ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ 4: Η ΑΛΑΤΟΤΗΤΑ ΤΟΥ ΘΑΛΑΣΣΙΝΟΥ ΝΕΡΟΥ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΠΑΡΑΚΤΙΑΣ ΩΚΕΑΝΟΓΡΑΦΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ 4: Η ΑΛΑΤΟΤΗΤΑ ΤΟΥ ΘΑΛΑΣΣΙΝΟΥ ΝΕΡΟΥ ΑΓΡΙΝΙΟ, 2016

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ 4: Η ΑΛΑΤΟΤΗΤΑ ΤΟΥ ΘΑΛΑΣΣΙΝΟΥ ΝΕΡΟΥ Η πυκνότητα, η μάζα ανά μονάδα όγκου, του θαλασσινού νερού εξαρτάται από δύο ιδιότητες: τη θερμοκρασία και την περιεκτικότητα άλατος, ή αλατότητα. Καθώς το νερό ψύχεται, η πυκνότητά του αυξάνεται. Καθώς η περιεκτικότητά του σε άλατα αυξάνει, η πυκνότητά του αυξάνει επίσης. Λόγω του ότι το νερό με υψηλή πυκνότητα έχει την τάση να βυθίζεται, και αυτό με χαμηλή πυκνότητα τείνει να ανέρχεται πάνω ή να εγκαθίσταται κάτω από το υδάτινο στρώμα των ωκεανών με την μέση πυκνότητα, η μεταβολή στην πυκνότητα είναι μία διαδικασία μέσω της οποίας προκαλείται η κίνηση του νερού. Ως εκ τούτου, μας ενδιαφέρει ο καταμερισμός της θερμοκρασίας όπως και της αλατότητας του νερού, από τη στιγμή που αυτές αποτελούν τους δύο παράγοντες που καθορίζουν την κυκλοφορία, η οποία προκαλείται από τις μεταβολές της πυκνότητας. Στην άσκηση 3 συζητήσαμε για τη θερμοκρασία του νερού, σε αυτή την άσκηση θα ασχοληθούμε με την αλατότητα. 1. ΑΛΑΤΟΤΗΤΑ Αλατότητα ορίζεται ως η ολική ποσότητα του διαλυμένου υλικού, σε μέρη επί τοις χιλίοις κατά βάρος σε ένα κιλό θαλάσσιου νερού, όταν όλες οι βρωμιούχες και ιωδιούχες ενώσεις που περιέχονται έχουν αντικατασταθεί από ισοδύναμη ποσότητα χλωριούχων ενώσεων, όλη η ποσότητα των ανθρακικών έχει μετατραπεί σε οξείδια ενώ όλο το οργανικό υλικό έχει οξειδωθεί. Την αλατότητα του θαλασσινού νερού δεν είναι δύσκολο να την προσδιορίσεις. Ένας λόγος είναι ότι άσχετα από την πλήρη συγκέντρωση των αλάτων στο διάλυμα, τα σημαντικότερα διαλυμένα συστατικά βρίσκονται ουσιαστικά σε σταθερή αναλογία το ένα με το άλλο. Το γεγονός αυτό αναγνωρίσθηκε πρώτα από τη Johann Forchhammer και αργότερα επιβεβαιώθηκε το 1884 από τον Wilhelm Dittemar, ο οποίος προσεκτικά ανέλυσε 77 δείγματα που συλλέχθηκαν στην ερευνητική αποστολή του Challenger (1872-1876). Οι σύγχρονες τεχνικές ανάλυσης έχουν διευκολύνει την τελειοποίηση των αναλογιών του Dittemar, αν και η σημασία του έργου του δεν είναι η ακρίβεια των αριθμητικών τιμών, αλλά περισσότερο η επίδειξη της ακρίβειας των αναλογιών για περίπου δώδεκα διαλυμένα συστατικά (Πίνακας 1). Στην θεωρία, αν προσδιορίσουμε την συγκέντρωση ενός κύριου διαλυμένου ιόντος σε ένα δείγμα, μπορούμε να υπολογίσουμε την συγκέντρωση των άλλων κύριων συστατικών. Στην πράξη κάτι τέτοιο δεν είναι και τόσο απλό, λόγω των προβλημάτων ανάλυσης στην διάκριση ανάμεσα σε μερικά από τα στοιχεία. Λόγω του ότι το χλώριο είναι το πιο κοινό διαλυμένο ιόν και ένα από τα ευκολότερα στον ακριβή προσδιορισμό, η συγκέντρωση του προσδιορίζεται, συνήθως από μία διαδικασία γνωστή ως στοιχειομετρική ανάλυση Knudsen, και από αυτή τη μέτρηση η αλατότητα υπολογίζεται: Αλατότητα- Σελ. 2

Αλατότητα ( ) = 1,80655 x συγκέντρωση σε χλώριο ( ) Πίνακας 1: Τα κυριότερα διαλυμένα συστατικά του θαλασσινού νερού με περιεκτικότητα χλωρίου 19 και αλατότητα 34,32. Διαλυμένη ουσία Συγκέντρωση (γραμμάρια ανά κιλά) Λόγος διαλυμένου άλατος προς συγκέντρωση χλωρίου ( ) Εκατοστιαίο ποσοστό κατά βάρος Χλώριο 18,980 0,99895 55,04 Νάτριο 10,556 0,55557 30,61 Θειικό οξύ 2,649 0,13942 7,68 Μαγνήσιο 1,272 0,06695 3,69 Ασβέστιο 0,400 0,02105 1,16 Κάλιο 0,380 0,02000 1,10 Δισανθρακικό άλας 0,140 0,00727 0,41 Βρόμιο 0,065 0,00342 0,19 Βορικό οξύ 0,026 0,00137 0,07 Στρόντιο 0,013 0,00008 0,04 Ιόν Φθορίου 0,001 0,00005 0,00 Σύνολα 34,482 99,99 Να σημειωθεί ότι στον πίνακα 1 η αλατότητα (34,32 ) που υπολογίζεται από την περιεκτικότητα σε χλώριο 19 είναι μικρότερη από την αλατότητα που προσδιορίζεται από τους λόγους των στοιχείων προς το ιόν του χλωρίου (34,482). Ο λόγος είναι ότι το βρόμιο και το ιώδιο συμπεριφέρονται σαν να ήταν άτομα χλωρίου στη χημική ανάλυση. Παρόλα αυτά, ο ορισμός της αλατότητας ορίζει ότι το βρόμιο και το ιώδιο πρέπει να μετατραπούν σε ισοδύναμο (βάρος) χλώριο και το διοξείδιο του άνθρακα να μετατραπεί σε οξείδιο. Όταν αυτοί οι μαθηματικοί χειρισμοί έχουν ολοκληρωθεί, η συγκέντρωση σε χλώριο αυξάνει, το διοξείδιο του άνθρακα και το βρόμιο μειώνονται, και η αλατότητα που υπολογίζεται μέσω της περιεκτικότητας σε χλώριο 19 και εκείνη που προσδιορίζεται από τους λόγους του πίνακα 1 συμφωνούν πολύ καλά. Μία άλλη μέθοδος ανάλυσης για τον προσδιορισμό της αλατότητας ενός διαλύματος άλατος είναι η μέτρηση της ικανότητάς του να μεταφέρει ένα ηλεκτρικό ρεύμα. Η αγωγιμότητα αυξάνει με την αύξηση του άλατος και αυτή η ιδιότητα του θαλασσινού νερού μπορεί να μετρηθεί. Η μέτρηση της αλατότητας γίνεται σήμερα με τον προσδιορισμό της ηλεκτρικής αγωγιμότητας του θαλασσινού νερού, μια μέθοδο που έχει ακρίβεια 0,002. Το όργανο που χρησιμοποιείται στο πεδίο για την μέτρηση της αλατότητας ονομάζεται CTD (Salinity-Temperature-Depth) και χρησιμοποιεί μια επαγωγική κυψέλη. Έχει τη δυνατότητα αυτόματης διόρθωσης της τιμής της αγωγιμότητας από την επίδραση που ασκούν η θερμοκρασία και η πίεση, δίνοντας τελικά την ακριβή τιμή της αλατότητας. Στις μέρες μας, οι προσδιορισμοί της αλατότητας από υψηλής συγκέντρωσης μετρήσεις αγωγιμότητας είναι πιο αποδεκτές από τις χημικές μεθόδους. Αλατότητα- Σελ. 3

Οι ωκεανοί λαμβάνουν άλατα από τη διάβρωση και τη διάλυση των ορυκτών του εδάφους και από τις ηφαιστειακές εκροές. Τα ευμετάβλητα στοιχεία των ορυκτών έρχονται σε διάλυση στη θάλασσα από τους χείμαρρους όπου συσσωρεύονται και ανακυκλώνονται μέσω ποικίλων διαδικασιών. Η αλατότητα είναι μία συντηρητική ιδιότητα, δηλαδή είναι αυτή που στον ωκεανό παραμένει σταθερή για μεγάλες χρονικές περιόδους, ακόμα και όταν, τοπικά, η αλατότητα ποικίλει. Υψηλή αλατότητα, ή διάλυση, παρουσιάζεται μόνο στα παράκτια νερά ή σε εν μέρη κλειστές θάλασσες. Τέτοιες υπερβολές συμβαίνουν κατά την διάρκεια έντονων ή υπέρμετρων εκροών από την ξηρά, ή από τις υψηλές τιμές της εξάτμισης και τη μικρή ανάμιξη με άλλα νερά, όπως στην Ερυθρά και στη Μεσόγειο Θάλασσα. Στα επιφανειακά νερά των ωκεανών, η τιμή της αλατότητας εξαρτάται κύρια από τις εξής διεργασίες: Την εξάτμιση, που προκαλεί συγκέντρωση των διαλυμένων αλάτων, λόγω απομάκρυνσης μάζας νερού. Τη βροχόπτωση, που συμβάλλει στην αραίωση των διαλυμένων αλάτων λόγω προσθήκης ατμοσφαιρικών κατακρημνισμάτων. Την ανάμειξη των επιφανειακών στρωμάτων θαλάσσιου νερού με τα υποκείμενα θαλάσσια στρώματα. Στις παράκτιες περιοχές, εκτός από τα τις παραπάνω διεργασίες, σημαντικό ρόλο παίζει και η προσθήκη γλυκού νερού από τα ποτάμια, ελαττώνοντας την τιμή της αλατότητας. Στις πολικές περιοχές τόσο η πήξη όσο και η τήξη του νερού συμβάλλουν στον διακύμανση της αλατότητας. Σε περιοχές με σημαντική εξάτμιση του θαλάσσιου νερού η τιμή της αλατότητας είναι σημαντικά αυξημένη, όπως συμβαίνει στην περιοχή της Ερυθράς Θάλασσας (S ~41%ο), ενώ αντίθετα, στη Μαύρη Θάλασσα, ο βαθμός αραίωσης των υδάτων λόγω των εκροών μεγάλων ποταμών είναι τόσο μεγάλος ώστε η αλατότητα είναι 16. Το γλυκό νερό έχει αλατότητα μικρότερη από 0,5. Γενικά, η τιμή της αλατότητας στις περισσότερες ωκεάνιες περιοχές κυμαίνεται από 33 μέχρι 37, με μια μέση τιμή της τάξης περίπου του 35. Οι μέσες αλατότητες των ωκεανών είναι: 34,62 στον Ειρηνικό Ωκεανό, 34,76 στον Ινδικό Ωκεανό, 34,90 στον Ατλαντικό Ωκεανό, 34,72 στον Παγκόσμιο Ωκεανό. 2. ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΕΣ ΔΙΑΚΥΜΑΝΣΕΙΣ ΣΤΟ ΧΩΡΟ Η τιμή της επιφανειακής αλατότητας αναπτύσσεται κατά ζώνες παράλληλες με το γεωγραφικό πλάτος. Έχει όμως μια χαρακτηριστική ιδιομορφία σε σχέση με τη κατανομή της θερμοκρασία. Αλατότητα- Σελ. 4

Γίνεται μέγιστη στους Τροπικούς του Καρκίνου και του Αιγόκερω (25 ο Β και Ν), μειώνεται λίγο βορειότερα του Ισημερινού (8 ο Β), ενώ γίνεται ελάχιστη στα μεγάλα γεωγραφικά πλάτη (60 ο Β και Ν). Στα μεγάλα γεωγραφικά πλάτη, οι ατμοσφαιρικές κατακρημνίσεις καθώς επίσης η τήξη του πάγου είναι οι κυρίαρχοι μηχανισμοί που συμβάλλουν στη μείωση της αλατότητας, Επιπλέον, η περιορισμένη ηλιοφάνεια σε συνδυασμό με την επικράτηση χαμηλών θερμοκρασιών περιορίζουν αποφασιστικά τη διαδικασία της εξάτμισης. Σε μικρότερα γεωγραφικά πλάτη, κοντά στους Τροπικούς του Καρκίνου και του Αιγόκερω, οπού δρουν θερμά και ξηρά ατμοσφαιρικά συστήματα προκαλούν σημαντική εξάτμιση του νερού από την επιφάνεια του ωκεανού, με αποτέλεσμα την αύξηση της αντίστοιχης αλατότητας. Επιπρόσθετα η περιορισμένη παρουσία μηχανισμών αραίωσης, όπως ατμοσφαιρικών κατακρημνίσεων και ποτάμιων απορροών συμβάλλουν διατήρηση υψηλών τιμών αλατότητας. Στην περιοχή του Ισημερινού, όπου οι υψηλές θερμοκρασίες ευνοούν τους έντονους ρυθμούς εξάτμισης, θα περίμενε κανείς ότι οι τιμές της αλατότητας να ήταν οι μέγιστες. Ωστόσο, ο αυξημένος ρυθμός ατμοσφαιρικών κατακρημνίσεων (βροχοπτώσεις) και απορροών εδαφών ελαττώνουν μερικώς την αλατότητα. Εικόνα 1. Η κατανομή των επιφανειακών αλατοτήτων του ωκεανού ( ) για το μήνα Αύγουστο. Τα σημεία με την ίδια αλατότητα συνδέονται με τις ισόαλες καμπύλες. Αλατότητα- Σελ. 5

Εικόνα 2. Διακύμανση της επιφανειακής θερμοκρασίας και αλατότητας συναρτήσει του γεωγραφικού πλάτους. Εικόνα 3. Η ταξινόμηση της επιφανειακής αλατότητας αναπαριστάται γραφικά έναντι της διαφοράς της εξάτμισης και των ατμοσφαιρικών κατακριμνησμάτων. Συγκρίνοντας το επιφανειακό στρώμα νερού του Ειρηνικού Ωκεανού με εκείνο του Ατλαντικού, προκύπτει ότι το πρώτο έχει μικρότερη αλατότητα από το δεύτερο. Η διαφορά αυτή είναι εντονότερη στην περιοχή του Βορείου Ημισφαιρίου. Το φαινόμενο ερμηνεύεται λαμβάνοντας υπόψη τη σχετική κυκλοφορία των αέριων μαζών και τη μορφολογία του γήινου ανάγλυφου. Υδρατμοί εξατμίζονται από τον Ατλαντικό Ωκεανό και συσσωρεύονται στον αντίστοιχο Αλατότητα- Σελ. 6

ατμοσφαιρικό αέρα ενώ στη συνέχεια με την αιολική δράση και ιδιαίτερα την ύπαρξη των αληγών ανέμων μεταφέρονται πάνω από τον Ειρηνικό Ωκεανό και καταλήγουν σ' αυτόν με έντονες βροχοπτώσεις. Η αντίστροφη διαδρομή των υδρατμών από τον Ειρηνικό προς τον Ατλαντικό εμποδίζεται από τις οροσειρές που υψώνονται στις δυτικές ακτές Βορείου και Νοτίου Αμερικής, προκαλώντας βροχές και ελάττωση της αλατότητας κατά μήκος των ακτών αυτών. 3. ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΕΣ ΔΙΑΚΥΜΑΝΣΕΙΣ ΣΤΟ ΧΡΟΝΟ Οι ετήσιες διακυμάνσεις της αλατότητας στην επιφάνεια των ωκεανών είναι μικρές και άμεσα συνδεδεμένες με τις αντίστοιχες διακυμάνσεις της εξάτμισης και της βροχόπτωσης. Γενικά, το εύρος των ετήσιων διακυμάνσεων της επιφανειακής αλατότητας είναι μικρότερο από 0,5 με κάποιες εξαιρέσεις τοπικού χαρακτήρα, σημαντικότερες των οποίων είναι οι εξής: Στις περιοχές με μεγάλες ετήσιες διακυμάνσεις του ύψους των βροχοπτώσεων, όπως στον Κόλπο της Βεγγάλης και τη Νοτιοανατολική Ασία, όπου το εύρος των ετήσιων διακυμάνσεων της επιφανειακής αλατότητας μπορεί να φθάσει το 3. Αντίστοιχο φαινόμενο παρατηρείται στον Βορειοανατολικό Ειρηνικό και τον Κόλπο του Παναμά. Στις περιοχές που βρίσκονται σε άμεση γειτονία με εκβολές μεγάλων ποταμών των οποίων η παροχή γλυκού νερού υπόκειται σε μεγάλες ετήσιες διακυμάνσεις. Τέτοια περίπτωση παρατηρείται στο Σκάγιερακ, όπου το αντίστοιχο εύρος διακύμανσης της επιφανειακής αλατότητας είναι της τάξης του 5. Στις υποπολικές περιοχές, η τήξη των πάγων την καλοκαιρινή περίοδο προκαλεί εποχική ελάττωση της αλατότητας. Ειδικότερα, αναφέρεται η περιοχή της Νέας Γουϊνέας με εποχικό εύρος διακύμανσης της επιφανειακής αλατότητας της τάξης του 0,7 και μέγιστη τιμή της επιφανειακής αλατότητας τους μήνες Φεβρουάριο και Μάρτιο. 4. ΚΑΤΑΚΟΡΥΦΕΣ ΔΙΑΚΥΜΑΝΣΕΙΣ Οι διακυμάνσεις της αλατότητας με το βάθος ακολουθούν σε γενικές γραμμές το μοντέλο κατακόρυφης κατανομής της αλατότητας. Ωστόσο, επειδή οι μεταβολές της αλατότητας, σε αντίθεση με τη θερμοκρασία, είναι πολύ μικρές, ο διαχωρισμός της υδάτινης στήλης σε ζώνες αλατότητας δεν είναι πάντα εφικτός. Σε παράκτιες περιοχές με σημαντική επίδραση από ποτάμια, υπάρχει στην επιφάνεια νερό μειωμένης αλατότητας. Αμέσως βαθύτερα, βρίσκεται μια ζώνη στην οποία η αλατότητα αυξάνεται απότομα και διαχωρίζει τα βαθιά αλμυρά νερά από τα επιφανειακά υφάλμυρα. Η ζώνη αυτή ονομάζεται αλοκλινές και πολλές φορές βρίσκεται στο ίδιο περίπου βάθος με το θερμοκλινές. Γενικά, σε βάθη μεγαλύτερα από 2.000 m, τα ωκεάνια νερά χαρακτηρίζονται ως ομοιογενή ως προς τις παραμέτρους της θερμοκρασίας και της αλατότητας με κάποιες τοπικές εξαιρέσεις, όπως Αλατότητα- Σελ. 7

είναι η περίπτωση της Μεσογείου Θάλασσας. Σε βάθη μεγαλύτερα των 4.000 m, σε παγκόσμια κλίμακα, η τιμή της αλατότητας κυμαίνεται μεταξύ 34,6 και 34,9. Εικόνα 4. Κατακόρυφη κατανομή της αλατότητας του Παγκόσμιου Ωκεανού Υπολογισμός της κλίσης του αλοκλινούς: Σχηματικά η ζώνη του αλοκλινούς, θεωρώντας μια τυχαία καμπύλη μεταβολής αλατότητας με το βάθος δίνεται στην εικόνα 5. Παρατηρούμε ότι η καμπύλη παρουσιάζει πολύ μικρή κλίση σε όλες τις υπόλοιπες περιοχές βάθους στη στήλη πλην της διαγραμμισμένης περιοχής. Η ζώνη αυτή, σύμφωνα και με τον ορισμό που δόθηκε πιο πάνω είναι το αλοκλινές της υδάτινης στήλης. Στην περίπτωση αυτή επομένως αναπτύσσεται στη στήλη του νερού αλοκλινές που εκτείνεται από το βάθος Ζ1 έως το βάθος Ζ2 (Ζ2>Ζ1) (Εικόνα 5). Η μεταβολή της αλατότητας στη ζώνη του αλοκλινούς θα είναι ίση με S2-S1 (S2>S1). Επομένως η κλίση της καμπύλης στη ζώνη του αλοκλινούς είναι: ΔS/ΔΖ = (S2-S1)/(Ζ2-Ζ1) /m Αλατότητα- Σελ. 8

Εικόνα 5. Ζώνη αλοκλινούς 5. ΧΡΟΝΟΣ ΠΑΡΑΜΟΝΗΣ Μία σημαντική έννοια της ωκεανογραφίας και της θαλάσσιας γεωχημείας είναι αυτή του χρόνου παραμονής. Ορίζεται ως η ποσότητα της ουσίας, οποιασδήποτε ουσίας, διαιρούμενη από την διείσδυση (ή απόθεση ιζήματος) ανά μονάδα χρόνου. Αυτό είναι το μέσο χρονικό διάστημα που ένα άτομο, μόριο ή σωματίδιο της δοσμένης ουσίας δαπανά στον χώρο συλλογής του, στην ατμόσφαιρα, στους ωκεανούς ή στη λίμνη, και αυτή είναι η ικανότητα αντίδρασης της ουσίας. Οι ουσίες με υψηλή ικανότητα αντίδρασης έχουν μικρό χρόνο παραμονής, και αντίστροφα. Υπάρχουν ορισμένες θεωρήσεις για την έννοια (1) ότι η ουσία είναι εξ ολοκλήρου αναμεμιγμένη στο χώρο συλλογής και (2) ότι οι ρυθμοί παροχής και μεταφοράς είναι σταθεροί για περισσότερο από μερικούς χρόνους παραμονής. Για παράδειγμα, ο υδρατμός στην κατώτερη ατμόσφαιρα έχει περίπου 10 μέρες χρόνο παραμονής. Αυτό σημαίνει ότι, εάν κανένας ατμός δεν προστεθεί στην ατμόσφαιρα, αυτή θα αδειάσει τελείως από νερό σε 10 μέρες. Αντιστρόφως, εάν η κατώτερη ατμόσφαιρα δεν περιείχε υδρατμούς, περίπου 10 μέρες εξάτμισης από τους ωκεανούς και τις λίμνες θα απαιτούνταν για το περιεχόμενο σε υδρατμό να επιτύχει το ισοζύγιο, που σημαίνει, η ποσότητα που προστίθεται μέσω εξάτμισης είναι ίση με την ποσότητα που χάνεται λόγω καθίζησης. Ο υδρατμός έχει πολύ μικρότερο χρόνο παραμονής από τις περισσότερες ουσίες των ωκεανών. Στην άσκηση αυτή θα ασχοληθούμε με τον χρόνο παραμονής του ολικού άλατος, νερού και νατρίου στους ωκεανούς, δίνοντας το ποσοστό προσθήκης από τους ποταμούς (σε τόνους ανά χρόνο). Ο χρόνος παραμονής, R, είναι ίσος με την ολική ποσότητα της ουσίας, C, διαιρούμενη από το ποσοστό της προσθήκης, Α, της ουσίας αυτής: R = C / A. Αλατότητα- Σελ. 9

ΟΡΙΣΜΟΙ Αγωγιμότητα. Η ικανότητα ενός υγρού να είναι αγωγός ηλεκτρικών ρευμάτων. Η αγωγιμότητα αυξάνει με αυξημένο περιεχόμενο άλατος. Η αλατότητα μπορεί να προσδιοριστεί από την μέτρηση της τιμής της αγωγιμότητας του θαλασσινού νερού με μία ηλεκτρονική συσκευή που ονομάζεται αλατόμετρο. Πυκνότητα. Η μάζα ανά μονάδα όγκου της ουσίας. Η πυκνότητα του θαλασσινού νερού εκφράζεται σε γραμμάρια ανά κυβικό εκατοστό. Ισόαλες καμπύλες. Καμπύλες που συνδέουν σημεία ίσης αλατότητας στους ωκεανούς. Στοιχειομετρική ανάλυση Knudsen. Η κλασική μέθοδος προσδιορισμού του χλωρίου. Τα αλογόνα (ιόν χλωρίου, ιόν βρομίου και ιόν ιωδίου) καθιζάνουν από ένα σταθερό όγκο θαλασσινού νερού μέσω διαλύματος νιτρικού αργύρου. Η ανάλυση ρυθμίζεται προς ένα σταθερό ή κανονικό θαλασσινό νερό, μερικές φορές λέγεται ακόμα, Νερό Κοπεγχάγης. Χρόνος παραμονής. Το μέσο χρονικό διάστημα της ποσότητας μιας δοσμένης ουσίας π.χ. άλας, νάτριο ή νερό που δαπανά στον ωκεανό πριν τη μετακίνηση της. Αλατότητα. Η ολική ποσότητα του στέρεου υλικού σε γραμμάρια που περιέχονται σε χιλιόγραμμα θαλασσινού νερού όταν όλο το βρώμιο και το ιώδιο έχουν αντικατασταθεί από μία ισοδύναμη ποσότητα χλωρίου, όλο το διοξείδιο του άνθρακα έχει μετατραπεί σε οξείδιο, και όλη η οργανική ύλη έχει οξειδωθεί. Αυτό συνήθως εκφράζεται σε μέρη ανά χίλια. Αλατότητα- Σελ. 10

ΑΣΚΗΣΗ 4: Η ΑΛΑΤΟΤΗΤΑ ΤΟΥ ΘΑΛΑΣΣΙΝΟΥ ΝΕΡΟΥ ONOMA:.................................................................... ΑΡ. ΜΗΤΡΩΟΥ:.............................................................. ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ:.............................................................. 1. Να δοθεί η συγκέντρωση του θαλασσινού νερού με αλατότητα 3,45 επί τοις εκατό στις ακόλουθες μονάδες: (α) (β) (γ) (δ) μέρη ανά χίλια. μέρη ανά εκατομμύριο. γραμμάρια ανά χιλιόγραμμο. χιλιόγραμμα ανά τόνο. 2. Ποια είναι η αλατότητα του θαλασσινού νερού με συγκέντρωση σε χλώριο 19,10. 3. Να μελετηθούν οι ισόαλες καμπύλες στο χάρτη του σχήματος 1 και να απαντηθούν οι ακόλουθες ερωτήσεις. (α) Πως μεταβάλλεται η αλατότητα από τον ισημερινό στις πολικές περιοχές στον Ειρηνικό Ωκεανό; Να δοθούν οι ακριβείς τιμές και γενικές ζώνες του γεωγραφικού πλάτους. (β) Ποιος από τους δύο ωκεανούς είναι αλμυρότερος και κατά ποια ποσότητα; Πως θα μπορούσατε να εξηγήσετε αυτή την κατάσταση; (Συμβουλή: Να αναφερθείτε στις κυριότερες ζώνες ανέμου.) (γ) Να εξηγηθεί η γλώσσα της υδάτινης «γλώσσας» χαμηλής αλατότητας που εκτείνεται από τον κόλπο του Μπάφιν δυτικά της Γροιλανδίας μέχρι τις ανατολικές ακτές του (λάβετε υπόψη ότι είναι καλοκαιρινή περίοδος στο Βόρειο Ημισφαίριο). Αλατότητα- Σελ. 11

Σχήμα 1. Η κατανομή των επιφανειακών αλατοτήτων του ωκεανού ( ) για το μήνα Αύγουστο. 4. Θυμηθείτε ότι ο χρόνος παραμονής, R, είναι η μέση χρονική διάρκεια που ένα δεδομένο στοιχείο παραμένει στον ωκεανό. Είναι ισοδύναμος με την ολική ποσότητα της ουσίας, C, διαιρούμενη από το ποσοστό εισροής ή προσθήκης, A, (R = C/A). Ο ακόλουθος πίνακας δίνει τις ολικές ποσότητες νερού, άλατος και νατρίου στους ωκεανούς, και τα σύνολα που προσφέρονται κάθε χρόνο από τους ποταμούς. Νερό Διαλυμένο άλας Νάτριο Ωκεανοί 1,4 x 10 18 τόνοι 5x10 16 τόνοι 14x10 15 τόνοι (C) (C) (C) Ποταμοί 26,4x10 12 τόνοι ανά έτος 2,7x10 9 τόνοι ανά έτος 15x10 7 τόνοι ανά έτος (A) (A) (A) Να δοθεί ο χρόνος παραμονής σε χρόνια για κάθε ένα από τα ακόλουθα. (α) Νερό (β) Διαλυμένο άλας (γ) Νάτριο Αλατότητα- Σελ. 12

5. Στο σχήμα 2 δίνονται οι επιφανειακές μετρήσεις αλατότητας ( ) κοντά στις ακτές της Καλιφόρνια (ΝΔ ΗΠΑ). (α) Να σχεδιαστούν οι ισόαλες καμπύλες της αλατότητας με ισοδιάσταση 0,25. Να σκιαστούν οι περιοχές με αλατότητα μεγαλύτερη από 33,5. (β) Να περιγραφεί η κατανομή της αλατότητας στην περιοχή και να εξηγηθεί η ύπαρξη υψηλής αλατότητας (34,00 ) στο σταθμό που βρίσκεται κοντά στον κόλπο του Σαν Φρανσίσκο. Σχήμα 2. Επιφανειακή κατανομή της αλατότητας στη ΝΔ ακτή της Καλιφόρνια (Ειρηνικός Ωκεανός). 6. Στο διάγραμμα του σχήματος 3 δίνεται η μεταβολή της αλατότητας με το βάθος σε μια παράκτια περιοχή. (α) Να βρεθεί αν υπάρχει ζώνη αλοκλινούς και να αναγνωριστεί τόσο σε βάθος (ΔΖ) όσο και σε βαθμίδα αλατότητας (ΔS). (β) Να υπολογιστεί η κλίση του αλοκλινούς. Αλατότητα- Σελ. 13

(γ) Η πτώση της αλατότητας στα επιφανειακά στρώματα σε ποιους λόγους μπορεί να οφείλεται; Τι φανερώνει αυτό για την παράκτια περιοχή; Σχήμα 3. Μεταβολή της αλατότητας με το βάθος. Αλατότητα- Σελ. 14