Чёрное море по праву можно назвать одним из самых загадочных на планете. Под его спокойной поверхностью скрывается настоящий ад – зона с токсичным газом и характерным запахом тухлых яиц. Сероводородный слой занимает 90% объёма моря. Это более 3 млрд тонн газа, способного отравить всё вокруг. Почему вода в Чёрном море не смешивается даже во время штормов, откуда взялся опасный газ и может ли он взорваться – в этом разбираемся вместе с учёными.
Море с «трёхэтажной» структурой
Структура Чёрного моря уникальна, почти как настоящий слоёный пирог. Это природная стратификация – расслоение по плотности, температуре и солёности.
Верхний, холодный пограничный слой (до 120 метров) – это почти пресная речная вода, насыщенная кислородом. Здесь кипит жизнь. Следующие 150 метров – переходная, так называемая серая зона, где кислород уже исчез, а сероводород ещё не накопился, соли там больше.
Ниже 200 метров анаэробная зона – царство сероводорода, он занимает около 87% объёма Чёрного моря, что делает его ещё и крупнейшим анаэробным бассейном на планете. Фактически это «мини-океан» с ускоренными и наглядными процессами. Сюда попадает тяжёлая солёная вода, поступающая через Босфор и по подводным рекам. Кислорода здесь нет, а
вертикальный водообмен практически отсутствует. Поверхностная вода, как говорят учёные, достигает дна только через сотни лет.
– Безжизненный резервуар с максимальной концентрацией сероводорода покоится в недрах Чёрного моря. Граница между кислородной и бескислородной зонами не является стабильной. Она колеблется в зависимости от сезона, погодных условий и региона моря. Сама концентрация сероводорода возрастает с глубиной и может достигать 13 мг/л у дна, что примерно в 25 раз превышает смертельную для человека дозу при вдыхании, – рассказала заведующая отделом биогеохимии моря МГИ РАН и лабораторией мониторинга и исследования потоков парниковых газов и кислорода в морской среде Наталья Орехова.
По её словам, кислород поступает только в верхнюю часть моря и благодаря фотосинтезу. Ниже он постепенно расходуется на окисление органических веществ. В результате формируется зона, где жизнь в привычном смысле невозможна: все организмы, которым нужен кислород, там существовать не могут. Это мёртвая зона. Там живут только бактерии, перерабатывающие сероводород.
Главный вопрос: почему это расслоение сохраняется? Ответ учёные нашли в физике и химии вод Чёрного моря.
– Во-первых, плотность воды действительно различается: чем глубже, тем она солонее и, соответственно, тяжелее – это естественный процесс. Во-вторых, штормы затрагивают в основном только верхний слой и практически не доходят даже до промежуточного. Поэтому перемешивания не происходит. Если на поверхности средняя солёность составляет около 17–18‰ (это типичная черноморская вода), то на глубине она выше: туда поступают более солёные воды из Мраморного моря (до ~22‰), и они, будучи плотнее, остаются внизу, – поясняет Орехова.
Откуда берётся сероводород?
Учёные до сих пор спорят о происхождении этого ядовитого запаса. Есть две основные версии. По одной из них, после ледникового периода уровень Мирового океана поднялся, и солёные, богатые кислородом средиземноморские воды хлынули через пролив Босфор. Началось окисление огромного количества на-копленной органики. В итоге в глубине пресноводного озера, которым тогда было Чёрное море, стал формироваться сероводород.
Но всё-таки большинство исследователей считают, что главные «производители» ядовитого газа – особые анаэробные бактерии-сапротрофы, которые разлагают мёртвую органику, оседающую на дно, перерабатывают сульфаты из морского грунта. В результате химической реакции получается сероводород.
– В нижнем, анаэробном слое Чёрного моря на глубинах более двух километров сероводород образуется в результате деятельности сульфатредуцирующих бактерий. Они разлагают органическое вещество, фактически перерабатывая его и преобразуя в продукты распада, среди которых – сероводород. То есть именно эти микроорганизмы выступают своего рода посредниками: потребляют органику и трансформируют её в химические соединения, формируя эту токсичную среду, – уточнила специалист.
Кстати, Чёрное море сравнительно молодое и слабосолёное по сравнению с большинством других морей планеты, но сероводородные недра, например, не дают рыбам, дельфинам и прочим обитателям Азово-Черноморского бассейна опускаться ниже отметки 200 метров. И из-учение моря это тоже затрудняет, однако, несмотря на глубину, такие исследования в Крыму проводятся. Вода из таких глубин, по словам Ореховой, по цвету практически не отличается от той, что на поверхности. Но она действительно источает очень сильный сероводородный запах.
– Сначала он резкий, едкий, но в течение суток выветривается. При этом концентрация не такая, чтобы быть смертельно опасной. Мы работаем как с донными отложениями на глубине, так и с придонными слоями вод, чтобы определить содержание сероводорода, оценить его устойчивость и возможные изменения со временем. В целом считается, что глубокий слой достаточно стабилен по своим гидрохимическим характеристикам, – отмечает специалист.
Одновременно анализируются и другие компоненты, например, ионы аммония, которые являются продуктами восстановительных процессов. Это помогает учёным понять, как протекает разложение органического вещества в мёртвой среде.
– В глубинных районах процессы обновления происходят очень медленно. Условно, раз в десятки лет. Ближе к берегу они могут идти быстрее. Это зависит среди прочего от поступления органического вещества. Например, из рек, которые приносят дополнительный материал для разложения, – добавила Орехова.
Тикающая бомба?
Некоторые учёные называют Чёрное море биологической бомбой и обосновывают это тем, что наш регион сейсмически активен, а мощное землетрясение может спровоцировать выброс сероводорода.
– Прежде всего важно понимать: в Чёрном море сероводород находится не в виде газа или пузырей, а в растворённом состоянии. Если, условно, поднести горящую спичку к воде с растворённым веществом, она просто погаснет. Да, концентрации там высокие, но даже если сероводородный слой по каким-то причинам поднимется, это будет опасно только для организмов, которым нужен кислород, но никакого взрыва не произойдёт, – успокаивает учёный.
Анастасия ЧЕБАНОВА.
Читайте также: Сероводородная «помойка» Чёрного моря – это золотое дно: почему Крым может стать лидером по выращиванию рыбы
