Среди подводных почв (илов) в морских и пресноводных водоѐмах с наиболее распространѐнной нейтральной и слабощелочной реакцией среды выделяют три геохимических класса и соответствующие им горизонты: а) окислительные илы; б) глеевые илы; в) сероводородные (сульфидные) илы. В аквальных ландшафтах окислительные, глеевые и сероводородные классы и горизонты илов закономерно сочетаются в пределах подводной катены, хотя отдельный класс может распространяться на сотни квадратных километров дна, а набор горизонтов профиля может меняться. Особенно важное значение имеют границы между горизонтами, где формируются геохимические барьеры.

(А) Активные газы. 1. Неорганические газы; а) окислители: О2, О3, NO2, H2O2, NO; б) восстановители: H2S, H2, H2Se, NH3, N2, N2O, CO, Hg. в) полярные газы, влияющие преимущественно на щелочно-кислотные условия: CO2, H2O, HCl, HF, SO2, SO3. 2. Органические газы – углеводороды и их производные: CH4, C2H6, C4H10, C2H4, и другие органические соединения (в том числе элементоорганические). (Б) Пассивные газы (инертные): Ar, He, Ne, Kr, Xe, Rn.

Процесс постепенного растворения и удаления из почв и горных пород подвижных элементов. При этом почвы и породы обогащаются менее подвижными элементами и минералами. Выщелачивание играет важную роль в формировании химического состава вод. Ранее выщелачивание изучалось представителями разных наук: почвоведами, литологами, гидрогеологами, минералогами и т.д. Однако независимо от объекта во всех случаях имеет место взаимодействие вод с литосферой, что позволяет рассматривать выщелачивание с общих геохимических позиций (С.Л. Шварцев). В соответствии с классами вод выделяется 12 классов выщелачивания. Хорошо изучено сернокислое выщелачивание на выходах сульфидных руд, кислое выщелачивание в тропических корах выветривания и почвах. С ним связано удаление из почв и пород преимущественно Ca, Mg, Fe, Ni, Cu, Co, Zn, Sr и др. Для щелочного выщелачивания характерен вынос Si, Ge, Mo и других анионогенных элементов. Важное значение имеют также кислое глеевое, содовое и прочее выщелачивание. По И.С. Гольдбергу и др., в процессах выщелачивания играет роль и электрохимическое перераспределение металлов: вынос их из вмещающих пород и осаждение на геохимических барьерах. В лабораторных экспериментах электрохимическое выщелачивание было установлено на порошках песчаников, кварцитов и др. При этом в анолите накапливались анионогенные элементы и часть катионогенных (Si, Al, Mg, Fe, Pb, Cu), а в католит поступали Ca, Al, Mg, Fe и другие катионогенные элементы. Для микроэлементов степень извлечения достигала десятков процентов. Практическое значение подобных исследований велико, в частности, при охране окружающей
среды, подземном выщелачивании руд, строительстве.

Физико-химическая миграция химических элементов в водах ландшафта, осуществляемая путѐм диффузии, конвекции или их сочетаний (конвективной диффузии). Большинство химических элементов мигрирует в ионных, молекулярных или коллоидных растворах в сочетании с суспензиями. Вода находится в сложных обратимых взаимоотношениях с организмами, горными породами, атмосферой. Важнейшими компонентами являются растворѐнные газы, особенно O2, CO2, H2S. Значительная часть растворѐнных веществ находится в форме ионов, среди которых преобладают Ca2+, Mg2+, Na+, HCO3-, SO42-, Cl- («шестикомпонентный состав»). Все воды содержат также ионы H+ и OH-, роль которых чрезвычайно велика. Мало содержание распространѐнных элементов Ni, Co, Cu, Zn и других ТМ (обычно не более 10-5–10-7 г/л). Кроме ионой формы растворѐнные неорганические соединения находятся в форме молекул и коллоидных частиц. Велика роль и растворѐнного органического вещества. Характерна также миграция тонкой мути и более крупных взвешенных частиц. Почти все воды – биокосные тела, т. е. содержат живое вещество. Газовый и ионный состав вод ландшафта во многом обязан деятельности организмов, как тех, которые находятся непосредственно в водоѐме или почве, так и тех, которые населяют область формирования вод, питающих данный водоѐм или почву. Химизм почвенных и грунтовых вод зависит также от их подвижности. Свободные гравитационные воды находятся в трещинах, крупных полостях и легко перемещаются по почвенным и водоносным горизонтам. Установлено, что состав вод и минералов в ландшафте во многом определяется не равновесием (или не только им), а главным образом кинетикой процессов.

Изучено недостаточно, но можно выделить два основных его вида:
1) аккумулирующее, связанное, например, с положением ландшафта в конечных бассейнах местного стока, тяжѐлым гранулометрическим составом почв и почвообразующих пород и высоким природным фоном тяжѐлых металлов, развитием поверхностного переувлажнения и оглеения, щелочным фоном почв; 2) мобилизирующее, вызванное кислым выщелачиванием металлов из почв, особенно хорошо выражено на почвообразующих породах лѐгкого гранулометрического состава и др.

1) Сопряжѐнный – сохраняется известное соотношение между поставкой вещества и загрязнением почв, растений и донных осадков, лежащее в основе применения концепции депонирующих сред при эколого-геохимических оценках техногенных ландшафтов;
2) диссонансный – сопряжѐнное соотношение нарушается в ту или иную сторону (техногенный геохимический диссонанс): а) аккумулятивный диссонанс – возникает, когда природные и природно-техногенные факторы миграции усиливают относительно небольшое по контрастности и объѐму выбросов техногенное загрязнение, б) ослабляющий диссонанс – возникает, когда, например, воздействие мощных техногенных выбросов минимизируется кислым выщелачиванием из почв лѐгкого гранулометрического состава, имеющих к тому же очень низкий природный фон.

1) Способность почв противостоять изменению значений pH при воздействии кислот или щелочей.
2) Буферность почв по отношению к загрязняющим почву элементам – способность поддерживать концентрацию элементов в почвенном растворе на постоянном уровне. Считается, что при извлечении металлов из почвенного раствора растениями или нисходящим водным потоком потери их восполняются из запаса элементов в составе твѐрдых фаз. При избыточном поступлении элемента в почву в растворѐнном состоянии он может из почвенного раствора переходить в состав твѐрдых фаз, повышая запас подвижных соединений элемента.

На основе показателя pH водной суспензии почвы условно выделяют 5 буферных систем или зон, в пределах которых происходит потребление протонов: 1) карбонатная (6,2обменных оснований; 4) алюминиевая (3,0

Вещество, действующее, прежде всего, на живые организмы. Это обычно типоморфные для каждого вида производства высокотоксичные поллютанты с низкими кларками (Hg, Cd, Pb, Sb, Se и др.), образующие более контрастные относительно фона ореолы и представляющие опасность для флоры, фауны и человека (М.А. Глазовская). Все тяжѐлые металлы, особенно по отношению к высшим животным и человеку, токсичны и могут выступать в качестве биохимически активных техногенных веществ. Они попадают в организм с пищей, водой, при вдыхании загрязнѐнного воздуха и в зависимости от химической формы их соединений иногда довольно быстро выводятся из организма. Но определѐнная их часть задерживается в органах и тканях, вступая в соединение с биогенными элементами и радикалами. Так как эти соединения не участвуют в нормальном обмене веществ и для большинства из них характерны длительные периоды полувыведения (от месяцев до десятков лет), происходит постепенное накопление ТМ, ведущее к различным поражениям и тяжѐлым хроническим заболеваниям. Тяжѐлые металлы – это в основном политропные яды, которые с относительно небольшой избирательностью накапливаются в разных органах и тканях и дают широкий спектр трудно диагностируемых патологий. Их варианты обусловлены сочетаниями с действием других патогенных агентов. Поэтому газовые выбросы, сточные воды, твѐрдые продукты сложного полиметалльного состава – наиболее опасные виды промышленных отходов. Накоплению этих соединений в почвах, по М.А. Глазовской, способствуют процессы: 1) изоморфные замещения в решѐтках глинистых минералов; 2) сорбция ионов металлоглинистыми минералами, особенно аллофаноидами; 3) соосаждение с оксидами и гидроксидами, особенно железа; 4) образование малоподвижных комплексных органометаллических соединений.

Активность почв, оцениваемая по ферментативным показателям. Информативной является активность дегидрогеназы (класс оксидоредуктаз), так как уровень этого показателя зависит от интенсивности процессов нитрификации, азотфиксации, дыхания, поглощения почвой кислорода. Определяют также активность уреазы и фосфотазы (класс гидролаз) и интенсивность дыхания почвы по выделению CO2. Тяжѐлые металлы ингибируют важные микробиологические процессы в почве, в первую очередь трансформацию соединений углерода, его высвобождение из различных органических соединений в виде углекислоты. Тяжѐлые металлы могут оказывать ингибирующее действие и на процесс естественного вовлечения азота в биологический круговорот – азотфиксацию. Это происходит при обоих типах азотфиксации, как симбиотической (показано угнетение жизнедеятельности азотфиксирующих клубеньковых бактерий), так и несимбиотической. Воздействие тяжѐлых металлов на несимбиотическую азотфиксацию зависит от типа почв и сильнее проявляется на бедных почвах. В целом влияние тяжѐлых металлов на микробные сообщества и микробиологические процессы в почве определяется типом тяжѐлого металла, его дозой, формой соединения, свойствами загрязняемых почв.

Кларк концентрации элемента в живом веществе. Наибольшей биофильностью обладает C (7800), менее биофильны N (160) и H (70). Близки по биофильности анионогенные элементы O (1,5), Cl (1,1), S (1,0), P (0,75), B (0,83), Br (0,71) и т. д. Наименее биофильны Fe (0,002) и Al (0,0006). То есть живое вещество в основном состоит из элементов, образующих газообразные и растворимые соединения, его состав лучше коррелирует с составом гидросферы и атмосферы, чем литосферы. Преобладание в ландшафтах определѐнных систематических групп организмов, огромное разнообразие климата и геологического строения определяют своеобразие химического состава живого вещества конкретных ландшафтов, его отличие от кларков. Так, живое вещество солончаков обогащено Na, Cl и S; в организмах степей много Ca, но мало Al, Fe; организмы влажных тропиков, напротив, бедны Ca и богаты Al. Поэтому средний элементарный состав живого вещества ландшафта является важным систематическим признаком.

Отношение содержания элемента в сухом веществе организма к кларку биосферы. Данный показатель включает в себя данные по распространѐнности элемента не только в литосфере, но и части атмосферы, гидросфере и почвах (Н.Ф. Глазовский). Концентрация микроэлементов в растениях зависит от большого числа независимых факторов: от содержания элементов в почвообразующих породах, их минералогического состава, типа почв, рельефа и расположения уровня грунтовых вод, морфологических особенностей растений, особенностей их вегетации и др. Поэтому распределение концентраций в образцах растительности определяется статистическими законами. По мнению биохимиков (Х. Боуэн, 1966) и геологов (А.Л. Ковалевский, 1975), наиболее часто распределение приближается к логарифмически нормальному закону распределения. На геохимических аномалиях усиливается контраст содержания рассеянных металлов в разных растениях и их частях, что отражается на возрастании вариабельности концентраций. Это явление предложено использовать при биогеохимических поисках руд.