Composition de l'eau de mer et salinité

L'eau de mer est une solution diluée de presque tous les éléments naturels ; cependant, ses six ions majeurs se trouvent partout dans des proportions quasi fixes, de sorte qu'un seul chiffre — la salinité — rend compte de sa teneur globale en sel.

Definition

La salinité est une mesure de la teneur totale en sels dissous de l'eau de mer, tandis que la composition de l'eau de mer fait référence à l'identité et aux proportions des ions et éléments dissous qu'elle contient.

Scope

Ce sujet aborde les ions majeurs qui constituent la majeure partie de la masse dissoute de l'eau de mer, les éléments mineurs et traces présents à des concentrations bien plus faibles, le principe de composition constante, la définition et la mesure de la salinité, ainsi que les apports et les éliminations qui équilibrent le budget chimique de l'océan sur les temps géologiques.

Core questions

• Quels ions dissous dominent la masse de l'eau de mer, et pourquoi leurs proportions restent-elles presque constantes ?
• Comment la salinité est-elle définie et mesurée, du titrage chimique à la conductivité ?
• Quelles sources ajoutent des matériaux dissous à l'océan, et quels processus les éliminent ?
• Pourquoi la distribution des éléments traces varie-t-elle bien plus que celle des ions majeurs ?

Key theories

Principe des proportions constantes

Les rapports des ions majeurs entre eux sont essentiellement uniformes dans tout l'océan ouvert ; ainsi, la mesure d'un seul (ou de la salinité globale) permet de déterminer les autres, un résultat établi à partir des analyses de l'ère du Challenger.

Temps de résidence et équilibre chimique

La concentration de chaque élément reflète un équilibre entre les apports fluviaux, atmosphériques et hydrothermaux et l'élimination vers les sédiments, les éléments réactifs se renouvelant rapidement et les ions conservatifs persistant pendant des millions d'années.

Mechanisms

L'altération des roches continentales et les échanges hydrothermaux au niveau des dorsales médio-océaniques apportent des ions dissous à la mer ; les ions majeurs conservatifs s'accumulent et se mélangent uniformément, tandis que les éléments traces réactifs sont piégés sur des particules ou absorbés par des organismes et exportés vers les sédiments, conférant à chaque élément un temps de résidence et une distribution caractéristiques.

Clinical relevance

La salinité est un traceur fondamental de la circulation océanique, du cycle de l'eau et du changement climatique, et une connaissance précise de la composition de l'eau de mer est essentielle à l'étalonnage de chaque mesure de salinité et de densité effectuée en mer.

History

Marcet a proposé la constance de la composition de l'eau de mer en 1819 ; Dittmar l'a confirmée par une analyse minutieuse de soixante-dix-sept échantillons du Challenger en 1884, et les tables de salinité et la méthode de titrage de Knudsen ont standardisé la mesure de la salinité jusqu'à ce que les échelles basées sur la conductivité la supplantent à la fin du XXe siècle.

Key figures

• Alexander Marcet
• William Dittmar
• Martin Knudsen

Seminal works

• pilson2013
• millero2013

Frequently asked questions

Quels sont les principaux ions de l'eau de mer ?

En masse, les ions dissous dominants sont le chlorure et le sodium, suivis par le sulfate, le magnésium, le calcium et le potassium, qui représentent ensemble la grande majorité du sel dans l'eau de mer.

Pourquoi la composition de la salinité est-elle presque la même partout ?

Les ions majeurs sont mélangés plus rapidement qu'ils ne sont ajoutés ou éliminés ; ainsi, bien que la salinité totale varie entre les régions, les proportions relatives des ions majeurs restent presque constantes dans tout l'océan ouvert.