Миф о самовозгорании болота

Глаголев М.В.
(«ХиЖ», 2014, №6)

s20140623 boloto1 копи.jpgВ 2012—2013 годы журнал «Вестник Московского государственного областного университета» опубликовал несколько статей одной и той же авторской группы, которая предложила оригинальную гипотезу о самовозгорании болотных газов как причине пожаров. Версия, что называется, контринтуитивная. Когда после осушения болот горят торфяники, это понятно, однако обычное мокрое болото вроде бы не особенно пожароопасно. С другой стороны, из болот действительно выделяются в атмосферу метан и фосфин, а по утверждению авторов работ, еще и дифосфин, который и есть главное зло. Газы самовоспламеняются на жарком летнем солнце, поджигают болотную растительность — как будто бы правдоподобный сценарий...

Оказалось, что «дифосфиновая» версия активно обсуждается в Интернете и даже привлекла внимание руководства Московской области. Начались разговоры про интенсивное обводнение болот, в том числе в заказниках «Журавлиная родина» и «Озеро Заболотское» (северо-восток Подмосковья). Вообще-то изменение гидрологического режима в заказниках запрещено — оно разрушило бы местообитания краснокнижных птиц и зверей, и обводнение болот в этом плане не лучше осушения, которым увлекались в первой половине ХХ века. Но если болота и вправду пожароопасны? Никому же не хочется повторения лета-2010.

За разъяснениями мы обратились к главному редактору журнала «Динамика окружающей среды и глобальные изменения климата», кандидату биологических наук М.В.Глаголеву (старшему научному сотруднику кафедры физики и мелиорации почв факультета почвоведения МГУ им. М.В.Ломоносова и ведущему научному сотруднику Института лесоведения РАН). Эмиссия болотных газов входит в сферу научных интересов Михаила Владимировича, так что мы получили исчерпывающий ответ, который и предлагаем вниманию читателей.


Сущность гипотезы


Повреждение и уничтожение лесов пожарами вызывает необратимые отрицательные последствия: пожары изменяют экологический режим экосистем, их стабильность и продуктивность. В настоящее время на территории Российской Федерации более 200 миллионов гектаров леса не охраняются, из-за чего пожары охватывают огромные территории. Горят не только леса, но и торфяной слой болот: в глубине торф может гореть годами, и потушить его практически невозможно.

Обычно торфяные пожары возникают из-за горения соседних лесов или других угодий. Если пожар начинается на болоте или осушенном торфянике, причиной чаще бывает человеческий фактор: костры, окурки и т. д. Случаются и воспламенения от молний. Однако надо заметить, что в СССР по вине людей произошло 83% лесных пожаров, а от молний при сухих грозах — только 17% (Гришин А.М. Математическое моделирование лесных пожаров и новые способы борьбы с ними, Новосибирск: Наука, 1992).

Таковы общепринятые в науке представления о причинах пожаров. Однако в публикациях Т.С.Ульбаева и соавторов (см. список литературы в конце статьи) была высказана интересная гипотеза о еще одной причине самовозгорания торфа в природных условиях.

Вот краткое изложение этой гипотезы. Фосфин РН3 и дифосфин Р2Н4 производят в анаэробных условиях (без доступа кислорода) микроорганизмы семейств Arthrobacteriaceae, Rhodobacteriaceae, Rhizobiaceae, Pseudomonodaceae, Enterobacteriaceae, перерабатывая болотные осадки, в которых содержатся фосфорорганические соединения. Одновременно с эмиссией фосфина и дифосфина происходит эмиссия метана. Дифосфин, самопроизвольно воспламеняясь на воздухе (его температура возгорания 20—30°С), инициирует воспламенение фосфина (Твозг. = 150°С), что, в свою очередь, может привести к возгоранию метана (Твозг. = 537°С). По мнению авторов, цепное возгорание компонентов болотного газа при достаточной концентрации и большой эмиссии (выделенные слова важны, как мы увидим далее) вполне способны вызвать лесные и торфяные пожары.

В дальнейшем авторы гипотезы предположили, исходя из данных о составе торфа, специфических физико-химических условиях на дне болот и активности микроорганизмов, что на торфяниках образуются и выделяются также другие летучие газы: бороводороды, силаны, водород и т. д. Известны и органические фосфины — соединения общей формулы RnPH3-n, где R — органический радикал, а n=1—3 (за исключением нескольких низших представителей, это жидкости или кристаллические вещества). Все эти газы легко окисляются и горят с выделением большого количества тепла. Некоторые из них (силаны, бороводороды с 2—6 атомами бора, наиболее летучие органические фосфины), подобно дифосфину, самовоспламеняются при контакте с воздухом.

Гипотезу с таким уточнением уже не стоило бы называть «дифосфиновой», чтобы не запутывать читателя. Однако авторы экспериментально показали наличие в болотах только дифосфина, но не силанов, бороводородов и других газов, самовоспламеняющихся при относительно низких температурах, поэтому далее мы будем обсуждать именно «дифосфиновую» гипотезу.


Первые странности


Итак, Т.С.Ульбаев и М.Г.Базаева провели осенью 2011 года оценку возможной пожароопасности района Шатурских болот: отобрали образцы болотного газа и исследовали их на газовом хроматографе «Кристаллюкс-4000М». По результатам этого эксперимента была написана статья (Ульбаев, Базаева, 2012), где авторы сделали следующий вывод: «Анализ газа из Шатурских болот показал... отсутствие в образцах... дифосфина». Действительно, дифосфина нет ни в таблице 1, ни на хроматограммах, представленных авторами.

А дальше все запутывается. В следующей работе (Ульбаев и др., 2012) авторы ссылаются на только что процитированную статью, но утверждают, что дифосфин был обнаружен! «На рис. 3, 4 представлены результаты исследований проб болотного газа, взятых на востоке Московской области (Московская область, Шатурский район, остановка Харинская, Туголесский Бор, торфяные болота) [4]. В составе каждой из проб болотного газа, взятых в районе Шатурских болот, обнаружены азот, аргон, водород, метан, этан, фосфин, дифосфин, сероводород и диоксид углерода. Возможность возникновения естественного возгорания связана с наличием в смеси метана (18,35%), фосфина (1,12%) и дифосфина (0,09%)...». Под номером [4] в списке литературы второй из упомянутых статей фигурирует предыдущая (Ульбаев, Базаева, 2012), а рис. 3 и 4 — это взятые из нее хроматограммы 2 и 3. Но теперь на них появилось еще несколько газов, в частности Р2Н4. Аналогичным образом в таблице 1 из первой статьи (мы наложили ее на хроматограмму) имеются Н2, N2, Ar, CH4, C2H6, PH3 и СО2, дифосфин же отсутствует, а в таблице 2 второй статьи, в колонке «Восток», где представлены данные по Шатурским болотам, появляются Н2S и Р2Н4! Данные по всем остальным газам в обеих статьях совпадают. В остальных столбцах таблицы, где приведены данные по другим районам, дифосфина нет.


s20140623 boloto2.jpg

Одна и та же хроматограмма, приведенная в двух статьях (а — Ульбаев и Базаева, 2012, б — Ульбаев и др., 2012), претерпела любопытные изменения: в более поздней публикации (б) появились два новых пика. На хроматограмму (а) мы наложили левую часть таблицы 1 из той же работы, чтобы были понятны численные значения высот пиков


Однако даже этот факт Т.С.Ульбаев и др. пытаются поставить на службу «дифосфиновой» гипотезе путем следующего философского рассуждения: «Отсутствие дифосфина в газовой пробе, взятой на том или ином участке болота, не означает, что его нет в данной болотной системе». Возразить тут решительно нечего, но это абсолютно верное утверждение столь же абсолютно бесполезно. Хотя отсутствие дифосфина в пробе, взятой на неком участке болота, не означает, что его вообще нет в данной болотной системе, но точно так же оно не означает, что дифосфин где-то в этом болоте есть. Оно вообще ничего не означает! А если бы означало, то подобным методом можно было бы доказать все, что угодно, — от самых реалистичных гипотез (отсутствие в наблюдениях Т.С.Ульбаева и др. детей со спичками, разводящими костры на торфянике, не означает, что их нет на территории данной болотной системы) до самых фантастических (отсутствие в наблюдениях летающих тарелок, поджигающих торфяник двигателями, не означает, что нет тарелок).

Приходится признать, что данные весьма «мутные»: в одной статье авторы заявляют, что в Шатурских болотах дифосфина не нашли, в другой — что он обнаруживается «в составе каждой из проб болотного газа, взятых в районе Шатурских болот». В любом случае концентрация его исчезающе мала, а попытки обнаружить дифосфин в пробах из других болот успехом не увенчались.


Загорится или нет?


В формулировке «Цепное возгорание компонентов болотного газа при достаточной концентрации и большой эмиссии является реальной причиной возникновения естественных лесных и торфяных пожаров» (Ульбаев и др., 2012) «дифосфиновая» гипотеза имеет право на существование. Но самое важное и интересное состоит в том, достаточна ли в болотных экосистемах концентрация компонентов болотного газа для цепного возгорания.

На этот вопрос авторы дают четкий ответ: при наличии в смеси метана (18,35%), фосфина (1,12%) и дифосфина (0,09%) дифосфин, самопроизвольно воспламеняясь на воздухе (Твозг. = 20—30°С), инициирует воспламенение фосфина (Твозг. = 150°С), что, в свою очередь, может привести к возгоранию метана (Твозг. = 537°С). Однако тут возникает противоречие. Как справедливо указывают сами авторы, вещества не имеют определенной температуры воспламенения — она зависит от процентного состава смеси, давления и от многих других условий (влажность торфа, его состав, степень дисперсности и др.) и может колебаться в достаточно широких пределах. Тогда какой смысл говорить о том, что дифосфин «самопроизвольно воспламеняется на воздухе»? Ведь смесь, содержащая 18,35% метана, — явно не атмосферный воздух.

Допустим, что дифосфин самопроизвольно воспламенится в такой смеси (хотя это не очевидно). Но это не означает неизбежного воспламенения всего окружающего газа. Поэтому на передний план выходит вопрос: будет ли в газовой смеси поддерживаться горение и распространится ли оно на торф?

Для возникновения горения необходимы, во-первых, горючая смесь — определенное сочетание горючего вещества с окислителем (обычно кислородом воздуха), во-вторых, инициация реакции между ними. Горючая смесь должна нагреться до температуры самовоспламенения, или же необходим внешний источник зажигания. Поскольку выше предполагалось, что дифосфин находится в температурных условиях, обеспечивающих самовоспламенение, остается один вопрос: а есть ли окислитель?

В 100 л вышеописанной газовой смеси будет содержаться 0,09•0,01•100 = 9•10-2 л дифосфина — примерно 265 мг. Авторы не указывают, сколько в ней было кислорода. Однако сумма концентраций всех газов (в столбце «Восток» таблицы 2 Ульбаева и др., 2012 — мы выбрали этот столбец, потому что только в нем есть дифосфин) составляет 99,77%. На неидентифицированные газы остается лишь 0,23%, иными словами, именно таково максимально возможное содержание О2. В 100 л газовой смеси может быть не более 0,23•0,01•100 = 0,23 л кислорода, то есть примерно 329 мг. Из уравнения горения дифосфина

P2H4 + 3,5O2 = P2O5 + 2H2O

очевидно, что на окисление 265 мг P2H4 должно пойти примерно 450 мг кислорода. А такого количества в рассматриваемой газовой смеси просто нет! Кстати, а если бы дифосфин сгорел, то насколько повысилась бы температура газовой смеси — были бы достигнуты 150оС, необходимые для воспламенения фосфина? Методика расчета разогрева газа, в котором происходит экзотермическая реакция, хорошо известна, и для 0,09% дифосфина эта температура едва ли превышает 80—90оС.

Этот расчет можно подтвердить и следующим рассуждением. Наверняка авторы не сразу измеряли состав газа в пробах — скорее всего, проходило довольно много времени (часы, если не сутки), до того как пробы доставляли в лабораторию и проводили анализ. Значительную часть этого времени пробы находились при температуре выше 20°С. Хочется спросить: часто ли авторы наблюдали самовозгорание газа в шприцах? Если уместно обратиться к нашему опыту — начиная с 1995 года мы отобрали сотни проб газа из болот Западной Сибири (по концентрациям N2, CH4 и СО2 весьма сходных с теми, которые описали Т.С.Ульбаев и др.), тысячи проб газа, выходящего из болот в атмосферу, — и ни разу не наблюдали самовозгорания.

К сожалению, концентрации других газов мы почти никогда не измеряли, так что о дифосфине ничего не можем сказать. Однако тот факт, что в сотнях и тысячах проб, отобранных по всей территории Западной Сибири (от степей на юге до тундры на севере), никакого самовозгорания не происходило, уже о многом говорит. Добавим, что наши коллеги и ученики отбирали десятки проб газа из болот Европейской части РФ (в том числе и в Московской области) и сотни проб газа, выходящего из этих болот в атмосферу. Ни одного случая самовозгорания отмечено не было!


Есть метан — нет О2, есть О2 — нет метана...


Заговорив об отборе проб, мы подошли к следующей важной теме: разбавлении газа в атмосфере.

Авторы «дифосфиновой» гипотезы исследовали газовую смесь, которую извлекали из болота при помощи специального «прибора» — шприца, соединенного с воронкой. Кроме газов, перечисленных выше, они обнаружили водород (1,39%), азот (73,09%), аргон (4,89%), этан (0,44%), углекислый газ (0,43%) и сероводород (0,01%). Как мы только что обсудили, кислород если и присутствовал, то в ничтожном количестве, которое не смогло бы поддержать горение 18,35% метана, 1,12% фосфина и 0,09% дифосфина.

Тогда остается лишь одна возможность: газовая смесь выходит из болота в атмосферу, смешивается с воздухом, и получается новая газовая смесь, в которой кислорода уже достаточно. Однако вот незадача: после разбавления газа, выходящего из болота, в приземном слое концентрация дифосфина будет еще меньше 0,09%. Достаточна ли будет эта концентрация для горения? А ведь уменьшатся концентрации и фосфина, и метана...

В теории горения существует понятие о концентрационных пределах воспламенения — предельных концентрациях горючего вещества в воздухе или другой окислительной среде, при которых еще возможно распространение пламени по всей горючей смеси от источника зажигания. Для метана верхний и нижний пределы составляют 5 и 15% по объему. Согласно данным Ульбаева и др., в газовой смеси из болот концентрация метана оказывается в этих пределах либо близко к ним. Концентрация фосфина — 1,12—1,70% — также близка к нижнему пределу воспламенения (1,79%, см http://www.fumigaciya.ru/svoistva-fosfina). Но, повторим, выходя в атмосферу болот, газы разбавляются, и тут важно количественно указать, насколько сильно они разбавляются. К счастью, вопрос этот хорошо исследован и теоретически, и экспериментально.

Каковы концентрации газов над поверхностью болота? Показано (см., например, Бородулин А.И. и др. «Доклады Академии наук», 1996, 349, 2, 256—258), что удельный поток метана (F, мг•м-2•час-1), выделяемого подстилающей поверхностью, и превышение его приземной концентрации над фоновой (ΔС, мгС/м3) связаны соотношением F = ε•ΔС,

где коэффициент пропорциональности ε — линейная скорость выделения молекул метана подстилающей поверхностью (м/час). Эксперименты по определению ε проводили А.И.Бородулин и др. на одном и том же болоте, хорошо изученном и с точки зрения эмиссии (удельного потока) метана.

В разные годы и в разные сезоны величины ε составляли от 6,5 до 25,2 м/час. Мы можем оценить максимально возможное превышение приземной концентрации метана над фоновой, подставив в формулу максимальные наблюдавшиеся величины F и минимальные ε:

ΔС = 45,7 мг•м-2•час-1/6,5 м•час-1 = 7,0 мг/м3.

Фоновая концентрация метана составляет около 1 мг/м3, а значит, концентрация над поверхностью болота — около 8 мг/м3, примерно одна тысячная процента! Очевидно, она на четыре порядка меньше нижнего концентрационного предела воспламенения метана.

Этот вывод подтверждают и результаты прямых измерений концентрации метана над границей раздела почва (вода)/ атмосфера в болотах или рисовниках (в рисовниках удельные потоки СН4 практически такие же, что и в болотах), как в природе, так и на лабораторных мезокосмах. Суть первого метода состоит в следующем: на почву устанавливают «камеру» — небольшой сосуд без дна, из которого берут относительно маленькую пробу газа (маленькую - чтобы не создавать в камере разрежения и не засасывать газ из почвы). Конечно, в такой камере концентрация газов растет с течением времени, поскольку они непрерывно выходят из почвы. Но если сделать анализ сразу после установки, результат будет отражать именно газовый состав приземного слоя. Другой, лабораторный метод заключается в том, что почвенный монолит помещают в герметичный сосуд, после чего непосредственно над монолитом из атмосферы сосуда отбирают пробу газа и анализируют ее состав. Результаты, полученные тем и другим методами, согласуются с нашим расчетом: миллиграммы метана на кубический метр воздуха.

Дать оценку приземной концентрации фосфина, даже очень грубую, несколько сложнее, и мы не будем приводить этот расчет в популярной статье. Скажем только, что эта концентрация едва ли превышает 3,5 мг/м3 — еще более ничтожная величина, чем для СН4! И очевидно, она также на несколько порядков меньше нижнего концентрационного предела воспламенения фосфина.

На качественном уровне наш вывод совпадает с общепринятыми представлениями, согласно которым потери фосфора из почвы в атмосферу в виде фосфина ничтожны.


Спасет ли гипотезу вязкий подслой?


Итак, даже если самовозгорание дифосфина произойдет, то, скорее всего, окружающая газовая смесь не поддержит горение, поскольку в толще болота недостаточно кислорода, а в приземном слое не достигается нижний концентрационный предел воспламенения. Однако вряд ли в болотных экосистемах концентрации горючих газов меняются скачком от относительно высоких значений, характерных для почвенного воздуха, до низких, как в приземном слое атмосферы.

В очень тонком, миллиметровом слое воздуха, прилегающем к земной поверхности (так называемый вязкий подслой), турбулентный поток столь мал, что молекулярный поток сравним с ним. В этом слое, а также в приповерхностном слое почвы, с одной стороны, концентрации горючих газов еще не слишком малы, а с другой стороны, концентрация кислорода уже возрастает. Так, может быть, здесь выполняются условия для реализации «дифосфиновой» гипотезы?

Предположим, что в вязком подслое метан и кислород находятся в таком соотношении, которое может обеспечить горение. (Мы говорим лишь о метане, потому что при смешении с воздухом в количествах, достаточных для обеспечения горения, только он, возможно, останется в концентрационных пределах воспламенения.) Предположим также, что каким-то чудом воспламенение метана произошло. Загорится ли болото? По всей вероятности, нет.

Время, за которое загораются растения, установлено экспериментально: для болотных растений это секунды, если не десятки секунд. Например, при температурах около 831—839К для образца мха массой 2,6 г это время составило 11,6±4,5 с, для 0,6 г брусники — 8±2 с, а для 0,14 г осоки — 6±1 с (Гришин, 1992, с.37—41). Может ли газовая смесь в приземном слое гореть на протяжении пяти-шести секунд?

Скорость горения зависит от физико-химических свойств реагентов и при постоянных условиях имеет определенное значение для каждого горючего. Минимальная объемная скорость, с которой может распространяться пламя по дан- ной среде, для смеси «предельные углеводороды + воздух» составляет 0,32—0,40 м3•м-2•с-1 (Кукин и др., 2013, с. 23, 175), что приблизительно соответствует 1•10-2 кг•м-2•с-1. Но мгновенные величины удельных потоков метана, поступающего из почвы болот в атмосферу, многократно измерявшиеся как в Сибири, так и в Европейской части России, никогда не превышали 120 мг•м-2•час-1 ≈ 3•10-8 кг•м-2•с-1, иными словами, были меньше на шесть порядков! Если же говорить не о мгновенных значениях, а о средних, то придется накинуть еще один-два порядка.

Таким образом, метан, который может находиться в вязком подслое, сгорит практически мгновенно, в тысячные доли секунды. Естественно, за это время новая порция метана поступить в данную область пространства не успеет, и горение прекратится.

Подобное сверхкраткосрочное горение действительно иногда удается заметить. Организуя производственную и преддипломную практику студентов (а студенты — это в общем-то большие, но неразумные дети), мы постоянно сталкивались с их попытками поджечь выходящий из болота метан. Это оканчивалось либо ничем, либо короткой вспышкой, от которой болото никогда не загоралось. Правда, в болотах (и не только в них) изредка встречаются весьма мощные выходы метана («сипы»), обеспечивающие необходимый для постоянного горения удельный поток. Естественно, если метан поджечь над сипом, то он будет постоянно гореть (это хулиганствующие студенты и инженеры также проверяли на практике). Однако торф все равно не загорается, поскольку метан выходит под большим давлением и пламя сносится вверх. В любом случае это уже не относится к «дифосфиновой» гипотезе, поскольку распространение метановых сипов обусловлено не болотами, а более глубокими геологическими структурами.

Конечно, мы не будем отрицать, что наши оценки — приближенные. Но везде, где было возможно, мы выбирали самые выгодные для сторонников «дифосфиновой» гипотезы численные значения и везде получили один и тот же результат: условия, необходимые для справедливости этой гипотезы, не достигаются.

Теперь попытаемся оценить ее с других позиций — с позиций не самой науки, а, так сказать, социологии науки и наукометрии.


Что говорит РИНЦ


Внимание ученых и администраторов к научному цитированию объясняется тем, что это практически единственный «видимый» след научной коммуникации, показывающий, как работает механизм рождения нового знания. В принципе качество статьи можно было бы оценить количеством положительных ссылок на нее. Однако в данном случае этот подход не применим: по данным Российского индекса научного цитирования (РИНЦ), ни на одну из трех обсуждаемых статей на данный момент ссылок нет вообще. Это ни о чем не говорит, ибо статьи написаны и опубликованы недавно. Поэтому единственная возможность применения наукометрии в данном случае — это оценить не качество конкретной статьи, а качество журнала, что можно сделать при помощи импакт-фактора.

Использование импакт-фактора в качестве критерия для оценки журнала основывается на предположении, что журнал, публикующий значительное число статей, на которые активно ссылаются другие ученые, заслуживает особого внимания. Чем выше импакт-фактор, тем больше научная ценность, авторитет журнала. По-видимому, чтобы придать таким оценкам более ясный смысл, нужно установить некоторый эталон авторитетного научного журнала. В настоящее время в мировой и отечественной науке таким эталоном стали журналы, индексируемые в базах данных «Web of Science» и SCOPUS (многие журналы индексируются в обеих этих базах, но SCOPUS содержит больше российских журналов). Таким образом, за эталон для отечественных журналов можно взять средний импакт-фактор российских журналов, индексируемых в SCOPUS.

Мы проанализировали 187 российских журналов, выбранных почти наугад в этой базе данных. Среднее значение пятилетнего импакт-фактора РИНЦ за 2011 год оказалось равно 0,590. Для журналов «Вестник московского государственного областного университета. Серия: естественные науки» и «Вестник Московского государственного областного университета»,опубликовавших статьи о «дифосфиновой» гипотезе, эти значения составили 0,078 и 0,128 — около 13 и 22% от среднего.

Итак, гипотеза, посвященная весьма важному вопросу, а также относящиеся к ней экспериментальные данные опубликованы в журналах, рейтинг которых не слишком высок. Конечно, нельзя быть уверенным, что если импакт-фактор журнала ниже среднего, то и качество рецензирования статей в нем тоже низкое. И в журнале с низким импакт-фактором нет-нет да и появится хорошая статья, написанная, например, вчерашним студентом — начинающим ученым, не рискнувшим послать ее в более авторитетное издание. А в журнале с высоким импакт-фактором может появиться никчемная статейка — скажем, принятая редколлегией «под гипнозом» громкого имени одного из авторов, а на самом деле написанная не лучшим из его студентов. Но существует и еще один косвенный путь оценки качества статьи — по количеству и сути неточностей и ошибок. Логично предположить, что если таковых нет, то или авторы весьма аккуратны, или редакция работает с весьма опытными рецензентами. И в том, и в другом случае исследованию с большой вероятностью можно доверять. Увы, перед нами не тот случай.


Ошибки и неточности


«Болотный метан выделяется в атмосферу непрерывно в результате жизнедеятельности метаногенных бактерий (Mеthanobrevibacterarboriphilicus, Methanobacteriumbryantii, Methanofollisliminatans и т. д.)» (Т.С.Ульбаев и М.Г.Базаева, 2012, с. 94). Здесь сразу несколько неточностей. Во-первых, в результате жизнедеятельности «бактерий» метан выделяется не в атмосферу, а в почву. В атмосферу он попадает несколькими путями, уже никак не связанными с жизнедеятельностью микроорганизмов. (В научной литературе описаны следующие механизмы транспорта: диффузия газа через воду или воздух, заполняющие поры в грунте; пузырьковый перенос и транспорт газов посредством растений.) Микроорганизмы выделяют метан практически непрерывно, но, к примеру, зимой, когда болото покрывается ледяной коркой, его поступление в атмосферу временами совершенно прекращается. Во-вторых, назвать метаногенов «бактериями» — грубая ошибка: по современным представлениям, эти микроорганизмы относятся к археям. Наконец, в-третьих, все латинские названия написаны неправильно. Ошибки эти можно было бы счесть описками либо полиграфическим браком, если бы большинство их не повторялось в следующей публикации, в которой, кстати, появляются еще и новые ошибки. Мы далеки от мысли укорять авторов за это: будучи, по-видимому, химиками, они не обязаны в совершенстве знать микробиологию. Но рецензенты серьезного научного журнала должны были помочь им исправить оплошности.

А вот чуть дальше Т.С.Ульбаев и М.Г.Базаева (2012, с. 94) допустили существенную ошибку: «Эмиссия метана... происходит... независимо от уровня воды в заболоченной местности». Это не так. Многочисленные измерения, выполненные разными научными коллективами, доказали, что эмиссия метана очень сильно зависит от уровня воды. При его существенном падении она может прекращаться и даже сменяться поглощением метана из атмосферы.

По результатам своих измерений Т.С.Ульбаев и М.Г. Базаева (2012, с. 96) делают вывод: «Анализ газа из Шатурских болот показал... отсутствие в образцах... фосфина». А прямо над этим утверждением помещают «Сводную таблицу обнаруженных в Шатурском болоте газов и их параметров», в предпоследней строке которой приводят концентрацию фосфина, равную 1,12%!

А вот и настоящая сенсация: «В экологических системах болот происходит биохимическое образование... аргона (Ar)». (Т.С.Ульбаев и др., 2012, с.161). Подобные заявления принято снабжать экспериментальными доказательствами либо ссылками на литературу, где такие доказательства приводят другие исследователи. Хотелось бы знать, в каких биохимических процессах может происходить образование аргона. Или хотя бы из каких соединений...

И затем Т.С.Ульбаев и др. (2012, с. 170) делают далеко идущий вывод: «Азот, аргон, метан и оксид углерода (IV) являются основой, "стандартным набором газов", образующихся в болотах всех типов, что говорит о единой природной системе биологического газообразования». Во-первых, повторим, аргон не образуется в болотах. И коль скоро его образование говорило бы «о единой природной системе биологического газообразования», то, по-видимому, отсутствие образования аргона должно говорить об отсутствии этой системы. Во- вторых, что это вообще такое — «единая природная система биологического газообразования»? Авторы имели в виду, что газы образуются в одних и тех же процессах? Это не так даже для отдельно взятого метана, который синтезируют различные микроорганизмы посредством разных биохимических путей.

Перечень ляпсусов неполон, но, вероятно, пора подводить итоги.

1. Экспериментальные данные не позволяют говорить о том, что дифосфин встречается в болотах в сколько-нибудь значимых концентрациях.

2. Можно уверенно утверждать, что самовозгорание дифосфина в естественных условиях не происходит.

3. Даже если такое самовозгорание произойдет, то, скорее всего, окружающая газовая смесь не поддержит горения, поскольку в толще болота недостаточно кислорода, а в приземном слое не достигается нижний концентрационный предел воспламенения.

4. Даже если окружающая газовая смесь поддержит горение в каких-то уникальных условиях, оно почти сразу же прекратится из-за недостаточного подвода новых порций горючих газов. В любом случае эта кратковременная вспышка не сможет поджечь торф.

5. Таким образом, «дифосфиновая» гипотеза самовозгорания болот предполагает крайне маловероятные процессы и является весьма сомнительной. Точнее, можно смело утверждать, что она неверна.

Особую благодарность хотелось бы выразить И.В.Филиппову (Югорский государственный университет, Ханты-Мансийск), к.ф.-м.н. Ш.Ш.Максютову (Национальный институт изучения окружающей среды, Цукуба, Япония), д.б.н. А.А.Сирину (Институт лесоведения РАН, Москва) и д.с.-х.н. Ф.Р.Зайдельману (МГУ им. М.В.Ломоносова) за полезное обсуждение «дифосфиновой» гипотезы. Кроме того, мы благодарим д.б.н. О.Р.Коцюрбенко (GeneXplain GmbH, Wolfenbűttel, Германия) за обсуждение вопросов микробиологии болот, связанных с данной гипотезой.


Литература


«Дифосфиновая» гипотеза


Ульбаев Т.С., Базаева М.Г. Природный источник пожаров на болоте. «Вестник Московского государственного областного университета. Серия: естественные науки», 2012, 1, 94—97 (http://elibrary.ru/item. asp?id=18264574).

Ульбаев Т.С., Лукьянова Т.С., Мансуров Г.Н. Болотные газы как одна из естественных причин самовозгорания в заболоченных районах. «Вестник Московского государственного областного университета», 2012, 2, 161—171 (http://elibrary.ru/item.asp?id=20502713)

Ульбаев Т.С., Базаева М.Г., Мансуров Г.Н., Юнусов Х.Б. О возможных причинах самовозгорания торфа. «Вестник Московского государственного областного университета», 2013, 1, 48 (http://elibrary.ru/item.asp?id=20178495).


Теория горения


Гришин А.М. Математическое моделирование лесных пожаров и новые способы борьбы с ними. Новосибирск: Наука, 1992.

Девисилов В.А., Дроздова Т.И., Тимофеева С.С. Теория горения и взрыва. Москва: ФОРУМ, 2012.

Кукин П.П. и др. Теория горения и взрыва. Москва: Юрайт, 2013.

Франк-Каменецкий Д.А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике. Москва: Наука, 1987.


Эмиссия метана


Глаголев М.В., Смагин А.В. Количественная оценка эмиссии метана болотами: от почвенного профиля — до региона (к 15-летию исследований в Томской области). «Доклады по экологическому почвоведению», 2006, 3, 3, 75—114.

Наумов А.В. Углекислый газ и метан в почвах и атмосфере болотных экосистем Западной Сибири. «Сибирский экологический журнал», 2002, 3, 313—318.

Сирин А.А., Суворов Г.Г., Чистотин М.В., Глаголев М.В. О значениях эмиссии метана из осушительных каналов. Динамика окружающей среды и глобальные изменения климата», 2012, 3, 2(6), EDССrar0005.

Разные разности

06.11.2018 15:40:00

…«Science» опубликовал шесть статей, посвященных финальному этапу исследования Сатурна автоматической межпланетной станцией Кассини…

…в Японии, возможно, будет разрешено редактирование генов человеческих эмбрионов в исследовательских целях...

…британские ученые с помощью CRISPR-Cas9 ввели в геном малярийного комара Anopheles gambiae мутацию, которая делает самок бесплодными при сохранении плодовитости самцов; такая мутация может полностью уничтожить вид…

>>
31.10.2018 18:00:00

Государство придумало способ борьбы за чистоту природы – экологические штрафы. Например, в США за период 2000—2015 годы средний размер штрафа составил 204 млн долларов. Как же компания может снизить такую нагрузку? Для этого нужно увеличить число женщин в составе руководящего органа.

>>
29.10.2018 17:00:00

Современный потребительский рынок перекошен действиями маркетологов, и они придумали очень интересные методы для обхода законов. С помощью методов, которым их научили в современных школах бизнеса, они создают ложные рыночные ценности.

>>
01.10.2018 12:00:00

…разновидность северного сияния под названием STEVE на самом деле вообще не северное сияние...

…найдены прямые и окончательные доказательства присутствия поверхностного водного льда в полярных областях Луны...

…чип, содержащий живые клетки дрожжей, поможет отслеживать суточные дозы облучения у сотрудников больниц, исследовательских лабораторий и АЭС…


>>
29.09.2018 10:00:00

У блокчейн-технологии есть существенный недостаток: ее защищенность базируется на том, что процедура проверки данных в цепочках блоков требует большого расхода энергии. При своем нынешнем объеме система потребляет энергии как целая страна.

>>