Приведу примеры таких бактерий, непосредственных героев этого рассказа. Прежде всего обратим внимание на Bacterium hydrosuifureurn Penticum — эта бактерия способна выделять сероводород не только из серосодержащего вещества, но также и при восстановлении сульфатов, солей, растворенных в морской воде, при помощи органического вещества, не содержащего серу. Бактерия Vibro sulfureus может выделять как сероводород, так и аммиак. Их бактерии изучали геохимики Зелинский и Брусиловский. Бактерию Microspira aestuaria, которая разлагает органическое вещество с образованием сероводорода, изучал геохимик Б. Л. Исаченко. В работах этих ученых можно найти подробное описание деятельности этих бактерий.
Это удивительно работоспособные существа: весь сероводород Черного моря выработан бактериями, которые располагаются всего в пятисантиметровом слое осадочных пород дна.
Даже при отсутствии или малом количестве органического вещества, как это было в первичном океане, анаэробные бактерии могли выделять сероводород. Потом, по мере того как состав атмосферы изменялся, в ней скапливался кислород, сероводородные зоны уменьшались. Этот процесс продолжался сотни миллионов лет.
Кислород атмосферы Земли, как известно, имеет биологическое происхождение, он вырабатывается за счет фотосинтеза зелеными растениями. Когда начался фотосинтез кислорода? Жизнь на Земле, как подтверждают данные палеогеологии, возникла рано. Сообщалось, например, о находках ископаемых водорослей в Южной Африке, возраст которых 2,7 млрд. лет. Обнаружены также остатки органического происхождения в южноафриканской формации Фиг-Три, возраст которой приблизительно 3,5 млрд. лет. Академик Б.С. Соколов на основе имеющихся сведений о развитии жизни на нашей планете в раннем докембрии сделал вывод, что биогенные накопления кислорода в океане начались 3,7–3,5 млрд. лет назад, а в атмосфере 2 млрд.
Кислород всегда, и притом агрессивно, наступал на бескислородные, сероводородные зоны в океане.
В наше время ситуация изменилась. Глобальное загрязнение окружающей среды, отравление рек и морей отходами промышленности, сельского хозяйства и т. д. привели к тому, что эти зоны начали расширяться. Это расширение еще не опасно, но уже заметно. Главная причина расширения отравленных сероводородом зон — уменьшение поступления в морскую воду кислорода.
Дефицит кислорода, может быть вызван особенностями перемешивания поверхностных, насыщенных кислородом, и донных вод, избытком органического материала, отравлением водорослей и планктона, которые выделяют кислород.
Многие ученые согласны с мнениями, что существует опасность заражения сероводородом глубинных вод Мирового океана в ближайшие Сто лет, если человечество продолжит теми же темпами отравлять океан, если будет усиливать «давление» на природу, если не уменьшит потребление кислорода на тепловых электростанциях и т. д. и т. п.
История сероводорода в Черном морс насчитывает всего около семи тысяч лет. После того как Черное море в последний раз соединилось со Средиземным, в Черном море установился тот режим обмена поверхностных и глубинных вод, который препятствует проникновению в глубину кислорода. Между поверхностными более пресными подами и глубинными более солеными (средиземноморскими) обрадовалось что-то вроде стенки — так называемый клин солености и плотности. В результате на глубине стал накапливаться сероводород.
Теперь воды Черного моря на глубине более двухсот метров у берега и более восьмидесяти метров вдали от побережья отравлены сероводородом. Поверхность сероводородного слоя поднимается к центру моря в виде купола. Это объясняется тем, что морские воды лучше перемешаны в прибрежной области.
В последнее время ситуация в Черном море заметно осложнилась. По-видимому, здесь постепенно происходит разрушение равновесия между сероводородными и кислородными волами, идет наступление сероводорода. Начались эти процессы как по причине нарушения гидрологического режима после строительства плотин на реках, впадающих в Черное море, так и из-за загрязнения прибрежных вод отходами промышленности и сельского хозяйства.
Под Одессой обширные области моря в результате наступления сероводородных вод стали безжизненными, продолжают гибнуть богатые рыбные промыслы этого района. Был зафиксирован выход сероводорода при шквальном ветре, поднявшем глубинные воды на Золотых Песках.
Автором этих строк — по известной модели апвеллинга — подсчитано, что при ветрах порядка 20 метров в секунду подъем сероводородного слоя осуществляется со скоростью приблизительно 10 метров в сутки. Длительные ураганные ветры не редкость в прибрежных районах Черного моря в осеннее и зимнее время. Это показывает, чти угроза выхода сероводорода реальна для многих районов, о для западных, где часто и долго дуют Варненские ветры, и сероводородный слой подходит относительно близко к поверхности моря, а также в районе Новороссийска — Туапсе, где часты длительные и сильные норд-осты.
Как будут дальше развиваться события — сказать трудно, возможно, положение стабилизируется. В наше время правительство стало выделять значительные средства на исследовательские программы по экологии Черного моря, Морским гидрофизическим Институтом АН СССР осуществляется программа «Сероводород в Черном море», разрабатываются проекты его спасения.
Проекты спасения положения выдвигаются самые разные. Например, предлагается перекачивать воду на перерабатывающих заводах, выделять из нее сероводород. Потом этот сероводород, по методу Р. Б. Ахмедова, предполагается плазмохимическим способом разделять на серу и водород. Сера — нужнейшее сырье, она идет на изготовление пластмасс, красок, стекла, удобрений и т. д. Водород — идеальное, экологически чистое топливо, при его сгорании образуется вода.
Однако беда этого проекта в том, что современный уровень развития техники не позволяет перекачать по трубам целое море.
Существуют и другие проекты. Например, гидрофизик С. Г. Богуславский из Севастопольского морского гидрофизического института предлагал перегородить в Босфорском проливе нижнебосфорское течение. В таком случае коэффициент перемешивания поверхностных и глубинных вод увеличится почти в три раза. Соленость поверхностных вод увеличится на 20 процентов через 3 года. Это означает разбавление поверхностных вод более чем на половину водами глубинными. Тогда Черное море в короткий срок сможет полностью самоочиститься от сероводорода, улучшится климат Причерноморья.
Но есть опасение, что во время перемешивания будут происходить крупные выбросы сероводорода в атмосферу, а это приведет к настоящей экологической катастрофе. Сегодня наука не может предсказать точно всех последствий такого шага, рисковать же в этой ситуации мы не имеем права.
Моделью процессов, — которые пойдут в Черном море при перекрытии Босфора, могут служить события 1978 года в Мертвом море. Там в 1978 году произошло перемешивание вод Мертвого моря, отравленного сероводородом. При этом не было хоть сколько-нибудь заметных выбросов. Кстати, инверсия была вызвана обмелением Иордана, случившимся в результате человеческой деятельности — взятия воды на орошение. Куда делся сероводород? И почему не повторилась катастрофа Содома и Гоморры?
Дело в том, что при медленном — в течение месяца, года. — перемешивании поверхностных и глубинных вод аэробные бактерии в присутствии поступающего из атмосферы кислорода успевают окислить сероводород. В результате, вместо того чтобы взорваться, Мертвое море зацвело, из-за размножения ядовитых видов фитопланктона приобрело кровавый цвет. Было бы слишком смело утверждать, что этот опыт полностью применим для Черного моря, так как Черное море значительно превышает по размерам Мертвое море. В Черном море возможны различные варианты развития событий. К тому же, можно не сомневаться в том, что любой вариант перемешивания приведет к гибели живых организмов моря, отравлению рыб, дельфинов, морских птиц и т. д.