Definición y significado de Salinidade

  Salinidade média anual à superfície nos mares da Terra.

  Infografia mostrando os diversos tipos de água (quanto à salinidade).

Salinidade (do latim: salinitas) é uma medida da quantidade de sais existentes em massas de água naturais, como sejam um oceano, um lago, um estuário ou um aquífero. A forma mais simples de descrever a salinidade é como a razão entre a quantidade total de sólidos (em massa) dissolvidos e a massa da água que lhe serve de solvente (daí que a forma mais comum de expressão seja em g/kg ou em percentagem ou permilagem, sendo que 1 % representa 10 g/kg). Em oceanografia, a salinidade é medida em unidades adimensionais denominadas PSU (Practical Salinity Units ou Unidades Práticas de Salinidade) determinadas com base na relação directa entre a condutividade eléctrica da água do mar e a sua salinidade^[1]. O parâmetro tem grande importância na caracterização das massas de água, já que a salinidade determina diversas propriedades físico-químicas, entre as quais a densidade, o tipo de fauna e flora e os potenciais usos humanos da água.

  Complexidade e definições

Apesar de aparentemente simples, o conceito de salinidade, dada a diversidade dos sais que podem estar presentes, a interferência com outros composto químicos e os efeitos da temperatura e pressão, é de definição complexa e a salinidade é difícil de medir de forma precisa e reprodutível. Essa complexidade levou à adopção de diferentes definições consoante o campo do saber, a tecnologia associada ou os objectivos da medição.

  Método do resíduo seco

O método mais primitivo de determinar a salinidade era por evaporação de um volume conhecido de água, sendo que a salinidade correspondia ao peso do resíduo seco deixado após a conclusão do processo. Contudo, a água pode ser retida entre os cristais dos sais, que em geral são higroscópicos, o que obrigava à utilização de altas temperaturas durante longos períodos para se obter um verdadeiro resíduo seco. Como as altas temperaturas decompõem alguns dos sais (por exemplo, MgCO₃ → MgO + CO₂), libertando parte para a atmosfera, e promovem a sublimação, com a consequente perda de massa do resíduo seco, o método conduz a resultados imprecisos. Essa imprecisão inerente levou a que logo no século XVII o físico Robert Boyle descobrisse que a evaporação e pesagem do resíduo seco da água do mar para a determinação da concentração de substâncias dissolvidas dava resultados difíceis de reproduzir^[2][3]. As mesmas inconsistências foram encontradas por Luigi Ferdinando Marsigli (1658-1730), pioneiro da oceanografia física^[4].

No século XIX, o avanço da química analítica, nomeadamente após a formulação da lei das proporções constantes e da demonstração em 1819, por Alexander Marcet, que nas águas do mar aberto, não obstante as diferenças de salinidade de lugar para lugar, as concentrações relativas dos iões principais (Na⁺, Cl^– e Mg⁺⁺) são quase constantes (princípio de Marcet)^[5], levou a novos métodos de determinação da salinidade, de base química, em substituição dos anteriores métodos ponderais. Quando os estudos do físico dinamarquês Georg Forchhammer confirmaram a existência de uma razão constante entre os diversos sais na água do mar, independente da localização geográfica e da salinidade (princípio de Forchhammer), a determinação da salinidade das águas marinhas passou a ser feita pela determinação química da quantidade de alguns dos iões presentes, nomeadamente do ião cloreto, numa amostra de volume conhecido, por titulação ou análise gravimétrica, deduzindo-se a restante composição a partir desse valor. Dado que nas águas não marinhas o rácio entre iões não é constante, a determinação do resíduo seco pelo método ponderal continuou a ser a forma mais segura de determinar a sua salinidade.

  Método dos sólidos inorgânicos dissolvidos (ou da clorinidade)

Com o objectivo de obter reprodutibilidade e comparabilidade nas determinações da salinidade, em 1889 o Conselho Internacional para a Exploração do Mar (ICES — International Council for the Exploration of the Sea) nomeou uma comissão, presidida por Martin Knudsen, com o mandato de propor uma definição padronizada de salinidade e um método padrão para a sua determinação. A proposta da comissão Knudsen, aprovada pelo ICES em 1902, recorreu aos métodos da química analítica clássica para definir salinidade como "a quantidade total de sólidos, em gramas, dissolvida num quilograma de água do mar após todo o carbonato ter sido convertido em óxido de cálcio, os brometos e os iodetos substituídos por cloretos e toda a matéria orgânica ter sido completamente oxidada^[6][7]. Tradicionalmente, esta medida é expressa em "permilagem" (^o/oo) ou como gramas de sal por litro de água (g/l). Como método padrão para a determinação da salinidade (S, em ‰) a amostra de água deveria ser evaporada e o resíduo seco processado com ácido hidroclórico e depois estabilizado por secagem a 480 °C durante 72 horas. Para permitir a intercalibração dos diversos laboratórios foi decidido iniciar a produção de ampolas de vidro contendo água do mar filtrada e estabilizada, que foi inicialmente designada por Copenhagen Normal Water, e depois Copenhagen Standard Seawater. As ampolas de água do mar padrão foram inicialmente produzidas por Martin Knudsen, no seu laboratório em Copenhaga, passando depois a ser produzidas em Londres sob os auspícios do ICES (situação que se mantém até ao presente)^[8].

Como a execução prática da análise padrão não podia ser facilmente conseguida, com base na constância das concentrações relativas dos diversos iões que fora demonstrada por Alexander Marcet, a comissão Knudsen propôs a adopção de um método expedito baseado na introdução do conceito de clorinidade: como o cloreto é largamente maioritário na solução, considera-se que a sua determinação por titulação com nitrato de prata (titulação de Mohr) é uma boa medida do conteúdo em sais. Com esse objectivo faz-se a determinação da clorinidade da amostra de água pelo doseamento volumétrico dos aniões (Cl^–, Br^– e I^–) com a adição, como titulante, de uma solução padrão de AgNO₃. Da titulação resulta a formação de precipitado branco composto por sais de prata pouco solúveis (AgCl, AgBr e AgI)^[9]. Como indicador é utilizado cromato de potássio, sendo o ponto de equivalência da titulação indicado pelo início da formação de um precipitado corado de Ag⁺ e CrO₄^2–. Considera-se assim a clorinidade, Cl(‰), como a massa de cloro, em gramas, contida em cada quilograma de água do mar, ou aproximadamente 1 litro, sendo o seu valor transformado em salinidade (S‰) pela aplicação de uma fórmula empírica. A fórmula, proposta por Knudsen e aprovada pelo ICES em 1902, era^[10]:

Esta fórmula manteve-se em aplicação durante mais de 60 anos, sendo substituída em 1966 por uma nova formula empírica, desta feita adoptada pelo Joint Panel on Oceanographic Tables and Standards (JPOTS) da UNESCO, como forma de acomodar alguns mares onde a composição iónica diferia do oceano aberto. A nova relação adoptada foi^[11]:

Com esta nova fórmula, uma salinidade de 35‰ corresponde a uma clorinidade de 19,374‰. A fórmula mantém-se em aplicação, embora seja cada vez menos utilizada face ao desenvolvimento dos meios de medição de base eléctrónica.

  Método da condutividade eléctrica (Practical Salinity Scale)

No entanto, com as novas técnicas de medição, fundamentalmente electrónicas, ou seja, medindo a condutividade de uma amostra de água, em comparação com um padrão, considera-se que a salinidade não tem unidades.

A escala actualmente em utilização é a Escala Prática de Salinidade de 1978, mais conhecida pela expressão inglesa Practical Salinity Scale 1978 ou PSS-78^[12]). A escala está baseada na proporcionalidade entre o conteúdo em sais, ou seja a salinidade, e a condutividade electrolítica da água cuja salinidade se pretende medir. Sendo uma representação de uma proporcionalidade, é uma medida adimensional, razão pela qual o número que representa a salinidade na escala PSS-78 é em geral seguido pela expressão PSU, acrónimo da expressão inglesa Practical Salinity Unit ("Unidade Prática de Salinidade"). Sendo adimensional e uma mera medida de proporcionalidade, a PSU não é uma unidade física de medida.

Para obter a salinidade a partir do valor da condutividade medida, é usada a seguinte fórmula empírica:

Na fórmula o valor K₁₅ é a rácio entre a condutividade electrolítica medida e a condutividade de uma solução de cloreto de potássio contendo 32,4356 g/kg a uma temperatura de 15 °C e à pressão atmosférica padrão. Quando a rácio medida em K₁₅ é exactamente 1, então S = 35, o valor médio da salinidade nas águas oceânicas.

A medida da condutividade no mar é em geral feita com uma soda automática de "condutividade, temperatura e profundidade" (Conductivity Temperature Depth-Sonde), conhecida por CTD-Rosette.

  Efeitos da salinidade

Para além de ter um papel importante nos movimentos e na mistura das massas de água, devido ao seu efeito na densidade, estes sais dissolvidos condicionam a fisiologia dos organismos que ali vivem, devido ao efeito da osmose que determina que quando duas soluções separadas por uma membrana têm concentrações diferentes de compostos químicos, o solvente - a água - tende a passar do meio menos concentrado para o mais concentrado (ver osmorregulação).

O adjectivo relacionado com a salinidade é halino, uma vez que a maior parte do sal (na água do mar) é o cloreto de sódio, portanto, um sal derivado de um halogênio. Deste adjectivo, surgiram as palavras halófitas (plantas que vivem em água salgada), "estrutura termohalina" (relativa à distribuição da temperatura e salinidade numa determinada região do oceano) e outras.

  Salinidade de águas

A água dos oceanos da Terra tem uma salinidade média aproximada de 35 ou seja a salinidade média de oceanos é cerca de 3,5 %. Considera-se água salobra aquela que tem salinidades entre 0,5 e 30. Desta maneira, a "água doce" pode ter uma salinidade entre 0 e 0,5; no entanto, esta "salinidade" pode ser devida a compostos químicos muito diferentes da água do mar.

Classificação dos ambientes costeiros quanto a salinidade (Sistema de Veneza)^[13]:

• oligohalino;
• mesohalino;
• polihalino;
• euhalino.

Os íons de sódio, potássio, cálcio, magnésio, cloro, sulfato e bicarbonato são os maiores contribuintes para a salinidade da água.

Métodos de detecção: salinômetro indutivo, eletrôdos, refratômetros.

• Oceano Atlântico: 3,54 %
• Oceano Índico: 3,48 %
• Oceano Pacífico: 3,45 %
• Mar Báltico: 0,8 %
• Baía de Kiel (Alemanha): 1,5 %
• Golfo da Finlândia e golfo da Bótnia: 0,1 %
• Mar do Norte: 3,5%
• Mar Mediterrâneo: 3,74 %
• Mar Negro: 1,7 - 1,8 %
• Golfo Pérsico: 4 %
• Mar Vermelho: 4 %
• Mar Cáspio: 1,3 %
• Mar Morto: 27 % em média
• Mar Morto: 32,66% a 50 metros de profundidade
• Mar de Aral: 34,8% em média, salinidade mais alta do mundo
• Mar de Aral: 38,8% a 20 metros de profundidade.

Notas

  Referências

• Dahl, E. 1956. Límites ecológicos de la salinidad en aguas poiquilohalinas. Oikos, 7(I): 1–21.
• Lewis, E.L. 1980. Escala práctica de salinidad 1978 y sus antecedentes. IEEE J. Ocean. Eng., OE-5(1): 3-8.
• Mantyla, A.W. 1987. Comparaciones de estándares de agua de mar. J. Phys. Ocean., 17: 543-548.
• Por, F. D. 1972. Hidrobiología en aguas muy salinas de la península del Sinaí. Mar. Biol., 14(2): 111–119.
• Unesco. 1981a. Escala práctica de salinidad 1978 y la Ecuación Internacional de estado del agua de mar 1980. Tech. Pap. Mar. Sci., 36: 25 pp.
• Unesco. 1981b. Documentos de base y datos en la Escala Práctica de Salinidad 1978. Tech. Pap. Mar. Sci., 37: 144 pp.
• Unesco. 1985. El Sistema Internacional de Unidades (SI) en Oceanografía. Tech. Pap. Mar. Sci., 45: 124 pp.
• Sistema Venecia. 1959. Resolución final del Simposio sobre la clasificación de aguas salobres. Archo Oceanogr. Limnol., 11 (suppl): 243–248.

  Ver também

• pH
• Dureza da água
• Solubilidade
• History of salinity determination
• Practical Salinity Scale 1978
• Practical Salinity calculator