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Caratteristiche chimiche




La costituzione chimica dell'acqua di mare è estremamente complessa dipendendo da molteplici fattori tra i quali predominano l'apporto delle acque continentali, gli scambi e l'interazione tra superficie mari e atmasfera, i processi chimico-fisici che avvengono tra gli ioni in soluzionee i minerali costituenti i sedimenti del fondo e in sospensione i processi biochimici, quali la fotosintesi e il metabolismo dei vari organismi presenti nell'ambiente marino, e l'apporto degli scarichi di acqua e materiali dovuti alle attività umane. Nell'acqua di mare si trovano sali inorganici, prevalentemente sotto forma di ioni, gas e sostanze organiche. Si ritiene che siano presenti tutti gli elementi naturali anche se in percentuali molto diverse, così come molto diversa è la proporzione tra gli elementi dell'acqua di mare rispetto a quella delle rocce della litosfera. I principali costituenti, che in pratica determinano la salinità dell'acqua di mare, sono il sodio, il cloro, il magnesio, il calcio, il potassio, il bromo, i gruppi atomici SO- - 4, BO- - 3 e HCO- 3. L'elemento più abbondantetra i cationi è il sodio, quello più abbondante tra gli anioni è il cloro, ragion per cui il residuo secco che si ottine dall'evaporazione dell'acqua marina (salinità) è in prevalenza costituito da cloruro di sodio : con una salinità di 35 g/1 (valore medio) si hanno 30 g/1 di cloruro di sodio, mentre il resto è ripartito tra cloruro di magnesio e altri sali in percentuali notevolmente minori, quali carbonati, bromuri e borati. La salinità subisce variazioni soprattutto nell'ambito superficiale in rapporto all'entità dell' evaporazione e degli apporti delle precipitazioni metoriche e delle acque continentali (fiumi e acque di fusioni dei ghiacciai) : nei mari polari la salinità superficiale assume valori di 32-33 g/1, nei mari caldi delle fasce tropicali, dove massima è l'evaporazione, si registrano valori di 36-37 g/1 ; nei bacini interni le variazioni sono più ampie a causa della scarsità di comunicazione e di mescolamento con le acque oceaniche : così , nel golfo di Botnia (Mar Baltico sett.) la salinità è anche inferiore a 5-6 g/1. In superfice e in prossimità delle coste la salinità presenta variazioni anche stagionali, negli oceani rimane praticamente costante ; in profondità, è in genere, leggermente inferiore ai valori di superfice e non subisce sensibili varia zioni. I rapporti quantitativi tra i princiapali costituenti rimangono invariati al variare della salinità e quindi è possibile determinare la salinità complessiva in funzione della concentrazione di un solo elemenzo, in gemere il cloro (clorinità). Oltre ai costituenti fondamentali della salinità concorrono al chimismo delle acque marini altre numerose sostanze. I sali nutrienti, comprendenti composti salini del fosforo e dell'azoto e la silice, sono essenziali alla vita dell'ambiente marino. Si formano in profondità a opera della demolizione biochimica degli organismi e risalgono in superfice per azione della turbolenza e delle correnti marine ; qui, dove è attiva la fotosintesi, vengono consumati e utilizzati nelle sintesi organiche. La silice, pur non partecipando ai suddetti processi biologici, è necessaria ad alcuni organismi (p. es. le diatomee) per la formazione dei gruppi silicei. Gli oligoelementi sono sostanze disciolte in mare in percentuali molto piccole o addirittura in tracce : di alcune, come il ferro, lo zinco, il rame, è nota l'importanza biochimica, mentre è meno chiara la funzione di altre che, tuttavia, si trovano concentrate in alcuni organismi (così , l'argento si concentra in taluni coralli, il vanadio è fissato dai Tunicati, il latanio e lo iodio da varie alghe). L'acqua di mare contiene disciolti anche numerosi gas provienti massimamente dal contatto tra superfice marina e atmosfera. La composizione dell'aria disciolta è molto diversa da quella normale ed è in rapporto dalla diversa solubilità dei gas nell'acqua, e a molti altri fattori biochimici. In generale le temperature più basse e la bassa salinità aumentano il quantitativo dei gas disciolti ;inoltre la solubilità è notevolmente influenzata dalla pressione parziale del gas,dall'ampiezza e dallo stato di turbolenza e della superfice assorbente. Essendo l'ossigeno più solubile in acqua dell'azoto, l'aria disciolta è più ricca in ossigeno di quella atmosferica : ne contiene infatti il 34% ca. ; la quantità di ossigeno in soluzione è dell'ordine di 7/8 cmc/1 nei mari freddi e di ca. 4 cmc/1 in quelli tropicali, e diminuisce gradualmente con l'aumentare della profondità. L'ossigeno disciolto viene consumato dagli organismi marini, ma viene a sua volta prodotto negli strati superficiali dall'attività fotosintetica del fitoplancto ; si può registrare per tanto in alcune zone e in determinati periodi una soprassaturazione dell'ossigeno che compare in quantità superiore a quella prevedibile dalle condizioni fisico-chimiche. Anche l' anidride carbonica ha un ruolo importante nella vita nel mare, dato che interviene nella fotosintesi ; il quantitativo di sciolto è tanto più grande quanto più grande è la sua concentrazione nell'atmosfera soprastante, e sia kla sua pressione sulla superficie acquea (a parità di temperatura e di salinità). Parte dell' anidride carbonica disciolta regola l' equilibrio dei carbonati e bicarbonati : un suo aumento provoca la soluzione dei carbonati che passano a bicarbonati, una sua diminuzione fa passare i bicarbonati a carbonati perché precipetano, mentre l' anidride carbonica ritorna in soluzione per passare poi nell'atmosfera. Il grado di acidità dell' acqua di mare varia anch' esso con la zona, la profondità, la stagione, ecc. In genere, salvo forti inquinamenti locali, l'acqua marina presenta reazione debolmente alcalina, e p. es. nel Mediterraneo corrisponde in superficie a un pH compreso tra 7,95 e 8,13. La composizione attuale dell'acqua di mare è il risultato di fenomeni fisico-chimici e biologici succedutisi nel corso delle aree geologiche. Le acque dei primitivi bacini oceanici dovevano essere, per la presenza nell' atmosfera di un'alta percentuale di anidride carbonica, notevolmente acide e aggressive e i componenti più abbondanti erano rappresentati, invece che dagli ioni cloro e sodio, dagli anioni CO- - 3 e HCO- 3 ; il carbonato di calcio poteva perciò precipitare solo con una fortissima concentrazione di ioni calcio. Contemporaneamente la pressione parziale dell'ossigeno e quindi la sua concentrazione in acqua doveva essere minima. Con il diffondersi dell vita e dell'attività foto sintetica diminuì la quantità di CH2 e aumentò il contenuto in ossigeno ; nello stesso tempo si abbassava la concentrazione di ioni calcio necessaria alla precipitazione dei carbonati cosa che determinò la sedimentazione dei calcari. Questi fenomeni, uniti al continuo apporto di sali provenienti dal solubulizzazione delle rocce, orientarono l'evoluzione del sistema chimico marino verso l'attuale tipo di concentrazione salina.

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