Но эти горькие страницы биографии нашей героини ещё впереди. Пока, в первой половине – середине 30-х годов, у неё всё складывается довольно благополучно. Разрыв с Л.А. Зильбером узаконен в 1934 году – супруги официально разводятся. Лев Александрович в 1935 году женится на Валерии Петровне Киселёвой. Выходит вторично замуж и Ермольева. Вторым мужем Зинаиды Виссарионовны становится Алексей Александрович Захаров, много лет безответно её любивший. Честный, благородный, добрый человек, крупный советский микробиолог А.А. Захаров послужил одним из прототипов Андрея Дмитриевича Львова в романе В. Каверина «Открытая книга» (вторым прототипом стал Л.А. Зильбер). Любила ли его Зинаида Виссарионовна так, как любила своего первого мужа? Вряд ли (мы уже говорили, что любовь к Л.А. Зильберу она пронесла через всю жизнь). Но, безусловно, не могла не испытывать к нему чувства некой нежной привязанности. Очевидно, эти нюансы отношений Ермольевой и Захарова показаны в романе В. Каверина (там они существуют между Татьяной Власенковой и Андреем Львовым).
В 1934 году Зинаида Виссарионовна становится доктором медицинских наук. Институт биохимии микробов, в котором она работает, входит в состав нового научного учреждения – Всесоюзного Института экспериментальной медицины (ВИЭМ).
Ермольева продолжает исследования по тематике лизоцима, а также не забывает и о своём «любимом микробе» – холерном вибрионе. Ею начаты работы по поиску и использованию холерного бактериофага. Не исключено, что уже в то время в качестве «факультативной» темы Зинаида Виссарионовна занимается изучением свойств плесени. Во всяком случае, «чудесными» свойствами плесневых грибков она интересовалась ещё в первые годы своей научной деятельности. Известно, что в Биохимическом институте эта её работа поддержки руководства не встретила. Однако вхождение института в состав новой научной структуры (ВИЭМ) могло дать З.В. Ермольевой возможность возобновить свои исследования свойств плесени. И хотя официально данная тема в списке её разработок того периода не значится, но очень вероятно, что определённые шаги в этом направлении предпринимались. Иначе трудно объяснить довольно быстрый успех соответствующих исследований в начале 40-х годов.
1937 год приносит новый арест Л.А. Зильбера. На сей раз учёный осуждён на десять лет лагерей. А в следующем, 1938, году арестовывают А.А. Захарова. Алексей Александрович и ещё ряд сотрудников ИЭМ им. Мечникова также, как и Лев Александрович Зильбер ранее, арестованы по доносам директора института Музыченко.
Методы физического воздействия, широко применявшиеся в те годы к подследственным, сломили А.А. Захарова, и он признался в проведении подрывной антисоветской деятельности. Ему и его коллегам вменялись сознательное приведение в негодность мобилизационного запаса бактериологических препаратов, убийство здоровых лошадей с целью сорвать производство сывороток, создание условий для оспенной эпидемии, заражение воды колодцев брюшнотифозными палочками, выпуск «фашистской» книги «Руководство по прививкам». Это первоначально (эти пункты обвинения фигурировали в доносе Музыченко). В признании, которое «выбили» из А.А. Захарова 9 марта 1938 года (арестован он был 12 февраля 1938 года), т.е. менее чем через месяц следствия, он «брал на себя», кроме указанных обвинений, и другие «грехи»: сознавался в создании вместе с профессором О.О. Гартохом контрреволюционной организации, которая ставила целью массовые убийства советских граждан, членов Советского правительства и лично товарища Сталина посредством различных микробов, а также шпионаже в пользу фашистской Германии. Причём заражение членов правительства Захаров якобы должен был осуществить лично, отравив холерными вибрионами фруктовые воды, поставляемые в Кремль.
Нетрудно представить, какая опасность нависла над Ермольевой: она, бывшая жена одного «врага народа», жена другого «врага народа», который собирался травить членов правительства холерными вибрионами, – сама микробиолог, занимающийся как раз этими самыми холерными вибрионами.
Почти можно не сомневаться, что дело на неё на Лубянке «было шито». Но З.В. Ермольевой повезло: лично её не тронули.
На какой-то момент повезло и Л.А. Зильберу (хлопоты родственников, друзей, коллег, в том числе и З.В. Ермольевой, сыграли свою роль) – его выпустили после полутора лет лагерей.
А вот спасти Алексея Александровича Захарова не удалось, несмотря на все хлопоты. Не помогли письма Вышинскому, Ульриху, Берии, многочисленные показания следствию, что А.А. Захаров невиновен, что показания из него «выбили», что он оговорил себя под действием пыток. А.А. Захаров – прекрасный человек, большой учёный, безвестно канул, никогда не вернулся к своей жене. Как он погиб? Точно не известно. По одним данным, он был расстрелян в октябре 1938 года. По другим (эту информацию выяснил Л.А. Зильбер) – скончался в одной из психиатрических клиник НКВД в 1940 году.