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 A Composição da Água do Mar

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 A Composição da Água do Mar

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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 pelaprecipitação direta;

- Produtos dissolvidos do

material sub-aquático;

- Material orgânico dabiota marinha;

- Gases atmosféricos.

Comparação entre principais elementos contidosnas águas do mar x águas de rios

Adaptado de Mason (1971)

Componente(%)

 Água do mar 

(%)

HCO3 48,6 0,41

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 <

SiO2 11,0 <

Sr, H3 BO3, Br < 0,30

Cátions

OceanosÖ Na+>Mg++>Ca++

RiosÖ Ca++>Na+>Mg++

 Ânions

OceanosÖ Cl->SO4- ->HCO3

-

RiosÖ HCO3- > SO4

- ->Cl-

 Água do r io

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PROCESSOS GEOQUÍMICOS DA ÁGUA DO MAR 

Muitos processos regulam a composição das águas dos oceanos.A concepção de um estado oceânico estável sumariza a idéia que

os íons são adicionados e removidos na mesma proporção.

Muitos processos regulam a composição das águas dos oceanos.A concepção de um estado oceânico estável sumariza a idéia que

os íons são adicionados e removidos na mesma proporção.

•água (96,5%)

• sais dissolvidos (35‰ or 3.5%)

Cl- (cloreto) 56%Na+ (sódio) 28%SO4

- (sulfato) 8%Mg2+ (magnésio) 4%Ca2+ (cálcio) 1.5%K + (potássio) 1%HCO3

- (bicarbonato) 0.5%todos os outros íons 1%

• gases dissolvidosN2 , O2 , CO2 , He, Ar

ComponentesComponentes dada Á Águagua do Mar do Mar 

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µg/L a mg/LAreia, argila, carapaças,tecidosmortos, organismos vivos, fezes

Material Particulado(Inorgânico e Orgânico)

≤mg/LEspuma marinha, flocos,Colóides

ng/L a mg/LAminoácidos, Ácidos HúmicosCompostos OrgânicosDissolvidos

< 0,05 µMNi, Li, Fe, Mn, Zn, Pb, Cu, Co, U,Hg

Metais Traço

µMNO3-, NO2

-, NH4+, PO4

3-, H4SiO4Nutrientes

nM a mMN2, O2, Ar, CO2, N2O, (CH3)2S,H2S, H2, CH4

Gases

µMHCO3-, Br-, Sr2+, F-Íons Menores

mMCl-, Na+, Mg2+, SO42-, Ca2+, K+Íons Maiores

Faixa deConcentração

ExemplosCategoria

Composição Química da Água do Mar (em ordem de abundância)

Fonte: Libes (1992)

Outros Constituintes da Água do Mar

1) compostos orgânicos dissolvidos

açúcares, proteínas, aminoácidos, ácidos nucleicos

2) material particulado em suspensão

compostos inorgânicospartículas biogênicas (carapaças e conchas)produtos fragmentados de rochasintemperismo

compostos orgânicosvivos - fitoplâncton, bactéria, organismos maioresmorto - material detrítico

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Quando a densidade da matériaparticulada é maior do que a densidadeda água do mar → sedimentação.

Fontes de material particulado para os

oceanos:

•Rios

•Poeiras transportadas pelos ventos•partículas produzidas biologicamente

Classificação dos ConstituintesDissolvidos

•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.

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Propiedades Conservativas vs.Não Conservativas

Propriedades Conservativas da Água do Mar •são aquelas propriedades que somente podemser alteradas na superfície do mar: temperatura,salinidade, gases inertes.

•propriedades que não são alteradas por reações

biológicas ou geoquímicas.•importantes na identificação, traçamento emistura de massas de água.

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Propriedades Não-conservativas da Água do 

Mar •são aquelas propriedades que podem seralteradas em qualquer parte da coluna d’água

•propriedades que podem ser alteradas porreações biológicas e geoquímicas

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•São elementos ou compostos que sãoessenciais para a vida.

•Os nutrientes, como todos os outros elementosna crosta terrestre, são finitos e são recicladospor processos naturais.

•Os nutrientes circulam entre a litosfera,

hidrosfera, atmosfera e biosfera.

•Assim, os ciclos dos nutrientes também sãoreferidos como CICLOS BIOGEOQUÍMICOS

NutrientesNutrientes

 A ciclagem dos materiais

NÃO é isto:

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 A ciclagem dos materiais

É isto:

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Fig. 23.10

CICLO DO CCICLO DO CÁÁLCIOLCIO(Fluxo de Entrada e Saída no Oceano)

⇒MACRONUTRIENTES: Os nutrientes necessáriosem quantidades relativamente elevadas por todosos organismos ⇒ C, H, O, N, P e S. (componentesestruturais dos compostos bioquímicos comuns).

⇒MICRONUTRIENTES: Os nutrientes necessáriosem quantidades relativamente pequenas ouapenas por alguns organismos → Fe, Mn, etc(geralmente utilizados para funções muitoespecíficas).

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Produção Primária

Fatores que Limitam a ProdutividadePrimária

A produtividade primária requer QUATRO componentesbásicos:

ÁguaDióxido de carbono Nutrientes inorgânicos Luz solar 

Desde que a água e o dióxido de carbono estão em quantidadessuficientes no oceano, os fatores que geralmente limitam aprodutividade primária dependem da disponibilidade de nutrientesinorgânicos e da disponibilidade de luz solar.

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⇒Para que os organismos possamsobreviver, crescer e sereproduzirem, eles necessitam denutrientes nas concentrações e notempo adequados.

⇒ A ciclagem biogeoquímica éessencial para a continuação da vida.

 Movimentodos materiais(elementos) nooceano.

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Fig. 17.11

AA profundidadeprofundidade dede compensacompensaççãoãocarboncarbonááticatica éé oo nní í velvel dodo oceanooceano

abaixoabaixo dodo qualqual oo carbonatocarbonato dedeccáálciolcio dissolvedissolve--sese

Abyssal hills

ProfundidadeProfundidade dede CompensaCompensaççãoãoCarbonCarbonááticatica

•.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 elementodissolvido mais abundante na água oceânica.

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Os fatores mais limitantes são:• A intensidade de luz;•O suprimento de oxigênio e a•disponibilidade de nutrientes:

Nitrogênio fixado principalmentecomo nitrato (NO3

-), para proteínasFósforo na forma de fosfato (PO4

3-)para novas células (parte da parede dacélula) e também material genético, DNA eRNA

Silício como silicato (Si(OH)4), paracarapaças de diátomáceas, radiolários ealgumas esponjas.

• Razão C:N:P (Redfield), emunidades de átomos (μmol/L) dofitoplâncton:

106:16:1

106CO2 + 16HNO3 + 1H3PO4 +122H2O

Ú

(CH2O)106(NH3)16H3PO4 + 138O2

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Por que o fitoplâncton não podecrescer em profundidades abaixo de100-200 m???

 © 2002 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc.

Desde que afotossíntese necessitade luz, o crescimentodo fitoplâncton élimitado a zona

eufótica (70 metrossuperiores da colunad’água.

É a região na qualpenetra radiação solarsuficiente para que afotossíntese ocorra.

Fitoplâncton

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Global Nutrient Distributions

0

1000

2000

3000

4000

   P  r  o   f .   (  m   )

0 10 20 30 40

Nitrato NO3- (μM)

0

1000

2000

3000

4000

   P  r  o   f .   (  m   )

0 10 20 30 40

Fosfato PO43- (μM)

      A

      t      l       â     n      t      i     c     o

      A

      t      l       â     n      t      i     c     o

      P     a     c       í      f      i     c     o

      P

     a     c       í      f      i     c     o

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Os Gases Dissolvidos

Que porcentagemvocê ESPERA?

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A solubilidade do CO2na água do mar é muitomaior do que a donitrogênio e dooxigênio.

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Como os gases penetram

na águado mar?

Os gases dissolvem mais na água DOCE do que naágua salgada. Por que?

Os gases dissolvem mais na água FRIA do que naágua quente. Por que?

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A solubilidade dos gases geralmentedecresce com o aumento da temperatura eda salinidade, e aumenta com o aumentoda 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 deO2: fotossíntese e respiração

•distribuição típica do O2 na coluna d’água e osprocessos que controlam a sua distribuição.

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Qual é a distribuiçãovertical do oxigênio nooceano?

 Por que?

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Dióxido de Carbono

 pH da água domar ≈ 8.0

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 pH = - log (H + ) H+ = 10(-pH) (OH - )(H+) = 10-14

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Todos os gases listados, com exceção do SO2, sãoproduzidos pelos organismos nas águas de superfície,

ALGUNS GASES MENORES

Gás  Fluxo Oceânico Total (g ano

-1 )

 Direção do Fluxo

Dióxido de Enxofre(SO2)

1,5 x 1014 ar→mar

Óxido Nitroso (N2O) 1,2 x 1014 mar→ arMonóxido de Carbono(CO)

4,3 x 1014 mar→ ar

Metano (CH4) 3,2 x 1014 mar→ arIodeto Metil (CH3I) 2,7 x 1014 mar→ arSulfeto Dimetil((CH3)2S)

4,0 x 1014 mar→ ar

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Gases dissolvidos podem ser utilizados comotraçadores das massas de água.

E agora...