnas dentro del océano. [5]
Las tasas de propagación en las dorsales oceánicas varían entre 10 y 200 mm / año. Las velocidades de propagación rápidas provocan un aumento de las reacciones del basalto con el agua de mar. La relación magnesio / calcio será menor porque más iones de magnesio se eliminan del agua de mar y son consumidos por la roca, y se eliminan más iones de calcio de la roca y se liberan al agua de mar. La actividad hidrotermal en la cresta de la cresta es eficaz para eliminar el magnesio. [6] Una relación Mg / Ca más baja favorece la precipitación de polimorfos de calcita de carbonato cálcico bajos en Mg ( mares de calcita ). [4]
La propagación lenta en las dorsales oceánicas tiene el efecto opuesto y dará como resultado una relación Mg / Ca más alta que favorecerá la precipitación de polimorfos de aragonito y calcita con alto contenido de Mg de carbonato de calcio ( mares de aragonito ). [4]
Los experimentos muestran que la mayoría de los organismos modernos de calcita con alto contenido de Mg habrían sido calcita con bajo contenido de Mg en los mares de calcita del pasado, [7] lo que significa que la relación Mg / Ca en el esqueleto de un organismo varía con la relación Mg / Ca del agua de mar en la que se encontraba. crecido.
La mineralogía de los organismos formadores de arrecifes y productores de sedimentos está regulada por reacciones químicas que ocurren a lo largo de la dorsal oceánica, cuya velocidad está controlada por la velocidad de expansión del fondo marino. [6] [7]
Impactos humanos
La contaminación marina ocurre cuando los efectos nocivos resultan de la entrada al océano de sustancias químicas, partículas , desechos industriales , agrícolas y residenciales , ruido o la propagación de organismos invasores . El ochenta por ciento de la contaminación marina proviene de la tierra. La contaminación del aire también es un factor que contribuye al llevar hierro, ácido carbónico, nitrógeno, silicio, azufre, pesticidas o partículas de polvo al océano. [8] Se ha demostrado que la contaminación del aire y de la tierra es perjudicial para la vida marina y sus hábitats . [9]
La contaminación a menudo proviene de fuentes difusas como la escorrentía agrícola , los escombros arrastrados por el viento y el polvo. La contaminación en grandes masas de agua puede verse agravada por fenómenos físicos como los efectos biológicos de la circulación de Langmuir . La contaminación por nutrientes , una forma de contaminación del agua , se refiere a la contaminación por aportes excesivos de nutrientes. Es una de las principales causas de eutrofización de las aguas superficiales, en las que el exceso de nutrientes, normalmente nitratos o fosfatos , estimulan el crecimiento de algas. Muchos productos químicos potencialmente tóxicos se adhieren a partículas diminutas que luego son absorbidas por el plancton y los animales bentónicos , la mayoría de los cuales son alimentadores de depósito o alimentadores de filtro . De esta manera, las toxinas se concentran hacia arriba dentro de las cadenas alimentarias del océano . Muchas partículas se combinan químicamente de una manera sumamente agotadora de oxígeno , lo que hace que los estuarios se vuelvan anóxicos .
Cuando los plaguicidas se incorporan al ecosistema marino , se absorben rápidamente en las redes alimentarias marinas . Una vez en las redes tróficas, estos plaguicidas pueden causar mutaciones , así como enfermedades, que pueden ser perjudiciales para los seres humanos y para toda la red trófica. Los metales tóxicos también pueden introducirse en las redes alimentarias marinas. Estos pueden provocar un cambio en la materia tisular, la bioquímica, el comportamiento, la reproducción y suprimir el crecimiento de la vida marina. Además, muchos alimentos para animales tienen un alto contenido de harina de pescado o hidrolizado de pescado . De esta forma, las toxinas marinas pueden transferirse a los animales terrestres y aparecer más tarde en la carne y los productos lácteos.
Para proteger el océano de la contaminación marina, se han desarrollado políticas a nivel internacional. La comunidad internacional ha acordado que reducir la contaminación en los océanos es una prioridad, que se rastrea como parte del Objetivo de Desarrollo Sostenible 14, que busca activamente deshacer estos impactos humanos en los océanos. Hay diferentes formas de contaminar el océano, por lo tanto, se han implementado múltiples leyes, políticas y tratados a lo largo de la historia.Cambio climático
El aumento de los niveles de dióxido de carbono , como resultado de factores antropogénicos o de otro tipo, tiene el potencial de afectar la química de los océanos. El calentamiento global y los cambios en la salinidad tienen implicaciones importantes para la ecología de los entornos marinos . [10] Una propuesta sugiere verter cantidades masivas de cal , una base , para revertir la acidificación y "aumentar la capacidad del mar para absorber dióxido de carbono de la atmósfera". [11] [12] [13]
Acidificación oceánica
La acidificación del océano es la disminución en curso en el pH de la Tierra 's océanos , causada por la absorción de dióxido de carbono ( CO
2) de la atmósfera . [15] La principal causa de la acidificación de los océanos es la quema de combustibles fósiles . El agua de mar es ligeramente básica (es decir, pH> 7) y la acidificación del océano implica un cambio hacia condiciones de pH neutro en lugar de una transición a condiciones ácidas (pH <7). [16] El problema de la acidificación de los océanos es la disminución de la producción de conchas de mariscos y otras formas de vida acuática con conchas de carbonato de calcio. Las cáscaras de carbonato de calcio no pueden reproducirse en aguas acidóticas muy saturadas. Se estima que entre el 30% y el 40% del dióxido de carbono de la actividad humana liberado a la atmósfera se disuelve en océanos, ríos y lagos. [17] [18] Parte de él reacciona con el agua para formar ácido carbónico . Algunas de las moléculas de ácido carbónico resultantes se disocian en un ión bicarbonato y un ión hidrógeno, aumentando así la acidez del océano ( concentración de iones H + ). Entre 1751 y 1996, se estima que el pH de la superficie del océano disminuyó de aproximadamente 8,25 a 8,14, [19] lo que representa un aumento de casi el 30% en la concentración de iones H + en los océanos del mundo. [20] [21] Los modelos del sistema terrestre proyectan que, alrededor de 2008, la acidez del océano excedió los análogos históricos [22] y, en combinación con otros cambios biogeoquímicos del océano , podría socavar el funcionamiento de los ecosistemas marinos e interrumpir el suministro de muchos bienes y servicios. asociados con el océano a partir de 2100. [23]
Se cree que el aumento de la acidez tiene una serie de consecuencias potencialmente dañinas para los organismos marinos, como reducir las tasas metabólicas y las respuestas inmunitarias en algunos organismos y provocar el blanqueamiento de los corales . [24] Al aumentar la presencia de iones de hidrógeno libres, el ácido carbónico adicional que se forma en los océanos finalmente resulta en la conversión de iones de carbonato en iones de bicarbonato. La alcalinidad del océano (aproximadamente igual a [HCO 3 - ] + 2 [CO 3 2− ]) no cambia con el proceso, o puede aumentar durante largos períodos de tiempo debido a la disolución de carbonatos . [25] Esta disminución neta en la cantidad de iones de carbonato disponibles puede dificultar que los organismos calcificantes marinos, como el coral y algo de plancton , formen carbonato de calcio biogénico , y tales estructuras se vuelven vulnerables a la disolución. [26] La acidificación en curso de los océanos puede amenazar las futuras cadenas alimentarias vinculadas con los océanos. [27] [28] Como miembros del Panel InterAcademy , 105 academias de ciencias han emitido una declaración sobre la acidificación de los océanos recomendando que para 2050, el CO global
2las emisiones se reduzcan en al menos un 50% en comparación con el nivel de 1990. [29] Para garantizar que se minimice la acidificación de los océanos, el Objetivo de Desarrollo Sostenible 14 de las Naciones Unidas ("Vida submarina") tiene como objetivo garantizar que los océanos se conserven y utilicen de forma sostenible. [30]
Las últimas investigaciones cuestionan el posible impacto negativo del nivel de acidificación de los océanos de finales de siglo en el comportamiento de los peces coralinos y sugieren que el efecto podría ser insignificante. [31] De manera controvertida, los experimentos de laboratorio en el ambiente controlado mostraron CO
2induce el crecimiento de las especies de fitoplancton. [32] El estudio de campo del arrecife de coral en Queensland y Australia Occidental de 2007 a 2012 sostiene que los corales son más resistentes a los cambios de pH ambiental de lo que se pensaba anteriormente, debido a la regulación interna de la homeostasis; esto hace que el cambio térmico, más que la acidificación, sea el principal factor de vulnerabilidad de los arrecifes de coral debido al calentamiento global. [33]
Si bien la acidificación de los océanos en curso es de origen al menos parcialmente antropogénico , ha ocurrido anteriormente en la historia de la Tierra, [34] y el colapso ecológico resultante en los océanos tuvo efectos duraderos para el ciclo global del carbono y el clima. [35] [36] El ejemplo más notable es el Máximo Térmico del Paleoceno-Eoceno (PETM), [37] que ocurrió hace aproximadamente 56 millones de años cuando cantidades masivas de carbono ingresaron al océano y la atmósfera, y condujeron a la disolución de sedimentos carbonatados. en todas las cuencas oceánicas.
La acidificación de los océanos se ha comparado con el cambio climático antropogénico y se ha denominado "el gemelo malvado del calentamiento global " [38] [39] [40] [41] [42] y "el otro CO2problema ". [39] [41] [43] Los cuerpos de agua dulce también parecen estar acidificando, aunque este es un fenómeno más complejo y menos obvio. [44] [45]
Química marina en otros planetas y sus lunas.
Un científico planetario con datos de la nave espacial Cassini ha estado investigando la química marina de Saturno 's luna Encelado usando modelos geoquímicos para observar los cambios a través del tiempo. [46] La presencia de sales puede indicar un océano líquido dentro de la luna, aumentando la posibilidad de la existencia de vida, "o al menos de los precursores químicos de la vida orgánica". [46] [47]
Ver también
- Agua de mar
- Acidificación oceánica
- Proyecto RISE
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