6 AULAS 12 e 13 Oceano quimica gases dissolvidos e pH da agua do mar

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PROFESSORA: 
Oc. MSc. Taiana Guimarães Araujo 
taianagaraujo@gmail.com 
Conteúdo proposto 
 OCEANOGRAFIA QUÍMICA: 
 Natureza da água: molécula da água e propriedades físico-químicas; 
 Composição química da água do mar; 
 Salinidade e clorinidade; 
 Gases dissolvidos; 
 pH da água do mar e sistema tampão dos oceanos; 
 Nutrientes; 
 Elementos-traço; 
 Sistema redox dos oceanos; 
 Distribuição vertical e horizontal da temperatura, densidade, pressão, 
propagação do som e luz; 
 Técnicas de estudo e equipamentos da Oceanografia Química. 
 
 
 
Gases dissolvidos 
 Quando falamos em material dissolvidas na água é comum imaginarmos 
algo sólido que foi nela solubilizado. 
 Já vimos, no entanto, que todos os elementos da Terra encontram-se 
dissolvidos na água do mar, e muito desses elementos encontram-se 
predominantemente em estado gasoso; 
 Assim, não podemos nos esquecer na água do mar também estão 
solubilizados (em maior ou menos proporção) todos os gases da atmosfera: 
 Nitrogênio, oxigênio, argônio e dióxido de carbono; 
 Neônio, hélio e hidrogênio; 
 Entre outros... 
 
 
 
Gases dissolvidos 
 É de se esperar que os gases mais abundantes na atmosfera também o 
sejam na água do mar. E assim acontece, porém em proporções 
diferentes das encontradas na atmosfera, visto que a capacidade de 
solubilizar-se em água é diferente de um gás para o outro; 
 
 
 
 
 
 
 
 A principal troca de gases com a água do mar se dá através da interface 
ar-água (OU SEJA, NA SUPERFÍCIE). 
 
 
 
 
As proporções dos gases na atmosfera não é a 
mesma que na água do mar. 
Há menos N2 (gás nitrogênio) no oceano, 
muito mais oxigênio e ainda mais CO2. 
Desgasei- 
ficação 
N2 
 
CO2 
 
H2O 
 
 
Oceano 
se forma 
CO2 
dissolve 
Início da 
fotossíntese 
O2 O2 atinge os níveis 
atuais; vida invade 
continentes 
4.5 Gy 
A.P 
4 Gy 
A.P. 
3.5 Gy 
A.P. 
0.4 Gy 
A.P. presente 
Vida nos 
oceanos 
História da atmosfera da Terra 
Que 
porcentagem 
você ESPERA? 
A solubilidade do CO2 na água do 
mar é muito maior do que a do 
nitrogênio e do oxigênio, apesar 
de os dois primeiros serem 
encontrados em maiores 
concentrações na atmosfera. 
Mas e 
como os 
gases 
penetram 
na água do 
mar? 
Os gases dissolvem mais na água DOCE do que na 
água salgada. Por que? 
 
Os gases dissolvem mais na água FRIA do que na 
água quente. Por que? 
 
A solubilidade dos gases geralmente decresce 
com o aumento da temperatura e da 
salinidade, e aumenta com o aumento da 
pressão. 
 
 
Ex. latinha de refrigerante no sol. O que 
acontece quando você a abre? 
Fatores que influenciam a solubilidade dos 
gases na água do mar 
• Trocas água do mar/atmosfera ocorrem somente na 
interface ar-água; 
• Processos biológicos que afetam a concentração de O2: 
fotossíntese e respiração; 
• O O2 entra na água do mar tanto por processos biológicos 
(bomba biológica) como por processos físicos (bomba de 
solubilidade); 
• Existe uma distribuição típica do O2 na coluna d’água e 
existem alguns processos que controlam essa distribuição. 
OXIGÊNIO DISSOLVIDO 
CO2 e O2 
Oceanic Primary Production: Sept. 97 – Aug. 98 
O2 e CO2 
O2 e CO2 
Bombas 
biológica e 
física de 
solubilidade 
x 
Gases 
dissolvidos 
Bombas Biológica e Física de Solubilidade 
 A eficiência da Bomba Biológica tem relação com as áreas de 
grande produtividade primária dos oceanos  áreas com águas 
ricas em nutrientes e que apresentem boa disponibilidade de 
luz; 
 
 Já no caso da Bomba Física de Solubilidade sua eficiência 
está diretamente relacionada com as zonas de formação de 
águas profundas  áreas de água superficial fria. 
 
 
• A profundidade onde a fotossíntese (síntese de MO) é 
exatamente balanceada pela respiração (oxidação da MO) 
 P=R, é conhecida como Profundidade de 
Compensação; 
• A profundidade de compensação encontra-se na base da 
zona eufótica. Acima desta profundidade, a fotossíntese 
excede a respiração (P>R) e há um superávit de 
produtividade, já abaixo dela ocorre apenas o processo de 
respiração (P<R). 
OXIGÊNIO DISSOLVIDO 
OXIGÊNIO DISSOLVIDO 
Sendo assim, 
qual é a 
distribuição 
vertical do 
oxigênio nos 
oceanos? 
Por que? 
OXIGÊNIO 
DISSOLVIDO 
Zonas de formação e de oxigenação de 
águas profundas 
Gases dissolvidos podem ser utilizados como 
traçadores das massas de água. 
• Também entra na água do mar por meio de processos 
físicos e biológicos; 
• Quando CO2 é adicionado à água, ele reage com a água 
formando HCO3
- e um ion H+. 
• Assim, quando CO2 é adicionado à água, a água torna-se 
mais ácida(tem mais ions H+). 
• É basicamente o gás responsável pelo controle de pH da 
água do mar  Sistema Tampão dos Carbonatos; 
DIÓXIDO DE CARBONO 
Todos os gases listados acima, com exceção do SO2, são produzidos 
por atividade biológica, ou seja, pelos organismos nas águas de 
superfície. 
Gás Fluxo Oceânico Total
(g ano
-1
)
Direção do
Fluxo
Dióxido de Enxofre
(SO2)
1,5 x 10
14
ar  mar
Óxido Nitroso (N2O) 1,2 x 10
14
mar  ar
Monóxido de Carbono
(CO)
4,3 x 10
14
mar  ar
Metano (CH4) 3,2 x 10
14
mar  ar
Iodeto Metil (CH3I) 2,7 x 10
14
mar  ar
Sulfeto Dimetil
((CH3)2S)
4,0 x 10
14
mar  ar
Alguns gases menores dissolvidos 
Conteúdo proposto 
 OCEANOGRAFIA QUÍMICA: 
 Natureza da água: molécula da água e propriedades físico-químicas; 
 Composição química da água do mar; 
 Salinidade e clorinidade; 
 Gases dissolvidos; 
 pH da água do mar e sistema tampão dos oceanos; 
 Nutrientes; 
 Elementos-traço; 
 Sistema redox dos oceanos; 
 Distribuição vertical e horizontal da temperatura, densidade, pressão, 
propagação do som e luz; 
 Técnicas de estudo e equipamentos da Oceanografia Química. 
 
 
 
pH e Sistema tampão do pH da água do mar 
 O pH da água do 
mar é função, 
basicamente, da 
entrada de CO2 e 
da sua dinâmica 
nos oceanos ; 
 O sistema que 
controla esse pH é 
chamado de 
sistema tampão 
pois evita grandes 
variações nos 
valores; 
pH padrão da água 
do mar ≈ 8.0 
pH e Sistema tampão do pH da água do mar 
pH = - log (H+ ) H+ = 10(-pH) (OH-)(H+) = 10-14 
 Sabendo que existe um sistema que regula o pH da água do mar 
e que o principal agente da acidez nesse sistema é o ácido 
carbônico oriundo da reação entre CO2 e H2O, pergunto: 
 
Quais formas químicas são os principais agentes da 
alcalinidade (ou seja, por aumentar o pH) da água do mar? 
 
 
 
O sistema CO2, a Alcalinidade e o controle 
do pH 
• O carbono ocorre como muitas espécies em solução: 
• Dióxido de Carbono: CO2 , 
• Ácido Carbônico: H2CO3 , 
• Bicarbonato: HCO3 - , 
• Carbonato: CO3
2- 
• + moléculas orgânicas 
O sistema CO2, a Alcalinidade e o controle 
do pH 
 CO2 pode sofrer múltiplas transformações nas interações 
com a H2O; 
 
 Várias formas incluem: CO2(g) (dióxido de carbono), CO2(aq) 
(dióxido de carbono dissolvido). H2CO3 (ácido carbônico), 
HCO3
- (íon bicarbonato) e CO3
-2 (íon carbonato); 
 
 As formas se intercovertem rapidamente; 
 
 Perturbações em uma parte do sistema CO2 levam a uma 
redistribuição das proporççoes entre suas formas 
equilíbrio químico. 
Especiação do CO2 na água do mar 
 Definição Geral: É a capacidade de tamponamento ácido da água, 
ou seja, a basicidade. 
 Alcalinidade é a concentração molar combinada dos íons carbonato 
e bicarbonato Outra forma de entender a alcalinidade quantidade total de íons 
hidrogênio requeridos para neutralizar as cargas negativas dos íons 
carbonato e bicarbonato; 
 
 
Definições de Alcalinidade 
 Existe cerca de 60x mais CO2 nos oceanos em relação à 
atmosfera; 
 
 Nós estamos adicionando quantidades consideráveis para o 
inventário do CO2 da atmosfera; 
 
 Os maiores aportes antrópicos de CO2 ocorrem através da 
combustão/oxidação de matéria orgânica fóssil (óleo, carvão e 
gás natural); 
 
 A tendência é que quanto mais CO2 na atmosfera, maior será a 
entrada de CO2 nos oceanos. 
Estado atual do CO2 
Registro Atmosférico de Mauna Loa (Keeling and Whorf, 1997) 
Registro do CO2 atmosférico 
NDIC = CID normalizado para a Salinidade 
Registro do CO2 na superfície oceânica 
BIBLIOGRAFIA CONSULTADA 
• João M. Miragaia SCHMIEGELOW. O planeta azul: uma introdução às 
ciências marinhas. Rio de Janeiro: Interciência, 2004. 
 
• Tom GARRISON. Fundamentos de oceanografia. Tradução da 4. edição 
norte-americana (vários autores). São Paulo: Cengage Learning, 2010. 
 
• Aulas da Profa. Eunice da Costa Machado, Curso de Oceanografia, da 
Universidade Federal do Paraná. 
 
• Imagens e informações da internet. 
 
OBRIGADA e 
BOA 
TARDE !!!