Вместе с боевыми товарищами Рагозиным и Крыгиным Марченко принял участие в бомбардировке порта Зонгулдак 24 января 1916 г. В состав маневренной группы входили линкор «Императрица Мария», крейсер «Кагул», эсминцы «Заветный» и «Завидный», гидроавиатранспорты «Император Александр I» и «Император Николай I» (на обоих было 14 самолетов). Налет проходил в весьма тяжелых условиях, о чем свидетельствовал историк флота Н.В. Новиков: «…условия для бомбардировки были весьма неблагоприятны, так как густые низкие кучевые облака закрывали Зунгулдак сверху и затрудняли летчикам нахождение целей и прицелку. Небольшие „окна“ в облаках лишь на короткий момент позволяли иметь ориентировку, и это обстоятельство в сильной степени отразилось на результатах налета. Попытки снизиться и держаться ниже облаков, на высоте менее 500 м, парализовались энергичным шрапнельным огнем неприятельских батарей, причем около аппаратов рвалось одновременно по несколько шрапнелей, что показывало наличие помимо высоко стоящих на возвышенностях батарей, стрелявших под большим углом возвышения, еще и специальных зенитных орудий
».По вышеуказанным причинам, а также из-за недостатков в организации операции, ее нельзя назвать удачной — только три летчика видели попадания своих бомб; повреждения от бомбардировки оказались незначительными.
Наиболее крупным уроном, нанесенным врагу, можно считать серьезное повреждение (из-за которого транспорт затонул) бомбой угольного транспорта «Ирминград» регистровой вместимостью 7000 брт. Это было самое крупное транспортное судно, потопленное авиацией в Первую мировую войну.
И именно по нему нанес удар Марченко, управлявший летающей лодкой М-5 № 32; вместе с ним в качестве наблюдателя находился прапорщик князь К.А. Лобанов-Ростовский Из рапорта Марченко начальству, опубликованного современным исследователем В. Герасимовым: «… я вылетел на аппарате № 32 24-го января с. г. в 10 часов 22 минуты, имея наблюдателем прапорщика князя Лобанова-Ростовского с целью повредить суда, стоящие за молом гавани Зонгулдак. Забирая высоту, я подошел к Зонгулдаку со стороны Килимли, имея высоту 1500 метров. При моем превышении из-за облаков я заметил разрывы шрапнелей метров на 300 ниже меня, причем одновременно видел до трех разрывов, что дает основание предполагать присутствие зенитных орудий. Проходя над молом, за которым стояло два парохода: один около 1200 тонн и второй около 2000 тонн, наблюдатель князь Лобанов-Ростовский сбросил одну бомбу 50-фунтовую в большой пароход. Бомба попала в него около трубы, и пароход заволокло облаком дыма и угольной пыли. Развернувшись, я прошел вторично над пароходом, причем была сброшена вторая бомба, упавшая около парохода в воду. Попутно делались снимки фотографическим аппаратом, при проявлении неудавшиеся. Считаю долгом донести, что поведение прапорщика князя Лобанова-Ростовского при очень сильном обстреле было безукоризненным, чему и надо приписать удачное попадание первой бомбы.