Salinitet morske vode

Sa­li­ni­tet pred­sta­vlja ukup­nu ma­su čvr­stih sup­stan­ci ko­je su ras­tvo­re­ne u vo­di. De­fi­ni­ci­ja sa­li­ni­te­ta i njego­vo odre­đi­va­nje pro­pi­sa­ni su pra­vi­li­ma Me­đu­na­rod­ne ko­mi­si­je, sa sje­diš­tem u Ko­pen­ha­ge­nu. Salinitet je ma­sa svih čvr­stih ma­te­ri­ja ras­tvo­renih u 1 000 gra­ma mor­ske vo­de, pod pret­po­stav­kom, da su svi ha­lo­ge­ni (brom, jod) za­mi­je­nje­ni ekvi­va­lent­nim iz­no­som hlo­ra, da su svi kar­bo­na­ti kon­ver­ti­ra­ni u ok­si­de i da je sva or­gan­ska ma­te­ri­ja kom­plet­no ok­si­di­ra­na (spa­lje­na). Sa­li­ni­tet se od­re­đu­je Mo­hro­vom me­to­dom odre­đi­va­nja hlo­ri­ni­te­ta, ko­ja se te­me­lji na upoređenju ko­li­či­ne sre­br­nog ni­tra­ta, ko­ja je upra­vo po­treb­na da se per­ci­pi­ra­ju svi ha­lo­ge­ni, pri­sut­ni u is­tra­ži­va­noj vo­di, s onom ko­li­či­nom sre­br­o ni­tra­ta, ko­ja je po­treb­na da se per­ci­pi­ra­ju svi ha­lo­ge­ni u jed­na­kom vo­lu­me­nu tzv „nor­mal­ne mor­ske vo­de“, ko­joj je tačno odre­đen hlo­ri­ni­tet (19,4). Nor­mal­nu mor­sku vo­du pro­iz­vo­di Hi­dro­graf­ski La­bo­ra­to­rij u Kopen­ha­genu i ša­lje je svim oke­an­sko­graf­skim in­sti­tu­ci­ja­ma. Iz hlo­ri­ni­te­ta se sa­li­ni­tet izračuna po Knud­se­no­voj em­pi­rič­koj for­mu­li: Sa­li­ni­tet = 0,03 + 1,805 _X hlo­ri­ni­tet. Mor­ska vo­da obič­no sa­dr­ži 3,5 % sa­li­ni­te­ta, što je oko 220 pu­ta sla­ni­je od svje­že je­zer­ske vode. Sa­li­ni­tet od 3,5 % ta­ko­đe po­ka­zu­je da mor­ska vo­da uobičajeno sadr­ži 96,5 % mo­le­ku­la či­ste vo­de. Ova vi­so­ka kon­cen­tra­ci­ja či­ste vo­de u mor­skoj vo­di je kon­tro­li­šu­ći faktor ko­ji  uti­če na fi­zič­ka sta­nja vo­de. Ta­ko­đe, fi­zič­ka sta­nja mor­ske vo­de su  slič­na sta­nji­ma či­ste vo­de, sa ve­o­ma ma­lim raz­li­ka­ma. 6 ele­me­na­ta či­ne vi­še od 99 % ras­tvo­re­nih ma­te­ri­ja u mor­skoj vo­di i to su:  na­tri­jum, hlor, sum­por (u obliku sul­fat­nih jo­na, SO₄^-2), magne­zi­jum, kal­ci­jum i ka­li­jum. Naj­ma­nje 89 he­mij­skih ele­me­na­ta su in­de­ti­fi­ko­va­ni u mor­skoj vo­di, ve­ći­na u ma­lim ko­li­či­na­ma. Sa­li­ni­tet se če­sto iz­ra­ža­va ko­ri­ste­ći ko­li­či­nu dje­lo­va na hi­lja­du (‰) isto kao što je je­dan pro­cent (1%) je­dan dio u 100,  je­dan (1‰) je jedan dio u 1000. Ka­da se pre­ba­cuje iz pro­ce­na­ta (%) u pro­mi­le (‰) de­ci­ma­la se, jed­no­stav­no, po­mje­ra za jed­no mje­sto u de­sno. Na pri­mjer, pro­sje­čan sa­li­ni­tet mor­ske vo­de od 3,5 % je ekvi­va­len­tan 35 ‰. Umje­sto iz­ra­ža­va­nja u % sa­li­ni­tet se obič­no iz­ra­ža­va u promili­ma, ko­ji če­sto ima pred­nost zbog iz­bje­ga­va­nja de­ci­ma­la. U sa­vre­me­noj oke­a­no­loš­koj (ge­o­fi­zič­koj) li­te­ra­tu­ri sla­no­ća se is­ka­zu­je u ioni­ma.

Soli ne ostaju u okeanu zauvijek već kruže unutar i izvan morske vode u okviru raznih procesa. Većina rastvorenih komponenti koje doprinose salinitetu morske vode se stalno ulivaju u okean iz 2 izvora. Jedan od izvora su rijeke koje rastvaraju jone iz kontinentalnih stijena i nose ih prema moru. Drugi izvor su vulkanske energije, i one na kopnu i na morskom dnu. U ostale izvore spadaju atmosfera (koja izlučuje gasove koji su rastvoreni u morskoj vodi) i biološki međuodnosi. Primarni način na koji se rastvorene supstance dodaju u okeane je iz riječnih tokova. Niska koncentracija rastvorenih supstanci je razlog zbog koga „svježa voda“ nema slani ukus. Jasno je da manji riječni tokovi imaju mnogo niži salinitet, dok rijeke imaju različiti sadržaj rastvorenih supstanci od morske vode. Na primjer, iako je kalcijum najrasprostranjeniji element u riječnim tokovima, njegova koncentracija je mala u odnosu na morsku vodu, gdje je ona skoro 30 puta veća. Soli ostaju u okeanu za određeni vremenski period, to je rezidencialno (boravišno) vrijeme, koje je umnogome manje od vremena koje atom nekog elementa provede u okeanu. Za mnoge od rastvorenih komponenti, boravišno vrijeme je u opsegu od nekoliko hiljada do nekoliko miliona godina. Na primjer, jon natrijuma ima rezidencionalno vrijeme u okeanu od 260 miliona godina. Iako različite soli imaju dugačko rezidencionalno vrijeme u okeanu, on ne postoje slaniji vremenom, zbog toga što je odnos dodatih elemenata u okeanu jednak odnosu oduzetih elemenata iz okeana. Soli se uklanjaju na nekoliko načina prilikom kojih dolazi do završetka ciklusa kada rastvorene supstance izlaze iz morske vode. Kada se talasi na moru prelamaju, voda se raspršuje oslobađajući mnoge sićušne djeliće soli u atmosferu. Dio soli zadrži  se na kopnu prije nego li ponovo budu poslate natrag na Zemlju padavinama. Duž srednjeokeanskih grebena, infiltracija morske vode blizu hidrotermalnih izvora uzrokuje da se magnezijum i sumpor-joni ugrađuju u mineralisane naslage na morskom dnu. Ovi hidrotermalni izvori direktno i aktivno utiču na hemijsku građu vode. Tvrdi se da je čitava količina morske vode prerađena kroz ove sisteme hidrotermalne cirkulacije na srednjeokeanskim grebenima svakih 3 miliona godina. Prema tome, hemijska razmjena između vode okeana i bazaltne podloge, ima najveći uticaj na sastav morske vode. Kalcijum, sumpor, natrijum i silicijum su skladišteni u okeanskim sedimentima zajedno sa ljušturama mikroskopskih, izumrlih organizama i životinjskih ostataka. Velika količina rastvorenih supstanci može se ukloniti kada morski zalivi presušuju, ostavljajući depozite soli. Pored ostalog, joni rastvoreni u okeanskoj vodi se takođe uklanjaju apsorpcijom (fizičkim privlačenjem) na površinu podvodnih naslaga glina i bioloških organizama. Nekoliko procesa povećava salinitet morske vode, dodavanjem dopunskih molekula vode morskoj vodi. Padavine su proces kada se atmosferske vode vraćaju na Zemlju kao kiša, snijeg, susnježica, i grad. Od svih padavina 76 % pada direktno natrag u okean, dok ostatak pada na kopno. Padavine na površini okeana, dodaju molekule vode morskoj vodi, na taj način redukujući salinitet morske vode. Većina padavina koje padnu na kopno vraćaju se u okean direktno kao riječne bujice. Na sličan način kao i sa padavinama, još molekula vode se dodaje morskoj vodi i na taj način joj salinitet opada. Glečeri su mase građene od leda koji nastaju na kopnu i spuštaju se prema nižim nadmorskim visinama. Glečeri se kreću tako daleko da ulaze u okeane ili mora. Pri otapanju, veliki komadi leda se otapaju na spektakularan način procesom otkidanja od lednika. Ovo odvajanje glečerskog leda prouzrokuje ledene bregove. Kada se jednom nađu u okeanu, ovi ledenici se tope. Kako je glečerski led nastao padanjem snijega u visokim planinskim akumulacionim oblastima, glečerski led je građen od čiste vode. Zato, topljenje ledenih bregova u okeanu takođe dodaje molekul vode morskoj vodi i na taj način salinitet opada. Morski led se formira kada se voda u okeanu zamrzava u višim geografskim širinama. Morski led je sastavljen od čiste vode. Kada dođu topla godišnja doba u ove oblasti, morski led se topi u okeanu. Topljenjem morskog leda dodaje se uglavnom svježa voda, sa manjim količinama soli, u okean. Tako salinitet morske vode opada. Formiranje morskog leda i isparavanje su procesi koji povećavaju salinitet morske vode uklanjanjem molekula vode iz morske vode. Zavisno od saliniteta morske vode i od obima formiranja leda, oko 30 % od rastvorenih supstanci u morskoj vodi se zadržava u ledu. Tokom isparavanja morske vode, molekuli vode se uklanjaju, ali rastvorene supstance ostaju, prouzrokujući porast saliniteta morske vode.

Sa­li­ni­tet se na oke­an­skim pu­či­na­ma kre­će od 32-38 ‰ i on se sma­tra konstantnim, dok se u mo­ri­ma i zali­vi­ma če­sto ja­vlja­ju ko­le­ba­nja. Na oke­a­ni­ma se kao i u mo­ri­ma naj­ve­će količine so­li na­la­ze u onim oblasti­ma ko­je su iz­lo­že­ne naj­ve­ćim isparavanjima i naj­ma­njem pri­ti­ca­nju slat­ke vo­de. Pre­ma to­me, najve­ći sa­li­ni­tet se na­la­zi u trop­skim mo­ri­ma, usled in­so­la­ci­je i isparavanja. Me­đu­tim, baš oko Ekva­to­ra se za­pa­ža čud­na po­ja­va sma­nje­nja so­li u ­ši­roj zo­ni u sva 3 oke­a­na, na­ro­či­to na nji­ho­vim is­toč­nim kra­je­vi­ma tj. uz za­pad­ne oba­le kon­ti­nen­ta gdje sa­li­ni­tet pada na 35 pa čak i 34 ‰, a u  is­toč­nom di­je­lu Tihog oke­a­na po­red sje­ve­ro-zapad­nih oba­la Ju­žne Ame­ri­ke i is­pod 35,5 ‰. Sva­ka­ko da se ova in­te­re­sant­na poja­va ja­vlja kao po­slje­di­ca če­stih tropskih ki­ša ko­je ov­dje re­dov­no pa­da­ju i na taj na­čin uma­nju­ju salinitet na po­vr­ši­ni ekva­to­ri­jal­nih vo­da. Idu­ći od Ekva­to­ra pre­ma sje­ve­ru i ju­gu sa­li­ni­tet se u Atlantskom oke­a­nu znat­no po­ve­ća­va i do­sti­že naj­ve­će vri­jed­no­sti oko po­vrat­ni­ka od­no­sno iz­me­đu 20 i 30⁰ geografske ši­ri­ne. Ta­ko se naj­sla­ni­ja vo­da  ja­vlja u nje­go­vom sje­ver­nom di­je­lu u Sa­ra­ga­škom mo­ru, gdje do­sti­že mak­si­mum od 37,9 ‰. Pre­ma to­me, ov­dje se najve­će vri­jed­no­sti po­kla­pa­ju sa naj­sna­žni­jim pa­sa­ti­ma, koji isparavaju vo­du po­ve­ća­va­jući sa­li­ni­tet. Na­pro­tiv, dru­ga dva oke­a­na u istim ge­o­graf­skim ši­ri­na­ma ima­ju ma­nji sa­li­ni­tet, a na­ro­či­to sjever­ni dio Ti­hog oke­a­na sa mak­si­mu­mom 35,5 ‰. To se dešava usled to­ga što su ov­dje pa­sa­ti sla­bi­ji. Od ve­li­kog zna­ča­ja za po­re­me­ćaj sa­li­ni­te­ta  su i oke­an­ske stru­je, jer hlad­ni­je stru­je smanju­ju, a to­pli­je po­ve­ća­va­ju ko­li­či­nu so­li. Ta­ko, to­pla Golf­ska stru­ja do­no­si to­plu vo­du sa sa­li­ni­te­tom od 35 ‰ do 70⁰ sje­ver­ne geo­graf­ske ši­ri­ne, ko­ja oda­tle skre­će neš­to pre­ma sjeveroistoku ka No­voj Ze­mlji. Slič­na se po­ja­va, iako u neš­to ma­njoj mje­ri (od 33 ‰) za­pa­ža i kod Ku­ro Ši­ve struje u Ti­hom oke­a­nu, ko­ja do­pi­re do Be­rin­go­vog mo­ra. Ma­lim sa­li­ni­te­tom od­li­ku­ju se po­lar­ne obla­sti usljed znat­nog pri­ti­ca­nja slat­ke vo­de, sla­bog ispa­ra­va­nja, kao i otapanja le­da. Vr­lo su interesantne razlike u salini­tetu Sje­ver­nog le­de­nog mo­ra gdje po­red oba­la Si­bi­ra pa­da ispod 20 ‰, a is­pred uš­ća ri­je­ka i is­pod 10 ‰, što se ob­jaš­nja­va veli­kim pri­ti­ca­njem riječ­ne vo­de. Po­red Gren­lan­da usled to­plje­nja le­da, salinitet pa­da od 32 na 15,3 ‰, dok je na ju­gu pre­ma An­tark­ti­ku oko 32 ‰ zbog  to­ga što ov­dje ne­ma ni­ka­kvog oti­canja slat­ke vo­de, a i ota­pa­nje je neš­to sla­bi­je. U bli­zi­ni kon­ti­nen­tal­nih oba­la nor­mal­na je po­dje­la sa­li­ni­teta mo­di­fi­ci­ra­na iz dva uzro­ka. Na svi­m ge­o­graf­skim ši­ri­na­ma se sa­dr­ži­na oke­an­skih so­li mo­že ja­ko smanji­ti oko uš­ća ve­li­kih ri­je­ka, ko­je do­no­se u okean slat­ku vo­du. Takav je sličaj sa Žu­tim  mo­rem u koje se uliva ve­li­ki Hoangho i ne­ko­li­ko ma­njih ri­je­ka: Ja­lu, Li­auho. In­te­re­sant­no je da for­mi­ra­nje i to­plje­nje mor­skog le­da ba­lan­si­ra jed­no dru­go u to­ku go­di­ne, pa ga ta­ko ne uklju­ču­ju kao fak­tor po­ve­ća­nja ili sma­nje­nja sa­li­ni­te­ta.

U ne­kim pri­o­bal­nim pod­ruč­ji­ma, va­ri­ja­ci­je sa­li­ni­te­ta mo­gu bi­ti ve­li­ke. U Bal­tič­kom mo­ru sa­li­ni­tet do­sti­že 10 ‰. Ov­dje fi­zič­ki uslo­vi stva­ra­ju vo­du ni­skog sa­li­ni­te­ta zva­nu sla­na­sta vo­da. Ona nasta­je u obla­sti­ma gdje se svje­ža vo­da (iz ri­je­ka i vi­so­kih pa­da­vi­na ki­še) i mor­ska vo­da miješaju. Sa­li­ni­tet mor­ske vo­de u priobalnim pod­ruč­ji­ma va­ri­ra i se­zon­ski. Na pri­mjer, sa­li­ni­tet mor­ske vo­de kod Ma­ja­mi­ja na Flo­ri­di, va­ri­ra od oko 34,8 ‰ u ok­to­bru, do 36,4 ‰ u ma­ju i ju­nu kada je is­pa­ra­va­nje naj­ve­će. Pri­o­ba­lje Asto­ri­ja u Ore­go­nu ima ni­ski sa­li­ni­tet mor­ske vo­de jer se ogrom­ne ko­li­či­ne či­ste vo­de uli­va­ju iz ri­je­ke Ko­lu­m­bi­je. Tu sa­li­ni­tet mor­ske vo­de va­ri­ra od 0,3 ‰ u apri­lu i ma­ju (ka­da ri­je­ka Ko­lum­bi­ja ima mak­si­ma­lan vo­do­staj) do 2,6 ‰ u ok­to­bru (su­va se­zo­na).

Salinitet je vr­lo ve­li­ki u suptropskoj zo­ni pa­sat­nih vje­tro­va gdje ve­li­či­na is­pa­ra­va­nja znat­no pre­ma­šu­je  ko­li­či­nu pa­da­vi­na; pri­mjet­no je sma­njen u ekvatorijalnim kra­je­vi­ma jer je ta­mo ko­li­či­na pa­da­vi­na ve­ća od is­pa­ra­va­nja; sma­nju­je se u umje­re­nim ge­o­graf­skim ši­ri­na­ma, subpo­lar­nim i po­lar­nim mo­ri­ma zbog ma­njeg is­pa­ra­va­nja i ve­će prisut­no­sti le­da.

Je­dan od pr­vih pro­na­đe­nih me­to­da za odre­đi­va­nje sa­li­ni­teta vo­de je da is­pa­ri pa­žlji­vo iz­mje­re­na ko­li­či­na vo­de u pot­pu­no­sti i da se po­tom iz­mje­ri te­ži­na ostat­ka. Me­đu­tim, tač­nost ove me­to­de je ogra­ni­če­na i ovaj pro­ces zah­tije­va pu­no vre­me­na. Još je­dan na­čin mje­re­nja sa­li­ni­te­ta  je da se is­ko­ri­sti pred­nost či­nje­ni­ce da je odnos ve­ćin­skih ele­me­na­ta ko­ji sa­či­nja­va­ju rastvorene komponente najvjerovatnije konstantan u svim uslovima. Zbog ne­pro­mije­nje­nosti struk­tu­re mor­ske vo­de, kon­cen­tra­ci­ja po­je­di­nač­nog ve­ćin­skog gradiv­nog ele­men­ta mo­že bi­ti iz­mje­re­na da bi se od­re­dio uku­pan sali­ni­tet da­tog uzor­ka vo­de. Gra­div­ni ele­men­t ko­ji se ja­vlja­ u najvećim ko­li­či­na­ma i naj­lak­ši je za tač­no mje­re­nje je hlo­rid­ni jon Cl ^–. Te­ži­na ovog jo­na u uzor­ku  vo­de se na­zi­va hlo­ri­ni­tet. Ve­o­ma pre­ci­zno mje­re­nje sa­li­ni­te­ta mo­že bi­ti oba­vljeno sa sa­li­na­me­trom do ve­će tač­no­sti od  0,003 ‰. Odre­đi­va­nje tač­ne ko­li­či­ne sa­li­ni­te­ta do­zvo­lja­va nam i utvrđivanje tač­ne ko­li­či­ne glav­nih kom­po­nen­ti. Ne­ki sa­stoj­ci se od­re­đu­ju po­seb­nim fi­zič­kim me­to­da­ma i oni su za­stu­plje­ni u ma­njoj mje­ri, kao što su: fos­fat, ni­trat, amo­ni­jum i ga­so­vi ki­se­o­nik i ugljen­di­ok­sid.

Pripremila: Jovana Bigović

Literatura:
Dukić D. (2008): Hidrologija. Zavod za udžbenike, Beograd.
Vujević P. (1926): Osnovi matematičke i fizičke geografije. Državna štamparija, Beograd.
Doderović M. (2008): Okeanografija. Filozofski fakultet, Nikšić.