Чёрное море: сгорит или взорвётся? Сероводород в черном море не взорвется

Глядя на лазурную поверхность Черного моря, трудно себе даже вообразить, что в его водах, начиная с глубины 200 метров и до самого дна, находится толща сероводорода, смертельно опасного для всего живого. И если в верхних слоях моря обитают дельфины, рыбы и другие морские организмы, то оставшиеся 90% воды почти безжизненны. Лишь некоторые виды бактерий способны существовать в таких невыносимых условиях.

Черное море отличается очень интересной структурой. Дело в том, что толща воды в нем делится на несколько слоев, которые не перемешиваются между собой. Тонкий поверхностный слой моря более пресный, он богат кислородом и органическими веществами. Именно здесь сосредоточено все разнообразие черноморской фауны. Но, начиная с глубины 100 метров, происходит снижение количества растворенного кислорода, и примерно с глубины 200 метров Черное море представляет собой токсичную сероводородную среду.

Котловина моря имеет вид чаши глубиной до 2000 метров, вся водная масса которой сообщается со Средиземным морем посредством узкого и мелководного Босфорского пролива. Питанием моря служат атмосферные осадки и пресная вода впадающих в него притоков. Не так давно учеными была обнаружена подводная река, которая несет свои воды со скоростью около 6,5 км/с из Мраморного моря в центральные части черноморской котловины и увеличивает соленость придонного слоя до 30‰. При этом в поверхностной части существует водоток, уносящий воды из Черного моря в Средиземное и далее в Атлантику. Но и этого водообмена, как оказалось, недостаточно для того, чтобы понизить концентрацию сероводорода в большей части моря.

Содержание сероводорода увеличивается с глубиной и достигает максимума на отметке в 2000 метров - 9,6 мг/л воды. Далее на самом дне, постепенно понижаясь до 5,7 мг/л. По подсчетам специалистов, этого едкого газа с запахом тухлых яиц в Черном море около 3 миллиардов тонн, больше, чем в любом другом море на планете. Скопления сероводорода встречаются и в океанических впадинах, но нигде нет такого большого количества людей, населяющих берега водоема, как в случае с черноморским побережьем.

Некоторые исследования указывают на то, что Черное море помимо сероводорода содержит еще и большое количество метана. По причине замедленного водообмена эти газы редко выходят на поверхность, хотя случаи отравления морских обитателей иногда отмечают в мелководной части моря. Но достоверно зафиксирован по крайней мере один масштабный случай, когда случился выход смертоносных газов на поверхность. Это произошло в 1927 году во время Крымского землетрясения, когда из-за колебаний земной поверхности было нарушено равновесие между слоями и газовое облако вырвалось наружу. Очевидцы чувствовали сильный запах сероводорода, а также наблюдали огромное пламя над поверхностью моря. Дело в том, что во время землетрясения здесь была гроза, от которой, по всей вероятности, и загорелись поднявшиеся на поверхность газы. Но смесь сероводорода с воздухом сама по себе является взрывоопасной, к тому же присутствие метана могло сыграть свою роль в этом возгорании.

Но откуда в воде Черного моря взялось столько сероводорода? На этот счет есть несколько теорий, и все они имеют право на существование.

По одной из версий, сероводород образуется на дне при гниении органических остатков. И по причине плохой циркуляции воды накапливается там в больших количествах. Причем источником органики в данном случае выступает не столько животный мир Черного моря, сколько антропогенная нагрузка на водоем. По оценкам специалистов, поступающая с водами Дуная, Днепра и других притоков органика оказывает существенное негативное влияние на экологическое состояние водоема.

По другой версии, сероводород выделяется из разломов земной коры на дне моря. А третья версия сводится к тому, что виновником такой высокой концентрации опасного газа стали анаэробные сульфатредуцирующие бактерии, которые преобразуют сульфаты из органических остатков в сероводород.

Сегодня специалисты, занимающиеся проблемой сероводорода и метана в Черном море, обеспокоены участившимися случаями выхода этих газов на поверхность. Подобные явления могут представлять опасность не только для черноморской фауны, но и для жителей побережья, если событие примет угрожающие масштабы, как это было в 1927 году.

Интересно, что в качестве одного из решений сероводородной проблемы Черного моря предлагается способ использования этого газа в качестве источника электроэнергии.

Обычно ученые, объясняя наличие огромной массы сероводорода в Черном море (ЧМ) объясняют это уникальностью этого водоема. Приводятся следующие аргументы:

1. Черное море - закрытый бассейн, оно соединено с мировым океаном узкими проливами.


2. Крупные реки сбрасывают в ЧМ большое количество органики.


3. ЧМ имеет большую глубину и резкий перепад от континентального шельфа к глубине.


4. Высокая соленость глубинных слоев ЧМ не позволяет кислороду проникнуть вниз и это способствует образованию и накоплению сероводорода.


5. В силу уникальности гидрологии ЧМ в нем не происходит перемешивания слоев.

Рис 1. Разрез Черного моря.

Взглянув на эту карту, мы быстро убеждаемся в том, что по своим характеристикам ЧМ не уникально.

Рис. 2 Рельефы морей.
Средиземное море (СМ) также имеет закрытый характер и соединяется с океаном сравнительно узким Гибралтаром. При этом максимальная глубина СМ 5121 м, что значительно превышает глубину ЧМ (2210 м). Средние глубины обоих морей имеют примерно одинаковое значение - 1240 и 1541 м. При этом на карте видно - перепады глубин в СМ едва ли не больше, чем в ЧМ.
Относительно солености - так соленость СМ значительно выше солености ЧМ (36-39,5 ‰ против 15-18 ‰), что несомненно будет еще в большей степени препятствовать проникновению кислорода на глубину. При этом внос органики реками Средиземноморского бассейна, несомненно, больше, даже не из-за того, что в него впадает больше рек, а потому, что на берегах этого бассейна находятся промышленно развитые страны ЕС. Они густо населены, ведут интенсивные сельскохозяйственные работы, а крупные города сбрасывают колоссальное количество отходов. При этом в странах ЕС не было такого падения всех экономических показателей, как в странах бывшего СССР и Восточной Европы.
Несмотря на все это в СМ запасы сероводорода не образуются.
Но возьмем Каспийско море (КМ). Оно вообще является соленым озером.

Рис.3 Каспийское море.

Глубина КМ вполне приличная - 1025 м. При этом, мы наблюдаем значительный перепад глубин, практически обрыв в районе впадения р.Куры. Да и в средней части бассейна тоже. Относительно органики сомневаться не приходится - в стоки могучей Волги, Куры и Урала добавляются загрязнения от нефтедобычи. Но и в КМ нет глубинных слоев сероводорода! Хотя соленость в южной части моря достигает 28 ‰.
Остался один и последний аргумент уникальности ЧМ - отсутствие перемешивания слоев. Почему в других морях они перемешиваются, а в Черном нет? Стоит заметить, что сама методика определения параметров морской воды, глубинных течений и соленостей весьма сложна. Дело в том, что подобные работы требуют значительных затрат. Эксплуатация океанографических судов баснословно дорога. Куда лучше потратить средства на постройку круизных лайнеров, этаких плавучих парадизов, чтобы потом их топить и жечь в расчете на получение страховки.

Рис. 4 Океанографические суда.

К тому же, и объем таких исследований чрезвычайно велик. Мы с большим трудом поимели некоторое представление лишь о поверхности океанов и морей, а если еще и взять их толщу….это колоссальный объем информации. Зачастую даже подводные лодки гибнут из-за отсутствия подобных знаний. Они проваливаются в глубинные слои с меньшей плотностью, будто проломив лед более плотного слоя. Как эти слои образуются, где они расположены и почему - все это - еще загадки для океанологии.
Поэтому, с уверенностью утверждать, что в ЧМ отсутствует вертикальное перемешивание слоев по такой-то причине - преждевременно. Но оно отсутствует, и это - факт.
Однако, сероводород с успехом образуется и в других морях и бассейнах. Замечено ускоренное образование сероводорода, например, в Норвежских фьордах. Проезжая на машине в Одессу мимо лиманов, мы вынуждены затыкать нос и закрывать стекла автомобиля - нестерпимо воняет сероводородом. Образуется этот газ и в других морях и даже в озерах.
Недалеко от курорта Плайя-дель-Кармен расположена заполненная пресной водой пещера Сенота Ангелита. Затерянная в непроходимых джунглях Мексики, пещера таит в себе множество сюрпризов, один из которых - удивительное подводное озеро! На дне этого озера тоже имеется сероводородный слой.

Рис. 5 Подводное озеро в Мексике.

Отсюда можно сделать вывод, что ЧМ абсолютно не уникальный в этом отношении бассейн и наличие в нем 3,1 млрд т. сероводорода обусловлено иными причинами.
Здесь хочется упомянуть еще одно странное событие. Недавно американский спутник «Ландстат» сделал очередной снимок Мертвого моря (ММ), который потряс ученых. Всего за один орбитальный виток цвет этого водоема изменился на абсолютно черный. Океанологи пришли к выводу, что море мгновенно «перевернулось». Поверхностные слои ушли вниз, а насыщенные сероводородом всплыли.

Рис. 6 Мертвое море.

Такое может произойти при достижении критического градиента плотности и вполне возможно с нашим ЧМ. Насыщенная сероводородом вода имеет черный цвет. Вот вам и объяснение - почему ЧМ называется черным. А ведь раньше оно называлось Русским, греки его звали гостеприимным. Лишь потом оно вдруг почернело. Не случилось ли в древности «переворачивание» слоев?
Стоит заметить, и на это всегда указывают ученые, что дно ЧМ не имеет сплошной гранитной плиты. То есть, ЧМ лежит прямо на базальтах мантии и является остатком древнего океана. Истинная глубина ЧМ при этом достигает 16 км., впадина заполнена осадками.
Несложный расчет показывает, что объем осадочных веществ составляет:
Площадь глубоководной части - 211 000 кв.км. * толщину осадочного слоя 16 км. = 3 млн. 376 тыс. куб. км.
Что превышает объем всего ЧМ более чем в 6 раз.
При этом исследования экспедиции Дж. Меррея в 1910 г., частью экспедицией Метеора, исследования на кабельном пароходе Лорд Кельвин, экспедицией В. Снеллиуса и многих других показали, что слой осадочных веществ на дне мирового океана составляет 23-35 см. То есть, осадки накапливаются крайне долго и медленно.
Как же мог в ЧМ накопиться слой осадков толщиной 16 км?
При этом следует заметить, что еще в начале 20 в сероводород располагался значительно глубже. В 1891 году профессор А.Лебединцев поднял из глубин Черного моря первую пробу воды. Проба показала, что вода ниже 183 метров насыщена сероводородом. В наше время ядовитый и взрывоопасный газ располагается на глубинах от 18 м, и порой даже прорывается на поверхность, как это случилось во время Крымского землетрясения 1927 г. Тогда в пламени на поверхности моря сгорела целая флотилия рыбаков.

Рис. 7 ЧМ.
Значит, процесс образования сероводорода продолжается и идет довольно быстро. И это не обусловлено увеличением сброса в ЧМ органических веществ - он даже уменьшился. Это результат гниения без доступа кислорода громадного количества осадков, оказавшихся в ЧМ неизвестно, как и в недавнем прошлом.
Мы знаем, что прорыв Босфора и Дарданелл произошел в исторический период, это отмечено в летописях. Также известно, что на древних картах ЧМ изображено округлым бассейном, без полуостровов, а Крым - ровным берегом.

Не нужно делать из наших предков идиотов, будто они, рисуя Крым не увидели, что это полуостров, выдающийся на 300 км в море. Просто на старинных картах изображено ЧМ в том виде, как оно было. А это было озеро в глубоководной части современного ЧМ. Я уже писала (http://alexandrafl.livejournal.com/5078.html) , что предположительно, в результате громадного цунами, а еще более вероятно - гипер-осадков, супермощных дождей вся биомасса со Среднерусской возвышености, южной части Украины была смыта в Черноморский бассейн. В результате мы имеем отсутствие мощных слоев плодородных почв в Нечерноземье, широкие поймы рек, не соответствующие их геологической истории, скопления чернозема в местах, куда он был намыт, отсутствие деревьев в степной зоне Украины, мощный пласт наносов в степной части Крыма.
На дне ЧМ лежат останки нашей древней цивилизации. Там растительность, почвы, погибшие животные и люди, затопленные города и русла рек. Некогда лесистый, полный живности, плодородный юг Украины превратился в сухую степь. Это произошло не так давно, как хотели бы нам внушить ученые. В исторических документах еще можно найти упоминания об этом благодатном крае. Наши предки пытались защититься от стихии, они построили вдоль крупных рек колоссальные гидротехнические сооружения - Змиевы Валы, которые сейчас пытаются выдать за оборонительные сооружения против малочисленных кочевников, способных собраться разве что только а банду, но не в войско.

Рис. 8 Змиевы валы.

Был также перекопан Крымский перешеек, сделан вал, отделяющий Керченский полуостров. Все для защиты от могучих селей и наводнений.
Остатки нашей цивилизации продолжают «газовать» на дне ЧМ. Именно это и является той уникальностью, которая присуща бывшему Русскому, а ныне Черному морю.

• Все права защищены Александра Лоренц

В сентябре 1927 г. жители Крыма наблюдали, как Чёрное море горит в буквальном смысле слова. «Как будто пылал пожар, яркий свет которого проходил через дымовую завесу», - писал гидролог П. Двойченко. Столбы пламени, по словам очевидцев, поднимались на высоту 500-800 метров. Одновременно на побережье ощущался запах тухлых яиц. Именно так пахнет сероводород, который в изобилии содержится в Чёрном море.

В те дни близ Ялты произошло землетрясение. Его очаг располагался под морским дном, а в небе бушевала гроза. Как считают специалисты, в результате сейсмических толчков сероводород вырвался со дна и загорелся от разряда молнии.

Большой отстойник

Геннадий Бугрин 6 лет жил в США, работал прорабом на строительстве дорог - идеально ровных автобанов, которые делают чуть ли не по ювелирным технологиям. В России же, как известно, дороги - одна из двух главных бед. Вернувшись на родину, Бугрин загорелся идеей построить качественную автотрассу, используя… сероводород Чёрного моря: «Предложения, как можно применять этот газ в народном хозяйстве, звучали и раньше. В СССР даже была научная государственная программа по этому поводу. Изобретатель Лев Юткин, которого считают «русским Теслой», в 1979 г. предлагал проект: поднимать придонные слои черноморской воды и подвергать её электрогидравлическим ударам, выделяя сероводород. Полученный газ сжигать. Сгорая, килограмм сероводорода даёт примерно 4 тыс. ккал. Расчёты показывают, что такая технология удовлетворила бы потребности всей страны в электроэнергии».

Проект самого Бугрина не ограничивается. Из черноморской воды, доказывает он, можно получать целый ряд полезных продуктов. Во-первых, это водород - экологически чистое топливо, спрос на которое растёт. Свою заинтересованность в его покупке уже выразил Институт водородной экономики в Нижегородской области. Во-вторых, редкоземельные элементы таблицы Менделеева. В-третьих, золото и серебро.

Если извлечь всё серебро из Чёрного моря, его вес составит 540 тыс. т. Золота - 270 тыс. т, - говорит Бугрин. - А когда установка будет выведена на проектную мощность, она ежедневно сможет давать до тонны тяжёлой воды. Желающих покупать её достаточно как в России, так и за рубежом. Тяжёлую воду используют в любом атомном реакторе: она замедляет реакцию и служит теплоносителем.

И всё же главное, что нужно Геннадию Бугрину от черноморской воды, - это сера. Её применяют в в Европе и Северной Америке как вяжущее средство. Благодаря сере на 25-35% снижаются расходы битума, а прочность покрытия и его термостойкость повышаются. В наших погодных условиях это особенно важно: добавка серы в дорожное полотно значительно увеличит срок его службы.

Таким образом, за счёт сероводорода от Чёрного моря в любом направлении. В первую очередь, конечно, до Москвы, - продолжает инженер. - Мы будем получать из воды важные ингредиенты для строительства (в том числе производную для бетона), электроэнергию и попутно очищать море, предотвращая природную катастрофу. Экономический эффект в первый же год должен составить 625 млн долларов.

Подробности технологии пока не раскрываются. Виктор Клименко, химик, кандидат технических наук , признаётся лишь, что это плазмотронный метод: «На платформе в море будет стоять специальное устройст­во - плазмотрон. С помощью электричества молекулы сероводорода будут «разрезаться» в нём на два элемента - серу и водород. Кстати, такую чистую серу можно применять в медицине и различных производст­вах, а не только в строительстве дорог».

Клименко - один из единомышленников Геннадия Бугрина, которых тот набрал уже целую команду. Есть договорённость с двумя предприятиями, где готовы взяться за первый плазмотрон, а в Краснодарском крае обещают выделить землю под производство. Осталось найти инвесторов - а с этим сложнее. Но он рук не опускает, обивает пороги чиновничьих кабинетов. И, как все российские кулибины, надеется, что его услышат «на самом верху».

В массовой печати появились сообщения о возможности взрыва серо­ водорода в Черном море. Правомерны ли подобные утверждения и что надо предпринять для уменьшения количества сероводорода в глубинных и поверхностных слоях воды? Эти вопросы обсуждаются в публикуемой ниже статье.

В. И. БЕЛЯЕВ, Е. Е. СОВГА

СЕРОВОДОРОД В ЧЕРНОМ МОРЕ НЕ ВЗОРВЕТСЯ

В 1890 г. русская океанографическая экспедиция, работавшая под руко­водством академика, обнаружила в глубинах Черного моря заметную концентрацию растворенного сероводорода - ядовитого газа с запахом тухлых яиц. Как показали дальнейшие исследования, этот газ присутствует на всей глубинной акватории Черного моря, приближаясь к поверхности примерно на 100 м в центральной части моря и на 150-250 м у берегов. Такое различие в положении верхней границы сероводородной зоны обусловлено спецификой циркуляции водных масс, при которой на­блюдается подъем воды (апвеллинг) в центре моря и их опускание (за­глубление) на его периферии.

Черное море - единственное на земном шаре, в котором сероводородом постоянно заражены огромные массы воды. В морях и океанах имеются участки, где сероводородное заражение возникает периодически или даже сохраняется в течение года, например в норвежских фиордах и впадине Карьяко в Карибском море. В океанах временами появляются обширные глубинные анаэробные водные массы, зараженные сероводородом. Они ми­грируют по акватории, иногда вторгаются в шельфовые области, что па­губно сказывается на состоянии прибрежных экологических систем. Так, в начале 50-х годов в заливе Уолфиш-Бей (Атлантическое побережье юго-западной Африки) апвеллинги вынесли к поверхности образовавшуюся в глубине водную массу, содержащую сероводород. Наблюдалась массовая гибель рыбы, на побережье до 40 миль в глубь материка отмечался запах

© БЕЛЯЕВ Валерий Иванович- академик АН УССР, председатель Комиссии АН УССР по проблемам Мирового океана. СОВГА Елена Евгеньевна - кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник Морского гидрофизического института АН УССР.

В . И . Беляев , ЕЕ . Совга

сероводорода, что вызвало беспокойство населения. Водные массы, зараженные сероводородом, систематически вторгаются на шельф Аравий­ского моря - в северо-западной части Индийского океана. При этом также происходит массовая гибель рыбы. Локальные образования сероводорода регистрируются в Каспийском море и даже в мелководном Балтийском.

В геологической истории Черного моря образование сероводорода всегда связывалось с проникновением через пролив Босфор более соленых средиземноморских вод в глубинные слои Черного моря. Вместе с тем в море поступает и значительный объем речного стока, в результате чего между распресненными поверхностными и солеными глубинными водами возникает резкий скачок плотности - галоклин. Изменчивая циркуляция водных масс сдвигает галоклин: то поднимает его ближе к поверхности, то опускает в глубину. Как правило, верхняя граница сероводородной зоны начинается сразу же под галоклином, затрудняющим приток в эту зону кислорода из верхних слоев. В ходе климатических колебаний уровня океана связь Черного моря со Средиземным через пролив Босфор то нарушалась, то вновь возобновлялась. Последний раз она восстановилась примерно 6- 7 тыс. лет назад. За это время в Черном море сформировалась глубинная толща вод, содержащая сероводород. Она занимает около 90Х объема моря.

Известны три главных источника появления сероводорода в водоемах Земли. Во-первых, он образуется за счет восстановления присутствующих в воде сульфатов при бескислородном разложении органических веществ. Разложение осуществляется с участием анаэробных сульфатредуцирующих бактерий, которые используют кислород сульфатов в процессе своей жизнедеятельности, высвобождая сероводород. Во-вторых, этот газ возни­кает при гниении органических веществ, содержащих серу. И в-третьих, он может поступать из земной коры через расщелины морского дна и с гидро­термальными водами.

Обобщение материалов исследований сероводородной зоны Черного моря выполнил известный океанолог . Он проанализиро­вал весь имевшийся по данному вопросу материал вплоть до 1965 г., то есть до развития процесса эвтрофирования моря, распространившегося ныне на всю его акваторию. предположил, что если увеличится поступление органического вещества в Черное море (например, вследствие усиления его биологической продуктивности или большого притока мало­стойких органических соединений, попадающих в море с речными водами), то изменится химический состав моря. Следствием этих изменений будут возможные локальные поднятия верхней границы глубинной сероводород­ной зоны, то есть поднятие "границы жизни" в море.

Ныне эти предположения начинают оправдываться. По данным, полу­ченным за последние полтора десятилетия, экологическая обстановка на Черном море ухудшилась. Не только в прибрежных, но и в открытых водах моря обнаружен избыток органического вещества. Изменилась и структура биологических сообществ: практически исчезли крупные рыбы-хищники, сократилось поголовье дельфинов, необычно размножились медуза-ауре-лия и микроводоросль ночесветка, уменьшились придонное поле водо­росли филлофоры и колонии мидий в северо-западной мелководной части моря, где летом теперь часто появляются обширные заморные зоны. Ясно,

что подобная ситуация рано или поздно должна отразиться на балансе сероводорода в море. Но в какой мере этот баланс определяется влиянием природных, а в какой антропогенных факторов - пока достоверно неиз­вестно. Ответ на вопрос может быть получен только в результате длительных наблюдений за сероводородной зоной моря. Решение этой междисциплинарной проблемы потребовало привлечения специалистов различного профиля: гидрофизиков, гидрохимиков, гидробиологов , а так­же специалистов в области математического моделирования экологических систем.

В 1984 г. состоялся рейс научно-исследовательского судна "Витязь" Института океанологии им. АН СССР. Его участники иссле­довали область верхней границы сероводородной зоны с помощью под­водного аппарата "Аргус". Изучались особенности распределения хими­ческих соединений в слое контакта кислородной и сероводородной зон, где происходит окисление сероводорода. Визуально -наблюдались рыбы и другие организмы, проникающие в эту зону .

В 1985-1986 гг. проводились работы по межведомственной программе Академии наук Украины "Исследование динамики сероводородной зоны Черного моря с целью разработки методов и средств предотвращения негативной перестройки его экологической системы". В рамках данной программы осуществлено шесть комплексных экспедиций на судах "Михаил Ломоносов", "Академик Вернадский", "Профессор Колесников" и др. В ходе экспедиций, работавших во все сезоны года, выполнено 430 глубоководных станций. Для обнаружения возможных геологических источников серово­дорода в Черном море отбирались пробы глубинной воды на расстоянии 5-10 м от дна, а также пробы донных отложений. Измерялись не только концентрации сероводорода и кислорода, но и содержание серы в других формах (тиосульфаты, сульфаты), брались пробы фито-, зоопланктона, бак­терий, хлорофилла, определялись оптические и гидрологические ха­рактеристики.

Исследование сероводородной зоны продолжалось и после завершения этой программы. Во всех экспедициях отбор проб глубинной воды осу­ществлялся с пространственным интервалом 30 миль батометрами зон­дирующего комплекса МГИ-4102 (Исток) с дискретностью измерений по вертикали 5-10 м в зоне взаимодействия кислорода и сероводорода. Из­мерение содержания сероводорода в пробах глубинной морской воды - непростая задача. Концентрации сероводорода в этих пробах малы, и он быстро окисляется при случайном контакте с кислородом воздуха. Поэтому при отборе проб глубинной воды, содержащей сероводород и другие восстановленные формы серы, обеспечивалась их полная изоляция от атмосферы.

В результате экспедиционных исследований определена межсезонная и внутрисезонная изменчивость границы сероводородной зоны на протя­жении года. Ближе всего к поверхности (70-90 м) верхняя граница зоны находится весной в районе единого циклонического круговорота в центре моря. Летом и осенью при наличии двух стационарных циклонических круговоротов в их центре глубина границы сероводорода составляет 95- ПО м. На периферии круговоротов во все сезоны отмечено заглубление границы до 150-190 м. Данные о межгодовой изменчивости границы серо-

водородной зоны сильно зависят от длительности временного интервала. Так, судя по оценкам изменения положения этой границы за довольно длительный период (около 60 лет), ее средняя глубина мало изменялась . Но внутри этого отрезка времени были периоды как поднятий, так и за­глублений верхней границы сероводородной зоны. В 1984-1986 гг. отме­чена тенденция ее поднятия, а затем, вплоть до 1990 г. - незначительное заглубление. Академик Т считает, что на фоне регистри­руемых межгодовых вариаций не наблюдается постоянное однонаправлен­ное изменение положения границы сероводородной зоны . Этот вывод совпадает с мнением большинства специалистов, изучающих данную про­блему. Самое высокое положение границы сероводородной зоны за всю историю изучения Черного моря отмечалось весной 1988 г., когда серо­водород был зафиксирован на глубине 70 м в центре единого цикло­нического круговорота . Но такое поднятие оказалось кратковременным. Когда спустя 20 дней в этот район вернулось научно-исследовательское судно, глубина отбора проб воды, соответствовавшая появлению серо­водорода, составила уже 90-95 м. Такие локальные поднятия не стабильны во времени и пространстве и, как правило, вызваны кратковременными активными синоптическими возмущениями.

Следует подчеркнуть, что самое понятие "верхняя граница серово­дородной зоны" довольно условно, оно определяется множеством трудно контролируемых факторов. Верхняя граница - это глубина, на которой в соответствии с принятой методикой обнаруживается присутствие в пробах воды сероводорода (концентрация порядка 0,1 мл/л). Кстати, более чувствительная методика измерений выявляет следы сероводорода в Чер­ном море и на более высоких горизонтах, вплоть до поверхности. Положение верхней границы зависит от скорости реакции окисления сероводорода, скорости доставки (благодаря вертикальному водообмену) кислорода из верхних и сероводорода из нижних слоев в промежуточный слой, где происходит окисление. Наконец, верхняя граница серово­дородной зоны может перемещаться вместе с водой при возникновении вертикальных течений. Помимо медленных, климатических изменений вертикальной циркуляции в море, как уже отмечалось, наблюдаются быстрые вертикальные подъемы и опускания вод, связанные с вихревыми движениями. Интенсивность этих движений обусловлена активностью атмосферных процессов. Поэтому весьма трудно, не располагая данными достаточно длительных наблюдений, определить, чем обусловлены каждый раз аномальные вертикальные подъемы границы сероводородной зоны: интенсификацией атмосферных процессов, усилением образования или ослаблением окисления сероводорода. Процессы образования серово­дорода связаны с деятельностью бактерий, которая также зависит от климатологических факторов, включая солнечную активность.

С точки зрения математической статистики, чтобы получить вывод о тенденции изменения положений верхней границы сероводородной зоны, необходимо определить средние значения характеристик нестационарных случайных полей по относительно малой выборке наблюдений. Это обсто­ятельство сводит задачу по динамике верхней границы лишь к оценке тенденций ее вертикальных смещений.

Специалисты, изучающие сероводородную зону в Черном море, судят о ее

Сероводород в Черном море не взорвется 51

поведении по данным независимых наблюдений многих процессов в море (физических, химических, биологических), причем натурные наблюдения сочетаются с численными экспериментами на математических моделях. Для правильного понимания поведения сероводородной зоны требуются на­дежные представления о ее происхождении. Экспедиционные исследования указывают на сульфатредукцию как основной процесс восполнения серо­водорода в Черном море. При этом главными причинами существования здесь сероводородной зоны считаются плотностная стратификация, за­трудняющая вертикальный обмен, и большой биогенный сток с побережья в расчете на единицу площади моря. Оба эти фактора обеспечивают интен­сивную сульфатредукцию, приводящую к образованию сероводорода в глубинной анаэробной зоне. Экспедиционные данные подтверждают оча­говый характер сульфатредукции, причем расположение этих очагов приурочено к местам поступления мертвого органического вещества с шельфа.

Вместе с тем оба упомянутых фактора находятся под сильным антро­погенным прессом. Так, зарегулирование стока рек уменьшает объем пресных вод, поступающих в верхний слой моря, выравнивает страти­фикацию и может улучшить вертикальный водообмен. Усиление биогенного стока в результате промышленных, бытовых и сельскохозяйственных загрязнений вызывает увеличение продукции мертвого органического вещества, стимулирующего процесс сульфатредукции и восполнение в море сероводорода. Одновременно в аэробной зоне тратится кислород на разложение дополнительных количеств органического вещества, что снижает возможность быстрого окисления сероводорода в случае его локальных подъемов. Поскольку большая часть органического вещества образуется в Черном море на шельфе, экосистема последнего в зна­чительной степени определяет состояние сероводородной зоны в глу­боководной части моря.

По приближенным оценкам, за счет антропогенных загрязнений в Черном море уже сегодня может возникнуть дополнительное количество серо­водорода, сравнимое с тем, которое образуется естественным путем. Уве­личение запаса сероводорода в глубинных водах повышает вероятность его вторжения в кислородную зону, сопровождающегося губительным воздействием на обитающих в ней рыб, водоросли и моллюсков. Повышается опасность выхода сероводорода и непосредственно на поверхность моря в прибрежных зонах курортного водопользования. Хотя эти явления могут быть кратковременными, достаточно редкими (как ураганы в атмосфере) и происходить при определенных гидрологических и метеорологических условиях, они достаточно неприятны. Как ни мала концентрация серово­дорода в глубинной черноморской воде, в контакте с воздухом он издает вполне заметный запах. Ощущение его уже означает превышение концен­трации сероводорода в воздухе выше порога безопасности для людей. Пока такие явления в курортных зонах Черного моря не отмечались. Однако назрела необходимость в создании постоянной службы наблюдений за концентрацией сероводорода в Черном море, чтобы вовремя предупреж­дать население об аномальном подъеме сероводородных вод, информи­ровать о правилах поведения в таких ситуациях.

Опасения специалистов о негативных последствиях развития сероводо-

родной зоны в условиях антропогенного загрязнения, по всей вероятности, спровоцировали появление в массовой печати статей о возможности взрыва сероводорода в Черном море. Чтобы предотвратить катастрофу, предла­галось "просто" извлекать сероводород из откачиваемой глубинной воды. Высказана идея о том, что при сжигании сероводорода можно получать энергию и товарную серу, построив для этой цели на берегу Черного моря химический комбинат.

Следует отметить, что растворенная газообразная фаза сероводорода в Черном море составляет в расчете на одну тонну морской воды всего 0,24 г-на глубине 300 м, 1,2 г - на глубине 1000 м и до 2,2 г - у дна. на глубинах около 2000 м. Сероводород обладает большой растворимостью: даже при атмосферном давлении можно растворить до 12 кг в 1 т воды, а в глубинных водах, находящихся под давлением порядка 200 атм, - во много раз больше. Таким образом, концентрация поднятого на поверхность глу­бинного сероводорода составляет менее 0,0001 доли насыщающего зна­чения. При таких малых концентрациях газа говорить о возможности вы­хода его в пузырьках из раствора в результате встряхивания не при­ходится.

Тем не менее при незначительной концентрации сероводорода общее его количество, ежегодно образуемое в черноморском бассейне естественным путем, порядка 107- 10е т, а может быть и более. Точной величины мы не знаем, но есть все основания считать, что она переменная, изменяющаяся в широких пределах вместе с изменением положения верхней границы серо­водородной зоны. Чтобы окислять такое количество сероводорода, нужно создать гигантскую промышленную установку, через трубы которой одно­временно прокачивать глубинную воду в количестве, равном нескольким стокам таких рек, как Волга или Дунай. Даже при идеальной экологической чистоте основного производства серы, строительство столь масштабного промышленного комплекса в курортной зоне Черноморского побережья не обойдется без негативных последствий для окружающей среды. Не слу­чайно здесь запрещено возводить промышленные предприятия. В то же время мы не можем надежно рассчитать воздействие этой установки на сероводородную зону моря, гарантировать успех ее работы и оценить отда­ленные экологические последствия.

В абсурдности предложений об откачке глубинного сероводорода про­глядывает порочная, практиковавшаяся в нашей стране, концепция исполь­зования водных ресурсов. В ней практически игнорировался тот факт, что водоемы - это не просто водные массы, а сформировавшиеся в результате длительной эволюции экологические системы - своеобразные природные фабрики, на которых трудятся живые организмы, преобразуя энергию Солнца в продукты, непосредственно потребляемые человеком - рыбу, моллюсков, ракообразных. Осуществление этой концепции природополь­зования привело к гибели экосистемы рек, озер, внутренних морей. В нашей стране потеряны огромные ресурсы ценнейшей рыбы, которую раньше получали из рек и озер, Черного и Азовского морей. Вместе с тем су­ществовала возможность путем осторожного, тщательно обоснованного поэтапного гидротехнического и гидромелиоративного обустройства этих водоемов многократно усилить их природную способность производства рыбы и других "даров природы". К сожалению, у рек энергия взята таким

Сероводород в Черном море не взорвется 53

способом, при котором были разрушены их экосистемы. С помощью этой энергии получены металлы, из них построены суда, которые отправились "за хеком" в дальние моря...

Реальнее воздействовать на сероводородную зону Черного моря, предотвращая загрязнение вод, которые поступают с береговым стоком. Важно не смешивать отходы разного происхождения, тогда их можно непосредственно на каждом производстве пропускать через специали­зированные установки утилизации. Ведь в принципе не существует отходов, не являющихся сырьем для какого-нибудь производства. Все это стоит дополнительных затрат, но только так можно обеспечить чистоту рек, озер, воздуха, при этом и море станет чистым и само справится со своими проблемами, как оно справлялось с ними свыше 7 тыс. лет.

Безусловно, нельзя категорически возражать против предложений о добыче тех или иных веществ из морской воды, в том числе и серы. В морской воде сероводород присутствует не только в свободном, но и в связанном состоянии, в составе гидросульфидов (солей). С учетом по­следних 1 т глубинной воды содержит 9-12 г сероводорода и его со­единений. Отметим для сравнения, что в 1 т каменного угля может быть от двух до 80 кг серы. При сжигании такого угля образуются ядовитые оксиды серы, отравляющие окружающую среду. Поэтому прежде всего нужно решить задачу извлечения серы из каменного угля. Тем не менее ее добыча из черноморской воды, возможно, когда-нибудь окажется целесообразной. Но поскольку Черноморское побережье - всесоюзная здравница, планы со­здания здесь очередных промышленных гигантов затрагивают общенарод­ные интересы и должны уже на уровне идей подвергаться тщательной эко­логической экспертизе и широкому общественному обсуждению Разу­меется, при нынешнем состоянии культуры производства такие проекты вредны.

Свое утверждение о возможности взрыва сероводорода в Черном море авторы статей, опубликованных в массовой печати, основывают на све­дениях о пламени, появлявшемся во время землетрясения 1927 г. над по­верхностью моря, напротив юго-западной части Крыма. Приводятся сви­детельства очевидцев этого явления. Однако полностью игнорируется тот факт, что оно изучено и результаты исследований опубликованы в научной печати. В Крыму в то время работала экспедиция под руководством. Ее участники немедленно вышли на катере в море, взяли пробы воды, обследовали дно и установили, что произошел выброс газо­образных углеводородов с примесью сероводорода из земных недр. Иными словами, "сработали" грязевые вулканы на дне моря. Таким образом, растворенный в глубинных водах сероводород никакого отношения к пламени, вспыхнувшему над морем в 1927 г., не имел.

Итак, естественная сероводородная зона, вероятнее всего, сама по себе никому не угрожает. В то же время это не мертвая вода, а насыщенная жизнью бактериальная экологическая система, хорошо сбалансированная по своим функциям с аэробными экосистемами моря. Ее бактериальное население обеспечивает круговорот углерода и биогенных веществ ничуть не хуже, а возможно, даже лучше, чем глубинные экосистемы морей без сероводорода.

Всем известна роль почвы: не будь ее, поверхность Земли быстро по-

Биосфера" href="/text/category/biosfera/" rel="bookmark">биосфере и прекратилась бы сама жизнь. В морях роль почвы выполняют глубинные экосистемы, а в Черном море - экосистема серо­водородной зоны, обеспечивая весьма высокую потенциальную био­логическую продуктивность черноморского шельфа. К сожалению, этот природный потенциал сейчас слабо реализуется, так как экосистемам бухт, лиманов, прибрежных акваторий, где рыба нерестилась или зимовала, нанесен тягчайший удар хозяйственной деятельностью человека. Пред­ложение уничтожить сероводородную зону, разрушить ее экосистему, выглядит так же, как предложение сжигать украинский чернозем для получения электроэнергии.

Сероводородная зона имеет сложную вертикальную структуру. На каждом "этаже" обитает свой вид бактерий, выполняющие определенную функцию, в том числе создающих биомассу за счет энергии сероводорода. Разрушение этой зоны путем грубого вмешательства довершит разрушение экосистемы Черного моря и в конечном счете приведет к экологической катастрофе. Это соображение высказывается на тот случай, если кому-нибудь в будущем придет идея построить на берегу Черного моря несколько атомных станций и с их помощью добывать серу из черно­морского сероводорода.

Загрязнения, поступающие в море, производят массированное комбини­рованное действие. Смываемые с полей ядохимикаты убивают зоопланктон и рыбу, а удобрения способствуют массовому размножению одноклеточных водорослей. Из-за гибели зоопланктона и рыб водоросли некому поедать, они отмирают и гниют, поглощая кислород. Это приводит к гибели остав­шегося зоопланктона, рыб и других водных животных. На шельфе Черного моря образуются обширные бескислородные "заморные" зоны. Иногда они охватывают почти всю северо-западную акваторию. В их бескислородной среде образуется сероводород, поднимающийся к поверхности моря. Этот сероводород, обусловленный загрязнениями, не имеет никакого отношения к глубинному. Однако уничтожение человеком кислорода в поверхностных слоях моря создает условия и для локального поднятия глубинного сероводорода с вертикальными струями в центрах вихревых движений. По мнению, возникновение заморных зон связано с со­стоянием вертикального водообмена, который, в свою очередь, обусловлен общей погодной ситуацией. Подобные ситуации повторяются с перио­дичностью солнечной активности - примерно через 11 лет. Последний раз сильные заморы в Черном море наблюдались в 1983 г. В связи с тем, что загрязнение моря за истекшие годы резко возросло, становятся еще более вероятными сильные заморы, образование сероводорода и выходы его на поверхность в прибрежных водах в летние месяцы (июль-август) 1991 - 1995 гг., при очередном возникновении погодной ситуации, способствую­щей заморам. Наибольшая их вероятность приходится на 1994 г.

Борьба с загрязнением моря способствует не только восстановлению его рыбных запасов, целебных рекреационных свойств вод, выводу прибрежных территорий из состояния экологического бедствия, но и предотвращению локальных катастроф, связанных с образованием сероводорода в при­брежных морских водах. Подчеркнем еще раз; загрязнение моря создало вполне реальную опасность локальных выходов сероводорода на по-

Сероводород в Черном море не взорвется 55

верхность моря и в атмосферу у его берегов. Места выходов определяются погодной ситуацией и заранее не предсказуемы. Подобные катастрофы непосредственно не связаны с глубинной сероводородной зоной, поэтому откачка из нее сероводорода не сможет их предотвратить.

В настоящее время проводятся теоретические исследования взаимодей­ствия кислорода и сероводорода в водах Черного моря с целью установ­ления механизмов, обусловливающих динамику верхней границы серо­водородной зоны . На моделях установлены основные зако­номерности поведения этой границы в зависимости от характеристик вертикального обмена и мощности источников кислорода и сероводорода. Анализ процессов формирования вертикального распределения кислорода и сероводорода в Черном море, выполненный разными авторами, показал, что основное влияние на концентрацию кислорода и сероводорода на различных глубинах оказывает зависимость коэффициента турбулентной диффузии от глубины. Уменьшение этого коэффициента практически до нуля в области галоклина вызывает снижение потока кислорода в сероводородную зону. Увеличение мощности источников на порядок и даже два порядка приводит к незначительному поднятию ее верхней границы. Эти закономерности качественно хорошо согласуются с данными экспедиционных наблюдений.

В Академии наук Украины разработана модель бактериальной эко­системы сероводородной зоны Черного моря }