XII. PROPIEDADES QUÍMICAS DEL AGUA DE MAR: SALINIDAD, CLORINIDAD Y pH

LAS principales propiedades químicas del agua de mar son la salinidad, la clorinidad y el pH.

La salinidad es una de las características que más interesa estudiar al oceanógrafo, sea químico, físico o biólogo. Esta propiedad resulta de la combinación de las diferentes sales que se encuentran disueltas en el agua oceánica, siendo las principales los cloruros, carbonatos y sulfatos. Se puede decir que básicamente el mar es una solución acuosa de sales, característica que le confiere su sabor.

De estas sales, el cloruro de sodio, conocido como sal común, destaca por su cantidad, ya que constituye por sí sola el 80 por ciento de las sales. El restante 20 por ciento corresponde a los otros componentes.

Conforme los primeros investigadores se dieron cuenta de que las proporciones de algunas de estas sales se mantenían aparentemente constantes en las muestras de agua marina, surgió la necesidad de hacer uniformes y comparables entre sí las distintas medidas de salinidad de los diferentes mares y ello obligó a los oceanógrafos químicos a proponer una definición de la misma: "Salinidad es la cantidad total en gramos de las sustancias sólidas contenidas en un kilogramo de agua del mar." Se representa en partes por mil, y se encuentra en los océanos como salinidad media la de 35 partes por mil, o sea que un kilogramo de agua de mar contiene 35 gramos de sales disueltas.

Los primeros científicos que aportaron datos confiables sobre la salinidad del agua fueron Forchhammer, Natterer y Dittmar en la segunda mitad del siglo pasado. Ellos demostraron que los componentes disueltos en el agua del mar permanecen más o menos constantes, encontrándose también que los cloruros representan aproximadamente el 56 por ciento y el magnesio el 4 por ciento.

Posteriormente, en 1902, se reunió una Comisión Internacional con el objeto de señalar normas comunes para determinar la salinidad de los mares, para que los investigadores pudieran contar con datos comparables. Esta Comisión acordó definir la salinidad como: "La cantidad de sales por kilogramo de agua marina, en el momento que todas las sustancias químicas llamadas carbonatos se convirtieran en óxidos, y el bromo y el yodo fueran reemplazados por cloro, y toda la materia orgánica se encontrara oxidada."

La determinación de la salinidad, según esta definición, presenta muchas dificultades, y sería prácticamente imposible realizar los cientos de determinaciones que requiere una campaña oceanográfica. Afortunadamente, un hecho experimental, vino a simplificar el problema al comprobarse a través de miles de análisis efectuados con muestras de agua obtenidas en todas las partes del océano, que la cantidad de las diferentes sales permanece prácticamente constante, lo cual permitió al científico danés Martin Knudsen medir la salinidad en función de la cantidad de cloro que se encuentra en el agua del mar, a lo que se le dio el nombre de clorinidad.

La clorinidad se define como: "La cantidad total de gramos de cloro contenida en un kilogramo de agua del mar, admitiendo que el yodo y el bromo han sido sustituidos por el cloro." Esta clorinidad así definida es más sencilla de determinar por análisis químico y permite calcular la salinidad hasta con una precisión de dos centésimas de gramo.

La relación entre la clorinidad y la salinidad se ha establecido para los diferentes mares y se han elaborado las tablas correspondientes basadas en las Tablas Hidrográficas de Knudsen que permiten pasar rápidamente de la clorinidad a la salinidad, calculando únicamente la clorinidad y sumándole una cantidad que ha sido determinada por la Comsión Internacional.

Existen otros métodos para determinar la salinidad de los mares, que dan valores aproximados apoyados en las propiedades físicas del agua del mar como la densidad, el índice de refracción, la conductividad eléctrica y la temperatura de congelación; cada uno de ellos ofrece sus ventajas y sus inconvenientes.

Desde hace algunos años, los científicos de Estados Unidos utilizan el método eléctrico para determinar la salinidad. Se basa en los cambios que sufre la conductividad eléctrica del agua marina en relación a la cantidad de sales disueltas. Cuanto más concentrada esté el agua marina, será mejor conductora. Se ha demostrado que este método es el más confiable.

A partir de innumerables mediciones realizadas en diferentes puntos del océano, se ha podido determinar que 35 partes por mil es la salinidad media del agua del mar, con ligeras variaciones de un océano a otro. En los mares del Hemisferio Norte se encuentra menor salinidad que en el sur, debido a que los continentes están más próximos y tienen mayor escurrimiento de agua dulce que los del Sur pero tomando en cuenta el promedio de cada océano se tiene que en el Pacífico es de 34.62 partes por mil, en el Índico 34.76 y, finalmente, en el Atlántico 34.90 partes por mil.

La salinidad varía en dirección tanto horizontal como vertical y aun en un mismo punto puede sufrir variaciones en las diferentes estaciones del año. Los factores que hacen cambiar la salinidad son, en primer lugar, la temperatura ya que si es elevada provoca una evaporación intensa y por lo tanto un incremento de salinidad resultante de la concentración de sales; en segundo lugar, los aportes de agua dulce, que por dilución, disminuye la salinidad.

Relación temperatura / salinidad

Profundidad en metros	Temperatura 0° C	Salinidad
0	26.44	37.45
50	18.21	36.02
100	13.44	35.34
500	9.46	35.11
1 000	6.17	34.90
1 500	5.25	34.05

De aquí que, por regla general, se presente una mayor salinidad en las zonas tropicales que en las de latitud elevada.

Con los datos que se han obtenido al medir las variaciones de salinidad, los oceanógrafos químicos elaboraron la Carta General de Salinidad para los diferentes océanos del planeta, y al unir los puntos de igual salinidad establecieron unas curvas a las que se les llama isohalinas, muy útiles de conocer para la oceanografía y el aprovechamiento de los organismos en la pesca.

En el Océano Atlántico, la salinidad más elevada se encuentra en las latitudes tropicales localizadas entre los trópicos de Cáncer y el de Capricornio, alcanzando más de 36 partes por mil, por tratarse de zonas en donde la evaporación ocasionada por el sol es mayor durante todo el año y las lluvias son escasas. En el Ecuador se observa una concentración de sales más elevada, aunque menor a la de las zonas tropicales debido a que, si bien la temperatura se mantiene alta, las lluvias, en cambio, son abundantes.

En las latitudes altas del Océano Atlántico, cerca de los polos, la salinidad desciende a 34 partes por mil, porque al encontrarse la temperatura baja, la evaporación es débil y además se presenta la fusión periódica de los glaciares y, por consiguiente, aumenta la cantidad de agua dulce, lo que hace que descienda la concentración salina.

Con ligeras variaciones se observa un comportamiento semejante en el Océano Pacífico, y sólo se encuentra que su zona tropical es menos salada sin rebasar nunca las 36 partes por mil. En el océano Índico las variaciones también son mínimas.

En los mares interiores, como los mediterráneos, los golfos y las zonas costeras, la salinidad es muy variable, siendo en las lagunas costeras y los estuarios donde presentan las variaciones más intensas.

En los mares interiores se pueden registrar aumentos considerables, como en el Mar Rojo, donde sus aguas superficiales constituyen las más saladas del mundo, ya que pasan de 40 partes por mil. Asimismo, el Golfo Pérsico tiene su agua superficial con una salinidad superior a 40 partes por mil.

El Mar Muerto, situado en los límites entre Palestina y Jordania, es en realidad un lago salado de forma alargada con una superficie de 926 kilómetros cuadrados, encontrándose a 392 metros debajo del nivel del Mediterráneo. Sus aguas son tan densas por su salinidad que un hombre flota en ellas sin esfuerzo. Los ojos arden irritados por la luz que se refleja en la sal y si se trata de beber el agua, es de un sabor intolerable. Al salir del agua, es necesario limpiar el cuerpo con agua fresca para desprender la salmuera que se le adhiere.

Muchos objetos así como los detritos fluviales, flotan sobre el agua, en vez de hundirse en su seno. Tan extraordinaria concentración salina se debe al clima cálido y seco, que produce una intensa evaporación. Las sales aportadas por los ríos se han ido concentrando progresivamente y se calcula que la totalidad de las sales actualmente disueltas en este Mar Muerto necesitaron más de 30 mil años para acumularse. Esta masa de agua se halla tan cargada de sales, sobre todo de cloruro de magnesio, que un litro de agua de la zona superficial contiene casi 10 veces más de sales que el agua normal del océano, es decir, tiene 275 gramos de sales.

Sin embargo existen otros mares interiores en que la salinidad disminuye, al grado de que sus aguas resultan prácticamente dulces, tal es el caso del Mar Báltico situado entre Suecia, Polonia y la URSS, en donde la salinidad decrece regularmente hasta valores que no rebasan una parte por mil.

Variaciones de salinidad

	MAR	SALINIDAD %
	Golfo de botnia	5.0
	Báltico	1-10
Promedio		34-35
	Mar de los Sargazos	38
	Golfo Pérsico	40
	Mar Rojo	225

En la zona costera, en las lagunas litorales y en las áreas donde los ríos se abren hacia el mar formando los esteros, la salinidad se presenta baja descendiendo desde la boca hasta su interior llegando a alcanzar concentraciones de cero partes por mil, sobre todo en aquellos lugares donde se deja de sentir el efecto de las mareas conociéndose sus aguas como salobres. En estas zonas estuarinas la salinidad presenta una variación estacional notable. Generalmente disminuye en la época de lluvias y aumenta en la de sequía, pero en las altas latitudes la variación estacional se invierte siendo en verano cuando se da el mínimo de salinidad, porque los ríos aumentan su caudal a consecuencia del deshielo.

Aunque generalmente las aguas estuarinas están más diluidas que las oceánicas, se localizan zonas cálidas en donde la evaporación es muy elevada, presentándose salinidades superiores a la del mar. Casos extremos se pueden encontrar en lagunas costeras con poca profundidad y con escasa comunicación con el mar, como por ejemplo la Laguna Madre en México, que tiene salinidad de 65 partes por mil y el Sivash, en el Mar de Azof, que llega a 132 partes por mil.

La salinidad interviene directamente sobre las características fsicoquímicas del agua del mar relacionándose con la temperatura, la densidad y el pH; caracteriza las masas de agua oceánicas e influye en la distribución de los seres vivos, ya que sus estructuras y funcionamiento están íntimamente ligados a las variaciones de la salinidad.

Esta propiedad también es importante para la navegación tomándola en cuenta los arquitectos navales para el diseño de sus embarcaciones. Por ejemplo, la baja concentración de sales del Mar Báltico presenta dos consecuencias; como el agua es menos densa, es decir, menos pesada, la flotabilidad de los barcos disminuye de modo sensible, lo cual hace que se cambie el tonelaje de los que van a navegar en él y además esta agua se congela más fácilmente que el agua de mayor salinidad, por lo tanto, los puertos sufren la consecuencia y sólo son utilizables en ciertas épocas del año.

Otro de los factores que quieren de un mayor estudio es el pH, es decir, la relación entre la concentración de iones hidrógeno (H⁺) y oxhidrilos (OH^-) que le confiere las características de alcalinidad o de acidez a una solución. El agua oceánica es ligeramente alcalina, y el valor de su pH está entre 7.5 y 8.4 y varía en función de la temperatura; si ésta aumenta, el pH disminuye y tiende a la acidez; también puede variar en función de la salinidad, de la presión o profundidad y de la actividad vital de los organismos marinos.

El valor del pH es un dato de importancia en la oceanografía química desde cualquier punto de vista que se considere, por lo que se ha hecho clásica la técnica de su registro en las naves científicas y en los laboratorios en tierra, a la vez que se toman otros datos de importancia, tales como temperatura, salinidad, oxígeno disuelto etcétera, pudiéndolo medir por métodos colorimétricos casi ya no utilizados en la oceanografía química o por métodos eléctricos al aplicar el potenciómetro, resultando más precisos.

Figura 23. Potenciómetro.

Las medidas del pH no pueden hacerse con facilidad in situ, sino atendiendo a la presión atmosférica, lo que produce errores, por ser diferentes las presiones parciales del bióxido de carbono en la atmósfera y en las profundidades de que proceden las muestras. Hoy en día, estos errores son calculados por las tablas de corrección.

El conocimiento del pH del agua del mar tiene importancia en oceanografía biológica, ya que muchos fenómenos biológicos pueden estar regulados por el mismo; parece ser que incluso puede haber una influencia del pH en las migraciones de diversas especies de animales marinos. Por tal razón es de interés su determinación y valoración.

Estas propiedades químicas del agua del mar, al caracterizar masas de agua del océano, permiten seguir su curso y modificaciones a lo largo de miles de kilómetros del mar y así entender el desarrollo de muchas especies marinas, por lo que su conocimiento no sólo tiene un interés científico, sino que presenta una importancia práctica para el aprovechamiento de los recursos vivos del mar.