Катионы металлов занимают на поверхности твѐрдого тела места с низкой энергией связи, при этом изотермы металлов расположены под небольшим углом к оси абсцисс (пологая кривая). Неспецифически адсорбированные катионы связаны с твѐрдой фазой почвы преимущественно ионообменными связями.

Совокупность свободно плавающих млекопитающих, рыб и крупных беспозвоночных. Для оценки экологического состояния важное значение имеет биогеохимический анализ накопления тяжѐлых металлов и других загрязняющих веществ в рыбах в зависимости от способа питания и органа, содержания элементов в водах, физико-химических параметров вод и донных осадков. Считается, что в хищных рыбах микроэлементы накапливаются меньше, чем в планктофагах и бентофагах. Исключение составляет ртуть, которая на порядок и более накапливается в крупных хищниках. Органы рыб, контактирующие с водой и служащие своеобразными барьерами или фильтрами (кожа, чешуя, жабры, плавники), а также некоторые внутренние органы, особенно печень, избирательно накапливают многие микроэлементы. Содержание химических элементов в рыбах претерпевает сезонные колебания и изменяется на протяжении жизненного цикла.

Воды имеют pH от 6,5 до 8,5. Их реакция часто определяется отношением бикарбоната Ca к его карбонату или же бикарбоната Ca к CO2. Эти воды менее благоприятны для миграции большинства металлов, которые осаждаются в форме нерастворимых гидроксидов, карбонатов и других солей. Анионогенные элементы, напротив, мигрируют сравнительно легко (Si, Ge, Ag, V, U, Mo, Se и др.). Такие почвы особенно характерны для аридных ландшафтов, вод известняков и изверженных
пород, морей и океанов. При разложении органических веществ в них тоже образуются CО2 и органические кислоты, которые полностью нейтрализуются CaCO3 и другими минералами Ca, а также Mg, Na, K, которыми богаты почвы и породы.

Водные организмы зоны 0 – 5 см и поверхностной плѐнки на границе воздух – вода. Это зона сгущения жизни, в первую очередь бактерий, количество которых в плѐнке в 500 раз больше, чем на глубине (М.В. Горленко и др.). На контакте воздух – вода действуют силы поверхностного натяжения, на него поступают атмосферные аэрозоли, несущие тяжѐлые металлы, пестициды и другие поллютанты. Широко известно поверхностное загрязнение водоѐмов нефтью даже при попадании в них незначительных количеств нефтепродуктов. Приповерхностная плѐнка – комплексный двусторонний геохимический барьер: кислородный, термодинамический, биогеохимический и др., на котором осаждаются химический элементы из воздушной и водной сред.

Система, в которой колебания концентрации и баланс форм нахождения техногенных веществ не нарушают газовые, концентрационные и окислительно-восстановительные функции живого вещества, не вызывают нарушения биогеохимических пищевых цепей, количества и качества биологической продукции, не снижают еѐ генетическое разнообразие. Нарушение названных условий означает техногенную трансформацию или разрушение природной системы (М.А. Глазовская).

Частицы – песок, пыль и глина, переносимые водой и постепенно из неѐ оседающие. Из-за различных скоростей осаждения частиц разной плотности и размеров наносы, как правило, состоят из песка, пыли и глины в чистом виде (механическая дифференциация).

Соединение переменного состава – это преимущественно гели и неустойчивые коллоидные минералы, образующие ряд промежуточных стадий от исходного геля до относительно более устойчивой формы, обладающей кристаллической структурой (А.Е. Ферсман). Наиболее важные составные части ландшафта, определяющие его своеобразие, или находятся в коллоидном состоянии, или в процессе своего образования прошли через коллоидное состояние. Накопление коллоидов (мутабильных соединений) пропорционально интенсивности и длительности протекания в геохимических ландшафтах биологического круговорота элементов. Это правило было сформулировано А.И. Перельманом и имеет большое значение при изучении развития ландшафтов и миграции химических элементов.

Расстояние от верхней границы элементарного ландшафта до нижней. Верхняя граница находится в тропосфере и определяется зоной распространения пыли (из данного или соседнего ландшафта), обитания организмов. Нижней границей в ряде случаев является горизонт грунтовых вод (включительно). Чем разнообразнее элементарный ландшафт, т.е. чем больше в нѐм информации и чем она сложнее, тем больше и мощность элементарного ландшафта.

Перевод в раствор обычно нерастворимых соединений, минералов. Так, мобилизованные в результате процессов выветривания (гипергенеза) и почвообразования (педогенеза) массы металлов, не включѐнные в биологический круговорот и не фиксируемые в педосфере, поступают в поверхностные воды и мигрируют с речным стоком.

Превращения марганца в почве включают процессы его мобилизации из устойчивых природных соединений (минералов), образование и разрушение металлорганических комплексных соединений, биогенное окисление и аккумуляцию микроорганизмами, восстановление. Наиболее изученный микроорганизм, участвующий в окислении и аккумуляции марганца, – Metallogenium. В окислительных процессах, разрушении минералов и разложении органоминеральных комплексных соединений с марганцем участвуют почвенные грибы, гетеротрофные бактерии, простекобактерии рода Pedomicrobium. Восстановление окислов марганца осуществляют факультативно-анаэробные микроорганизмы, которые понижают окислительно-восстановительный потенциал среды. Специфических восстановителей марганца типа денитрификаторов нет. Бактерии, аналогичные железоокисляющим хемолитоавтотрофам, в природе не обнаружены.

К главным микробиологическим явлениям в процессах круговорота вещества в почвах относятся:
1) перенос элементов в клетки или из них;
2) изменение заряда атомов элементов; 3) взаимодействие элементов с органическими веществами с образованием функциональной системы;
4) образование комплексов элементов с органическими кислотами и другими веществами, выделяемыми микроорганизмами;
5) микробиологическая аккумуляция или мобилизация элементов;
6) микробиологическая детоксикация отравленной почвы. Микробиота ответственна за множество различных процессов в почве – от мобилизации до аккумуляции химических элементов, однако наиболее важная микробиологическая функция в почве – это разложение растительных и животных остатков. Подавление и (или) стимуляция биосинтеза у микроорганизмов тяжѐлыми металлами зависит от свойств организма, характера металла и pH почвы. В естественных биогеохимических провинциях, где почва обогащена тяжѐлыми металлами, почвенные микроорганизмы проявляют повышенную способность к связыванию этих элементов по сравнению с обеднѐнными провинциями, что объясняет, возможно, адаптивные явления в отношении этих геохимических факторов среды (С.В. Летунова, В.В. Ковальский, 1978). По современным представлениям микробиологические последствия загрязнения почв тяжѐлыми металлами определяются возможностью трансформации металлов почвенными микроорганизмами, воздействием металлов на состав и функционирование почвенной биоты. Наибольшую опасность для высших организмов, в том числе и для человека, представляют последствия микробной трансформации неорганических соединений тяжѐлых металлов в органо-металлические соединения.

Выделяют три главных типа потоков химических элементов и их соединений в геохимическом ландшафте: 1) основной миграционный цикл;
2) ландшафтно-геохимический поток; 3) внеландшафтный геохимический поток. Основной миграционный цикл характеризуется преимущественно вертикальным перемещением вещества и близок более узкому понятию биогеохимического круговорота. Ландшафтно-геохимический поток отображает непрерывное поступательное движение вещества в ландшафтах (например, атмосферного воздуха в элювиальном ландшафте или воды в аквальном ландшафте) и может вызывать физические или химические перестройки в ландшафте, связанные с удалением или привносом вещества. Когда вещество удаляется или, наоборот, привносится в ландшафт, формируется внеландшафтный геохимический поток. Этот поток будет положительным в случае привноса вещества в ландшафт и отрицательным при удалении вещества из ландшафта. Основные положения и принципы, необходимые для конструирования в общем виде моделей миграционных потоков химических элементов и соединений в ландшафтах, были сформулированы Ф.И. Козловским (1972).