Ряд химических превращений, осуществляемых при миграции тяжѐлых металлов в системе «отходы (атмосферные выпадения) – почва». Несмотря на значительное разнообразие форм соединений тяжѐлых металлов, поступающих в почву из окружающей среды, фазовый состав элементов в составе выбросов, отходов предприятий достаточно однотипен и представлен преимущественно твѐрдыми оксидами и гидроксидами, а также некоторыми малорастворимыми солями. Количество сульфидов и водорастворимых фракций тяжѐлых металлов сравнительно невелико. Процесс трансформации поступивших в почву в процессе техногенеза тяжѐлых металлов включает следующие стадии: 1) выщелачивание ТМ;
2) трансформация, связанная с депонированием и обменом ионов ТМ почвенным веществом; 3) превращения при переносе ТМ в фильтрационном потоке; 4) микробиологическая трансформация и трансформация при поглощении ТМ растениями.
Выщелачивание ТМ сопровождается преобразованием оксидов тяжѐлых металлов в гидроксиды, карбонаты, гидроксокарбонаты с последующим растворением соединений тяжѐлых металлов. Перемещение тяжѐлых металлов по почвенному профилю контролируется органическим и минеральным веществом. Различия в сорбирующей способности связаны с присутствием в почвах специфически адсорбирующих тяжѐлые металлы компонентов (гумусовые вещества, соединения железа, карбонаты), а прочность связи с этими компонентами обусловлена величиной pH почвенного раствора. Трансформация при переносе ионов ТМ в фильтрационном потоке сопровождается двумя специфическими явлениями. Во-первых, это эффект анионного выноса катионов, когда значительная часть поступивших извне анионов сохраняет в почве свою мобильность и мигрирует с нисходящим током влаги, при этом вызывает эквивалентное выщелачивание из почвы ТМ. Поэтому миграция тяжѐлых металлов по почвенному профилю – это функция не только щелочно-кислотных условий (pH), но и анионного состава кислых дренирующих вод. Во-вторых, важным явлением техногенной трансформации является эффект «полиметалльного загрязнения». В реакциях ионного обмена с почвенным поглощающим комплексом катионы металлов в силу близости химических свойств относительно равноценны, что обусловливает возникновение
«конкуренции» между ними за обменные позиции. «Конкуренция» металлов приводит, с одной стороны, к тому, что в целом средняя интенсивность миграции всех ТМ в потоке оказывается очень высокой, с другой – в условиях полиметалльного загрязнения растворимость и миграционная способность ряда токсичных металлов оказывается выше, чем у отдельно взятых соединений. Наибольшую опасность для высших организмов, в том числе и для человека, представляют последствия микробной трансформации неорганических соединений тяжѐлых металлов в органо-металлические соединения (Л.А. Ширкин, Т.А. Трифонова, Н.В. Селиванова).