ZASOLENIEczyli

ile łyżeczek soli jest w Bałtyku

Monika ZabłockaInstytut Oceanologii Polskiej Akademii Nauk

ZASOLENIE

01Definicja, jednostki, zasolenie praktyczne

SÓL MORSKA

02Skład soli morskiej, reguła Dittmara

ŚREDNIE ZASOLENIE03 Średnie zasolenie mórz i oceanów,

średnie zasolenie Morza Bałtyckiego

CZYNNIKI

04Czynniki wpływające na zasolenie

HALOKLINA

05Definicja, występowanie w Morzu Bałtyckim

PYTANIA

06Ile zapamiętałeś po wykładzie

Zasolenie, oznaczane literą S (z ang. Salinity) to termin naukowy, który najprościejujmując, oznacza ilość gram soli rozpuszczonych w 1 kg (1l) wody.

ZASOLENIE

01Definicja

Dokładniejsza definicja zasolenia to:

ogólna mineralizacja wody, określająca ilość gram substancji stałych w 1 kg wody, po

usunięciu wszystkich substancji organicznych i po zastąpieniu wszystkich bromków

i jodków- chlorkami, a węglanów – tlenkami (Knudsen, 1901).

Zgodnie z równaniem TEOS-2010

(z ang. Thermodynamic Equation Of Seawater - 2010)

wartość zasolenia podaje się w jednostkach [g/kg].

W literaturze można również znaleźć wartości zasolenia podawane w:

• promilach (‰),

• ppt (z ang. parts per thousand)

• PSU (tzw. zasolenie praktyczne).

W rzeczywistości zasolenie praktyczne nie ma jednostki, a skrót PSU pochodzi z ang. - Practical Salinity Unit.

ZASOLENIE

01Jednostki, zasolenie praktyczne

Zasolenie w skali praktycznej,

często nazywane po prostu zasoleniem praktycznym to:

wartość stosunku przewodnictwa elektrycznego danej próbki wody morskiejdoprzewodnictwa elektrycznego wzorcowego roztworu wodnego chlorku potasu (KCl)o stężeniu masowym 32.4356 g KCl na 1 kg roztworu.

Pomiary wykonuje się w temperaturze 15˚C i przy ciśnieniu 101325 Pa.

Zasolenie praktyczne nie ma jednostki, lecz często spotyka się w literaturze skrót PSU– od Practical Salinity Unit.

Brzmi skomplikowanie? Na szczęście do pomiaru przewodnictwa elektrycznego wodymorskiej służą tzw. salinometry, które odpowiednio skalibrowane, podają wartościzasolenia w skali praktycznej.

ZASOLENIE

01Zasolenie praktyczne

SA

LIN

OM

ET

R

Pomimo iż od 2010 roku zasolenie wód naturalnych podawane jest w jednostkach

zasolenia absolutnego - g/kg, wszystkie organizacje oceanograficzne polecają

stosowanie skali praktycznej podczas archiwizacji danych o zasoleniu.

Umożliwi to w przyszłości porównywanie danych bieżących z archiwalnymi.

CIEKAWOSTKA

aArchiwizacja danych zasolenia

Czy wiecie, że:

Zasolenie 5 g/kg (‰) oznacza, że w 1000 g wody znajduje się 5 g soli. Jeśli weźmiecie

wysokie naczynie i nalejecie do niego litr wody, a następnie wsypiecie do niego łyżeczkę

soli kuchennej (ok. 5g) i wymieszacie, to uzyskacie właśnie zasolenie 5 g/kg. Średnie

zasolenie oceaniczne wynosi 35 g/kg. Oznacza to, że w 1000g wody znajduje się 35 g soli.

Czy potrafilibyście uzyskać takie zasolenie z soli kuchennej i wody? Jak myślicie, ile

łyżeczek soli musielibyście wsypać do 1 l wody?

CIEKAWOSTKA

b

Tak! 7 łyżeczek, bo 7 x 5 g = 35 g.

Ile łyżeczek soli jest w 1 litrze wody morskiej

Czy wiecie, że:

Każda kropla wody opadająca na ziemię zawiera niewielką ilość rozpuszczonego

dwutlenku węgla, który nadaje jej lekko kwasowy odczyn. Taka „kwaśna” kropla

uderzając w skałę prowadzi do jej powolnej erozji oraz produkcji jonów. Woda opadowa

wraz z wypłukanymi jonami trafia do strumieni i rzek, które przepływając przez skały,

piaski i glebę wypłukują kolejne jony by ostatecznie trafić do mórz i oceanów. Wiele z

rozpuszczonych jonów wykorzystywanych jest przez organizmy i w ten sposób

usuwanych z wody. Pozostałe akumulują się a ich koncentracja rośnie z czasem.

CIEKAWOSTKA

cSkąd pochodzi sól w morzach i oceanach

Czy wiecie, że:

W wodzie morskiej najwięcej jest:

kationów

• sodu (Na+),

• potasu (K+),

• magnezu (Mg2+)

• glinu (Al3+)

oraz anionów

• chlorkowych (Cl-),

• siarczanowych (HSO-4, SO2-4)

• węglanowych (HCO-3, CO2-3),

które nadają wodzie gorzki lub gorzko-słony smak.

SÓL MORSKA

02Skład soli morskiej

19,34

10,75

2,70

1,29

0,42

0,39

0,25

A N I O N YC H L O R K O W E

K A T I O N YS O D U

A N I O N YS I A R C Z A N O W E

K A T I O N YW A P N I A

K A T I O N YP O T A S U

I N N E

U D Z I A Ł J O N Ó W

W S O L I

M O R S K I E J

C l - Na + SO 42 - Mg 2+

K A T I O N YM A G N E Z U

C a 2+ K +

Koncentracja

w ppt

55,07 %

30,62 %7,72 %

3,68 %

1,17 %

1,10 %

0,63 %

A N I O N Y C H L O R K O W E C l -

K A T I O N Y S O D U N a +A N I O N Y S I A R C Z A N O W E S O 42 -

K A T I O N Y M A G N E Z U M g 2 +

K A T I O N Y W A P N I A C a 2 +

K A T I O N Y P O T A S U K +

I N N E

U D Z I A Ł J O N Ó W

W S O L I

M O R S K I E J

Prawie 90 % wszystkich jonów

rozpuszczonych w wodzie morskiej stanowią sód i chlor.

Wszystkie oceany i morza otwarte zawierają takie same sole będące w takim samym

stosunku procentowym. Woda z poszczególnych zbiorników różni się między sobą jedynie

stężeniem, czyli stosunkiem ilości wszystkich soli do ilości wody. Jest to podstawowa

reguła stałości składu wody morskiej zwana regułą Dittmara.

Zwróćcie uwagę, że regułą ta odnosi się do zbiorników otwartych, a Morze Bałtyckie

takim nie jest.

SÓL MORSKA

02Reguła Dittmara

Zarówno wody morskie, jak i słodkie zawierają sole, ale w wodach słodkich jest ich

znacznie mniej (zasolenie świeżej wody wynosi mniej niż 0.5 ‰), stąd smak soli pozostaje

niewyczuwalny.

Na świecie płyną rzeki, które są zasilane głównie wodą deszczową zawierającą niewielkie

ilości soli. Gdy rzeki płyną przez skały wapienne, dochodzi do rozpuszczają się związków

wapnia co skutkuje podwyższeniem zasolenia wody. Dlatego również wody określane

mianem słodkich mogą mieć różne zasolenie.

CIEKAWOSTKA

d

Czy wiecie, że:

Dlaczego rzeki i jeziora są słodkie

Czy wiecie, że:

CIEKAWOSTKA

e

W wodach niektórych jezior bezodpływowych może dochodzić do akumulacji soli

dopływających rzekami a tym samym wzrostu ich zasolenia. Dodatkowym czynnikiem

zwiększającym zasolenie jezior może być parowanie wody w wyniku wysokich temperatur

oraz podziemne źródła słonych wód.

Jeziora, których wody mają zasolenie powyżej 20 ‰ nazywamy słonymi jeziorami.

Jednym z najbardziej znanych przykładów słonego jeziora jest Morze Martwe, słynące

z tego, iż na skutek wysokiego (220-260 ‰) zasolenia jego wód, nawet osoby nieumiejące

pływać, mogą unosić się na wodzie.

Morze Martwe nie jest jednak najbardziej słonym jeziorem. Do bardziej zasolonych należą

m.in.: jezioro Patience w Kanadzie (do 428 ‰) i jezioro Asal w Dżibuti (do 350 ‰).

Dlaczego w Morzu Martwym nie można się utopić

ŚREDNIE ZASOLENIE03

Średnie zasolenie mórz i oceanów

Średnie zasolenie mórz i oceanów wynosi 35 g/kg.

Średnie zasolenie wód maleje wraz ze wzrostem szerokości geograficznej. Najwyższe

zasolenie występuje w strefie międzyzwrotnikowej, najniższe w strefie

okołobiegunowej. Bardzo małym zasoleniem charakteryzują się morza śródziemne

w umiarkowanych szerokościach geograficznych. Wśród mórz najmniejszym

zasoleniem charakteryzuje się Morze Bałtyckie.

Średnie zasolenie w pionie w oceanie nie zmienia się do głębokości 400 m. Dopiero

poniżej tej głębokości zasolenie ulega zmianie i waha się we wszystkich szerokościach

geograficznych od 34 do 35 g/kg.

MA

PA

ZA

SO

LE

NIA

WÓ

D M

OR

SK

ICH

(2

00

1)

Każdego dnia do mórz i oceanów dostarczana jest rzekami nowa porcja soli. Szacuje się,

że wszystkie rzeki świata dostarczają rocznie do oceanu ok. 4 bilionów ton soli w formie

rozpuszczonej. Dlaczego więc średnie zasolenie oceanów (35 ‰) nie rośnie z dnia na

dzień, lecz pozostaje na tym samym poziomie?

Prawdopodobnie pierwotnie morza i oceany były tylko lekko słone. Z czasem, wraz

z kolejnymi opadami deszczu nowe porcje soli dopływające do mórz sprawiły, że stawały

się one coraz bardziej słone. Obecnie średnie zasolenie oceaniczne nie zmienia się. Jest to

wynikiem osiągnięcia równowagi pomiędzy ilością soli napływających do oceanu

a ilością soli wytrącanych do osadów dennych.

CIEKAWOSTKA

fDlaczego średnie zasolenie oceanów się nie zmienia

Czy wiecie, że:

W zależności od regionu, głębokości oraz

pory roku, wartości zasolenia w Morzu

Bałtyckim znacznie się różnią. W warstwie

powierzchniowej zmniejsza się ono

stopniowo od cieśnin duńskich (~ 20)

w kierunku wschodnim. W Morzu Bełtów

wynosi około 16, przy polskich

wybrzeżach - 7, w Zatoce Puckiej spada do 6,

w Zalewie Wiślanym wynosi tylko od 1 do 3,

w Zatoce Fińskiej i Botnickiej spada do 2.

ŚREDNIE ZASOLENIE03

Średnie zasolenie Morza Bałtyckiego

Średnie zasolenie Morza Bałtyckiego wynosi 7.

ŚREDNIE ZASOLENIE03

Średnie zasolenie Morza Bałtyckiego

Zasolenie wód Morza Bałtyckiego zmienia się również

w ciągu roku. Od początku wiosny do jesieni, w skutek

nagromadzania się wód pochodzenia lądowego, następuje

stopniowy spadek zasolenia, by następnie ponownie wzrosnąć

w wyniku mieszania się dwóch warstw wód. Dolna warstwa

wód, oddzielona halokliną, charakteryzuje się wzrastającym

w kierunku dna zasoleniem. Miejscami, np. w Basenie

Bornholmskim na głębokości 100 m, może osiągać wartość

16, podczas gdy przy powierzchni ma zaledwie 7.5.

Aktualne wartości zasolenia w różnych rejonach Morza Bałtyckiego można sprawdzić na

stronie: http://satbaltyk.iopan.gda.pl, w zakładce: Hydrologia>Zasolenie powierzchniowe

morza.

MA

PA

ZA

SO

LE

NIA

MO

RZ

A B

AŁT

YC

KIE

GO

Pomimo, iż obecnie zasolenie podaje się w jednostkach zasolenia absolutnego (g/kg),

w przypadku Morza Bałtyckiego stosuje się nadal zasolenie w skali praktycznej. Wynika to

z wyjątkowości naszego morza. Na skutek dużego i zmiennego w ciągu roku dopływu wód

rzecznych , udział soli wapnia w składzie wody Bałtyckiej zmienia się w ciągu roku. Nie

możemy więc zastosować reguły stałości składu Dittmara a tym samym zasolenie należy

podawać w skali praktycznej.

CIEKAWOSTKA

gDlaczego w Bałtyku mierzymy zasolenie praktyczne

Czy wiecie, że:

Zasolenie chwilowe wó oceanicznych może się różnić o kilka jednostek nie tylko

w zależności od miejsca, ale również od czasu pomiaru. Jest to wynikiem wielu czynników.

Najważniejsze z nich to:

• temperatura powietrza – im wyższa temperatura tym wyższe zasolenie na skutek

parowania wody z powierzchni mórz i oceanów.

• opady atmosferyczne – im wyższe opady tym niższe zasolenie

• dopływ wód rzecznych – im wyższy dopływ tym niższe zasolenie

• formowanie się lodu – im więcej lodu tym wyższe zasolenie (podczas tworzenia się lodu

w morzu, zamarza tylko woda, a zawarte w niej sole uwalniane są do niższych warstw

wody)

• topnienie się lodu – powoduje wzrost objętości wody a tym samym spadek zasolenia

• pionowe mieszanie i poziome przenoszenie mas wodnych dopływ wód dennych

o zasoleniu innym niż zasolenie danego morza czy oceanu

CZYNNIKI

04Czynniki wpływające na zasolenie

• Temperatura - Położenie Bałtyku w średnich szerokościach geograficznych wpływa

między innymi na ilość promieniowania słonecznego docierającego do wód naszego

morza, a także na zmienność ilości promieniowania w ciągu roku. Wzrost

promieniowania słonecznego skutkuje wzrostem temperatury powietrza. Na skutek

wzrostu temperatury następuje odparowanie części objętości wody. Nie ma to wpływu na

ilość soli w morzu. Dlatego przy tej samej ilości soli, lecz zmniejszonej objętości wody,

następuje wzrost zasolenia.

CZYNNIKI

04Czynniki wpływające na zasolenie Bałtyku

• Opady atmosferyczne - Opady deszczu lub śniegu, zwłaszcza intensywne, przyczyniają

się do zmniejszenia zasolenia, na skutek rozcieńczania roztworu jakim jest woda morska.

Im wyższe opady, tym niższa wartość zasolenia.

CZYNNIKI

04Czynniki wpływające na zasolenie Bałtyku

• Dopływ wód rzecznych - Zlewisko Morza Bałtyckiego tworzy aż 250 rzek, z czego

największe to: New, Wisła, Dźwina, Niemen i Odra. Im więcej „słodkiej” wody

dopływa do Bałtyku tym jego zasolenie jest mniejsze. Należy pamiętać, że wielkość

dopływu wód rzecznych do Bałtyku różni się w zależności od pory roku i największe

jest wiosną. Stąd właśnie w tym okresie rzeki mają największy wpływ na zasolenie.

CZYNNIKI

04Czynniki wpływające na zasolenie Bałtyku

• Dopływ wód oceanicznych - Zamknięty charakter naszego morza sprawia, że dopływ

bardziej zasolonych wód z Morza Północnego jest niewielki w ciągu roku. Tylko

epizodycznie (co 10-13 lat), przy określonym układzie barycznym (silnym

i długotrwały wiatr znad Oceanu Atlantyckiego) dochodzi do znacznie większych

wlewów słonych wód. Wlewy te zmieniają zasolenie zarówno wód

powierzchniowych jak i głębinowych Bałtyku.

CZYNNIKI

04Czynniki wpływające na zasolenie Bałtyku

• Formowanie oraz topnienie się lodu - Podczas surowychzim, temperatura wód Bałtyku spada poniżej punktuzamarzania, który dla słonawych wód MorzaBałtyckiego wynosi niewiele poniżej 0°C (dla zasolenia6, temperatura zamarzania wynosi Tf = -0.33°C).Zjawiska lodowe o największej miąższości występująw Zatoce Botnickiej. Zamarzanie wód Bałtyku przypadazwykle na połowę listopada. Zaczyna się od północnegowybrzeża Zatoki Botnickiej i postępuje w kierunkupołudniowym.

CZYNNIKI

04Czynniki wpływające na zasolenie Bałtyku

MA

PA

ZLO

DZ

EN

IA B

AŁT

YK

U W

SEZ

ON

IE Z

IMO

WYM

20

16

/20

17

W Morzu Bałtyckim zasolenie, obok

temperatury, jest głównym czynnikiem

determinującym jego uwarstwienie. Na

skutek wlewów wody z Morza Północnego,

Morze Bałtyckie cechuje się stałym

dwupoziomowym uwarstwieniem.

Jednorodna pod względem zasolenia

warstwa powierzchniowa od warstwy

głębokowodnej oddzielona jest halokliną,

usytuowaną na głębokości 40 – 80 m.

CIEKAWOSTKA

hDlaczego w Bałtyku mierzymy zasolenie praktyczne

Czy wiecie, że:

W A R S T W A W Ó D P O W I E R Z C H N I O W Y C H

W A R S T W A W Ó D G Ł Ę B I N O W Y C H

0

20

40

60

80

100

6 8 10 12 14 16

W A R S T W A H A L O K L I N Y

ZASOLENIE

GŁĘ

BO

KO

ŚĆ

[m

]

Termin haloklina pochodzi od dwóch greckich słów: hals, halo- oznaczający „sól” , oraz

klinein oznaczające „nachylenie”.

W oceanografii haloklina to warstwa przejściowa pomiędzy mniej słonymi wodami nad nią

i bardziej zasolonymi wodami pod nią. Jej cechą charakterystyczną jest duży pionowy

gradientem zasolenia czyli względnie szybki wzrost zasolenia wraz z głębokością.

HALOKLINA

05Definicja, występowanie w Morzu Bałtyckim

Pionowy rozkład zasolenia w morzu zależy od wielu procesów, takich jak parowanie lub

zamarzanie powierzchni morza, pionowe mieszanie się wód, prądy morskie czy procesy

geochemiczne i biologiczne.

Jakie jest średnie

zasolenie wód

Morza

Bałtyckiego?

Jakie jest średnie

zasolenie wód

oceanicznych?

Co to jest

haloklina?

Co to jest

zasolenie?

Co jest jesdnostkązasolenia?

Co to jest

zasolenie

praktyczne?

Jakie są czynniki

wpływające na

zasolenie mórz

i oceanów?

Jakie czynniki wpływają na

zasolenie wód Morza

Bałtyckiego?

Jakie jony stanowiąprawie 90 %

wszystkich jonów

wodzie morskiej?

Czy zasolenie

wód Bałtyku zmienia się

w ciągu roku?

Czy

wszystkie jeziora sąsłodkie?

Co to jest

reguła

Dittmara?

PYTANIA

06Ile zapamiętałeś po wykładzie

Ile jest łyżeczek soli

w 1 litrze wody z

Morza Bałtyckiego?