Скільки сірководню в Чорному морі: оцінки науковців

Скільки сірководню в Чорному морі, за найцитованішою океанографічною оцінкою, становить близько 4,6 млрд тонн розчиненого сульфіду. Це не газ у вільному міхурі під дном, а запас речовини, розчиненої переважно в безкисневій товщі глибше 100–180 м. Цифра походить із сірчаного бюджету басейну і описує сучасний пул, а не річний приріст і не концентрацію біля берега.

Для узбережжя України різниця між глибинним запасом і водою пляжу має практичний сенс. Купальний сезон, рибальство з берега і прогулянкові занурення відбуваються в кисневому шарі шельфу, тоді як сірководнева зона лежить у відкритій улоговині. Плутанина цих двох середовищ породжує і завищені страхи, і випадкові «точні» числа без одиниць виміру.

Далі зіставлено опубліковані оцінки запасу, розділено запас, концентрацію і потік, показано зв’язок сірководню з киснем і глибиною, пояснено розбіжність цифр і окремо розібрано умови біля пляжів.

Коротка відповідь у цифрах

Базова величина для всього моря — близько 4,6 × 10³ тераграмів сульфіду, тобто 4,6 млрд тонн. Її наведено в сірчаному бюджеті безкисневої зони, опублікованому в Deep-Sea Research у 2001 році: основна частина пулу лежить між 500 і 2000 м. Той самий порядок — 4600 × 10¹² грамів — повторює огляд біогеохімії Чорного моря в серії Handbook of Environmental Chemistry.

Поруч із запасом бюджет дає іншу величину: утворення сульфіду в товщі води оцінюють у 30–50 млн тонн на рік, переважно в шарі 500–2000 м. Окиснення біля хемоклину знімає порівнянний потік, тому час перебування сульфіду в безкисневій зоні виходить близько 90–150 років. Це не приріст запасу на ту саму величину щороку.

Джерело: сірчаний бюджет безкисневої зони Чорного моря, Deep-Sea Research, 2001 рік; повторне зведення запасу в Handbook of Environmental Chemistry.

Важливо. 4,6 млрд тонн — оцінка розчиненого запасу в усій улоговині, а не вміст літра води біля Одеси чи вміст повітря над морем. Підставляти цю масу в розрахунок «скільки газу вийде на пляж» некоректно: більша частина сульфіду окиснюється на межі з киснем і не досягає поверхні.

Що саме рахують науковці

Загальний запас — це маса розчиненого сульфіду в об’ємі безкисневої води. Його отримують, множачи виміряні концентрації на об’єм шарів і підсумовуючи.result. Концентрація — інший показник: скільки речовини в одиниці об’єму на конкретній глибині. Потік — третій: скільки сульфіду утворюється або окиснюється за рік. Ці три числа не замінюють одне одного.

У глибокій воді концентрація зростає з глибиною і в придонному шарі сягає порядку сотень мікромолів на літр. 300 мкмоль/л відповідають приблизно 10 мг/л, 380 мкмоль/л — близько 13 мг/л. У популярних переказах часто лишають одну «максимальну» цифру близько 9–10 мг/л, без зазначення глибини і методу. Середня концентрація по всій товщі значно нижча, бо верхня частина безкисневої зони бідна на сульфід.

Об’єм моря близько 547 тис. км³, з них безкиснева вода становить приблизно дев’ять десятих. Саме тому невелика концентрація в літрі дає мільярди тонн у басейні. Похибка об’єму шару або зсув верхньої межі на десятки метрів уже змінює інтегральний запас на помітну частку.

Запас концентрація і потік

Запас відповідає на питання «скільки є зараз». Концентрація — на питання «яка вода на цій глибині». Потік — на питання «чи змінюється система і з якою швидкістю». Експедиція вимірює передусім концентрацію на станціях. Запас і потік — уже розрахунки, і саме вони розходяться між публікаціями.

Глибинні шари Чорного моря

Сірководень зосереджений нижче межі, де кисень уже витрачений. У центрах циклонічних кругообігів ця межа піднімається до 90–100 м, на периферії басейну опускається до 150–180 м. Вона тримається біля ізопікничної поверхні щільності близько 16,2 умовних одиниць: глибина в метрах змінюється, щільність води на межі — значно менше.

Між кисневою водою і стійкою сірководневою зоною лежить субкисневий прошарок: кисню вже обмаль, а сірководень ще нижчий за поріг надійного визначення. Нижче концентрація сульфіду росте майже лінійно до кількох сотень метрів, далі градієнт слабшає. Глибше приблизно 1700–1750 м виділяють придонний конвективний шар, де концентрація з глибиною майже не змінюється. Основна маса запасу припадає на інтервал 500–2000 м, а не на тонкий шар одразу під хемокліном.

Кисень і межа зон

Безкисневий режим сучасної улоговини встановився близько 7,5 тис. років тому, після відновлення зв’язку з Середземним морем і формування стійкого галоклину. Солона глибинна вода слабо перемішується з опрісненим верхнім шаром, тому кисень з атмосфери і від фотосинтезу не досягає дна. Сульфатвідновлення в товщі води дає головне джерело сульфіду; донні відклади додають меншу частку. Поки галоклин цілий, межа зон лишається властивістю щільності, а не «кришкою», яка от-от зірветься.

Причини різних оцінок

Океанографічні зведення сходяться біля 4–5 млрд тонн: 4,6 млрд тонн — найповторюваніша величина бюджету, округлення до 5 млрд тонн трапляється в прикладних оглядах. Окремі технічні статті наводять 28–63 млрд тонн, не показуючи профілів і об’ємів шарів. Різниця в кілька разів означає інший спосіб рахунку або іншу величину, а не уточнення тієї самої експедиції.

На підсумок впливають чотири речі. Межа інтегрування: чи починати суму з перших мікромолів, чи з глибшого шару. Метод аналізу: у верхній зоні зручніша фотометрія, глибше — йодометрія, і поріг виявлення різний. Дата профілю: положення межі зсувається з сезоном і з положенням кругообігу. Формула перерахунку: сульфід, сірководень і «газ у перерахунку на об’єм за нормальних умов» — не одне й те саме число.

• Запас у тоннах описує масу розчиненої речовини в басейні.
• Концентрація в мг/л або мкмоль/л описує точку на профілі.
• Річна продукція в млн тонн описує швидкість циклу, а не накопичений запас.
• Об’єм газу в кубічних метрах потребує окремого перерахунку і легко завищує масу, якщо взяти чистий газ замість розчину.

Тому зіставлення коректне лише всередині однієї величини. Запас 4,6 млрд тонн і продукція 30–50 млн тонн на рік не суперечать одне одному: друге — швидкість обороту, перше — вміст системи на момент розрахунку.