Анализ ответной реакции эколого-геохимических систем (ландшафтов) на техногенез и оценка состояния техногенных ландшафтов, основанные на способности растений аккумулировать загрязняющие вещества вблизи техногенных источников. Биогеохимическая индикация включает определение содержания тяжѐлых металлов и других поллютантов в растениях, выбор индикаторных видов и органов для опробования, выявление биогеохимических ореолов. Биогеохимическая индикация даѐт информацию о загрязнении растений преимущественно в период вегетации и достаточно активной водной миграции поллютантов, поступающих из загрязнѐнных почв. Индикационное значение лиственных деревьев выше, чем у трав; а кора деревьев – универсальный индикатор загрязнения. Одним из эффективных индикаторов загрязнения воздуха является кора сосны, не имеющая физиологических пределов поглощения загрязнителей и способная к аккумуляции поллютантов. Биогеохимические ореолы в коре сосны гораздо протяжѐннее и на порядок контрастнее, чем в снеге и почвах.

Показатель общей биогенности (Бо) – отношение средних содержаний элементов в золе растений континентов к кларкам литосферы. Бо представляет собой биогеохимическую константу. Аналогичный показатель для организмов конкретных регионов, местообитаний или отдельных систематических групп именуется специальной, или частной, биогенностью (Бс) элементов, которая под влиянием систематических и экологических факторов может существенно отличаться от общей биогенности. Частная биогенность (Бс) элементов меняется в зависимости от фазы вегетации, возраста организма, почвы и других условий. Содержание большинства элементов в золе значительно отличается от их среднего содержания в земной коре, так как растения избирательно поглощают элементы.

Определяется двумя противоположными, но взаимосвязанными процессами: 1) образованием живого вещества из элементов окружающей среды; 2) разложением органических веществ. В совокупности эти процессы образуют единый биологический круговорот атомов. Выделяют следующие стадии биогенной миграции: 1) разложение горных пород под влиянием биогенных факторов с образованием растворимых соединений;
2) извлечение из воздуха и водных растворов биогенных элементов и накопление их в организме; 3) накопление, разложение и минерализация отмерших органических остатков. В результате многократного повторения биогенных циклов накопление элементов в верхних горизонтах почв может быть весьма существенным.

Группа почвенных микроорганизмов, являющихся гнилостными бактериями и вызывающих гниение остатков растений, трупов животных, разложение мочевины. Аммонификация – микробиологическая трансформация азота органических соединений (главным образом аминокислот) в ион аммония или аммиак. Разложение органического вещества протекает в аэробных условиях и сопровождается активным образованием CO2. В процессе гниения участвуют аэробные бактерии – B. subtilis, B. mesentericus, Serratia marcescens, бактерии рода Proteus; грибы рода Aspergillus, Mucor, Penicillium; анаэробы – C. sporogenes, C. putrificum; уробактерии – Urobacillus pasteuri, Sarcina ureae, расщепляющие мочевину.

Группа почвенных микроорганизмов, вызывающих различные виды брожения, наблюдаемые при разложении микробами органических соединений (молочнокислое, спиртовое, маслянокислое, уксусное, пропионовокислое, ацетонобутиловое и др.). Важное значение для водной миграции имеют комплексные, особенно внутрикомплексные (хелатные), соединения металлов с кислыми органическими продуктами, в большом количестве образующимися в гумусовых горизонтах почв в результате брожения, частичного разложения поступающих органических соединений до более простых: карбоновые кислоты, аминокислоты, простые сахара, ароматические соединения (полифенолы), кислоты жирного ряда, гетероциклические соединения типа хинолина, гуминовые и фульвокислоты (И.В. Якушевская).

Геохимический метод поиска месторождений, заключается в отборе проб воздуха. Газовые методы применяются при поисках радиоактивных руд, нефтяных и газовых залежей. Имеются данные об их эффективности при поисках и других типов рудных месторождений. Прямой метод поисков нефти и газа основан на определении метана и тяжѐлых углеводородов в почвенном воздухе, в воздухе буровых скважин, в керне. В ряде районов, особенно в горноскладчатых, этот метод даѐт хорошие результаты и позволяет обнаруживать залежи на глубине сотен метров.

1) Организмы как непосредственные концентраторы элементов, в результате деятельности которых образуются горные породы с органоморфной структурой и текстурой. 2) Живое вещество как фактор, определяющий физико-химические условия миграции элементов в данной биокосной системе. 3) Суммарный эффект деятельности живого вещества за геологическую историю: организмы выступают в качестве важнейшего фактора миграции элементов, определяющего всю геохимию земной коры.

Кислотность, обусловливаемая наличием в почвенном растворе свободных неорганических и органических кислот. Активная кислотность определяется по величине pH водной вытяжки. Изменение кислотно- основного равновесия в почве влияет на мембранный потенциал корней, так как, например, при снижении pH почвенного раствора подавляется диссоциация активных групп липидов, протеинов и других компонентов клеточной мембраны, понижается отрицательный заряд поверхности корней и как следствие преимущественное поглощение катионов из раствора затрудняется. Нарушение процессов поглощения питательных веществ корневыми системами растений усугубляется изменениями в составе почвенного раствора. Доступность важных биофильных элементов кальция, магния, калия падает в результате их выщелачивания из ризосферы в более глубокие почвенные горизонты. Повышают мобильность некоторые элементы (тяжѐлые металлы), обладающие фитотоксическими свойствами. Подвижность элементов и, следовательно, опасность их сохранения и накопления в почвах существенно зависят от реакции среды.

Конечное звено каскадной системы различного порядка: от простой – катены, где оно служит приѐмником миграционных потоков с элементарных водосборов, до самой сложной каскадной системы – ландшафтно-геохимической арены, в которой аквальные ландшафты представлены крупными реками и озѐрами, куда поступают вещества с большой водосборной площади. Аквальные ландшафты представляют собой сложные динамические системы, которые аккумулируют твѐрдые и растворѐнные вещества, выносимые из расположенных гипсометрически выше автономных, транзитных и супераквальных ландшафтов. Аквальные ландшафты включают в себя водную массу, живое вещество, донные илы и занимают различные формы подводного рельефа. Считается, что по состоянию аквальных ландшафтов можно оценить состояние природной среды и степень техногенной нагрузки на ландшафты всего водосбора.

Процесс химического (микробиологического) превращения атмосферного газообразного азота в нитраты или аммонийные соединения. В почве осуществляется преобразование инертного молекулярного азота в формы, доступные для включения в биологический круговорот. Ярким показателем повышенного содержания в почве тяжѐлых металлов служит уровень азотфиксирующей активности, определяемый ацетиленовым методом. Эффект подавления азотфиксирующей деятельности почв избыточными дозами металлов, к которым не адаптированы микроорганизмы, может быть использован для оценки интенсивности техногенного загрязнения почв. Промышленная фиксация атмосферного азота – наиболее сильное вмешательство в систему природных циклов массообмена химических элементов.

Группа почвенных микроорганизмов – клубеньковые и свободноживущие бактерии, обладающие исключительной способностью усваивать из воздуха атмосферный азот и в процессе жизнедеятельности образующие из молекулярного азота белки и другие органические соединения азота, которые используются растениями. Фиксацию азота осуществляют отдельные специализированные бактерии семейства Azotobacter и в определѐнных условиях сине-зеленые водоросли. Разнообразные по составу комплексные соединения переменно-валентных элементов (Fe, Mn, Cr, Al, Ni, Cu, Ag и др.) с аминокислотами, кетокислотами, органическими кислотами, аминами и пр., образующиеся в результате азотфиксации, обладают повышенной растворимостью и тем самым ускоряют миграцию этих элементов, усиливая процесс
«самоочищения» почв.

Техногенез, включающий следующие виды воздействий: химизация, гидромелиорация (орошение, осушение), распашка почв, обезлесение, эрозия почв, опустынивание ландшафтов, деградация ландшафтов (совокупное воздействие нескольких видов агротехногенеза). По интенсивности и характеру воздействия выделяются два геохимических типа агротехногенеза: 1) прямое геохимическое влияние агротехногенеза на природные ландшафты, к которому относится химизация сельского хозяйства и агротехногенная обработка земли; 2) косвенные геохимические последствия, возникающие в результате гидромелиорации, эрозии почв, обезлесения, опустынивания и других процессов деградации ландшафтов. Эти типы определяют преимущественно площадное (химизация) или линейно-площадное (орошение) распространении загрязнения. Агротехногенез влияет на природную среду в глобально- региональном масштабе, особенно в регионах длительного интенсивного земледелия.