prezentacja programu powerpoint - satbaltyk.pl‚ocka-zasolenie.pdf · ile łyżeczek soli jest w 1...
TRANSCRIPT
ZASOLENIEczyli
ile łyżeczek soli jest w Bałtyku
Monika ZabłockaInstytut Oceanologii Polskiej Akademii Nauk
ZASOLENIE
01Definicja, jednostki, zasolenie praktyczne
SÓL MORSKA
02Skład soli morskiej, reguła Dittmara
ŚREDNIE ZASOLENIE03 Średnie zasolenie mórz i oceanów,
średnie zasolenie Morza Bałtyckiego
CZYNNIKI
04Czynniki wpływające na zasolenie
HALOKLINA
05Definicja, występowanie w Morzu Bałtyckim
PYTANIA
06Ile zapamiętałeś po wykładzie
Zasolenie, oznaczane literą S (z ang. Salinity) to termin naukowy, który najprościejujmując, oznacza ilość gram soli rozpuszczonych w 1 kg (1l) wody.
ZASOLENIE
01Definicja
Dokładniejsza definicja zasolenia to:
ogólna mineralizacja wody, określająca ilość gram substancji stałych w 1 kg wody, po
usunięciu wszystkich substancji organicznych i po zastąpieniu wszystkich bromków
i jodków- chlorkami, a węglanów – tlenkami (Knudsen, 1901).
Zgodnie z równaniem TEOS-2010
(z ang. Thermodynamic Equation Of Seawater - 2010)
wartość zasolenia podaje się w jednostkach [g/kg].
W literaturze można również znaleźć wartości zasolenia podawane w:
• promilach (‰),
• ppt (z ang. parts per thousand)
• PSU (tzw. zasolenie praktyczne).
W rzeczywistości zasolenie praktyczne nie ma jednostki, a skrót PSU pochodzi z ang. - Practical Salinity Unit.
ZASOLENIE
01Jednostki, zasolenie praktyczne
Zasolenie w skali praktycznej,
często nazywane po prostu zasoleniem praktycznym to:
wartość stosunku przewodnictwa elektrycznego danej próbki wody morskiejdoprzewodnictwa elektrycznego wzorcowego roztworu wodnego chlorku potasu (KCl)o stężeniu masowym 32.4356 g KCl na 1 kg roztworu.
Pomiary wykonuje się w temperaturze 15˚C i przy ciśnieniu 101325 Pa.
Zasolenie praktyczne nie ma jednostki, lecz często spotyka się w literaturze skrót PSU– od Practical Salinity Unit.
Brzmi skomplikowanie? Na szczęście do pomiaru przewodnictwa elektrycznego wodymorskiej służą tzw. salinometry, które odpowiednio skalibrowane, podają wartościzasolenia w skali praktycznej.
ZASOLENIE
01Zasolenie praktyczne
SA
LIN
OM
ET
R
Pomimo iż od 2010 roku zasolenie wód naturalnych podawane jest w jednostkach
zasolenia absolutnego - g/kg, wszystkie organizacje oceanograficzne polecają
stosowanie skali praktycznej podczas archiwizacji danych o zasoleniu.
Umożliwi to w przyszłości porównywanie danych bieżących z archiwalnymi.
CIEKAWOSTKA
aArchiwizacja danych zasolenia
Czy wiecie, że:
Zasolenie 5 g/kg (‰) oznacza, że w 1000 g wody znajduje się 5 g soli. Jeśli weźmiecie
wysokie naczynie i nalejecie do niego litr wody, a następnie wsypiecie do niego łyżeczkę
soli kuchennej (ok. 5g) i wymieszacie, to uzyskacie właśnie zasolenie 5 g/kg. Średnie
zasolenie oceaniczne wynosi 35 g/kg. Oznacza to, że w 1000g wody znajduje się 35 g soli.
Czy potrafilibyście uzyskać takie zasolenie z soli kuchennej i wody? Jak myślicie, ile
łyżeczek soli musielibyście wsypać do 1 l wody?
CIEKAWOSTKA
b
Tak! 7 łyżeczek, bo 7 x 5 g = 35 g.
Ile łyżeczek soli jest w 1 litrze wody morskiej
Czy wiecie, że:
Każda kropla wody opadająca na ziemię zawiera niewielką ilość rozpuszczonego
dwutlenku węgla, który nadaje jej lekko kwasowy odczyn. Taka „kwaśna” kropla
uderzając w skałę prowadzi do jej powolnej erozji oraz produkcji jonów. Woda opadowa
wraz z wypłukanymi jonami trafia do strumieni i rzek, które przepływając przez skały,
piaski i glebę wypłukują kolejne jony by ostatecznie trafić do mórz i oceanów. Wiele z
rozpuszczonych jonów wykorzystywanych jest przez organizmy i w ten sposób
usuwanych z wody. Pozostałe akumulują się a ich koncentracja rośnie z czasem.
CIEKAWOSTKA
cSkąd pochodzi sól w morzach i oceanach
Czy wiecie, że:
W wodzie morskiej najwięcej jest:
kationów
• sodu (Na+),
• potasu (K+),
• magnezu (Mg2+)
• glinu (Al3+)
oraz anionów
• chlorkowych (Cl-),
• siarczanowych (HSO-4, SO2-4)
• węglanowych (HCO-3, CO2-3),
które nadają wodzie gorzki lub gorzko-słony smak.
SÓL MORSKA
02Skład soli morskiej
19,34
10,75
2,70
1,29
0,42
0,39
0,25
A N I O N YC H L O R K O W E
K A T I O N YS O D U
A N I O N YS I A R C Z A N O W E
K A T I O N YW A P N I A
K A T I O N YP O T A S U
I N N E
U D Z I A Ł J O N Ó W
W S O L I
M O R S K I E J
C l - Na + SO 42 - Mg 2+
K A T I O N YM A G N E Z U
C a 2+ K +
Koncentracja
w ppt
55,07 %
30,62 %7,72 %
3,68 %
1,17 %
1,10 %
0,63 %
A N I O N Y C H L O R K O W E C l -
K A T I O N Y S O D U N a +A N I O N Y S I A R C Z A N O W E S O 42 -
K A T I O N Y M A G N E Z U M g 2 +
K A T I O N Y W A P N I A C a 2 +
K A T I O N Y P O T A S U K +
I N N E
U D Z I A Ł J O N Ó W
W S O L I
M O R S K I E J
Prawie 90 % wszystkich jonów
rozpuszczonych w wodzie morskiej stanowią sód i chlor.
Wszystkie oceany i morza otwarte zawierają takie same sole będące w takim samym
stosunku procentowym. Woda z poszczególnych zbiorników różni się między sobą jedynie
stężeniem, czyli stosunkiem ilości wszystkich soli do ilości wody. Jest to podstawowa
reguła stałości składu wody morskiej zwana regułą Dittmara.
Zwróćcie uwagę, że regułą ta odnosi się do zbiorników otwartych, a Morze Bałtyckie
takim nie jest.
SÓL MORSKA
02Reguła Dittmara
Zarówno wody morskie, jak i słodkie zawierają sole, ale w wodach słodkich jest ich
znacznie mniej (zasolenie świeżej wody wynosi mniej niż 0.5 ‰), stąd smak soli pozostaje
niewyczuwalny.
Na świecie płyną rzeki, które są zasilane głównie wodą deszczową zawierającą niewielkie
ilości soli. Gdy rzeki płyną przez skały wapienne, dochodzi do rozpuszczają się związków
wapnia co skutkuje podwyższeniem zasolenia wody. Dlatego również wody określane
mianem słodkich mogą mieć różne zasolenie.
CIEKAWOSTKA
d
Czy wiecie, że:
Dlaczego rzeki i jeziora są słodkie
Czy wiecie, że:
CIEKAWOSTKA
e
W wodach niektórych jezior bezodpływowych może dochodzić do akumulacji soli
dopływających rzekami a tym samym wzrostu ich zasolenia. Dodatkowym czynnikiem
zwiększającym zasolenie jezior może być parowanie wody w wyniku wysokich temperatur
oraz podziemne źródła słonych wód.
Jeziora, których wody mają zasolenie powyżej 20 ‰ nazywamy słonymi jeziorami.
Jednym z najbardziej znanych przykładów słonego jeziora jest Morze Martwe, słynące
z tego, iż na skutek wysokiego (220-260 ‰) zasolenia jego wód, nawet osoby nieumiejące
pływać, mogą unosić się na wodzie.
Morze Martwe nie jest jednak najbardziej słonym jeziorem. Do bardziej zasolonych należą
m.in.: jezioro Patience w Kanadzie (do 428 ‰) i jezioro Asal w Dżibuti (do 350 ‰).
Dlaczego w Morzu Martwym nie można się utopić
ŚREDNIE ZASOLENIE03
Średnie zasolenie mórz i oceanów
Średnie zasolenie mórz i oceanów wynosi 35 g/kg.
Średnie zasolenie wód maleje wraz ze wzrostem szerokości geograficznej. Najwyższe
zasolenie występuje w strefie międzyzwrotnikowej, najniższe w strefie
okołobiegunowej. Bardzo małym zasoleniem charakteryzują się morza śródziemne
w umiarkowanych szerokościach geograficznych. Wśród mórz najmniejszym
zasoleniem charakteryzuje się Morze Bałtyckie.
Średnie zasolenie w pionie w oceanie nie zmienia się do głębokości 400 m. Dopiero
poniżej tej głębokości zasolenie ulega zmianie i waha się we wszystkich szerokościach
geograficznych od 34 do 35 g/kg.
MA
PA
ZA
SO
LE
NIA
WÓ
D M
OR
SK
ICH
(2
00
1)
Każdego dnia do mórz i oceanów dostarczana jest rzekami nowa porcja soli. Szacuje się,
że wszystkie rzeki świata dostarczają rocznie do oceanu ok. 4 bilionów ton soli w formie
rozpuszczonej. Dlaczego więc średnie zasolenie oceanów (35 ‰) nie rośnie z dnia na
dzień, lecz pozostaje na tym samym poziomie?
Prawdopodobnie pierwotnie morza i oceany były tylko lekko słone. Z czasem, wraz
z kolejnymi opadami deszczu nowe porcje soli dopływające do mórz sprawiły, że stawały
się one coraz bardziej słone. Obecnie średnie zasolenie oceaniczne nie zmienia się. Jest to
wynikiem osiągnięcia równowagi pomiędzy ilością soli napływających do oceanu
a ilością soli wytrącanych do osadów dennych.
CIEKAWOSTKA
fDlaczego średnie zasolenie oceanów się nie zmienia
Czy wiecie, że:
W zależności od regionu, głębokości oraz
pory roku, wartości zasolenia w Morzu
Bałtyckim znacznie się różnią. W warstwie
powierzchniowej zmniejsza się ono
stopniowo od cieśnin duńskich (~ 20)
w kierunku wschodnim. W Morzu Bełtów
wynosi około 16, przy polskich
wybrzeżach - 7, w Zatoce Puckiej spada do 6,
w Zalewie Wiślanym wynosi tylko od 1 do 3,
w Zatoce Fińskiej i Botnickiej spada do 2.
ŚREDNIE ZASOLENIE03
Średnie zasolenie Morza Bałtyckiego
Średnie zasolenie Morza Bałtyckiego wynosi 7.
ŚREDNIE ZASOLENIE03
Średnie zasolenie Morza Bałtyckiego
Zasolenie wód Morza Bałtyckiego zmienia się również
w ciągu roku. Od początku wiosny do jesieni, w skutek
nagromadzania się wód pochodzenia lądowego, następuje
stopniowy spadek zasolenia, by następnie ponownie wzrosnąć
w wyniku mieszania się dwóch warstw wód. Dolna warstwa
wód, oddzielona halokliną, charakteryzuje się wzrastającym
w kierunku dna zasoleniem. Miejscami, np. w Basenie
Bornholmskim na głębokości 100 m, może osiągać wartość
16, podczas gdy przy powierzchni ma zaledwie 7.5.
Aktualne wartości zasolenia w różnych rejonach Morza Bałtyckiego można sprawdzić na
stronie: http://satbaltyk.iopan.gda.pl, w zakładce: Hydrologia>Zasolenie powierzchniowe
morza.
MA
PA
ZA
SO
LE
NIA
MO
RZ
A B
AŁT
YC
KIE
GO
Pomimo, iż obecnie zasolenie podaje się w jednostkach zasolenia absolutnego (g/kg),
w przypadku Morza Bałtyckiego stosuje się nadal zasolenie w skali praktycznej. Wynika to
z wyjątkowości naszego morza. Na skutek dużego i zmiennego w ciągu roku dopływu wód
rzecznych , udział soli wapnia w składzie wody Bałtyckiej zmienia się w ciągu roku. Nie
możemy więc zastosować reguły stałości składu Dittmara a tym samym zasolenie należy
podawać w skali praktycznej.
CIEKAWOSTKA
gDlaczego w Bałtyku mierzymy zasolenie praktyczne
Czy wiecie, że:
Zasolenie chwilowe wó oceanicznych może się różnić o kilka jednostek nie tylko
w zależności od miejsca, ale również od czasu pomiaru. Jest to wynikiem wielu czynników.
Najważniejsze z nich to:
• temperatura powietrza – im wyższa temperatura tym wyższe zasolenie na skutek
parowania wody z powierzchni mórz i oceanów.
• opady atmosferyczne – im wyższe opady tym niższe zasolenie
• dopływ wód rzecznych – im wyższy dopływ tym niższe zasolenie
• formowanie się lodu – im więcej lodu tym wyższe zasolenie (podczas tworzenia się lodu
w morzu, zamarza tylko woda, a zawarte w niej sole uwalniane są do niższych warstw
wody)
• topnienie się lodu – powoduje wzrost objętości wody a tym samym spadek zasolenia
• pionowe mieszanie i poziome przenoszenie mas wodnych dopływ wód dennych
o zasoleniu innym niż zasolenie danego morza czy oceanu
CZYNNIKI
04Czynniki wpływające na zasolenie
• Temperatura - Położenie Bałtyku w średnich szerokościach geograficznych wpływa
między innymi na ilość promieniowania słonecznego docierającego do wód naszego
morza, a także na zmienność ilości promieniowania w ciągu roku. Wzrost
promieniowania słonecznego skutkuje wzrostem temperatury powietrza. Na skutek
wzrostu temperatury następuje odparowanie części objętości wody. Nie ma to wpływu na
ilość soli w morzu. Dlatego przy tej samej ilości soli, lecz zmniejszonej objętości wody,
następuje wzrost zasolenia.
CZYNNIKI
04Czynniki wpływające na zasolenie Bałtyku
• Opady atmosferyczne - Opady deszczu lub śniegu, zwłaszcza intensywne, przyczyniają
się do zmniejszenia zasolenia, na skutek rozcieńczania roztworu jakim jest woda morska.
Im wyższe opady, tym niższa wartość zasolenia.
CZYNNIKI
04Czynniki wpływające na zasolenie Bałtyku
• Dopływ wód rzecznych - Zlewisko Morza Bałtyckiego tworzy aż 250 rzek, z czego
największe to: New, Wisła, Dźwina, Niemen i Odra. Im więcej „słodkiej” wody
dopływa do Bałtyku tym jego zasolenie jest mniejsze. Należy pamiętać, że wielkość
dopływu wód rzecznych do Bałtyku różni się w zależności od pory roku i największe
jest wiosną. Stąd właśnie w tym okresie rzeki mają największy wpływ na zasolenie.
CZYNNIKI
04Czynniki wpływające na zasolenie Bałtyku
• Dopływ wód oceanicznych - Zamknięty charakter naszego morza sprawia, że dopływ
bardziej zasolonych wód z Morza Północnego jest niewielki w ciągu roku. Tylko
epizodycznie (co 10-13 lat), przy określonym układzie barycznym (silnym
i długotrwały wiatr znad Oceanu Atlantyckiego) dochodzi do znacznie większych
wlewów słonych wód. Wlewy te zmieniają zasolenie zarówno wód
powierzchniowych jak i głębinowych Bałtyku.
CZYNNIKI
04Czynniki wpływające na zasolenie Bałtyku
• Formowanie oraz topnienie się lodu - Podczas surowychzim, temperatura wód Bałtyku spada poniżej punktuzamarzania, który dla słonawych wód MorzaBałtyckiego wynosi niewiele poniżej 0°C (dla zasolenia6, temperatura zamarzania wynosi Tf = -0.33°C).Zjawiska lodowe o największej miąższości występująw Zatoce Botnickiej. Zamarzanie wód Bałtyku przypadazwykle na połowę listopada. Zaczyna się od północnegowybrzeża Zatoki Botnickiej i postępuje w kierunkupołudniowym.
CZYNNIKI
04Czynniki wpływające na zasolenie Bałtyku
MA
PA
ZLO
DZ
EN
IA B
AŁT
YK
U W
SEZ
ON
IE Z
IMO
WYM
20
16
/20
17
W Morzu Bałtyckim zasolenie, obok
temperatury, jest głównym czynnikiem
determinującym jego uwarstwienie. Na
skutek wlewów wody z Morza Północnego,
Morze Bałtyckie cechuje się stałym
dwupoziomowym uwarstwieniem.
Jednorodna pod względem zasolenia
warstwa powierzchniowa od warstwy
głębokowodnej oddzielona jest halokliną,
usytuowaną na głębokości 40 – 80 m.
CIEKAWOSTKA
hDlaczego w Bałtyku mierzymy zasolenie praktyczne
Czy wiecie, że:
W A R S T W A W Ó D P O W I E R Z C H N I O W Y C H
W A R S T W A W Ó D G Ł Ę B I N O W Y C H
0
20
40
60
80
100
6 8 10 12 14 16
W A R S T W A H A L O K L I N Y
ZASOLENIE
GŁĘ
BO
KO
ŚĆ
[m
]
Termin haloklina pochodzi od dwóch greckich słów: hals, halo- oznaczający „sól” , oraz
klinein oznaczające „nachylenie”.
W oceanografii haloklina to warstwa przejściowa pomiędzy mniej słonymi wodami nad nią
i bardziej zasolonymi wodami pod nią. Jej cechą charakterystyczną jest duży pionowy
gradientem zasolenia czyli względnie szybki wzrost zasolenia wraz z głębokością.
HALOKLINA
05Definicja, występowanie w Morzu Bałtyckim
Pionowy rozkład zasolenia w morzu zależy od wielu procesów, takich jak parowanie lub
zamarzanie powierzchni morza, pionowe mieszanie się wód, prądy morskie czy procesy
geochemiczne i biologiczne.
Jakie jest średnie
zasolenie wód
Morza
Bałtyckiego?
Jakie jest średnie
zasolenie wód
oceanicznych?
Co to jest
haloklina?
Co to jest
zasolenie?
Co jest jesdnostkązasolenia?
Co to jest
zasolenie
praktyczne?
Jakie są czynniki
wpływające na
zasolenie mórz
i oceanów?
Jakie czynniki wpływają na
zasolenie wód Morza
Bałtyckiego?
Jakie jony stanowiąprawie 90 %
wszystkich jonów
wodzie morskiej?
Czy zasolenie
wód Bałtyku zmienia się
w ciągu roku?
Czy
wszystkie jeziora sąsłodkie?
Co to jest
reguła
Dittmara?
PYTANIA
06Ile zapamiętałeś po wykładzie
Ile jest łyżeczek soli
w 1 litrze wody z
Morza Bałtyckiego?