Сірководень у Чорному морі

1890 року українська океанографічна експедиція довела, що у глибинах Чорного моря дуже багато розчиненого сірководню отруйного газу із запахом тухлих яєць. Незабаром з'ясувалося, що сірководень є у всій глибинній акваторії Чорного моря, наближаючись до поверхні приблизно на 100 м у центрі моря і до 300 м біля берегів. Іноді верхня межа сірководневої “зони ненадовго піднімається і опускається через висхідні та низхідні рухи води, викликані, наприклад, вітром.

Кисень досить швидко реагує із сірководнем, окислюючи його зрештою до сульфатів. Тому розчинений кисень у водах Чорного моря є лише у поверхневому шарі. Нижче, в сірководневій зоні, мешкають лише анаеробні бактерії та деякі види морських черв'яків.

Сірководень у морській воді — не унікальна властивість Чорного моря. Досить великі зони, заражені цим газом, бувають Індійському та Атлантичному океанах, часом з'являються у Каспійському та інших морях і навіть у прісноводних озерах.

Сьогодні відомі три головні джерела сірководневого забруднення водойм. Перший відновлення сульфатредуцірующими бактеріями сульфатів при розкладанні мертвої органічної речовини. По-друге, сірководень просто виділяється при гнитті сірковмісних органічних залишків. І нарешті, по-третє, він може надходити з глибин земної кори з гідротермальними водами та через ущелини морського дна. *

Сірководень буде накопичуватися у воді чи ні, залежить від швидкості його окислення киснем, що міститься тут, і від інтенсивності мікробіологічних процесів. Приплив ж кисню в сірководневу зону обумовлений швидкістю обміну між нижніми, важчими і верхніми шарами води. Чим різкіше змінюєтьсящільність з глибиною, тим менший приплив кисню.

У Чорне море впадають прісні річкові води і через Босфор — більш важка солона вода Середземного моря. У результаті товщі чорноморських вод з'являється різкий стрибок щільності — галоклин. Він не стоїть на місці - під впливом течій вагається, то піднімаючись в одних місцях, то опускаючись в інших. Як правило, сірководнева зона починається відразу під галокліном, що перешкоджає доступу кисню з верхніх шарів. Через це в Чорному морі сірководню витрачається набагато менше, ніж утворюється. За останні 6-7 тисяч років тут сформувалася сірководнева товща, що займає 90 ° об'єму моря.

Через коливань рівня Світового океану зв'язок із Середземним морем через Босфор то зникав, то з'являвся знову. При закритті Босфору Чорне море опріснялось, сірководень у ньому зникав. При черговому прориві солоних середземноморських вод вони накопичувалися на дні чорноморської улоговини, і сірководнева зона росла.

Часом сірководень тримається не лише на глибині, а й біля берегів. І тут, на глибинах близько 40 м, можуть виникати заморні, безкисневі водні маси, що спливають на поверхню, де швидко насичуються киснем, сірководень в них окислюється і зникає.

За верхню межу сірководневої зони прийнято вважати ту глибину, де концентрація газу близька до точності його аналітичного виміру – приблизно 0,1 мл/л. Нижче кисень сусідить із сірководнем у межах так званого шару співіснування. За останні сорок років він піднявся з глибини приблизно на 40—50 м-коду, а межі коливання його товщини збільшилися в 5—6 разів.

Верхня межа сірководню може підніматися під впливом двох обставин - або вертикальних переміщень водних мас, або збільшення загальної кількості.сірководню в глибинних шарах. Втім, обидві причини можуть діяти одночасно.

Виплески сірководню у верхні, збагачені киснем води загрожують масовою загибеллю морських жителів. Так, на початку 1950-х років у затоці Уолфіш-Бей (Атлантичне узбережжя Південно-Західної Африки) течія винесла з глибини до поверхні сірководневу “хмару”. На узбережжі до сорока миль у глиб материка відчувався запах сірководню, потемніли стіни будинків. Сірководень отруйний і для людей, відчуття його запаху означає перевищення ГДК — гранично допустимої концентрації.

У Чорному морі теж є висхідні течії (апвеллінги) біля кримського та кавказького узбережжя. І вони теж можуть винести з глибин отруєні сірководневі води, щоправда, за досить рідкісного поєднання метеорологічних та океанологічних факторів (як, наприклад, при виникненні смерчів на суші). Такі згубні виплески не можна прогнозувати лише з урахуванням середніх показників стану моря, прийнятих нині. Потрібні спеціальні та постійні спостереження за сірководневою зоною.

Дослідження Чорного моря у найбільшому обсязі, природно, ведуть океанологічні установи, розташовані на його узбережжі: Морський гідрофізичний інститут та Інститут біології південних морів (Севастополь) з Одеським відділенням — у складі Академії наук УРСР, Севастопольське відділення Державного океанографічного інституту, Азово-Чорноморське відділення ВНДІ морського рибного господарства та океанографії (Керч), Південне відділення Інституту океанології АН СРСР (Геленджик).

За даними цих інститутів, за останні півтора десятиліття екологічна ситуація на Чорному морі серйозно погіршилася. Не тільки у прибережних, а й у відкритих водах моря було виявлено надлишок органічних речовин. Відбулися зміни уструктурі біологічних угруповань - практично зникли риби-хижаки, скоротилося поголів'я дельфінів, незвичайно розмножилася медуза аурелія і водорість ночівлі, зникає придонне, раніше велике поле водорості філофори. У північно-західній мілководній зоні моря влітку щорічно з'являються великі заморні зони. Тобто експансія сірководню у вищі верстви йде на тлі погіршення загальної екологічної обстановки.

Зрозуміло, що сірководневий баланс Чорного моря перебуває під сильним пресом людської діяльності, але якою мірою негативний розвиток сірководневої зони викликаний природними, а якою антропогенними чинниками — поки невідомо. Для того, щоб розібратися в ситуації, що склалася, і хоча б попередньо оцінити її, у 1985—86 роках. під егідою Академії наук УРСР на Чорному морі працювала міжвідомча експедиція, основною метою якої був прогноз еволюції сірководневої зони.

Теоретичне моделювання на ЕОМ та польові дослідження вказують на відновлення сульфатів мікроорганізмами як на основне джерело поповнення сірководню в Чорному морі. Вогнища мікробіологічної сульфатредукції приурочені до місць надходження мертвої органічної речовини з прибережних акваторій.

Щорічно до кисневої зони моря надходить приблизно стільки ж забруднюючих речовин, скільки сірководню тут окислюється киснем атмосфери (та й інша величина в перерахунку на H2S близько 10 т/рік). Багато промислових, побутових, дренажних стоків полів зрошення надходить у північно-західну мілководну частину моря. Через збільшення споживання вод Дунаю та Дністра на зрошення та подальшої урбанізації узбережжя потік забруднюючих речовин ще більше зросте.

Можна сказати, що практично все Чорне море "дрібново" - киснева зона в середньомутримається на глибині близько 160 м. Якщо в справжніх мілководних морях тут розташоване тверде дно, то в Чорному морі замість нього — хитка межа сірководневої зони, що жадібно поглинає кисень. Саме тому наше головне курортне море таке чутливе до забруднення.