miniaturadaimagem|250x250px|Salinidade média anual à superfície nos mares da Terra. thumb|250px|Infografia mostrando os diversos tipos de água (quanto à salinidade). Salinidade (do latim: salinitas) é uma medida da quantidade de sais existentes em massas de água naturais, como sejam um oceano, um lago, um estuário ou um aquífero. A forma mais simples de descrever a salinidade é como a relação entre o conteúdo de sais dissolvidos em uma dada quantidade de água. Usualmente, a salinidade da água é referida como a massa de sais em uma unidade de massa de água. Por isso, a unidade actualmente mais usada é g/kg, que equivale a partes por mil, cujo símbolo é ‰. Até 2010, em trabalhos da área de oceanografia, a medida de salinidade era referida numa escala própria, conhecida por PSU (Practical Salinity Unit ou Unidade de Salinidade Prática), determinada com base na relação directa entre a condutividade eléctrica da água e a sua salinidade. Esta unidade foi adoptada quando da popularização dos sensores de salinidade que, de facto, medem a condutividade eléctrica da amostra de água e, através de sua comparação com a condutividade de uma amostra de água padrão, com composição e salinidade conhecidas, calculam a salinidade da amostra. Este tipo de sensor, acoplado a um sensor de temperatura e outro de pressão formam um CTD (Conductivity, Temperature and Depth ou Condutividade, Temperatura e Profundidade), equipamento largamente utilizado nas ciências do mar para caracterização e perfilagem de corpos d'água.
O parâmetro tem grande importância na caracterização das massas d'água, já que a salinidade influencia diversas propriedades físicas, químicas e biológicas em ambiente aquáticos, entre as quais pode-se citar a densidade, o estado de saturação de minerais carbonáticos, o tipo de fauna e flora e os potenciais usos humanos da água. Evolução do conceito Ao longo do século XX e até os dias actuais, o conceito de salinidade evoluiu significativamente, seguindo os avanços tecnológicos e metodológicos da química e da física. Dada a diversidade dos sais que podem estar presentes, a interferência com outros compostos químicos e os efeitos da temperatura e pressão sobre os resultados da medição, o conceito é de definição complexa e a salinidade é difícil de ser medida de forma precisa e reprodutível. Essa complexidade levou à adopção de diferentes definições consoante o campo do saber, a tecnologia associada ou os objectivos da medição.
Método do resíduo seco miniaturadaimagem|Robert Boyle em pintura de Johann Kerseboom, datada de 1689. Ainda no século XVII, antes portanto da fundação da química moderna por Lavoisier (1743-1794), o naturalista irlandês Robert Boyle (1627-1691) propôs evaporar o conteúdo aquoso de uma amostra com massa conhecida de água do mar e medir a massa do resíduo para, a partir do rácio entre a segunda e a primeira, determinar a salinidade da solução. Assim, o conceito mais básico de salinidade pôde ser definido como a massa de material sólido dissolvido em uma unidade de massa da solução, no caso, a amostra de água em análise. Operacionalmente, contudo, sua determinação não é simples, uma vez que moléculas de água podem ficar retidas na estrutura cristalina dos sais durante a secagem e a temperatura necessária para que se evapore toda a água (480 °C) faz com que os carbonatos sejam convertidos em óxidos, os haletos sejam parcialmente vaporizados e a matéria orgânica seja convertida em dióxido de carbono (CO2).
O próprio Boyle encontrou dificuldades com o método do resíduo seco, mas atribuiu as inconsistências encontradas e a dificuldade de reprodutibilidade dos resultados a interferências da humidade do ar entre os momentos da coleta e da medida.Boyle, R. 1674. Observations and experiments in the saltiness of the sea. In: Birch, T. (Editor), 1965. The works of Robert Boyle. Georg Olms, Hildesheim, 6 vol. Boyle propôs ainda um método baseado na precipitação dos sais dissolvidos na água a partir de sua reacção com a substância alquímica então conhecida por “óleo de tártaro” (presumivelmente, carbonato de potássio, K2CO3). As mesmas inconsistências foram encontradas por Luigi Ferdinando Marsigli (1658-1730), pioneiro da oceanografia física.Marsigli, L. F. 1725. Histoire Physique de la Mer, Amsterdam.
Método dos sólidos inorgânicos dissolvidos (ou da clorinidade) Na segunda metade do século XIX, a hipótese do químico suiço Alexander Marcet (1770-1822) foi confirmada pelos estudos de Dittmar (1884), baseados em mais de 70 amostras coletadas pelo H.M.S. Challenger. O resultado ficou conhecido como princípio de Marcet e atesta que existe um rácio constante entre os diversos sais dissolvidos na água do mar, independente da salinidade e da localização geográfica da amostra. Foi nesse período que se começou a pensar na determinação da salinidade das águas marinhas a partir da quantidade de algum dos iões presentes. Na virada daquele século, com o objectivo de obter reprodutibilidade e comparabilidade nas determinações da salinidade, o Conselho Internacional para a Exploração do Mar (ICES — International Council for the Exploration of the Sea) nomeou uma comissão, presidida pelo dinamarquês Martin Knudsen (1871-1949), com o mandato de propor uma definição padronizada de salinidade e um método para a sua determinação. Em 1901, Knudsen publicou os resultados que trouxeram uma definição semelhante à definição gravimétrica anterior, com algumas considerações adicionais: “Salinidade é a quantidade (em gramas) de material sólido dissolvido em um quilograma de água do mar depois que (1) todo o bromo foi substituído por uma quantidade equivalente de cloro, (2) todos os carbonatos foram convertidos a óxidos e (3) toda a matéria orgânica foi destruída.”Para se desfazer das imprecisões do método proposto por Boyle e das dificuldades impostas pela nova definição (e conhecendo o princípio de Marcet), Knudsen e seu grupo estabeleceram uma equação que relaciona a clorinidade (concentração de haletos totais) com a salinidade. Tendo utilizado amostras de água do Atlântico Norte, do Mar Báltico, do Mar do Norte e do Mar Vermelho, o grupo chegou à seguinte relação empírica:
em que é a salinidade e é a clorinidade, ambas em partes por mil (‰) que é equivalente a g/kg.
A clorinidade é facilmente determinada em laboratório através da titulação de água do mar contra uma solução padrão de nitrato de prata, reacção que ficou conhecida como "titulação de Knudsen". Do procedimento, resulta a formação de precipitado branco composto por sais de prata pouco solúveis (AgCl, AgBr e AgI). Embora o procedimento laboratorial seja relativamente simples e o método apresente reprodutibilidade considerável, esta equação apresenta uma evidente contradição: observa-se que, mesmo que a clorinidade da solução seja nula, ainda haverá um resultado positivo para a salinidade. Esta discrepância se deve a características particulares da água dos rios que deságuam no Mar Báltico, de onde foram extraídas a maior parte das amostras usadas pelo grupo de Knudsen.
Para permitir a intercalibração dos diversos laboratórios ao redor do mundo, foi decidido iniciar a produção de ampôlas de vidro contendo água do mar filtrada e estabilizada, que foram inicialmente designadas por Copenhagen Normal Water, depois Copenhagen Standard Seawater e, actualmente, IAPSO Standard Seawater (Água Marinha Padrão da IAPSO). As ampôlas foram inicialmente produzidas por Martin Knudsen, até sua aposentadoria em 1948, no seu laboratório em Copenhaga, passando depois a ser produzidas em Londres sob os auspícios do IAPSO (International Association for the Physical Sciences of the Oceans), situação que se mantém até o presente.
Dado que nas águas não marinhas o rácio entre iões não é constante, para este tipo de amostra, a determinação do resíduo seco pelo método ponderal continuou a ser a forma mais segura de se determinar a sua salinidade.
Método da condutividade eléctrica (Escala de Salinidade Prática) Mais de 60 anos se passaram até que a imprecisão do método se tornasse incontornável e que o surgimento dos primeiros condutivímetros permitissem novos avanços. Em 1966, o JPOTS (Joint Panel on Oceanographic Tables and Standards ou Painel Conjunto sobre Tabelas e Padrões Oceanográficos), proposto pela UNESCO e formado por cientistas de diversos países, estabeleceu uma nova relação empírica entre a clorinidade e a salinidade, dada pela equação . O mesmo JPOTS sugeriu um novo método para calcular a salinidade, baseado na condutividade eléctrica da amostra de água do mar, quando comparada com a da “água de Copenhaga” (água padrão da IAPSO), cuja salinidade, clorinidade e condutividade são precisamente conhecidas. Esta função coincide com a função apresentada por Knudsen em amostras com salinidade 35 g/kg (correspondente a clorinidade de 19,3739 g/kg) e apresenta um erro menor do que 0,0026 g/kg para amostras com salinidade entre 32 g/kg e 38 g/kg. O resultado foi uma função polinomial de grau 5 relacionando o rácio entre as condutividades da amostra e da água padrão da IAPSO (ambas medidas a 15 °C) com a salinidade da amostra.
Nesta equação, é o rácio entre a condutividade da amostra e a condutividade da água padrão da IAPSO, ambas medidas a 15 °C.
Nos primeiros anos, devido à dificuldade computacional no cálculo de polinómios de elevado grau, os oceanógrafos utilizavam longas tabelas com resultados pré-calculados para determinadas condutividades medidas e factores de correcção para medições feitas em diferentes temperaturas.
Em 1978, o mesmo painel conjunto de cientistas (JPOTS) decidiu rever a metodologia e optou-se por substituir a água padrão da IAPSO por uma solução padrão de cloreto de potássio (KCl), com 32,4356 g desse sal para cada quilograma da solução, para ter sua condutividade comparada com a condutividade da amostra de água do mar. Assim, surgiu a escala de salinidade prática, conhecida como PSS-78. Esta nova abordagem resultou também em um polinômio de grau 5 – naquele momento, já mais simples de ser operacionalizado em decorrência dos avanços computacionais e da miniaturização dessas máquinas – e seus resultados mais precisos melhoraram em pelo menos uma ordem de grandeza o cálculo de densidade da água, quando comparados com os resultados obtidos a partir da salinidade medida pelo método gravimétrico de Knudsen.
Onde é o rácio entre a condutividade da amostra e a condutividade da solução padrão de cloreto de potássio, ambas medidas a 15 °C e 1 atm. Quando o rácio medido em é exactamente 1, então , o valor médio da salinidade nas águas oceânicas.
Como se pode notar, o polinómio relaciona apenas o rácio com a salinidade da amostra. Desta forma, o conceito de salinidade foi definitivamente desvinculado do conteúdo de sais dissolvidos e a salinidade passou a ser uma grandeza adimensional, deixando de ser representado por e passando para . Também sua unidade tornou-se a expressão PSU (acrónimo inglês para Practical Salinity Unit, ou Unidade de Salinidade Prática), como forma de explicitar sua adimensionalidade e sua desvinculação com o conceito anterior. Sua principal vantagem sobre a equação de 1966 decorre do facto de que pequenos desvios no princípio de Marcet, observados entre as águas amostradas e a água de Copenhaga, tornam-se irrelevantes para o cálculo de densidades, etapa importante para os estudos de circulação oceânica, especialmente, em zonas de mistura de água doce e salgada e em águas profundas.