El agua, líquido vital para la vida, es el compuesto más abundante en la superficie de nuestro planeta. El 94% es agua salada y no es apta para consumo humano. El 6% restante se encuentra en hielo glaciar, subsuelo, ríos y lagos.

Agua Subterránea

El agua subterránea es la que se encuentra en el subsuelo y es usada para riego y bebida. Se extrae por medio de pozos perforados hasta 600 metros. Su recarga es lenta (decenas a cientos de años).

Química del Agua

La fórmula química del agua (H₂O) nunca es pura. Siempre tiende a disolver minerales. El agua potable necesita tener entre 200 y 500 mg de minerales disueltos en cada litro de agua (ej. calcio y carbonatos).

Sólidos Disueltos en el Agua

Los principales elementos disueltos en el agua son: sodio, potasio, calcio, magnesio, carbonato, sulfato y cloro (elementos mayores). Sin embargo, hay una gran cantidad de otros elementos en proporciones muy pequeñas (elementos traza).

Elementos Traza Esenciales

Los principales elementos traza esenciales son: Fe, Mn, Zn, F, I, NO₃, PO₄, y muchos otros. Las concentraciones están en unos cuantos miligramos por cada litro de agua (mg/l).

Elementos Traza No Esenciales

Existen muchos otros iones disueltos en el agua natural que no tienen una función biológica. Estos son: As, Se, Pb, Cr, Cd, etc. Sus concentraciones generalmente están en fracciones de mg/l.

¿De dónde vienen los elementos disueltos en el agua?

El agua de lluvia incorpora O₂ y CO₂ de la atmósfera. Al caer la lluvia disuelve minerales de las rocas. Al infiltrarse en el subsuelo disuelve aún más minerales. De esta manera el agua va adquiriendo más elementos disueltos.

Poder Físico y Químico del Agua

El agua tiene un gran poder físico. Las tormentas arrastran miles de toneladas de material. El agua disuelve anualmente también miles de toneladas de minerales.

Fuentes Naturales de Elementos Traza

Volcanes y zonas de minas aportan elementos traza al agua natural en cantidades altas. Esto produce que localmente el agua no sea potable. Cuando un elemento es tóxico se dice que es contaminante.

Fuentes Humanas de Elementos Contaminantes

Desde la revolución industrial, los desperdicios de la sociedad aportan gran cantidad de elementos tóxicos al agua. Esto produce cantidades anómalas de elementos contaminantes en el agua (principalmente subterránea).

Contaminación del Agua

El número de sustancias potencialmente tóxicas que usamos y que tiramos aumenta día con día. No se sabe el impacto ambiental de muchas de estas sustancias.

Niveles de Contaminación

Por increíble que parezca, solo se necesitan unas fracciones de mg/l de algunos elementos para ser contaminantes. Ejemplo: As (0.05), Cd (0.01), Se (0.01), Hg (0.002), Pb (0.05). Muchos orgánicos.

Contaminación Industrial y Municipal

Aunque existe una Normatividad Ambiental Oficial, existen miles de sitios potencialmente contaminantes. Ejemplo: Sitios mineros, basureros, sitios industriales, tiraderos clandestinos, derrames de petróleo, etc.

Grado de Contaminación Actual

Países del primer mundo tienen un inventario de sus sitios contaminados e invierten grandes sumas en restauración y limpieza. Sin embargo, en los países en desarrollo, no existe tal inventario, lo cual es una prioridad a nivel nacional.

Investigaciones de Geoquímica Ambiental

La geoquímica ambiental investiga el origen, movilidad, características, reacciones, etc., de los contaminantes en agua. Se basa en trabajos de campo e investigaciones de laboratorio. Día con día más gente se interesa en esta área.

Objetivos de la Geoquímica del Agua

• Evaluar la calidad de las fuentes de agua.
• Realizar un inventario de sitios contaminados.
• Investigar características de elementos contaminantes.
• Investigar reacciones y cambios en el agua.
• Proponer acciones de mitigación, remediación.

Metas de la Geoquímica del Agua

• Promover la conciencia ambiental.
• Conseguir financiamiento para las investigaciones.
• Promover acciones de mitigación, contención y remediación de sitios contaminados.
• Mantener un ambiente limpio, y heredarlo a las próximas generaciones.

Las Corrientes Marinas

Concepto

Las corrientes marinas son movimientos de agua en el océano que perduran durante un tiempo prolongado y se extienden a lo largo de una región de gran tamaño.

Causas

Son provocadas y modifican su dirección por influencias eólicas o por las fuerzas de gradientes de presión (densidad y temperatura) en el agua y por la fuerza desviadora de la rotación de la Tierra (efecto de Coriolis).

Calor Solar

Calienta la superficie del océano y genera diferencias de temperatura; el agua fría pesa más que la caliente de modo que el agua de las zonas polares tiende a hundirse por debajo del flujo de agua caliente procedente del ecuador.

Rotación Terrestre

Giro constante por el cual, tanto vientos como corrientes se desvían hacia la derecha en el HN y hacia la izquierda en el HS. Esto se conoce como Efecto Coriolis.

Viento

Modifica la acción de las corrientes. Es afectado por el calor solar y la rotación terrestre. En los trópicos, los vientos Alisios llevan aguas en dirección oeste hacia el ecuador y en latitudes altas, los vientos del oeste las llevan en dirección opuesta originando la circulación oceánica.

Características de las Corrientes Marinas

Son flujos de agua en una dirección dada.

Relación entre Viento y Corrientes Marinas

Los vientos constituyen fuerzas externas que pueden explicar la circulación general de la superficie de los océanos. Así, las principales causas de las corrientes marinas son: Vientos permanentes soplando sobre la superficie del agua (que producen fricción y arrastre de las moléculas superficiales del agua oceánica) y diferencias de densidad entre masas de agua.

Corrientes Oceánicas y Circulación Termohalina

Las corrientes son esenciales en la distribución latitudinal del calor. El calor excedente del Trópico (radiación entrante menos radiación infrarroja saliente) es llevado a latitudes altas con déficit en insolación, templando sus climas.

Corrientes Marinas Superficiales

La circulación oceánica superficial resulta de varios procesos:

1. El viento que actúa en la superficie del agua (fricción y arrastre de moléculas de agua).
2. Las diferencias de densidad entre masas de agua (calentamiento y enfriamiento y evaporación y precipitación).
3. Influencia de la disposición de los continentes y los litorales.

En el H.N. los vientos se desvían a la derecha y la izquierda en el H.S., debido a la rotación terrestre y es explicado por el efecto de Coriolis.

Corrientes Marinas Superficiales Permanentes

1. La corriente de Humboldt.
2. La corriente del Golfo.
3. Las corrientes Ecuatoriales.

Dinámica de los Océanos

Munk propone una explicación general para la generación de corrientes, a partir de un océano teórico.

Situación 1

El océano teórico es rectangular, con eje principal N-S, con límites continentales al W y E. El océano rota y sobre él soplan vientos zonales uniformes del W con dirección e intensidad constantes. En este sistema se tiende a acumular agua en el lado Este del océano, con pendiente uniforme y equilibrada por el empuje constante del viento. Verticalmente se genera circulación con convergencia en el Este y hundimiento de agua hasta una profundidad que es función de la fuerza del viento y de la distribución vertical de las densidades.

Situación 2

Si en este mismo océano, los vientos tienen una dirección constante, pero hay variación en la intensidad con la latitud, habrá asimetría de las fuerzas de arrastre debidas al viento. En este caso la pendiente será más abrupta hacia el sur que hacia el norte, generando en el Este un movimiento horizontal llevando agua de la zona de fuertes vientos a la de vientos débiles. Por la existencia de límites continentales y por la continuidad de los vientos el movimiento será rotatorio.

Situación 3

Si los vientos no sólo tienen variaciones latitudinales de intensidad, sino también de dirección, se generará bajo la influencia de estas fuerzas, y en presencia de los límites este y oeste de los océanos, una circulación activa de células horizontales con movimientos rotatorios (giros), en este caso muy próximo a la realidad.

Conclusiones

• Los vientos alisios y los del W determinan en cada H la circulación en giros del agua superficial del océano.
• Cada circuito tiene una rama ecuatorial en dirección E-W, y una rama subpolar que va de W a E; unidas por circulaciones con una componente meridiana ± paralela a los continentes.
• Entre las dos corrientes ecuatoriales se forma una contracorriente ecuatorial de dirección inversa (con pendiente de 4cm por 1000 Km). Es una corriente de retorno que lleva una parte de las aguas acumuladas en el oeste por los alisios.
• En el H.N, entre los vientos del W y la circulación polar establecida por vientos del N y NE relacionados con el anticiclón polar, aparece una circulación ciclónica subpolar.

Conclusiones Adicionales

• Por la rotación de la T hacia el E y por la variación de la intensidad del efecto de Coriolis con la latitud, el centro de los giros está desplazado hacia el lado oeste y las corrientes son más fuertes en el lado oeste de los océanos que en el lado este.
• Por ello, en cada giro hay una corriente fuerte en el lado oeste y una corriente de compensación en el sector central y Este.
• Esto se puede reconocer; por ejemplo en la fuerte C. del Golfo en el Atlántico Norte; la de Kuro Shio en Pacífico Norte (10 km/h), mientras que la de California se mueve a una velocidad de menos de 2 km/h. En el Atlántico Sur la C. de Brasil; la de Las Agujas en el océano Indico y la del Este de Australia en el Pacífico Sur.

El sistema de corrientes oceánicas, superficiales y termohalinas, no tiene la misma fuerza en el Océano Pacífico.

Por estas diferencias, el Atlántico Norte es más cálido y salado que el Pacífico Norte. En la franja 45ºN – 60ºN, el Atlántico Norte tiene temp. media superficial de 10ºC y 34,9‰, mientras que el Pacífico Norte tiene temp. de 6,7ºC y 32,8 ‰.

Dinámica en el Pacífico y Atlántico

• La alta S%° del Atlántico se explica por alta evaporación que supera las precipitaciones y escorrentías de ríos que desembocan en él.
• En el Pacífico, las montañas del oeste americano provocan lluvias abundantes e impiden la penetración de la humedad en el continente.
• El vapor del Pacífico que los vientos del oeste llevan a Norteamérica, produce lluvias costeras y vuelve al océano sin penetrar en el continente.
• Europa no tiene barreras montañosas y gran parte de la humedad atlántica se aleja al Asia y no es recuperada por el Atlántico.
• Existen áreas donde el agua superficial se hunde, y áreas de afloramiento (upwelling) de aguas profundas que suben hasta la superficie.

Dinámica en el Pacífico y Atlántico (Continuación)

• Estas áreas se sitúan en zonas de divergencia de aguas superficiales, y son reemplazadas por aguas ascendentes profundas.
• Extensa zona de upwelling es la franja ecuatorial del Pacífico Oriental, donde el agua superficial, movida por los alisios, tiende a diverger hacia el norte y hacia el sur, dejando espacio llenado por aguas ascendentes más frías («La Niña»).
• También se producen afloramientos en costas donde las aguas superficiales, por acción de vientos y rotación terrestre, tienden a alejarse mar adentro.
• Ocurre en los márgenes orientales de las cuencas del Atlántico y del Pacífico. En estas costas los afloramientos dan lugar a la aparición de corrientes frías (Canarias y Benguela, en el Atlántico; California y Humboldt, en el Pacífico).

Importancia de las Corrientes Marinas

La investigación de corrientes es importante por distintas razones:

• Transporte de calor y materias.
• Distribuir los nutrientes (esenciales para la fauna y flora marinas) y los gases (CO₂) y sustancias tóxicas.
• Son importantes para la navegación.
• Influyen en el clima y son estudiadas para describir la función de los ecosistemas.
• Hay corrientes frías y cálidas. La Ta de las corrientes —en relación con el agua vecina o a mayor profundidad y la costa aledaña —puede incidir en el clima y en las precipitaciones.
• Las corrientes tienen velocidades de muchos m/s. Las débiles apenas unos cm/s.
• Las corrientes son afectadas por los perfiles de las costas, y pueden determinar la fisonomía de los litorales.

Clases de Corrientes

Cerca al litoral hay corrientes de poca intensidad.

Corrientes Litorales o Locales

• Son periódicas, tienen regularidad en dirección y en velocidad.
• Se deben a las mareas, se les llama corrientes de marea.
• Sus desviaciones en rumbo e intensidad son persistentes, lo que las hacen violentas y peligrosas (velocidad > de 10 nudos).
• Las corrientes de marea pueden ser alternantes (ascenso y descenso), o giratorias, toman todas las direcciones posibles en los cambios de marea.

Las grandes corrientes se presentan en océano abierto y se diferencian en superficiales y de profundidad.

Corrientes Superficiales

• Transportan grandes masas de agua cálida del ecuador a los polos, distribuyendo el calor de los trópicos al resto del planeta.
• Circulan independientes en los H.N. y H.S. e influyen hasta ± 2 000 m de prof.
• Son aperiódicas. No tienen regularidad en dirección ni en velocidad, por la desigual distribución de energía solar o las caprichosas fuerzas de los vientos.

Los oceanógrafos distinguen 3 corrientes aperiódicas: de densidad, de deriva y de pendiente.

Corrientes de Densidad

• Están ligadas a diferencias de Ta y S%°, por tanto a la densidad.
• Se mueven por zonas de igual densidad a diferentes profundidades en el océano.
• Son C. de densidad: la C. del Golfo, la C. de Kuro-Shivo y la C. Ecuatorial: las tres transportan enormes masas de agua.

Corrientes de Deriva

• Son causadas por el viento, la gravedad y el efecto de Coriolis.
• El viento sopla algún tiempo en una dirección, arrastra partículas superficiales. El movimiento se extiende luego a otras capas hasta que todo el estrato superficial se pone en movimiento.
• Con la Tierra inmóvil, la C. de deriva tendría la dirección del viento, pero por el efecto de Coriolis, la C. de superficie se desvía alcanzando, a veces, ángulos hasta de 45 grados.
• Al aumentar la profundidad, el ángulo de desviación aumenta y la velocidad disminuye.
• A determinada profundidad, la C. puede ser contraria a la dirección superficial, y su velocidad muy reducida.

Corrientes de Profundidad

• Se originan en los O. Antártico y Ártico.
• Se desplazan hacia el ecuador, pasando de un hemisferio a otro a través de los fondos oceánicos.

Tipos de Corrientes

Hay dos tipos de corrientes:

Corrientes Superficiales

Se ajustan a la circulación atmosférica, y están condicionadas por los vientos (del Oeste y Alisios). Hacen que estas corrientes circulen en la dirección de las agujas del reloj en el H.N. y al revés en el sur.

Corrientes Profundas

Se mueven por diferencias de densidad del agua del mar (condicionada por temperatura y salinidad). Se ven también condicionadas por la topografía de los fondos (posición de Dorsales y Taludes). En las corrientes profundas, el agua fría, más densa, desciende a > profundidad desde las latitudes altas y van hacia el ecuador. Las corrientes profundas tienden a seguir los bordes occidentales de los océanos por efecto de rotación de la Tierra. Su velocidad entre 2 y 40 cm/s siendo la media de 10 a 20 cm/s. Esta velocidad es importante por transportar mayor o menor cantidad de sedimentos (generalmente grano fino).

Up-Welling = Afloramientos

En zonas costeras, y debido a C. marinas profundas, los materiales sedimentados en el fondo (nitratos, nitritos, fosfatos) son elevados a la superficie, donde son aprovechados por organismos planctónicos, mejorando la cadena alimenticia marina.

Clases de Corrientes (Clasificación)

Se clasifican en cinco grandes grupos:

Corrientes Oceánicas

Son aperiódicas, como Gulf Stream, o con periodos muy largos, como las monzónicas. Transportan grandes masas de agua a distancias de miles de km afectando a la capa superficial.

Corrientes de Marea

Son periódicas, diurnas o semidiurnas. Están afectadas por la atracción lunar.

Corrientes que Acompañan al Oleaje y la Marejada

Son responsables de grandes modificaciones del litoral durante las tempestades, bajo el efecto de corrientes que pueden alcanzar de 0,50 m/s.

Corrientes de Turbidez

Coexisten con otras corrientes, teniendo gran influencia en su génesis y extensión, como por ejemplo en las grandes corrientes oceánicas.

Corrientes de Densidad

Se dan por la presencia vertical de 2 masas de agua con densidades diferentes, de modo que la superior tenga mayor densidad que la inferior y la superficie isobárica sea oblicua. Actúa sobre ambas masas la fuerza de coriolis que facilita el movimiento de una sobre otra.

Volumen del Flujo de Agua

La unidad de medida del flujo es el Sverdrup. En donde, 1 Sv =10⁶ m³/s

Ejemplos de Corrientes Marinas

• Del Golfo: 55 Sv
• Canarias: 2-16 Sv
• Antártica circumpolar: 150 Sv
• Kuroshio: 50 Sv

Las C. limítrofes fluyen en los bordes continentales transportando aguas cálidas hacia los polos en el lado occidental de los océanos y aguas frías hacia el ecuador.

Las C. limítrofes occidentales son angostas (100 Km); profundas (hasta 2000 m), de alta velocidad (> 100cm/seg) y transportan una masa de agua de unos 100×10⁶ m³/s (100Sv).

Volumen del Flujo de Agua (Continuación)

Las C. limítrofes orientales son + anchas (300 Km), más profundas menores (200 m), velocidades bajas (10 cm/s) y transportan menos que su respectiva C. limítrofe occidental (10 Sv).

Resumen del Flujo de las Corrientes Marinas

El modelo de flujo de las corrientes marinas se debe a los siguientes mecanismos:

1. Vientos superficiales que por fricción mueven el agua de la superficie oceánica.
2. La forma de las cuencas oceánicas y los continentes que las rodean rigen las corrientes en un movimiento circular.
3. La fuerza de Coriolis actúa desviando las corrientes y el viento.
4. Existen diferencias de altura en la superficie del mar.

Efectos de las Corrientes Marinas

Las corrientes marinas transportan grandes masas de agua y energía calórica, recorriendo grandes distancias. Desempeñan papel activo en la distribución de la Ta, de las sales y de los organismos, ejerciendo influencia sobre el clima, el estado del tiempo, el fondo y la productividad.

Efectos de las Corrientes Marinas

1. Efectos de las corrientes sobre el clima.
2. Efectos de las corrientes sobre las condiciones del mar.
3. Efectos de las corrientes sobre el traslado de materiales.
4. Efectos de las corrientes en los recursos biológicos.

Mediciones Directas de Corrientes

Las mediciones directas de corrientes se pueden realizar utilizando equipos electrónicos (correntómetros), boyas a la deriva, etc.

• Correntómetros de flotación
• Correntómetros electrónicos

Volumetría

La volumetría es un método químico para medir cuánta cantidad de una disolución se necesita para reaccionar exactamente con otra disolución de concentración y volumen conocidos. Para ello se va añadiendo gota a gota la disolución desconocida o problema a la otra disolución (disolución valorada) desde un recipiente cilíndrico denominado bureta, hasta que la reacción finaliza. Según el tipo de reacción que se produzca, la volumetría será, por ejemplo, volumetría ácido-base, de oxidación-reducción o de precipitación. El final de la reacción suele determinarse a partir del cambio de color de un indicador.

Con EDTA con una concentración conocida, se puede medir cuánta cantidad de iones, y a partir de ello determinar la concentración de dicha disolución.

Objetivos Determinados

Medir la dureza del agua.