Но избыточный сероводород в его глубинах лишь следствие того, что в черноморской воде на глубине ниже 200 метров абсолютно нет кислорода. А это значит, что в этих слоях не могут обитать ни животные, ни растения. И только выделяющие сероводород бактерии могут существовать в этих адских глубинах.
Какие же процессы привели к появлению этого черноморского феномена? Отвечать на этот вопрос начнем с хорошо известного факта, что кислород может проникнуть в морскую воду из атмосферы. Кроме того, в верхних слоях океана он появляется в результате фотосинтетической деятельности водорослей.
А для того чтобы кислород попал в глубины, морская вода должна постоянно перемешиваться, то есть вертикально перемещаться. Так вот, в Черном море этот процесс происходит очень и очень медленно: нужны сотни лет, чтобы вода с поверхности достигла дна.
Но почему? Ведь в других морях такое явление отсутствует. И связано это с тем, что Черное море имеет уникальную морфологическую структуру. Дело в том, что поверхностный слой черноморской воды примерно 100-метровой толщины преимущественно речного происхождения. Глубины же моря заполнены более соленой, а значит, и более тяжелой водой из Мраморного моря. При этом концентрация солей в придонных слоях черноморской воды достигает 30 %.
Но и это еще не все уникальные особенности Черного моря, ставшие причиной появления в нем сероводорода. Оказывается, с глубиной свойства черноморской воды изменяются не плавно, как в большинстве морей, а скачкообразно. Так, начиная с поверхности и до глубины 50-100 метров ее соленость меняется быстро от 17 до 21 %, а уже далее до самого дна увеличивается равномерно. В соответствии же с соленостью меняется и плотность воды.
Такие же скачкообразные изменения характерны и для температурного режима Черного моря. А ведь известно, что температура воды на поверхности водоема всегда определяется температурой воздуха. Это правило не нарушается и в случае с Черным морем. Но вот от поверхности до глубины 50-100 метров она, как и соленость, меняется очень быстро. А дальше круглый год остается постоянной до самого дна и равняется +89 градусам. Таким образом, черноморская вода четко разделяется на два слоя: поверхностный опресненный, более легкий и близкий по температуре к воздуху, и глубинный более соленый и тяжелый, имеющий постоянную температуру.
Между этими двумя разнородными пластами находится третий слой воды толщиной от 50 до 100 метров. Называется он срединный, или, если более точно холодный пограничный слой. Он всегда холоднее глубинных вод, так как, охлаждаясь зимой до 56 градусов, не успевает за лето прогреться. Эта граница между двумя массами черноморской воды и препятствует их перемешиванию.
Именно расслоение, или стратификация черноморской воды по солености, плотности и температуре, и лежит в основе сероводородного феномена этого водоема, так как препятствует вертикальному перемешиванию воды и обогащению глубин кислородом. К тому же все живые организмы, населяющие верхний слой воды, планктон, кишечнополостные, рыбы, дельфины, водоросли дышат, а значит, активно потребляют кислород. Когда же живые организмы умирают, их останки становятся пищей для бактерий, которые для утилизации мертвого органического вещества тоже используют кислород. И чем больше глубина, тем активнее происходят эти деструктивные процессы. В конце концов наступает момент, когда разрушение начинает преобладать над процессами созидания живого вещества планктонными водорослями.
Поэтому, чем глубже от поверхности моря, тем меньше остается в воде кислорода. А на глубине ниже 100 метров, то есть там, куда не проникает свет и не могут осуществляться фотосинтетические процессы, кислород уже не производится вовсе, а только потребляется. А ниже 200 метров кислорода в черноморской воде нет вообще, и поэтому живут там только анаэробные бактерии, разлагающие останки живых организмов, погружающихся из верхнего слоя моря. В результате всех этих процессов и образуется ядовитый сероводород.
Источником же серы в этих процессах служат в основном серосодержащие аминокислоты белков. В меньшей степени сульфаты морской воды, используемые некоторыми видами бактерий для окисления органики.
Отравленная страна
Большая часть территории Бангладеш расположена в дельте, образованной накопившимися за 250 миллионов лет илистыми наносами двух великих гималайских рек Ганга и Брахмапутры.В некоторых местах мощность отложений достигает 20 километров. А вот большинство водоносных горизонтов, отравленных мышьяком, залегает неглубоко: от 10 до 70 метров от поверхности. Они сосредоточены в южной и юго-восточной частях страны. Британское геологическое общество отмечает, что приблизительно 18 тысяч лет назад, когда уровень моря снизился примерно на 100 метров, реки прорезали в накопившихся наносах глубокие долины, которые покрылись серой глиной, содержащей токсичные вещества.
В некоторых местах мощность отложений достигает 20 километров. А вот большинство водоносных горизонтов, отравленных мышьяком, залегает неглубоко: от 10 до 70 метров от поверхности. Они сосредоточены в южной и юго-восточной частях страны. Британское геологическое общество отмечает, что приблизительно 18 тысяч лет назад, когда уровень моря снизился примерно на 100 метров, реки прорезали в накопившихся наносах глубокие долины, которые покрылись серой глиной, содержащей токсичные вещества.
Увы, никто не проверил воду на содержание мышьяка. Уже в 1983 году дерматолог Кшитиш Саха из Колледжа тропической медицины, находящегося в Колкате (Калькутта, Индия), обследовал жителей штата Западная Бенгалия, расположенного на западе страны, где артезианская вода появляется из тех же водоносных пластов. Определив, что поражения кожи у некоторых пациентов вызваны отравлением, он пришел к выводу, что мышьяк содержался в воде, поступающей из скважин.
Спустя несколько лет эколог Дипанкар Чакраборти из университета Джадавпура в Колкате установил, что многие водоносные горизонты Бангладеш загрязнены мышьяком. В 1993 году Британская геологическая служба провела исследование водных ресурсов страны и заявила, что они пригодны для использования, однако при этом не были взяты пробы на мышьяк. В том же году Абдул Хан сотрудник министерства здравоохранения Бангладеш обнаружил опасный химический элемент в воде, бьющей из скважин, расположенных в западной части Навабганджа. Установлено, что около 30 % артезианских скважин Бангладеш содержит более 50 микрограмм мышьяка на литр воды. Однако ВОЗ недавно пересмотрела стандарт, принятый Агентством по охране окружающей среды США, и считает предельной нормой 10 микрограмм на литр.
Оказалось, что как минимум 35 миллионов человек почти четверть населения страны пьют воду, содержащую яд. Кроме того, мышьяк находится в зернах злаков, которые жители Бангладеш потребляют в пищу 23 раза в день. А в засушливые месяцы рисовые поля орошаются водой, которую выкачивают из зараженных подземных источников.
Недавно шотландские ученые из Абердинского университета обнаружили, что содержание мышьяка в рисе из Бангладеш варьирует от 50 до 150 микрограмм на литр. А в некоторых культурах, например в ямсе, содержание опасного элемента может достигать 150 микрограмм на литр.
Такая картина наблюдается и в других странах. Так, мышьяк встречается в источниках, питающих населенные пункты Индии, Непала, Вьетнама, Китая, Аргентины, Мексики, Чили, Тайваня, Монголии и США. Всего в мире более 50 миллионов человек страдает от серьезных отравлений. Таким образом, мышьяк, содержащийся в питьевой воде, причина наиболее массовой гибели людей, произошедшей за всю историю.
Первым признаком отравления, который может проявиться спустя 10 лет после того, как человек начал употреблять воду, отравленную мышьяком, является меланоз, сопровождающийся появлением черных пятен на груди, спине и руках. Ладони и ступни становятся жесткими и теряют чувствительность (кератоз). Кроме того, пациенты могут страдать от бронхита, конъюнктивита, а при очень высокой концентрации мышьяка от диареи и болей в брюшной полости. Подобные симптомы характерны для первой стадии отравления мышьяком.
На втором этапе на коже начинают появляться еще и белые пятна (лейкомеланоз), опухают ноги, ладони, а ступни покрываются трещинами и кровоточат (гиперкератоз). Больные с трудом передвигаются, возникают поражения нервной системы, нарушаются функции почек и печени.
На третьей стадии у больных появляются некрозы, и примерно через 20 лет обнаруживается рак. При этом в ходе обследования населения, проводившегося в 1998 году на севере Чили, выяснилось, что 5-10 % жителей старше 30 лет умерли от рака тех или иных внутренних органов, вызванного мышьяковым отравлением.
В 1999 году Национальный исследовательский совет США пришел к выводу, что риск комбинированных раковых заболеваний возникает в тех случаях, когда потребляется более 50 микрограмм мышьяка на литр. При этом каждый сотый больной погибает от рака. Тяжесть отравления зависит от дозы, продолжительности потребления ядовитого вещества, его взаимодействия с другими химическими элементами, содержащимися в пище, а также от возраста, пола и индивидуальных особенностей пострадавшего. Число заболеваний, связанным с отравлением мышьяком, составляет сотни тысяч.
Во всем мире мышьяк обнаруживают в подземных водоносных горизонтах, расположенных в дельтах рек. В южной же части Бангладеш самый высокий уровень содержания мышьяка. Вероятно, опасное вещество накопилось здесь, когда реки Ганг и Брахмапутра смывали почву с Гималаев в Бенгальский залив. Мышьяк, содержащийся в более поздних поверхностных отложениях глины, растворяется в грунтовых водах. Считается, что водоносные горизонты, залегающие на глубине более 200 метров, не содержат данного элемента.