Почему море — Черное?

В нашей семье ни одно застолье не обходится без песен. Поем мы много. Дети снисходительно поглядывают на нас, когда мы поем всякие там «Підманула-підвела». Но когда мы затягиваем «Самое синее в мире — Черное море мое», поют уже все, и с удовольствием. Потому что Черное море у нас в семье любят так же страстно, как и пение. Весь год мы работаем и живем в предвкушении летнего отдыха на любимом Тарханкуте в рыбацком поселке, где живет мой отец.

Я, впервые попавшая на море в том возрасте, когда дети уже перестают задавать глупые вопросы, сразу как-то приняла его название. Но вот вопрос моей маленькой дочки поставил меня в тупик. Почему Черное море называется «Черным»? И правда, почему? Говорят, что черным его увидела царица Екатерина, которую привезли к морю в плохую погоду. Но я тоже бывала на море в любое время года и в любую погоду. Оно бывает всяким… Но черным?.. Даже мой скромный поэтический опыт не дает мне возможности так обозвать эту темную, переливающуюся многими красками стихию.

Да и выбрать название Екатерине было из чего. Как только ни называли Черное море в старину: и Понт Эвксинский, и Русское, и Темарун, и Киммерийское, и Ахшаэна, и Скифское, и Таврическое, и Океан, и Негостеприимное, и Сурожское, и Святое, и Синее. Причем океанологи утверждают, что Черное море — не самое синее в мире. Звучит смешно, но Красное море гораздо синее, чем Черное!

По одной из версий, название Черное — Кара-денгиз (негостеприимное) ему дали турки, встречавшие ожесточенный отпор на его берегах со стороны местного населения. Но скорее всего, название приклеилось к морю из-за одной его уникальной особенности — любые металлические предметы, даже золотые, опущенные на большую глубину, поднимают на поверхность почерневшими. Причиной этого явления является сероводород, которым на определенной глубине насыщена черноморская вода.

Еще в 1891 году профессор А.Лебединцев поднял из глубин Черного моря первую пробу воды, показавшую, что вода в нем ниже 183 метров насыщена сероводородом. Последующие морские исследования подтвердили, что Черное море является крупнейшим в мире сероводородным бассейном.

Есть ли жизнь в Черном море?

Вопреки сложившемуся обывательскому мнению, сероводород и сернистые соединения, сульфиды и другие восстановленные формы серы не являются типичными и постоянными компонентами морских вод. Откуда же они взялись в Черном море?

Ученые говорят, что 8 тысяч лет назад сильнейшее землетрясение раскололо сушу, и через образовавшийся пролив Босфор соленая средиземноморская вода устремилась в котловину пресного Черного моря, вызывая гибель огромного количества его обитателей. Морских животных погибло так много, что разложение их останков в глубине, лишенной кислорода, создало тот первоначальный запас сероводорода, который продолжает существовать до сих пор. Именно эти события ученые считают «прообразом» всемирного потопа в Библии. Ведь Ной причалил свой ковчег к кавказской горе Арарат, которая тогда вполне могла выглядеть островом среди бушующей воды Черного моря.

Такая своеобразная история образования моря обусловила уникальность его рельефа. Черное море — глубокое (максимальная глубина 2210 м), а склоны черноморской впадины крутые. И в глубинах Черного моря, ниже 200 м, где нет кислорода, живут анаэробные (обходящиеся без кислорода) сапротрофные бактерии, которые способствуют разложению останков живых организмов, погружающихся из верхнего слоя моря. В результате их деятельности образуется  сероводород. Источником серы служат серосодержащие аминокислоты белков и сульфаты морской воды, используемые некоторыми видами бактерий для окисления органики.

Сероводород накапливается на дне, и начиная с глубины 150—200 м в Черном море живут только сероводородные бактерии – любая другая жизнь здесь отсутствует. Но этот слой ввиду уникальности профиля чаши водного бассейна занимает 90% объема Черного моря и составляет по приблизительным оценкам более миллиарда тонн ядовитого сероводорода!

Причем, за последние 30 лет уровень сероводородного слоя поднялся на 50 м, что подтверждают международные океанографические экспедиции. Не так давно его обнаружили в восточной части Черного моря на глубине всего 30 м! Правда, пока сероводороду не дает подниматься на поверхность С-слой — еще одна аномалия Черного моря.

Природа обо всем позаботилась

Кислород проникает в воду через поверхность из воздуха и образуется в верхнем освещенном слое воды (фотическая зона) при фотосинтезе водорослей планктона. Чтобы кислород попал в глубины, море должно перемешиваться за счет волн и вертикальных течений, но в Черном море вода перемешивается очень слабо. Причина этого необычного явления такова, что в Черном море, из-за его опреснения реками Днепр, Дунай и Дон, образовавшими стометровый обитаемый слой, стабильно существует два слоя воды, слабо смешивающихся друг с другом. Поверхностный слой черноморской воды (до глубины 100 м) — преимущественно речного происхождения. В то же время по дну Босфорского пролива (Нижнебосфорское течение) в глубины моря поступает соленая и более тяжелая вода из Мраморного моря. Поэтому соленость придонных слоев черноморской воды достигает 30%.

В соответствии с соленостью изменяется и плотность, и температура. Это и есть две массы черноморской воды: поверхностная — опресненная, более легкая и близкая по температуре к воздуху (летом она теплее глубинных вод, а зимой холоднее); и глубинная — более соленая и тяжелая, с постоянной температурой. Слой воды от 50 до 100 м называется  холодным пограничным слоем: он всегда холоднее глубинных вод, так как, охлаждаясь зимой до 5—6oС, не успевает прогреться за лето. Это граница между двумя массами черноморской воды, препятствующая перемешиванию. Рельеф дна также мало способствует интенсивному обмену водой между глубинами моря и его поверхностью, сравнительно небольшой относительно его объема.

По одной из версий, название «черное» приклеилось к морю из-за одной его уникальной особенности — любые металлические предметы, даже золотые, опущенные на большую глубину, поднимают на поверхность почерневшими. Причиной этого явления является сероводород, которым на определенной глубине насыщена черноморская вода.

Иногда говорят, что сероводород появился в Черном море вследствие его загрязнения. Действительно, стоки сельскохозяйственных удобрений с полей в 1970—80-е годы вызвали бурный рост некоторых видов фитопланктона, стало образовываться больше органических останков. Однако значительных изменений в сложившееся за тысячелетия равновесие этот «лишний» сероводород не внес.

Судите сами: данные геологических исследований дна Черного моря свидетельствуют о том, что толщина слоя донных осадков, накопленных на абиссальной равнине за всю историю существования Черного моря, составляет от 8 до 16 км — в 4—8 раз больше водной толщи Черного моря! Этот слой осадков лежит на базальтовой плите толщиной 5—10 км, покрывающей мантию Земли. Причем для Черного моря характерно отсутствие непрерывного промежуточного слоя гранита между осадками и базальтовой платформой, хотя гранитный слой обычен для континентальных морей. Такая структура дна, как в Черном море, характерна для океанов.

Долго, долго крокодил море синее тушил

Сероводородом люди успешно лечатся. Но этот газ, к сожалению, легко воспламеняется и взрывается при взаимодействии с воздухом. На побережье Перу в 1980 году скопились горы мертвой рыбы, уловы сократились, а проходящие корабли становились черными — все это было следствием выхода на поверхность вод с сероводородом. 10 лет назад в результате землетрясения в районе небольшого африканского озера из него произошел выброс сероводорода. Газ распространился двух-трехметровым слоем по берегам, что привело к гибели всего живого от удушья. У нас в стране, в районе Одессы, начиная с 1978 года неоднократно на берег выносились сотни тонн мертвой рыбы, отравленной сероводородом. В августе 1982-го в восточной части моря сероводород обнаружили на глубине 60 м, причем диаметр «купола» его подъема достигал 120 км. Осенью уровень сероводорода понизился до 150 м. Все это похоже на результат землетрясения на участке морского дна.

А помните, как у Корнея Чуковского море загорелось? Думаете, чепуха, фантазии впавшего в детство писателя? Ничего подобного! Чуковский писал, что называется, «с натуры». В ночь с 11 на 12 сентября 1927 года в Крыму произошло землетрясение силой 9 баллов. Эпицентр находился в море, в 25 км от Ялты. Об огромных разрушениях в городе, о погибших и раненых знают все. Но то, что море загорелось, долгое время хранилось в секрете. Очевидцы крымского землетрясения рассказывают о том, что тогда разразилась гроза, молнии били куда попало, в том числе и в море. И вдруг произошло неожиданное: из воды на высоту до 500—600 метров стали вырываться столбы пламени! Такие же явления загорания моря наблюдались и в районе Севастополя и Евпатории.

Когда в 90-е информацию рассекретили, напечатанные в центральных СМИ сенсационные материалы о ялтинском землетрясении и морских пожарах 1927 года вызвали панику.  Газета «Правда» опубликовала выступление президента СССР М. С. Горбачева на Международном Глобальном форуме по защите окружающей среды и развитию в целях выживания, в котором он мужественно предупредил мир о грозящей катастрофе: «Верхняя граница сероводородного слоя в Черном море за последние десятилетия поднялась с глубины 200 метров до 75 метров от поверхности. Еще немного, и через порог Босфора он пойдет в Мраморное, Эгейское и Средиземное моря».

После этого последовали опровержения ученых-специалистов, считающих все эти «сенсации» политическим бредом. Их выводы можно свести к нескольким тезисам.

1. «Морские пожары» 1927 года никакого отношения к сероводороду не имеют, так как наблюдались в местах, отдаленных от границы сероводородной зоны на 60—200 км. Их причиной стал выход на поверхность во время землетрясения метана из Криворожско-Евпаторийского тектонического разлома, причем выходы природного газа на этой акватории в виде факелов наблюдаются регулярно.

2. Максимальная концентрация сероводорода в воде Черного моря  –13 мг/л, что в 1000 раз меньше, чем необходимо, чтобы он мог выделиться из воды в виде газа. Поэтому ни о каком воспламенении, взрывах и возгораниях речи быть не может. Кстати, в целебных водах Мацесты содержание сероводорода в сотни раз больше, чем в воде Черного моря. 

3. Смертельные концентрации сероводорода в воздухе составляют 670—900 мг/м3. Но уже при концентрации 2 мг в м3 запах сероводорода нестерпим. Однако даже если весь сероводородный слой Черного моря внезапно выбросит на поверхность какая-то неведомая сила, содержание сероводорода в воздухе будет во много раз ниже нестерпимого по запаху уровня. Значит, в тысячи раз ниже уровня, опасного для здоровья.

4. Математическое моделирование всех мыслимых режимов колебания уровня мМирового океана и атмосферного давления над Черным морем, проведенное океанологами, показало, что переток сероводорода в Мраморное море абсолютно невозможен.

К сожалению, опровержения ученых широкая пресса не сочла нужным опубликовать. Только и осталось океанологам Т. Айзатулину, Д. Фащуку и А. Леонову посетовать в узкоспециализированном журнале Всесоюзного химического общества (№ 4, 1990): «Работая во взаимодействии с выдающимися зарубежными исследователями, восемь поколений отечественных ученых накопили огромные знания о сероводородной зоне Черного моря. И все эти знания, накопленные за столетие, оказались невостребованными, ненужными. В самое ответственное время они были подменены мифотворчеством».

Эта политическая спекуляция, не поддержанная учеными, вскоре, впрочем, была забыта. Но в июле 1997 года по телевидению опять прошла передача о сероводородной угрозе. Причем, на этот раз в сознание обывателей был запущен бред, оставивший далеко позади прогнозы 1989 года, —  обещан взрыв всего сероводорода Черного моря такой мощности, что он, как детонатор, вызовет атомный взрыв урана, залежи которого имеются на Кавказе!

Так может ли наше море загореться или взорваться? Считается, что это маловероятно. А если и произойдет такое в случае крупного землетрясения, то пожар будет локальным и берега не затронет. И уж точно нет никакой опасности взрыва сероводорода. Чтобы образовался пузырь газа, концентрация молекул этого вещества в воде должна быть на порядки больше существующей. Все же местные выбросы сероводорода в поверхностные воды вполне возможны. Сероводородный мешок все более и более приближается к поверхности моря. В 1927 году он был на глубине 300 м, в 1967 году — 200 м, в настоящее время от поверхности моря его отделяют 100 м, а в некоторых местах, например под Туапсе, — всего 25 м. Таким образом, скорость подъема уровня сероводородного слоя составляет в среднем 1,5—2 м в год.

В отношении Средиземного моря осуществляется «Голубой план» под эгидой ООН, к которому подключены 110 университетов и других организаций Европы. Только Черное море не имеет единого плана спасения. А он остро необходим. Возникающие в анаэробных условиях сероводород и сульфиды легко окисляются при поступлении растворенного кислорода, например при ветровом перемешивании верхних, хорошо аэрированных слоев воды с глубинными водами, зараженными сероводородом. И даже временное накопление сероводорода и сернистых соединений в море имеет существенное значение как показатель загрязнения воды и возможности возникновения заморов морской фауны.

Из-за густой населенности побережья Черного моря некоторые ученые бьют тревогу, пытаясь предупредить местные катаклизмы и веруя в то, что лучший способ защиты — нападение. Ведь за последние годы рыбные запасы моря, и так  небогатые, сократились в десятки раз. Поэтому ученые предлагают начать интенсивное хозяйственное использование сероводорода в качестве горючего путем прокачки глубинных вод Черного моря через отстойники.

Мы спасем мир от энергетического кризиса!

В 1976 году ученые предложили простой и дешевый проект использования пресной воды тающих ледников, которую несут в Черное море реки Кавказа. Протекая по мелководным каменистым руслам, их воды обогащаются кислородом, ее плотность становится меньше, чем у соленой воды, и потому поток горной реки, впадая в море, растекается по его поверхности. Но если эту воду пустить по трубе на дно, можно аэрировать придонные слои воды в Черном море. Как это делают аквариумисты с помощью принудительной аэрации.

Все, что для этого нужно, — 4—5 км труб, опускаемых на дно моря, и максимум 20 км труб до небольшой плотины в русле реки. Чтобы уравновесить трехкилометровую глубину соленой воды, пресную надо самотеком подавать с высоты 80—100 м — это и будет максимум 10—20 км от берега моря. Несколько таких аэрационных систем могли бы быстро остановить процесс вымирания флоры и фауны нашего моря, а со временем и привести к полной нейтрализации H2S в его глубинах. Причем эти аэрационные установки могли бы давать «живые деньги» — серу, освобождающуюся в результате окисления сероводорода.

Российский автор электрогидравлического эффекта Л.А. Юткин еще в 1979 году отправил в Госкомизобретений СССР на первый взгляд фантастический, но вместе с тем вполне реальный проект, который должен был привлечь (но до сих пор так и не привлек) внимание энергетиков. Ученый назвал Черное море уникальной природной кладовой с неиссякаемыми запасами энергии — возобновляемыми источниками сырья.

По расчетам ученого, из Черного моря, не принося ущерба для его экологии и понижая его «взрывоопасность», можно ежегодно выделять около 250 млн т сероводорода энергоемкостью порядка 1012 кВт/ч. Проект основывался на способах разделения и обогащения газов. Юткин предложил придонные слои морской воды из районов аномально высокого содержания сероводорода поднимать на технологическую высоту, где подвергать их воздействию электрогидравлических ударов, обеспечивающих выделение сероводорода, а затем возвращать обратно в море (электрогидравлический эффект). Полученный газ надо сжижать и сжигать, а появившуюся двуокись серы окислять в серную кислоту. При сжигании 1 кг сероводорода можно получить до 2 кг двуокиси серы и 4?103 ккал утилизируемого тепла. При окислении двуокиси серы до серной кислоты также выделяется энергия. Каждая тонна сероводорода, сгорая, дает 2,9 т серной кислоты. Дополнительная энергия, возникающая при ее синтезе, составит до 5?105 ккал на каждую тонну полученной кислоты.

Из-за густой населенности побережья Черного моря некоторые ученые бьют тревогу, пытаясь предупредить местные катаклизмы и веруя в то, что лучший способ защиты — нападение. Они предлагают начать интенсивное хозяйственное использование сероводорода в качестве горючего путем прокачки глубинных вод Черного моря через отстойники.

Но… проект был запрещен к реализации, и только в 2005 году группа украинских ученых провела наземный эксперимент, подтвердивший реальную пользу от предложенной технологии. Ведь преимущества водорода как топлива перед бензином очень заманчивы: во-первых, его запасы огромны — суммарная масса атомов водорода составляет 1% общей массы Земли; во-вторых, экологичность — при сгорании водород превращается в воду и возвращается в круговорот Земли без образования вредных веществ при горении; в-третьих, весовая теплотворная способность водорода в 2,8 раза выше, чем у бензина; в-четвертых, энергия воспламенения в 15 раз ниже, а излучение пламени при сгорании в 10 раз меньше, чем у бензина.

Расчеты показывают, что для удовлетворения всех (!) потребностей стран СНГ в электроэнергии, без нарушения экологии моря, необходимо ежегодно выделять и сжигать 7400 км3 морской воды. Сжигание 2?5?108 т сероводорода позволит получить 7?3?108 т серной кислоты, при синтезе которой получится дополнительно 3?6?1014 ккал тепла, или 4?1?1011 кВт/ч дополнительной энергии. Причем эта же энергия обеспечит все работы технологического цикла — перекачку воды, электрогидравлическую ее обработку, сжатие и сжижение полученного газа. И единственным «отходом» работы таких электростанций будет серная кислота — ценное сырье для многих других отраслей промышленности.

Запасать полученный водород можно было бы с помощью энергоаккумулирующего вещества (ЭАВ). Эта тема достаточно разработана в теории. Существует много различных ЭАВ, которые создаются под воздействием энергии, а потом в результате окисления отдают эту энергию. Например кремний, который можно восстанавливать из окисла (так называемый «цикл Варшавского-Чудакова»). И, по мнению ученых, есть реальная техническая возможность добывать и аккумулировать водород из сероводорода Черного моря с последующим его применением в энергетике.

Конечно, сегодня энергосистема Украины совершенно не готова воспользоваться этой возможностью. Тем не менее в современных реалиях, когда ситуация с традиционными видами топлива становится все более угрожающей, водород может стать прекрасной альтернативой бензину. Ведь, зная, что в 1 т сероводорода содержится 58 кг водорода, при сгорании 58 кг водорода выделяется столько же энергии, сколько при сжигании 222 л бензина, а в Черном море содержится не менее 1 млрд т сероводорода, можно сказать, что Украина стоит на берегу месторождения, адекватного 222000000000 л бензина!

Зачем мы так беспечны в потоке дней и суматохе дел?

Но никого в Украине пока не заинтересовали такие заманчивые перспективы. Зато сегодня экологи бьют тревогу по поводу проекта прокладки газопровода из России в Турцию по дну Черного моря протяженностью 1213 км, из них 396 км — в акватории Черного моря, причем 215 км труб будут проложены на глубине 2000—2150 м.

— Экономические выгоды проекта российско-турецкого газопровода сопряжены с колоссальным риском, — считает сочинский активист фонда «Спасение Черного моря», кандидат экономических наук Изабелла Мошанская. — Это, прежде всего, технологический риск возможной аварии газопровода. Мировая практика знает уже десяток подводных газопроводов. Однако строительство газопровода на глубине более 2000 м, тем более в сейсмологически опасных подводных пластах, не знает аналогов. А главное — наличие в Черном море такого большого количества сероводорода. При неизбежных для данного проекта подводных взрывных работах есть опасность нарушения баланса сероводорода. В силу этого возникает пожарный риск.

По мнению Изабеллы Мошанской, хотя и сероводород, и метан (основной компонент экспортируемого газа) являются восстановителями по характеру химических реакций, а взрыв происходит при соединении восстановителя с окислителями, такой теоретический довод хорош только для одного варианта. А в случае прорыва метана в толщу морской воды на глубине 2000 м таких вариантов появится множество. Например, метан из прорванного газопровода, смешиваясь и растворяясь в морской воде, будет давить снизу на огромный, в половину моря, сероводородный газовый мешок. В результате может произойти проникновение водной смеси метана через сероводород моря и выход этих двух самовоспламеняющихся компонентов на поверхность. И в процессе выхода сероводорода наружу он неизбежно возгорится.

…Множество кризисов, в которые погружается наше общество, представляют собой болото искусственного происхождения. К сожалению, жажда наживы и узколобое мышление, направленное на извлечение сиюминутной выгоды, не оставляют возможности прислушаться к голосу разума, к призывам потомков, озвучиваемых учеными-чудаками. Как говорится, одному Бог дает деньги, другому — разум. Но неужели же этим вещам никогда не суждено соединиться?