X. OCEANOGRAF�A QU�MICA
EN FORMAS diversas y cantidades variables el mar contiene casi todos los elementos qu�micos conocidos, aunque algunos de ellos se encuentran en peque�as 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 a�os los r�os constantemente han transportado hasta el oc�ano sustancias procedentes de la erosi�n, causada por las lluvias
La concentraci�n de sales se mantiene m�s o menos constante a pesar de que las aguas de escurrimiento aportan anualmente al mar 400 millones de toneladas de sustancias s�lidas adem�s de que, al evaporarse el agua del oc�ano, �sta pasa a la atm�sfera en forma de agua destilada dejando las sales. Los cambios de concentraci�n que se pod�an presentar por estos fen�menos son muy peque�os al grado de que es dif�cil que el hombre los alcance a percibir.
Estos materiales cedidos por la tierra al mar provienen de la erosi�n del suelo, la corrosi�n de materiales, la combusti�n y la erosi�n costera; y se ha calculado que casi 50 billones de toneladas de sales se encuentran disueltas en el agua de los oc�anos. El mar devuelve a la tierra algunos compuestos, principalmente en las pulverizaciones que acompa�an a la lluvia costera, estableci�ndose un dep�sito de materiales met�licos. Tambi�n aportan substancias s�lidas al agua del mar las emanaciones producidas por los volcanes submarinos, como cloruro de hidr�geno, cloruro de sodio, cloruro de potasio, etc�tera.
El agua del mar est� formada en 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 proporci�n var�a seg�n las zonas del planeta siendo el t�rmino medio de 27 a 33 partes por mil; por ejemplo, el Mar B�ltico, 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 m�s de 40 partes; en el Mar Menor, que es un mar cerrado, tiene 52 partes, en tanto que el Mediterr�neo presenta la media de 37 a 39 y algunos mares �rticos un poco menos, o sea, de 30 a 33 partes por mil.
Los principales elementos qu�micos que se encuentran en el mar son: cloro,
sodio, carbono, azufre, calcio, potasio y magnesio. Estos elementos est�n 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 m�s abundante por representar el
80 por ciento de las sales que componen esta agua.
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| Elemento |
Concentración
en gramos por litro |
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| Cloro |
19.0 |
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Sodio |
11.0 |
| Magnesio |
1.3 |
| Azufre |
1.0 |
| Calcio |
0.5 |
| Potasio |
0.4 |
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Adem�s de estos compuestos cuya proporci�n en el agua del mar es constante, existen otros cuyas cantidades var�an de acuerdo con las estaciones del a�o, o con la actividad biol�gica, como los fosfatos y los nitratos.
Asimismo, est�n disueltos en el oc�ano todos los gases que se encuentran en la atm�sfera como el nitr�geno, el ox�geno, el bi�xido de carbono y los gases raros distribuidos en cantidades variables dependiendo de las caracter�sticas f�sicas, principalmente la temperatura y la salinidad, que determinan la concentraci�n de ellos en el agua de la superficie al establecer un equilibrio con la atm�sfera y al controlar la solubilidad de estos gases.
La acci�n metab�lica de los organismos que viven en el mar influye en los cambios
de concentraci�n de los gases disueltos en el agua. El ox�geno es de gran importancia
en estos procesos biol�gicos, y por eso, es el que m�s ampliamente se estudia
ya que su distribuci�n y concentraci�n permiten conocer las posibilidades de
que abunden los organismos en un �rea determinada del oc�ano. El bi�xido de
carbono tambi�n es importante en estos procesos, en cambio el nitr�geno es aparentemente
inerte.
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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 composici�n del agua del mar y en los cambios de concentraci�n de sus elementos. Cuando un organismo est� realizando su metabolismo utiliza los componentes del agua, pero cuando excreta, defeca o muere se produce la descomposici�n bacteriana y los elementos vuelven a quedar libres.
Aunque en cantidades muy peque�as se encuentran en el agua del oc�ano compuestos que provienen de la desintegraci�n radiactiva, como plomo y arg�n, entre otros.
Constituyen el campo de estudio de la oceanograf�a qu�mica el conocimiento de la composici�n qu�mica del agua del mar y sus procesos qu�micos, el equilibrio din�mico de los sistemas qu�micos, los ciclos qu�micos, las relaciones entre los fen�menos f�sicos, geol�gicos y biol�gicos con la qu�mica del mar, la influencia de las actividades del hombre y la relaci�n qu�mica del oc�ano con la atm�sfera y la lit�sfera.
El ocean�grafo qu�mico estudia: la relaci�n entre los componentes qu�micos del agua del mar con la abundancia de organismos, el intercambio entre el oc�ano y la atm�sfera y los efectos de la eliminaci�n de desechos al mar.
Adem�s de estos conocimientos b�sicos, se ocupa de hacer los estudios para desarrollar nuevas tecnolog�as que permitan el aprovechamiento de los recursos qu�micos del oc�ano.
La oceanograf�a qu�mica se combina con otras ciencias para entender mejor la actividad qu�mica del mar. Por ejemplo, para estudiar el comportamiento de los gases se relaciona con la f�sica, originando la fisicoqu�mica marina.
Los organismos marinos utilizan a los elementos qu�micos de muy diferentes maneras. El carbono, el hidr�geno y el ox�geno son empleados en la fotos�ntesis, proceso que emplea la energ�a de la luz para transformar sustancia inorg�nica, como el bi�xido de carbono y el agua entre otras, en sustancia org�nica, como los hidratos de carbono o az�cares, las grasas y las prote�nas, en las que se almacena la energ�a siendo esto la base de la vida.
El estudio de la relaci�n de estas caracter�sticas qu�micas del agua del mar con los organismos, es tratado por una ciencia de creaci�n reciente: la bioqu�mica marina, que utiliza los conocimientos sobre el mar que aportan tanto la qu�mica como la biolog�a.
Los vegetales acu�ticos aprovechan mejor la radiaci�n 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 acu�ticos se encuentran a profundidades menores de 200 metros, ya que la luz s�lo 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 qu�micas para obtener energ�a y producir nueva materia org�nica a trav�s de la quimios�ntesis.
Hasta la fecha se sabe que existe como materia que se produce: amino�cidos, prote�nas, hidratos de carbono, vitaminas, sustancia org�nica en descomposici�n y toxinas. Para llegar a conocer estos procesos, tendr�n que mejorar las t�cnicas de an�lisis bioqu�micas, como las cromatogr�ficas.
La materia org�nica que forman las peque�as plantas verdes marinas, llegan a otros organismos llamados consumidores que la aprovechan y con ella realizan toda su actividad biol�gica para posteriormente regresar esta materia al mar cuando realizan su excreci�n, defecaci�n as� como cuando mueren, contando nuevamente con elementos inorg�nicos para formar materia org�nica.
Sin embargo, esta materia org�nica puede llegar al oc�ano por otras v�as. La lluvia y los r�os aportan 80 millones de toneladas de nitr�geno org�nico en forma de amoniaco y nitrato, pero solamente 10 millones llegan al fondo del mar en forma de nitr�geno org�nico y no se sabe lo que ocurre con los otros 70 millones de toneladas.
La bioqu�mica marina tiene otros aspectos importantes de investigaci�n, como los relacionados con los procesos metab�licos, las hormonas y los sistemas de enzimas en los organismos marinos. Son importantes los estudios de la composici�n qu�mica de estos organismos encontrando que el yodo est� presente en las algas en cantidades que han permitido extraerlo durante muchos a�os para la industria farmac�utica; el f�sforo, en la langosta en forma de fosfatos y el s�lice en las esponjas.
La utilizaci�n de algunos de estos compuestos que contienen los seres vivos oce�nicos para el tratamiento de ciertas enfermedades del hombre, est� permitiendo desarrollar una nueva rama de la oceanograf�a qu�mica, la farmacolog�a marina.
La futura explotaci�n de los minerales del mar depende, en primer t�rmino, de contar con t�cnicas anal�ticas 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 concentraci�n del elemento m�s abundante, el cloro, es un trill�n de veces mayor que la del m�s escaso, el rad�n.
La utilidad pr�ctica del conocimiento de la composici�n qu�mica del agua del mar se encuentra al observar que los compuestos antidetonantes que se emplean en la gasolina, contienen bromo, gran parte del cual se extrae del oc�ano, lo mismo ocurre con los importantes elementos qu�micos: magnesio, calcio y potasio que se utilizan en la industria. Una milla c�bica de agua de mar contiene veinticinco toneladas de oro y siete de uranio, pero ser� preciso que las t�cnicas qu�micas adelanten mucho para que se puedan emplear, comercialmente, estas concentraciones.
En los �ltimos a�os ha despertado gran inter�s la eliminaci�n de los desechos radiactivos e industriales en el oc�ano, pareciendo m�s conveniente y seguro arrojarlos en los lugares m�s profundos. Sin embargo, el an�lisis qu�mico ha demostrado que, aun desde profundidades de 7 kil�metros, estos materiales vuelven a la superficie o penetran a los organismos, algunos de los cuales consume el hombre.
La contaminaci�n de las aguas por desechos del petr�leo que se tiran al mar por la operaci�n de los barcos y de los puertos, o durante su explotaci�n, cada d�a se transforma en un problema mayor y las posibles soluciones se buscan tratando de entender la qu�mica del oc�ano.
La oceanograf�a qu�mica divide su campo de acci�n en investigaciones sobre
qu�mica inorg�nica, qu�mica org�nica, fisicoqu�mica, bioqu�mica, qu�mica industrial
y farmac�utica marina. No obstante, son escasos los conocimientos de la qu�mica
del mar y pocos los qu�micos que se dedican al estudio del oc�ano, debido a
que la mayor parte de estos profesionales son absorbidos por la industria en
los continentes. Sin embargo, esta rama representa un terreno pr�cticamente
virgen, en el que los j�venes qu�micos podr�n hallar temas de investigaci�n
�tiles y apasionantes.
