Яды на Земле. В природе и жизни людей

Вулканы могут выбрасывать огромный объем ядовитых газов, причем даже в промежутке между извержениями.

Самым же вредным из этих веществ является двуокись серы, или серный газ, который, имея едкий запах, даже при незначительной концентрации раздражает слизистые оболочки носа, горла и глаз. Вдыхание этого соединения угнетает дыхательную систему и представляет серьезную опасность для здоровья. К тому же двуокись серы может разноситься воздушными течениями на довольно большие расстояния от ее источника.

Так, непрерывное вытекание лавы из вулкана Килауэа с 1986 года сопровождается выбросом в атмосферу примерно 2000 тонн сернистого газа ежесуточно, в основном из жерла на северо-восточном рифте Килауэа. А поскольку извержение обычно не происходит в форме резкого выброса, газы не поднимаются высоко в атмосферу, а разносятся приземными потоками воздуха вокруг южной части Гавайев и в северном направлении включительно до побережья Кона. Во время этого перемещения сернистый газ реагирует с влажным воздухом, образуя микроскопические капли серной кислоты, которые в виде тонкой взвеси находятся в атмосфере неопределенно долгое время.

Растительность, в том числе и знаменитые кофейные плантации Кона, порой погибает на корню, а дождевая вода становится настолько кислой, что разъедает свинцовые крыши и водопроводные трубы. Эти проблемы касаются в основном Гавай. Но иногда господствующие ветры относят кислотные облака на 200 километров в сторону Гонолулу.

Загрязнение вулканическими выбросами на Гавайях осложняется, когда потоки лавы достигают океана. В результате реакции между раскаленной магмой и морской водой образуется пар, в котором скапливается значительное количество соляной кислоты.

Впрочем, иногда газы выделяют и вулканы, находящиеся в состоянии покоя. При этом ряд газообразных веществ представляют довольно серьезную опасность для здоровья людей и сельскохозяйственных растений. В качестве примера такой ситуации можно назвать вулкан Масайя в Никарагуа. Именно каждые несколько десятилетий он вступает в стадию дегазации, когда ежедневно выделяется более 1000 тонн двуокиси серы.

В свою очередь, господствующие ветры относят эти выбросы в западном направлении, что провоцирует рост респираторных заболеваний у жителей городка Эль-Крусеро, расположенного в 20 километрах от вулкана. И вот что удивительно. Если по обе стороны от постоянного маршрута газового потока растут кофейные деревья, то сам путь представляет собой безжизненное пространство. И все-таки, несмотря на явный вред двуокиси серы для здоровья, пока еще не было зафиксировано случаев гибели людей из-за воздействия этого газа.

То же самое касается и фтористого водорода – еще одного распространенного вулканического газа. И давно известно, что он может поглощаться частицами пепла и стать причиной отравления скота. Смесь двуокиси серы и фтористого водорода, образовавшаяся во время самого крупного в истории трещинного базальтового извержения, начавшегося 8 июня 1783 года вдоль 27-километровой трещины Лаки в Исландии, оказала хоть и косвенное, однако не менее смертоносное влияние на природу и людей.

Здесь в течение восьми месяцев было выброшено 14 кубических километров базальтовой породы, которая поднималась на высоту 1400 метров. Кроме базальтов, было извергнуто около 80 миллионов тонн двуокиси серы, погубившей летний урожай. При этом сохранившаяся растительность была настолько загрязнена фтористым водородом, что в Исландии пало примерно 70 % скота. Последовавший за неурожаем и падежом скота голод стал причиной гибели как минимум 20 % населения Исландии, или около 10 000 человек.

Следует обратить внимание и на тот факт, что вулканогенный сероводород, в отличие от сернистого газа, тоже стал причиной гибели нескольких десятков человек. Поскольку сероводород тяжелее воздуха, он скапливается в естественных углублениях. И по этой причине представляет серьезную опасность, поскольку даже при концентрации 1 часть на 1000 может вызвать кому и смерть. И такие случаи известны. Так, в 1991 году из-за отравления сероводородом погибли шесть горнолыжников на склонах вулкана Кусацу-Ширана в Японии. А шесть лет спустя четверо туристов умерли после того, как случайно попали в наполненный газом кратер вулкана Адатара, который находится тоже в Японии. Причем ни один из этих вулканов в тот период не извергался.

Однако большинство смертей приходится на долю углекислого газа. Как и сероводород, он тяжелее воздуха и в низинах и углублениях может накапливаться в опасной для жизни концентрации. В обычном воздухе содержится около 0,5 % углекислого газа. Но если его концентрация достигает 7,5 %, это проявляется в сонливости и головной боли. Если же концентрация превышает 11 %, человек спустя минуту теряет сознание.

Впервые официально зафиксированный случай, закончившийся смертью от удушья углекислым газом, произошел в 1979 году в вулканическом комплексе Дьенг на индонезийском острове Ява. Здесь 149 человек, которые пытались спастись бегством от фреатического извержения, оказались в облаке углекислого газа, возникшего у них на пути. Предполагается, что газ вырвался из подземной каверны после сейсмических толчков, связанных с извержением.

Долина смерти

Действующий вулкан Кихпиныч находится в восточной части полуострова Камчатка. На его западном склоне бьют горячие источники.

Их небольшие термальные участки прорезаны оврагами, склоны и дно которых усеяны слабыми струйками кислой горячей воды, пара и газов. А самый нижний участок получил у жителей Камчатки название «Долина Смерти»…

О «проклятом» месте стало известно в 1930 году. Именно тогда охотники потеряли несколько собак. Когда же их обнаружили, то животные были мертвыми. А поблизости от них на голой земле лежало несколько десятков погибших птиц. Охваченные страхом, охотники торопливо покинули страшное место. Но от несчастья сбежать они не смогли. Вскоре собаки, которые находились вместе с людьми в «нехорошем» месте, подохли, а сами люди стали таять прямо на глазах: они теряли вес, жаловались на головные боли, стали вялыми.

Слухи о необычной зоне на Камчатке распространились по всему Советскому Союзу, и вскоре десятки экспедиций устремились в «Долину Смерти» за разгадкой ее тайны. Многие участники этих походов так и не вернулись в родные места (согласно подсчетам дальневосточных исследователей, погибло около сотни человек). Те же, кто выжил, рассказывать о своих впечатлениях не торопились…

В 70-х годах минувшего столетия была предпринята очередная попытка разгадать тайну Камчатского феномена. Прибывшие исследователи на голом грунте обнаружили десятки разложившихся и полуразложившихся трупов медведей, лисиц, мышей, птиц…

Лишь только сойдет последний снег, как опустошенная, словно после пожара, земля покрывается мертвыми тельцами полевых мышей. Привлеченные запахом падали, туда устремляются лисы. И тоже погибают. Затем приходят медведи… и остаются там навсегда. Хищные птицы, заметив мертвых зверей, спускаются за добычей и больше в воздух не поднимаются…

В ходе химического анализа газов, пробивающихся из земных недр на поверхность участка шириной 300 метров и длиной 2 километра, было показано, что в них находится углекислый газ и сероводород…

Впрочем, ученые получили ряд данных, которые заставили засомневаться, что причиной смерти являются ядовитые газы. Дело в том, что один из местных жителей видел, как медведь, который полакомился мясом погибшего в смертоносной долине животного, вскоре пал и сам. Это наблюдение дало толчок к дальнейшим исследованиям. И вот в 1982 году было доказано, что в вулканических газах «Долины Смерти» находятся и высокотоксичные цианистые соединения.

Пророчества под влиянием ядов

В античной Греции практически каждому из пантеона многочисленных божеств были посвящены храмы. Но с наибольшим почтением греки относились к храму Аполлона близ города Дельфы.

В течение почти двух тысячелетий сюда стекался народ со всех концов тогдашнего мира. И не только для того, чтобы вознести хвалу богу Солнца.

Дело в том, что именно здесь находился Великий оракул, который мог предсказать будущее, узреть прошлое и истолковать настоящее. За советом к нему люди и обращались. Причем как цари, так и простые смертные. Более того, по свидетельствам древних, все предсказания, сделанные Дельфийским оракулом, сбывались.

Согласно греческим сказаниям, святилище находилось на том самом месте, где Аполлон умертвил дракона Пифона, который не позволял смертным приблизиться к расселине, якобы наделявшей человека способностью к пророчествам. По этой причине всех жриц храма стали называть Пифиями.

Но, прежде чем совершить таинство, главная жрица принимала паровую ванну, а затем отправлялась в подземную камеру (адитон), находившуюся прямо над трещиной. По свидетельству очевидцев, из нее вырывались воздушные потоки, которые, возможно, были насыщены вулканическими газами. Жрица садилась на золотой треножник с высокой спинкой, с прикрепленным к ней конусом из золотых пластинок. Устройство же кресла было таково, что газ скапливался внутри конуса, и пифия вдыхала его в течение всего «сеанса». При этом в одной руке она держала лавровую ветвь (лавр – священное дерево Аполлона), а в другой – сосуд с водой из ручья, протекающего невдалеке.

Поднимающиеся пары вводили Пифию в транс, и она начинала что-то бормотать. Жрицы же, которые находились рядом, эту бессвязную речь переводили в осмысленный текст, который впоследствии подвергался толкованию…

Исследователи предложили несколько гипотез, объясняющих погружение пифий в транс. Но среди них превалировала та, которая связывала вхождение жрицы в транс с действием газа, просачивающегося из расселины, над которой возвышался храм Аполлона…

Но акценты на причины пророчеств изменились в начале 1900-х годов. Именно в это время английский геолог Пол Оппе посетил Дельфы, где в тот период проводились археологические раскопки. Исследовав ситуацию на месте, ученый не обнаружил даже намеков на трещины под храмом Аполлона и выходившие из них газы.

После этой поездки Оппе опубликовал статью, в которой утверждал, что под храмом в Дельфах отсутствуют какие-либо расселины и выделения газов. Но даже если бы они и были, то все равно не смогли бы вызывать у жриц состояние, аналогичное трансу.

А в середине минувшего столетия предположения Оппе неожиданно подтвердил французский археолог Пьер Амандри, который сообщил, что хотя «дурманящий» газ и мог бы выделяться из вулканических пород, но их под храмом Аполлона не оказалось.

Ситуация опять изменилась в 1980-х годах. Выяснилось, что геологические разломы в Греции, вдоль которых на протяжении несколько столетий фиксировались наиболее разрушительные землетрясения, все-таки подходят к Дельфийскому святилищу. И в 1996 году появилось предположение, что «дурманящим» соединением мог быть углекислый газ. Этот вывод основывался на том факте, что данный газ был обнаружен в другом храме Аполлона – в Гиерайолисе в Малой Азии, который, правда, для пророчеств не использовался.

В ходе проведенных исследований постепенно сформировалась общая картина тех процессов, которые происходили под Дельфийским оракулом. В этих местах, среди скальных пород мелового периода, находятся слои известняка с битумом. Их перемещение вдоль разломов сопровождается разогреванием известняка до такой температуры, что из него начинают выделяться нефтехимические включения, которые выносятся наверх кипящим источником, увлекающим и различные газы. В том числе метан, этан и этилен. А так как этилен имеет сладковатый запах, исследователи отыскали сообщение Плутарха о «сладком аромате» пневмы (особых испарений). А историки, в свою очередь, вспомнили эксперименты американского врача Изабеллы Херб с анестезирующими соединениями, проведенные ею 1920-е годы. Она, в частности, выяснила, что 20-процентный раствор этилена лишает человека контроля над своим сознанием, и, наоборот, уменьшенные концентрации могут ввести в транс.

«Сероводородная бомба»

Наличие огромного количества сероводорода – одна из наиболее известных и, одновременно, необычных особенностей Черного моря.

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 +8–9 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 5–6 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.

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.