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.
Caratteristiche fisiche
La
densità delle acque marine dipende dalla salinità,
dalla temperatura e dalla pressione corrispondente alla profondità
cui si trova l'acqua, e il suo valore segue le variazioni di questi
tre parametri. Considerando unicamente la salinità e la
temperatura, la densità varia tra 1,008 e 1,030 g/cmc ;
oscillazioni più ampie possono però aversi nei mari
interni.
La densità aumente generalmente con l'aumentare della salinità
e dcresce all'aumentare della temperatura. A parità di
salinità e di temperatura, aumenta con la profondità
essendo l'acqua di mare comprimibile. Riunendo in una rappresentazione
planimetrica tutti i punti aventi uguale densità si ottnegono
delle linee (isopicniche) il cui esame è fondamentale nello
studio della statistica e della dinamica delle masse marine. A
una distribuzione di isopicniche stratificate e parallele alla
superfice marina, con valori che crescono dall'alto verso il basso,
corrisponde una condizione di stabilità ; a una qualunque
distribuzione diversa corrisponde uno stato di instabilità
che determinauno scorrimento d'acqua (correnti termoaline).
