CLASIFICACION DE LAS AGUAS POR EL CONTENIDO DE SALES DISUELTAS

La salinidad es el contenido de sales minerales disueltas en un cuerpo de agua. Dicho de otra manera, es válida la expresión salinidad para referirse al contenido salino en suelos   o   en   agua.   El   sabor   salado   del aguase   debe   a   que   contiene cloruro   de sodio (NaCl). El porcentaje medio que existe en los océanos es de 3,5% (35 gramos por cada litro de agua). Además esta salinidad varía según la intensidad de la evaporación o el aporte de agua dulce de los ríos aumenta en relación a la cantidad de agua. La acción   y   efecto   de   disminuir   o   aumentar   la   salinidad   se denomina desalinización y salinización, respectivamente.

Salinidad media   anual   superficial   para   los océanos,   en unidades   prácticas   de salinidad (PSU) o gramos de sal por litro (de Atlas oceánico mundial 2001).

LA SALINIDAD ES UNA propiedad importante de aguas usadas industriales y de cuerpos de agua naturales. Originalmente este parámetro se concibió como una medida de la cantidad total de sales disueltas en un volumen determinado de agua. Dado que la determinación   del   contenido   total   de   sales   requiere   de   análisis   químicos   que consumen mucho tiempo, se utilizan en substitución métodos indirectos para estimar la   salinidad.   Se   puede   determinar   la   salinidad   de   un   cuerpo   de   agua   a   base   de 

determinaciones  de:   conductividad,  densidad,   índice  de   refracción  ó   velocidad  del sonido en agua.

La Tabla 1 nos presenta la abundancia relativa de los iones más comunes en cuerpos de agua dulce y en aguas oceánicas. Los iones y los elementos presentes en cuerpos de agua naturales se originan de procesos de mineralización y desgaste de las rocas que forman  la   corteza   terrestre  y  de  emanaciones  del  manto   terrestre,  a   través  de   la actividad volcánica.  El  agua de mar está compuesta en promedio de un 96.52% de agua y un 3.49% de substancias disueltas (mayormente sales). La abundancia relativa de   los   iones   es   constante   en   aguas   oceánicas   bien  mezcladas.   No   obstante,   hay variaciones en el contenido total de sales entre aguas oceánicas de latitudes altas y bajas.   Al  mismo   tiempo,   hay   diferencias   en   la   salinidad   a   lo   largo   del   perfil   de profundidad. El contenido de los iones de Cl- , SO4 =, Ca++, Mg++, Na+, y K+ representa más del 99% del total de sales en el océano. El ión de sodio es el catión más abundante en agua de mar (aproximadamente 30.4%), mientras que el  ión cloruro es el anión principal (aproximadamente 55.2%).

Las   aguas   superficiales   son   más   saladas   porque   la   evaporación   hace   que   la concentración de sal aumente. El contenido salino de muchos lagos, ríos, o arroyos es tan pequeño, que a esas aguas se las denomina agua dulce. El contenido de sal en agua potable es, por definición, menor a 0,05 %. Si no, el agua es señalada como salobre, o definida como salina si contiene de 3 a 5 % de sal en volumen. Por encima de 5% se la considera salmuera. El océano es naturalmente salino con aproximadamente 3,5 % de sal.   Algunos lagos o mares son  más   salinos.   El mar  Muerto,   por   ejemplo,   tiene   un contenido superficial de alrededor del 15 %.

El término técnico de salinidad en el océano es halinidad, ya que realmente halinos—cloro es el anión más abundante en la mezcla de elementos disueltos. En oceanografía, ha sido tradicional expresar la halinidad, no en porcentaje, sino en partes por mil (‰), que es aproximadamente gramos de sal por litro de solución: g/L. Antes de 1978, la salinidad o halinidad se expresaba como ‰, basándose en la relación de conductividad eléctrica de la muestra de "agua de Copenhage" (agua de manantial que se distribuye como una muestra estándar mundial). En 1978, los oceanógrafos redefinen la salinidad en Unidades   Prácticas   de   Salinidad (ups, psu):   relación   de   conductividad   de   una muestra de agua de mar con una solución estándar de KCl.  Como las relaciones no tienen unidades, pero no es el caso aquí ya que 35 psu exactamente equivale a 35 g de sal por litro de solución.

Aunque pareciera esotérico y oscura esta manera de medir concentraciones, es muy práctica; pero será necesario recordar que la salinidad es la suma en peso de muchos y diferentes elementos dentro de un volumen dado de agua. Una determinación precisa de salinidad no solo como concentración de solutos, es conocer la cantidad de cada sustancia (como por ejemplo, el cloruro de sodio) que requiere de química analítica, frente  a  una simple  determinación  de peso del   residuo seco  luego de evaporar   la muestra   (un  método   de   determinar   salinidad).   El   volumen   es   influenciado  por   la temperatura del agua; y la composición de las sales no es constante (aunque es muy semejante,   en   capas   semejantes,  en   los  océanos).   Las  aguas   salinas  de   los  mares interiores  pueden tener  una composición diferente  de  la  de   los  océanos.  Por  esta razón, estas aguas son denominadas salinas, diferenciándose de las oceánicas, donde se aplica el término halina.

CLASIFICACIÓN DEL AGUA

1 - AGUA DULCE

Agua   dulce es agua que   se   encuentra   naturalmente   en   la   superficie   de la Tierra en capas   de   hielo, campos   de hielo, glaciares,icebergs, pantanos, lagunas, lagos, ríos y arroyos,   y   bajo   la   superficie como agua subterránea en acuíferos y corrientes de agua subterránea. El agua dulce se caracteriza   generalmente   por   tener   una   baja concentración de sales disueltas   y   un bajo total de sólidos disueltos. El término excluye específicamente agua de mar y agua salobre, aunque sí incluye las aguas ricas en minerales, tales como las fuentes de agua ferruginosa. El término «agua dulce» se originó de la descripción del agua en contraste con agua salada. 

- SISTEMAS

En   la   ciencia   los hábitats de   agua   dulce   se   dividen   en sistemas   lénticos,   que comprenden   las   aguas   cerradas   en lagunas,   lagos, pantanos  y turberas; sistemas lóticos, que comprenden flujos de agua corriente; y agua subterránea que fluye en las rocas   y   en acuíferos.   Existe   además   una   zona   que   hace   puente   entre   las   aguas subterráneas   y   los   sistemas   lóticos:   la zona   hiporreica que   subyace   muchos   ríos mayores y puede contener sustancialmente más agua que la que se puede ver en el caudal  abierto.  También  puede estar  en contacto  directo  con el  agua subterránea subyacente.

- FUENTE

La fuente de casi toda el agua dulce es la precipitación en la atmósfera terrestre en la forma de niebla, lluvia y nieve. Agua dulce que cae como niebla, lluvia o nieve contiene materiales disueltos de la atmósfera así como material del mar y de la tierra sobre las cuales las nubes se desplazan. En zonas industrializadas la lluvia suele ser ácida debido a los óxidos de azufre y nitrógeno disueltos que se formaron a partir de la quema de combustibles fósiles en automóviles, fábricas, trenes y aviones y desde las emisiones atmosféricas  de   la   industria.   En   algunos   casos   esta lluvia   ácida puede   contribuir   a la contaminación de los lagos y ríos.

En las zonas costeras, el agua dulce puede contener concentraciones significativas de sales derivadas del mar si  el viento levanta pequeñas gotas de agua de mar en las nubes   portadoras   de   lluvia.   Esto   puede   dar   lugar   a   un   incremento   en   las concentraciones   de sodio, cloruro, magnesio y sulfato,   así   como   muchos   otros compuestos en concentraciones más pequeñas.

En zonas áridas o zonas con suelos pobres o polvorientas, los vientos cargados de lluvia pueden llevar partículas de arena y polvo, que pueden ser depositados en la forma de precipitación en otros lugares, lo que resulta en un flujo de agua dulce contaminada con cantidades medibles de sólidos insolubles y componentes solubles de los suelos. Cantidades  significativas  de hierro pueden ser   transportadas  de esta  manera,  como por ejemplo la transferencia bien documentada de las precipitaciones ricos en hierro que  caen en  Brasil  derivadas  de   las   tormentas  de arena  en el Sahara de África  del Norte.

2 - AGUA SALOBRE

El agua salobre es aquella que tiene más sales disueltas que el agua dulce, pero menos que el agua de mar. Técnicamente, se considera agua salobre la que posee entre 0.5 y 30 gramos de sal por litro, expresados más frecuentemente como de 200 a 500 partes por millón.

- DIFERENTES GRADOS DE SALINIDAD EN EL AGUA

El término “agua salobre” cubre un gran rango de salinidad y no es una condición definida con precisión. Es característico del agua salobre que su salinidad pueda variar considerablemente a lo largo del tiempo y del lugar; por ejemplo, con las estaciones del   año   y   las   precipitaciones   que   estas   conllevan.   Varias   de   las   categorías   aquí reseñadas no son agua salobre, excepto en áreas locales, donde reciben aportaciones tan importantes como para variar sus características. Se obtiene agua salobre a partir de la mezcla de agua dulce y agua marina.

Agua oceánica:  es la más abundante y se toma como referencia, ya que ocupa una extensión considerable. La concentración de sales minerales disueltas que contiene es de 35 ‰ (3.5 %) como media, entre las que predomina el cloruro de sodio. El océano contiene un 97.25 % del total de agua que forma la hidrosfera.

Agua de los mares: la composición y concentración suele ser bastante constante, pero depende  del   tamaño del  mar,   lo  comunicado  que esté  con  océanos  abiertos  y   su situación geográfica. En la superficie y en las zonas circumpolares y polares es variable, debido   a   una  mayor   o  menor   evaporación,   que   varía   la   concentración   de   sales. También,   algunos  mares   reciben  mayor   aportación   de   agua   dulce   atmosférica   en forma de nieve o hielo. Las zonas tropicales pueden estar muy influidas por los aportes de los grandes ríos.  Las aguas de los mares son menos uniformes en la cantidad y proporción de sales en comparación con las aguas oceánicas. El agua de mar tiene una salinidad del 35‰ (35 g/kg). Algunos de los elementos están en proporción constante, como son el cloro y el sodio, y otros en proporción variable, aunque influyen menos en los seres vivos. El cloro y el sodio son importantes para explicar las adaptaciones de los animales a ese medio y tienen gran influencia en la presión osmótica.

Aguas salobres costeras: son similares a las oceánicas, pero con menor salinidad. Las aguas salobres son intermedias en salinidad entre el agua oceánica y las aguas dulces continentales. Su salinidad suele estar alrededor de 17 g/L en sodio y 0.2 g/L en cloro.

Aguas dulces continentales: tienen algunos elementos de proporción variable que son muy importantes a nivel  local; algunos son nutrientes, como nitratos y fosfatos, que varían mucho de un lugar a otro. También son importantes los carbonatos, los sulfatos, las sales de calcio, etc. Su importancia radica en que explican la distribución y los ciclos de los organismos.

Aguas salobres continentales (incluyendo el agua de lluvia): tienen una composición heterogénea. Su concentración en sales es muy inferior a la oceánica, por lo que se suele medir en mg/kg o mg/L. Las aguas dulces se caracterizan por tener menos de 0.2 g/kg (o sea, menos de 200 mg/kg) en clorinidad. En los ríos hay de 5 a 12 mg/L en clorinidad y de 60 a 180 mg/L en sales.

3- AGUA DE MAR

El agua de mar o agua salada es una solución hecha o basada en agua que compone los océanos y mares de   la Tierra.   Es   salada   por   la   concentración   de sales 

minerales disueltas que contiene, un 35 ‰ (3,5 % o 45 g/L) como media. La densidad media en superficie es de 1,025 g/ml, siendo más densa que el agua dulce y el agua pura. A mayor contenido en sal más baja su punto de congelación, por lo que el agua del mar se convierte en hielo sobre los −2 °C, si bien se ha registrado1 una corriente en la  Antártida a  −2,6 °C.  El  océano contiene un 97,25 % del   total  de agua que  forma la hidrosfera.

- COMPOSICIÓN

El agua de mar es una disolución en agua (H2O) de muy diversas sustancias. Hasta los 2/3 de los elementos químicos naturales están presentes en el agua de mar, aunque la mayoría sólo como trazas. Seis componentes, todos ellos iones, dan cuenta de más del 99 % de la composición de solutos.

SALINIDAD

El estudio de la composición se simplifica por el hecho de que las proporciones de los componentes   son   siempre  aproximadamente   las  mismas,   aunque   la   concentración conjunta de todos ellos es enormemente variable. Nos referimos a esa concentración total   como salinidad,   que   suele   expresarse   en   tanto   por   mil   (‰).   Gracias   a   la universalidad de su composición, la salinidad suele ser estimada a partir de la medición de  un   solo  parámetro,   como  la conductividad  eléctrica,  el índice  de   refracción o   la concentración de uno de sus componentes, generalmente el ion cloruro (Cl-).

La   salinidad   presenta   variaciones   cuando   se   comparan   las cuencas,   las distintas latitudes o las diferentes profundidades. Favorece una salinidad más elevada la   evaporación  más   intensa   propia   de   las   latitudes   tropicales,   sobre   todo   en   la superficie,   y   una   menor   salinidad   la   proximidad   de   la   desembocadura   de   ríos caudalosos y las precipitaciones elevadas.

De todos los mares abiertos es el mar Rojo el que presenta mayor salinidad (40 ‰), bordeado como está de regiones áridas. El mar Báltico es el de salinidad menor (6 ‰ en las aguas superficiales del golfo de Botnia), por su pequeña profundidad, clima frío y amplitud de las cuencas que vierten sus aguas en él, lo que unido a su topografía casi cerrada,  limita mucho los  intercambios con el océano Mundial.  La salinidad es muy variable en los lagos y mares cerrados que ocupan cuencas endorreicas, con solo un 12 ‰ en el mar Caspio y hasta un 330 ‰ en las capas superficiales del mar Muerto. El principal factor del que depende la salinidad de los mares interiores es la existencia de drenaje, con uno o más emisarios por que los que desbordar, o que por el contrario la evaporación sea la única forma de compensarse los aportes. Así el lago Victoria, con un origen tectónico semejante al del mar Muerto, es un lago de agua dulce a la vez que la fuente principal del caudaloso río Nilo.

Las diferencias de salinidad entre masas de agua se combinan con las de temperatura para producir diferencias de densidad, que a su vez son responsables de la convección 

en que se basa la circulación oceánica a gran escala,  la llamada por ello circulación termohalina.

Desde que Edmond Halley lo propuso en 1715, se admite que la salinidad del agua del mar es efecto de una salinización progresiva, estabilizada hace ya largo tiempo, debida a un aporte por los ríos, no compensado, de sales procedentes del lavado de las rocas continentales. La salinidad no ha crecido desde hace miles de millones de años, a causa de la acumulación de sal en sedimentos. Hoy en día se acepta que buena parte del sodio  procede  de   las  mismas  emisiones  volcánicas  que   facilitaron originalmente   la formación de la hidrosfera.

CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA

El agua de mar presenta una elevada conductividad eléctrica,  a  la que contribuyen la polaridad del agua y la abundancia de iones disueltos.

Las   sales   en   agua   se   disocian   en   iones.  Un   ion   es   un   átomo   cargado   positiva   o negativamente   y   que,   por   tanto,   intercambia   electrones   con   el   medio.   Pueden absorber y liberar electrones a las partículas vecinas. La conductividad varía sobre todo con   la   temperatura   y   la   salinidad   (a  mayor   salinidad,  mayor   conductividad),   y   su medición permite, controlada la temperatura, conocer la salinidad.

DENSIDAD

La densidad del agua del mar es una de sus propiedades más importantes. Su variación provoca corrientes.  Es determinada usando  la ecuación  internacional  de estado del agua   de   mar a   presión   atmosférica,   que   es   formulada   por   la   Unesco   (UNESCO Technical Papers in Marine Science, 1981) a partir de los trabajos realizados a lo largo de todo este siglo para conocer las relaciones entre las variables termodinámicas del agua del mar: densidad, presión, salinidad y temperatura. La densidad de la típica agua del mar (agua salada con un 3,5 % de sales disueltas) suele ser de 1,02819 kg/L a los −2 °C, 1,02811 a los 0 °C, 1,02778 a los 4 °C, etc.

pH

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 esta 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.

GASES

Los gases disueltos  son  los  mismos que componen el  aire   libre,  pero en diferentes proporciones,   condicionadas   por   diversos   factores.   La   temperatura   y   la   salinidad influyen   reduciendo   la   solubilidad   de   los   gases   cuando   cualquiera   de   esos   dos parámetros aumenta. Otros factores son la actividad metabólica de los seres vivos y los complejos   equilibrios   químicos   con   los   solutos   sólidos,   como   el   ion   bicarbonato (HCO3-). La concentración total y la composición de los gases disueltos varían sobre todo   con   la   profundidad,   que   afecta   a   la   agitación,   la   fotosíntesis   (limitada   a   la superficial zona fótica) y la abundancia de organismos.

En   aguas   oceánicas   superficiales   bien  mezcladas,   la   composición   típica   de   gases disueltos incluye un 64 % de nitrógeno (N2), un 34 % de oxígeno (O2) y un 1,8 % de dióxido de carbono (CO2), muy por encima este último del 0,04 % que hay en el aire libre.   El   oxígeno   (O2)   abunda   sobre   todo   en   la   superficie,   donde   predomina   la fotosíntesis   sobre   la   respiración,   y   suele  presentar   su  mínimo  hacia   los  400 m de profundidad, donde los efectos de la difusión desde el aire libre y de la fotosíntesis ya no alcanzan, pero donde todavía es alta la densidad de organismos consumidores, que lo agotan. La temperatura, más baja en los fondos profundos, afecta a la solubilidad de los carbonatos.

4- SALMUERA

La salmuera es agua con  una  alta  concentración  de sal (NaCl) disuelta.  Existen   ríos  y lagos salados en donde no hay vida por el  exceso de sal  y  de donde se extrae  la salmuera,   principalmente   para   obtener   su   sal   evaporando   el   agua   en salinas.   La salmuera puede ser venenosa para algunos animales que beben de ésta.

Por extensión, también se llama salmuera a disoluciones altamente concentradas de otras sales. Son ejemplos de ello  la salmuera de cloruro de calcio y la de dicromato sódico.

La   salmuera   se   distingue   del agua   salobre en   que   esta   última   tiene   una   menor concentración de sal.

- USOS

En   1800, Alessandro   Volta usó   la   salmuera   junto   al cobre y cinc para   crear   la pila voltaica.   Mediante   múltiples   pruebas,   pudo   determinar   que   los   metales   más apropiados para esa función eran el zinc y la plata (que posteriormente sustituiría por cobre). El siguiente paso fue experimentar lo que ocurriría si conectaba varios vasos entre sí. Debido a que con salmuera líquida era engorroso realizar esos experimentos, ideó   la   alternativa   de   impregnar   cartón   con   la   salmuera,   sustituyéndolo posteriormente   por   un   paño   empapado   igualmente   en   salmuera,   emparedándolo entre los dos metales, para formar una celda. De esa manera pudo unir varias entre sí, 

colocándolas unas encima de las otras, hasta formar una batería de celdas conectadas en serie.

Otros usos más comunes son:

Para la conservación y curado de ciertos alimentos, además de funcionar como un   elemento   culinario.   Almacenado   en   frascos   de   salmuera   se   hacen los pepinillos o encurtidos.

En sistemas   de   refrigeración,   como  medio   de transmisión   de   calor,   ya   que debido   a   su   bajo   punto   de   congelación   (solidificación),   se   utiliza como refrigerante secundario.

Para deshacer la nieve en carreteras. Para   la   purificación   y   limpieza   de   la   misma   sal,   para   el   uso   de   ésta   en 

aplicaciones de consumo humano y en otras actividades que requieren sal de alta pureza.

Para calmar la sangre irritada en ciertas partes; como los dientes, encías, etc. Antiguamente, los marineros la utilizaban para endurecer o curtir la piel de las 

manos. Junto   con  el   vapor  puede   generar  un  fluido  motor  para  mover   turbinas   y 

generar electricidad. En procesos de estimulación de pozos de petróleo.

BIBLIOGRAFÍA

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.

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.