Ciclo hidrológico. O caminho da água no planeta

(1)

(2)

Ciclo hidrológico

O caminho da água no planeta

(3)

♦ 70% da superfície da Terra

♦

70% da superf

í

cie da Terra

♦

97% do total de água do Planeta

♦

97% do total de água do Planeta

♦

Moderadores Térmicos

♦

Moderadores Térmicos

Determina o clima

(4)

♦ 5% da energia solar na fotossíntese da

superfície da Terrestre

♦

5% da energia solar na fotoss

í

ntese da

superf

í

cie da Terrestre

♦ A

absorção e reflexão de calor

♦

A

absorção e reflexão de calor

♦ Influencia o clima: vapor d`água, água liq.

e partícula de gelo em suspensão na atm.

♦

Influencia o clima: vapor d`água, água

liq

.

e partícula de gelo em suspensão na

atm

.

Torna possível a vida na Terra Torna possível a vida na Terra

Torna possível a vida na Terra

Outros mecanismos ... Correntes marinhas Outros mecanismos ... Correntes marinhas

(5)

♦ Comprovação da Terra redonda

♦

♦ ComprovaComprovaçãção da Terra redondao da Terra redonda

♦ Viagens transoceânicas de Cristóvão

Colombo, Vasco da Gama, Pedro A. Cabral, Fernão de Magalhães e outros - séc XV e XVI

♦

♦ Viagens transoceViagens transoceâânicas de Cristnicas de Cristóóvvããoo

Colombo, Vasco da Gama, Pedro A. Cabral,

Fern

Fernãão de Magalho de Magalhãães e outros es e outros -- ssééc XV e XVI c XV e XVI ♦ Importância na história da humanidade

♦

(6)

PASSADO

PRESENTE

(7)

HISTÓRICO

Antes de 1900

HISTÓRICO

Antes de 1900

♦ Robert Boyle (1674, Químico inglês) Composição do sal da água

♦

♦ Robert Boyle (1674, QuRobert Boyle (1674, Quíímico inglmico inglêês) Composis) Composiçãção do sal o do sal da

da áágua gua

♦ Antoine Lavoisier (1772, Químico francês) 1a _{análise de}

água do mar

♦

♦ Antoine Lavoisier (1772, QuAntoine Lavoisier (1772, Quíímico francmico francêês) 1s) 1aa _an_an_á_á_{lise de}_{lise de}

á

água do margua do mar

♦ Olaf Bergman (1784, Químico sueco) Método de pesagem do sal precipitado (nasce o campo da Química Analítica). Publicou resultado de análise de água do mar

♦

♦ Olaf BergmanOlaf Bergman (1784, Qu(1784, Quíímico sueco) Mmico sueco) Méétodo de todo de pesagem do sal precipitado (nasce o campo da Qu

pesagem do sal precipitado (nasce o campo da Quíímica mica Anal

(8)

♦ John Murray (1818) e Alexander Marcet (1819-1822) Anális gravimétrica. Medidas precisas e exatas da composição química da água do mar - “Princípio de Marcet”

♦

♦ John John MurrayMurray (1818) e Alexander(1818) e Alexander MarcetMarcet (1819(1819--1822) An1822) Anááliselise gravim

graviméétrica. Medidas precisas e exatas da compositrica. Medidas precisas e exatas da composiçãçãoo qu

quíímica da mica da áágua gua do mar do mar -- ““PrincPrincíípio depio de MarcetMarcet””

♦ Joseph Lois Gay Lusac (1824 a 1836) Volumetria titrimétrica, conteúdo de sal da água do mar aberto (geograf é cte)

♦

♦ JosephJoseph LoisLois GayGay LusacLusac (1824 a 1836) Volumetria(1824 a 1836) Volumetria titrim

titriméétricatrica, conte, conteúúdo de sal da do de sal da áágua gua do mar aberto (do mar aberto (geografgeograf é é cte

cte) )

♦ Edward Forbes (1815 - 1854, naturalista britânico) Dividiu o mar em zonas - vida das plantas na zona mais superficial

♦

♦ EdwardEdward ForbesForbes (1815 (1815 -- 1854, naturalista brit1854, naturalista britâânico) Dividiu nico) Dividiu o mar em zonas

(9)

♦ 1855 -

DESCOBERTO E DETECTADO OS ELEMENTOS QUE COMPÕE O CONJUNTO (99%) DO SAL EM ÁGUA DO MAR

-Exceções: Fluor (1886) e o Iodo (1811, cinza de uma alga marinha

♦

1855

-

DESCOBERTO E DETECTADO OS ELEMENTOS QUE DESCOBERTO E DETECTADO OS ELEMENTOS QUE COMP

COMPÕÕE O CONJUNTO (99%) DO SAL EM E O CONJUNTO (99%) DO SAL EM ÁÁGUA DO MARGUA DO MAR - -Exce

Exceçõções:es: FluorFluor (1886) e o Iodo (1811, cinza de uma alga marinha(1886) e o Iodo (1811, cinza de uma alga marinha

♦

Georg Forchhammer (1865, professor de geologia -Copenhagem) - 20 anos de estudos

♦

Georg ForchhammerGeorg Forchhammer (1865, professor de geologia (1865, professor de geologia - -Copenhagem

Copenhagem) ) -- 20 anos de estudos20 anos de estudos

•

Sal do mar difere de um lugar para o outro

•

Conceito de salinidade (p/ medida da conc do Cl

-ou clorinidade

•

Demonstrou o Princípio de Marcet para os ions dos sais mais abundantes: Cl- _{, Na}+_{, Ca}++_{, K}+_{, Mg}++ _{e SO}

4

-•

•

Sal do mar difere de um lugar para o outroSal do mar difere de um lugar para o outro

•

Conceito de salinidade (p/ medida daConceito de salinidade (p/ medida da concconc dodo ClCl-

-ou

ou clorinidadeclorinidade

•

Demonstrou o PrincDemonstrou o Princíípio depio de MarcetMarcet para ospara os ionsions dosdos sais mais abundantes:

sais mais abundantes: ClCl-- _{, Na}_{, Na}++_,_, _Ca_Ca++++_{, K}_{, K}++_{, Mg}_{, Mg}++ ++ _{e SO}_{e SO} 4

(10)

(11)

-♦

Thomas Henry Huxlex (1825 - 1895,

biológo)

Lama gelatinosa c/ calcáreo do

fundo do mar “bathibus”

♦

Thomas Henry

Huxlex

(1825

-

1895,

biol

ó

_ó

go

_go

)

₎

Lama gelatinosa c/

calc

á

reo

do

fundo do mar

(12)

A ENORME PRESSÃO EXERCIDA

PELA COLUNA D’ÁGUA

PRECLUIDIRIA TODOS OS

ORGANISMOS?

A ENORME PRESS

Ã

O EXERCIDA

PELA COLUNA D

’Á

GUA

PRECLUIDIRIA TODOS OS

ORGANISMOS?

(13)

♦ EXPEDIÇÃO CHALLENGER (1872-1876, Realeza

britânica) 1

a

_{por razões puramente científica}

♦

EXPEDI

ÇÃ

O CHALLENGER (1872

-

1876, Realeza

brit

â

nica) 1

aa

_{por raz}

_õ

_{es puramente cient}

_í

_fica

1 - Investigar as condições físicas do fundo do mar

2 - Investigar a composição da água do mar a todas as profundidades

3 - Examinar a distribuição da vida em todas as profundidades, inclusive no fundo do mar

1

1 -- Investigar as condiInvestigar as condiçõções fes fíísicas do fundo do marsicas do fundo do mar

2

2 -- Investigar a composiInvestigar a composiçãção da o da áágua do mar a todas as gua do mar a todas as profundidades

profundidades

3

3 -- Examinar a distribuiExaminar a distribuiçãção da vida em todas as o da vida em todas as profundidades, inclusive no fundo do mar

(14)

♦ Martin Knudsen, Carl Forch e S.P.L. Sorenson

(1899 e 1902).

♦

Martin

Knudsen

, Carl

Forch

e S.P.L.

Sorenson

(1899 e 1902).

S = 1,805 Cl + 0,030

S

000

= 1,805 Cl

+ 0,030

/

00

/

0000 000

/

00₀₀₀₀

1886

(15)

Início de 1900

Qu

í

mica marinha torna

-

se sub

-

disciplina

formal de qu

í

mica

A origem do sal intrigava

•

• Provinha da dissoluProvinha da dissoluçãção de rochas dos sais do fundo o de rochas dos sais do fundo do mar?

do mar?

•

• De onde provinha essas rochas?De onde provinha essas rochas?

•

• Esses sais jEsses sais jáá existiriam desde da origem do mundo? existiriam desde da origem do mundo?

•

(16)

♦ Victor Goldschmidt (1937, geólogo

norueguês), elucidou os princípios gerais

dos elementos da Terra

♦

Victor

Goldschmidt

(1937, ge

ó

logo

noruegu

ê

s), elucidou os princ

í

pios gerais

dos elementos da Terra

♦ Acordo Internacional (1962) Aprova a

revisão na equação de salinidade

♦

Acordo Internacional (1962) Aprova a

revis

ã

o na equa

çã

o de salinidade

S /

00

= 1,80655 Cl /

00

S /

(17)

RESTANTE DE SÉCULO XIX

RESTANTE DE S

É

CULO XIX

♦ Progresso em métodos analíticos

para medidas de constituintes traços

(Oxigênio dissolvido e nutrientes)

♦

Progresso em m

é

todos anal

í

ticos

para medidas de constituintes tra

ç

os

(Oxig

ê

nio dissolvido

e nutrientes)

♦ Pesquisa Sistemática e Dinâmica

(1925 - 1940) - R/V Meteor - Som do eco

para mapear a topografia do fundo do

mar

♦

Pesquisa Sistem

á

tica e Din

â

mica

(1925

-

1940)

-

R/V

Meteor

-

Som do eco

para mapear a topografia do fundo do

mar

(18)

♦ 1940 - Rápido desenvolvimento em

tecnologia e instrumentação

♦

1940

-

R

á

pido desenvolvimento em

tecnologia e instrumenta

çã

o

-

Resultado de atividade submarina durante a

segunda guerra mundial.

--

Resultado de atividade submarina durante a

segunda guerra mundial.

- Métodos analíticos desenvolvidos para

medidas de isótopos e matéria orgânica

--

M

é

todos anal

í

ticos desenvolvidos para

medidas de is

ó

topos e mat

é

ria org

â

nica

- Detecção a nível sub - nanomolar

(19)

OCEANOGRAFIA MODERNA

♦

1958 - Ano de Geofísica Internacional

(organizado pela UNESCO)

♦

Projetos Internacionais de pesquisas

que focalizam fenômeno em escala global.

♦

Muitas das pesquisas focalizam e predizem o

impacto das atividades humanas na química e

biologia do oceano

♦

1958

-

Ano de Geof

í

sica Internacional

(organizado pela UNESCO)

♦

Projetos Internacionais de pesquisas

que focalizam fen

ô

meno em escala global.

♦

Muitas das pesquisas focalizam e predizem o

impacto das atividades humanas na qu

í

mica e

biologia do oceano

(20)

♦ Coleção de dados pelo satélite

♦

Cole

çã

o de dados pelo sat

é

lite

Seasat e Nimbus7 (1978 … ) Medidas de condições -água-superfície, inclui temperatura, teor de clorofila e topografia

-- SeasatSeasat e e NimbusNimbus--77 (1978 (1978 --…… ) Medidas de condi) Medidas de condiçõções es - -á

águagua--superfsuperfíície, inclui temperatura, teor de clorofilacie, inclui temperatura, teor de clorofila e topografia

e topografia

- NASA’s “Mission to Planet Earth” (satélite) Entendimentos de fenômenos a nível global (mudança de clima)

-- NASANASA’’s s ““Mission Mission to to Planet EarthPlanet Earth”” (sat(satéélite) lite) Entendimentos de fen

Entendimentos de fenôômenos a nmenos a níível global vel global (mudan

(mudançça de clima)a de clima)

- Navegação marinha e observações global do tempo

(21)

O FUTURO DA OCEANOGRAFIA QUÍMICA

♦ Exceto para a água e os seis maiores ions, todas

as substancias na água do mar estão presentes a

muito baixas concentrações.

♦

Exceto para a á

Exceto para a

água e os seis maiores

gua e os seis maiores

ions

, todas

as substancias na

água do mar est

á

gua do mar estã

ã

o presentes a

muito baixas concentra

çõ

es.

♦ A maioria dos elementos estão presente em várias

e diferentes formas ou espécies em água do mar. A

especiação de um elemento determina a sua

reatividade

♦

A maioria dos elementos estã

A maioria dos elementos est

ã

o presente em v

árias

á

rias

e diferentes formas ou esp

é

cies em

água do mar. A

á

gua do mar. A

especia

çã

o de um elemento determina a sua

reatividade

♦ Com o avanço continuado em química analítica,

nossa habilidade para medir várias substancias em

água do mar está rapidamente melhorando

♦

Com o avan

ço continuado em qu

ç

o continuado em quí

ímica anal

mica anal

ítica,

í

tica,

nossa habilidade para medir v

árias substancias em

á

rias substancias em

á

(22)

♦ Grande variabilidade temporal e espacial que

ocorrem na maioria dos processos marinhos.

♦

Grande variabilidade temporal e espacial que

ocorrem na maioria dos processos marinhos.

♦ Devido a heterogeneidade e desigualdade, muitas

amostras devem ser tomadas para assegurar

dados representativos.

♦

Devido a heterogeneidade e desigualdade, muitas

amostras devem ser tomadas para assegurar

dados representativos.

♦ Amostragem dispendiosa e logisticamente difíci ,

essencial para a construção do modelo a nível

global dos ciclos biogeoquimicos.

♦

Amostragem dispendiosa e logisticamente dif

Amostragem dispendiosa e logisticamente

difí

íci

ci

,

essencial para a constru

çã

o do modelo a n

í

vel

global dos ciclos

(23)

♦ Fenômenos marinhos têm sido explicados usando equilíbrio termodinâmico. É limitado quando reações químicas raramente alcançam o equilíbrio no oceano.

♦

♦ FenFenôômenos marinhos tmenos marinhos têêm sido explicados usandom sido explicados usando equil

equilííbrio termodinbrio termodinââmico. mico. ÉÉ limitado quando realimitado quando reaçõçõeses qu

quíímicas raramente alcanmicas raramente alcanççam o equilam o equilííbrio no oceano. brio no oceano.

♦ Tentativas a descrições cinéticas de processos

marinhos são, na maioria, baseados na superfície da lei de velocidade de 1a ordem, para simplificar interpretação de dados.

♦

♦ Tentativas a descriTentativas a descriçõções cines cinééticas de processosticas de processos marinhos s

marinhos sãão, na maioria, baseados na superfo, na maioria, baseados na superfíície cie da lei de velocidade de 1a ordem, para simplificar

da lei de velocidade de 1a ordem, para simplificar

interpreta

interpretaçãção de dados.o de dados.

♦ A aplicação de avanços recentes em química

teórica e analítica, habilitará uma aproximação ais sofisticada para o estudo dos processos marinhos

♦

♦ A aplicaA aplicaçãção de avano de avançços recentes em quos recentes em quíímica mica te

teóórica e analrica e analíítica, habilitartica, habilitaráá uma aproximauma aproximaçãção ais o ais sofisticada para o estudo dos processos marinhos

(24)

♦ Oceanografia química tem sido

dividida em dois campos

♦

Oceanografia qu

í

mica tem sido

dividida em dois campos

- Investiga as substancias inorgânicas

no oceano

--

Investiga as substancias inorg

â

nicas

no oceano

- Investiga as substancias orgânicas

(25)

♦

RECENTE DESENVOLVIMENTO

♦

RECENTE DESENVOLVIMENTO

- Integração da oceanografia química

com a subdisciplina paleoceanografia

--

Integra

çã

o da oceanografia qu

í

mica

com a

subdisciplina paleoceanografia

- A história do passado do oceano é a

história do passado do planeta Terra

--

A hist

ó

ria do passado do oceano

é

a

hist

ó

ria do passado do planeta Terra

- Paleoceanográficos espera predizer

o futuro de nosso oceano e planeta

--

Paleoceanogr

á

ficos

espera predizer

o futuro de nosso oceano e planeta

(26)

♦

VASTIDÃO DOS OCEANOS

♦

VASTIDÃO DOS OCEANOSVASTIDÃO DOS OCEANOS

♦

PROPRIEDADES QUÍMICA E FÍSICAS DA ÁGUA INCOMUNS

♦

PROPRIEDADES QUÍMICA E FÍSICAS DA ÁGUA PROPRIEDADES QUÍMICA E FÍSICAS DA ÁGUA INCOMUNS

INCOMUNS

♦

ÁGUA EXCELENTE SOLVENTE

♦

ÁGUA EXCELENTE SOLVENTEÁGUA EXCELENTE SOLVENTE

♦

OCEANO IMENSO ABSORVEDOR DE CALOR

♦

OCEANO IMENSO ABSORVEDOR DE CALOROCEANO IMENSO ABSORVEDOR DE CALOR

♦

VIDA / AGUA

♦

(27)

♦

TROCA ENTRE:

ATMOSFERA, CROSTA TERRESTRE E OCEANO

♦

TROCA ENTRE:TROCA ENTRE:

ATMOSFERA, CROSTA TERRESTRE E OCEANO

EX: OCEANO - ATMOSFERA

DET. DE HABITABILIDADE DO PLANETA

EX: OCEANO

EX: OCEANO -- ATMOSFERAATMOSFERA

DET. DE HABITABILIDADE DO PLANETA

♦

SIGNIFICAÇÃO PRÁTICA

♦

SIGNIFICAÇÃO PRÁTICASIGNIFICAÇÃO PRÁTICA

EX: CROSTA TERRESTRE -OCEANO

CONTRÔLE DA DISTR. DA VIDA MARINHA

EX: CROSTA TERRESTRE

EX: CROSTA TERRESTRE --OCEANOOCEANO

CONTRÔLE DA DISTR. DA VIDA MARINHA