OCEANOGRAFIA

EN FORMAS diversas y cantidades variables el mar contiene casi todos los elementos químicos conocidos, aunque algunos de ellos se encuentran en pequeñas cantidades o trazas recibiendo el nombre de oligoelementos. Todas las materias disueltas en el mar proceden originalmente de los continentes.
La existencia de diferentes sales disueltas en el agua del mar se debe a que durante miles de millones de años los ríos constantemente han transportado hasta el océano sustancias procedentes de la erosión, causada por las lluvias
La concentración de sales se mantiene mas o menos constante a pesar de que las aguas de escurrimiento aportan anualmente al mar 400 millones de toneladas de sustancias sólidas ademas de que, al evaporarse el agua del océano, ésta pasa a la atmósfera en forma de agua destilada dejando las sales. Los cambios de concentración que se podían presentar por estos fenómenos son muy pequeños al grado de que es difícil que el hombre los alcance a percibir.

Estos materiales cedidos por la tierra al mar provienen de la erosión del suelo, la corrosión de materiales, la combustión y la erosión costera; y se ha calculado que casi 50 billones de toneladas de sales se encuentran disueltas en el agua de los océanos. El mar devuelve a la tierra algunos compuestos, principalmente en las pulverizaciones que acompañan a la lluvia costera, estableciéndose un depósito de materiales metalicos. También aportan substancias sólidas al agua del mar las emanaciones producidas por los volcanes submarinos, como cloruro de hidrógeno, cloruro de sodio, cloruro de potasio, etcétera.
El agua del mar esta formadaen un 96.5 por ciento de agua y 3.5 por ciento de sales disueltas; en promedio contiene 35 gramos de sales por litro, por lo que se dice que tiene 35 partes por mil (35,000), aunque esta proporción varía según las zonas del planeta siendo el término medio de 27 a 33 partes por mil; por ejemplo, el Mar Baltico, que cuenta con gran cantidad de aportes de agua dulce, su salinidad es de cero a dos partes por mil, mientras que el Mar Rojo y el Mar Muerto alcanzan mas de 40 partes; en el Mar Menor, que es un mar cerrado, tiene 52 partes, en tanto que el Mediterraneo presenta la media de 37 a 39 y algunos mares articos un poco menos, o sea, de 30 a 33 partes por mil.
Los principales elementos químicos que se encuentran en el mar son: cloro, sodio, carbono, azufre, calcio, potasio y magnesio. Estos elementos estan asociados entre ellos formando combinaciones muy variadas: por ejemplo, el carbono forma tanto carbonatos como bicarbonatos, el azufre, principalmente sulfatos, el cloro se presenta en forma de cloruros. Entre todas estas sustancias disueltas en el agua del mar, el cloruro de sodio es el mas abundante por representar el 80 por ciento de las sales que componen esta agua.
Principales elementos del agua del mar
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Elemento Concentración en
gramos por litro
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Cloro 19.0
Sodio 11.0
Magnesio 1.3
Azufre 1.0
Calcio 0.5
Potasio 0.4
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Ademas de estos compuestos cuya proporción en el agua del mar es constante, existen otros cuyas cantidades varían de acuerdo con las estacionesdel año, o con la actividad biológica, como los fosfatos y los nitratos.
Asimismo, estan disueltos en el océano todos los gases que se encuentran en la atmósfera como el nitrógeno, el oxígeno, el bióxido de carbono y los gases raros distribuidos en cantidades variables dependiendo de las características físicas, principalmente la temperatura y la salinidad, que determinan la concentración de ellos en el agua de la superficie al establecer un equilibrio con la atmósfera y al controlar la solubilidad de estos gases.
La acción metabólica de los organismos que viven en el mar influye en los cambios de concentración de los gases disueltos en el agua. El oxígeno es de gran importancia en estos procesos biológicos, y por eso, es el que mas ampliamente se estudia ya que su distribución y concentración permiten conocer las posibilidades de que abunden los organismos en un area determinada del océano. El bióxido de carbono también es importante en estos procesos, en cambio el nitrógeno es aparentemente inerte.
Gases de la atmósfera y del agua del mar
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Gas Concentración en la
atmósfera (%) Concentración en el agua del mar
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Nitrógeno 78.08 63.6
Oxígeno 20.94 33.4
Bioxido de carbono 0.03 1.4
Gases raros: neón, helio, kryptón, xenón y argón 0.95 1.6
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La actividad dentro de los seres vivos es fundamental en la composición del agua del mar y en los cambios de concentración de sus elementos. Cuando un organismo esta realizando su metabolismo utiliza los componentes del agua, perocuando excreta, defeca o muere se produce la descomposición bacteriana y los elementos vuelven a quedar libres.
Aunque en cantidades muy pequeñas se encuentran en el agua del océano compuestos que provienen de la desintegración radiactiva, como plomo y argón, entre otros.
Constituyen el campo de estudio de la oceanografía química el conocimiento de la composición química del agua del mar y sus procesos químicos, el equilibrio dinamico de los sistemas químicos, los ciclos químicos, las relaciones entre los fenómenos físicos, geológicos y biológicos con la química del mar, la influencia de las actividades del hombre y la relación química del océano con la atmósfera y la litósfera.
El oceanógrafo químico estudia: la relación entre los componentes químicos del agua del mar con la abundancia de organismos, el intercambio entre el océano y la atmósfera y los efectos de la eliminación de desechos al mar.
Ademas de estos conocimientos basicos, se ocupa de hacer los estudios para desarrollar nuevas tecnologías que permitan el aprovechamiento de los recursos químicos del océano.
La oceanografía química se combina con otras ciencias para entender mejor la actividad química del mar. Por ejemplo, para estudiar el comportamiento de los gases se relaciona con la física, originando la fisicoquímica marina.
Los organismos marinos utilizan a los elementos químicos de muy diferentes maneras. El carbono, el hidrógeno y el oxígeno son empleados en la fotosíntesis, proceso que emplea la energía de la luz para transformar sustancia inorganica, como el bióxido de carbono y el agua entre otras, en sustancia organica,como los hidratos de carbono o azúcares, las grasas y las proteínas, en las que se almacena la energía siendo esto la base de la vida.
El estudio de la relación de estas características químicas del agua del mar con los organismos, es tratado por una ciencia de creación reciente: la bioquímica marina, que utiliza los conocimientos sobre el mar que aportan tanto la química como la biología.
Los vegetales acuaticos aprovechan mejor la radiación solar que los terrestres, el alga verde marina Chlorella aprovecha el dos por ciento de la luz incidente, contra el uno por ciento de las plantas terrestres. Estos vegetales acuaticos se encuentran a profundidades menores de 200 metros, ya que la luz sólo penetra hasta esas zonas; sin embargo existen otros organismos como las bacterias y las algas rojas y pardas, que viven a mayor profundidad y que realizan reacciones químicas para obtener energía y producir nueva materia organica a través de la quimiosíntesis.
Hasta la fecha se sabe que existe como materia que se produce: aminoacidos, proteínas, hidratos de carbono, vitaminas, sustancia organica en descomposición y toxinas. Para llegar a conocer estos procesos, tendran que mejorar las técnicas de analisis bioquímicas, como las cromatograficas.
La materia organica que forman las pequeñas plantas verdes marinas, llegan a otros organismos llamados consumidores que la aprovechan y con ella realizan toda su actividad biológica para posteriormente regresar esta materia al mar cuando realizan su excreción, defecación así como cuando mueren, contando nuevamente con elementos inorganicos para formar materiaorganica.
Sin embargo, esta materia organica puede llegar al océano por otras vías. La lluvia y los ríos aportan 80 millones de toneladas de nitrógeno organico en forma de amoniaco y nitrato, pero solamente 10 millones llegan al fondo del mar en forma de nitrógeno organico y no se sabe lo que ocurre con los otros 70 millones de toneladas.
La bioquímica marina tiene otros aspectos importantes de investigación, como los relacionados con los procesos metabólicos, las hormonas y los sistemas de enzimas en los organismos marinos. Son importantes los estudios de la composición química de estos organismos encontrando que el yodo esta presente en las algas en cantidades que han permitido extraerlo durante muchos años para la industria farmacéutica; el fósforo, en la langosta en forma de fosfatos y el sílice en las esponjas.
La utilización de algunos de estos compuestos que contienen los seres vivos oceanicos para el tratamiento de ciertas enfermedades del hombre, esta permitiendo desarrollar una nueva rama de la oceanografía química, la farmacología marina.
La futura explotación de los minerales del mar depende, en primer término, de contar con técnicas analíticas confiables que permitan aplicarse a escala comercial. Se pueden apreciar las dificultades que se presentan para analizar el agua del mar debido a que la concentración del elemento mas abundante, el cloro, es un trillón de veces mayor que la del mas escaso, el radón.
La utilidad practica del conocimiento de la composición química del agua del mar se encuentra al observar que los compuestos antidetonantes que se emplean en la gasolina, contienenbromo, gran parte del cual se extrae del océano, lo mismo ocurre con los importantes elementos químicos: magnesio, calcio y potasio que se utilizan en la industria. Una milla cúbica de agua de mar contiene veinticinco toneladas de oro y siete de uranio, pero sera preciso que las técnicas químicas adelanten mucho para que se puedan emplear, comercialmente, estas concentraciones.
En los últimos años ha despertado gran interés la eliminación de los desechos radiactivos e industriales en el océano, pareciendo mas conveniente y seguro arrojarlos en los lugares mas profundos. Sin embargo, el analisis químico ha demostrado que, aun desde profundidades de 7 kilómetros, estos materiales vuelven a la superficie o penetran a los organismos, algunos de los cuales consume el hombre.
La contaminación de las aguas por desechos del petróleo que se tiran al mar por la operación de los barcos y de los puertos, o durante su explotación, cada día se transforma en un problema mayor y las posibles soluciones se buscan tratando de entender la química del océano.
La oceanografía química divide su campo de acción en investigaciones sobre química inorganica, química organica, fisicoquímica, bioquímica, química industrial y farmacéutica marina. No obstante, son escasos los conocimientos de la química del mar y pocos los químicos que se dedican al estudio del océano, debido a que la mayor parte de estos profesionales son absorbidos por la industria en los continentes. Sin embargo, esta rama representa un terreno practicamente virgen, en el que los jóvenes químicos podran hallar temas de investigación útiles y apasionantes.