Методы, заключающиеся в добавлении к нейтрализуемой массе химических реагентов. В зависимости от типа химической реакции реагента с загрязнением происходит осаждение, окисление- восстановление, замещение, комплексообразование. Химические способы инактивации основаны на переводе загрязняющих веществ вмалоподвижные соединения: известкование почв, внесение органического вещества, внесение силикатов и гидросиликатов, обработка почвы меркапто-8-триазином, внесение в почву ионообменных смол в виде гранулята или порошка, содержащих карбоновую и гидроксильную группы в H+-, Ca2+-, Mg2+-, K+-формах. Загрязнѐнные промышленные почвы промывают разбавленной соляной кислотой, а затем вносят в них фосфорно-магниевые удобрения и силикат кальция. Методы осаждения основаны на ионных реакциях с образованием малорастворимых в воде веществ и особенно эффективны при нейтрализации тяжелых металлов и радионуклидов. Метод осаждения органических загрязнений основан на двух типах реакций: комплексообразование и кристаллизация. Осаждение используют для очистки грунта от полихлорированных бифенилов, пентахлорфенолов, хлорированных и нитрированных углеводородов. Реагенты могут быть как в жидкой, так и в газообразной фазах. Однако при этом происходит увеличение объема обезвреженной массы. Методы управления окислительно-восстановительной реакцией среды позволяют переводить соединения тяжелых металлов и радионуклидов в трудно растворимые в воде гидроксиды, а также разрушать цианиды, нитраты, тетра-хлориды и другие хлорорганические соединения. Для химической иммобилизации используют неорганические вяжущие вещества типа цемента, золы, силикатов калия и натрия, извести и гелеобразующих веществ (бентонит или целлюлоза). Иммобилизацию используют для связывания тяжелых металлов, радиоактивных отходов, полициклических и ароматических углеводородов, трихлорэтилена и нефтепродуктов.

Процесс, характеризуемый двумя показателями: сток – расход растворѐнных веществ, проходящих через створ реки, т/год; модуль стока – отношение годового расхода растворѐнных веществ в определѐнном створе реки к площади бассейна, т/(км2∙год). Измеряется, как и механическая денудация, для одного и того же бассейна при изменении техногенной нагрузки.

Основными структурными единицами молекулы являются сконденсированная центральная часть (ядро), боковые цепи и периферические функциональные группы: карбоксильные, фенолгидроксильные, метоксильные, карбонильные, хиноидные. Ядро состоит из сконденсированных ароматических и гетероциклических кольцевых соединений, однако боковые цепи преобладают над ядром. Содержание карбоксильных и фенолгидроксильных групп больше, чем у гуминовых кислот. Фульвокислоты представляют соединения типа оксикарбоновых кислот с меньшим относительным содержанием углерода и более выраженными кислотными свойствами. Согласно Д. С. Орлову (1974), структурная ячейка фульвокислот из дерново-подзолистой почвы – C270H318O206N16, из чернозѐма – C260H280O177N15. В составе фульвокислот содержание углерода колеблется от 35 до 50 %, азота – от 3 до 4,5 %. Фульвокислоты растворяются в воде, растворы имеют сильнокислую реакцию (pH = 2,6 – 2,8). Хорошая растворимость фульвокислот по сравнению с гуминовыми кислотами является причиной их более высоких концентраций и распространения в поверхностных водах. Содержание фульвокислот, как правило, превышает содержание гуминовых кислот в
10 раз и более. Растворяющая способность фульвокислот усиливается их склонностью к хелатированию. Комплексные соединения фульвокислот могут активно мигрировать в природных водах в таких физико- химических условиях, в которых свободные катионы металлов выпадают в осадок.

Для того чтобы оценить формы нахождения или формы связывания тяжѐлых металлов (и других элементов) в твѐрдых веществах, были разработаны аналитические методики с использованием последовательной экстракции. Одна из первых методик с последовательной экстракцией для определения форм интересующего элемента в почвах была предложена Тессье и др. Были разработаны также другие – кинетические – методы разделения. Все эти методики основаны на предположении, что в почвах присутствуют следующие формы тяжѐлых металлов: 1) водно- растворимые (например, в почвенном растворе); 2) обменные; 3) связанные в органические соединения; 4) захваченные в оксидах железа и марганца;
5) собственные минералы (например, карбонаты, фосфаты и сульфиды тяжѐлых металлов); 6) связанные в структуре силикатов (т. е. в нерастворимом остатке). Растворимая и обменная формы представляют собой подвижную фракцию металлов в почве. Другие формы более или менее неподвижные. Мобилизация металлов из этих форм или трансформация подвижной фракции металлов в неподвижную – обычно процесс очень медленный, контролируемый в основном кинетическими факторами.

Выделяют пять главных форм нахождения химических элементов в водах: 1) Простые и комплексные ионы. 2) Нейтральные молекулы. Эти две группы форм имеют размер 1 нм и менее. 3) Частицы коллоидных размеров от 0,001 до 0,1 мкм, на поверхности которых находятся сорбированные ионы. 4) Высокодисперсные частицы, состоящие преимущественно из глинистых минералов и имеющие размер от 0,5 до 1 –2 мкм. 5) Более крупные взвешенные частицы, представленные обломочными минералами размером от 2 – 3 до 10 мкм.

Наблюдение за распределением и поведением химических элементов и соединений в ландшафтах вне сферы влияния локальных источников загрязнения. Проводимый на единой методологической основе во многих странах, он позволяет оценивать глобальные изменения природной среды. Поэтому фоновый мониторинг иногда называют глобальным.

Представления, отражающие характер связей между различными компонентами ландшафта. Связи между частями ландшафта осуществляются в процессе миграции вещества, энергии и передачи информации. Сложная радиальная и латеральная геохимическая структура ландшафта требует исследования при мониторинге характера взаимоотношений элементов между компонентами и подсистемами ландшафта (R-, L-анализ) (М.А. Глазовская, Н.С. Касимов).

Токсическое действие тяжѐлых металлов на растения, которое проявляется: 1) в изменении проницаемости клеточных мембран (Ag, Au, Br, Cd, Cu, F, Hg, I, Pb); 2) в реакции тиольных групп с катионами (Ag, Hg, Pb); 3) в конкуренции с жизненно важными метаболитами (As, Sb, Se, Te, W, F); 4) в сродстве к фосфатным группам и активным центрам в адентозиндифосфатах и аденозинтрифосфатах (Al, Be, Se, Y, Zr); 5) в замещении жизненно важных ионов (преимущественно макроэлементов Cs, Li, Rb, Se, Sr); 6) в захвате в молекулах позиций, занимаемых жизненно важными функциональными группами типа фосфата и нитрата (арсенат, фторид, борат, селенат, теллурат, вольфрамат) (Кабата-Пендиас, 1989). Тяжѐлые металлы являются протоплазматическими ядами, токсичность которых возрастает по мере увеличения атомной массы. Тяжѐлые металлы подразделяют на группы: 1) очень токсичные – оказывают вредное воздействие на тест-организмы при концентрации в растворе менее 1 мг/л:
Ag+, Be2+, Hg2+, Sn2+, Co2+, Ni2+, Pb2+, CrO42–; 2) умеренно токсичные –оказывают ингибирующее воздействие при концентрациях 1 – 100 мг/л: As, Se, Al, Ba, Cd, Cr, Fe, Mn, Zn, арсенаты, бораты, броматы, хлораты, перманганаты, молибдаты, селенаты; 3) слаботоксичные – редко оказывают ингибирующее воздействие при концентрациях значительно выше 100 мг/л: Ca2+, Mg2+, K+, Na+, хлориды, бромиды, иодиды, нитраты, сульфаты.

Летучее органическое бактерицидное соединение, выделяемое растениями. Состав и количество фитонцидов – важный геохимический параметр ландшафта. В конденсатах транспирационных испарений высших растений установлены не только соли щелочных и щелочноземельных элементов, но также летучие комплексные органические соединения тяжѐлых металлов. Определение металлов в
составе органических паров атмосферы предложено использовать для поисков рудных месторождений.

Безреагентные методы, включающие приемы очистки с удалением из почв и грунтов загрязненной фракции. Процесс происходит без применения химических реагентов, что позволяет сохранить плодородие почвы и удешевить сам процесс рекультивации. Отдельную группу составляют электромагнитные методы, основанные на термическом эффекте при взаимодействии электромагнитного излучения с веществом. В сверхвысокочастотных полях происходит быстрый и равномерный прогрев грунта, при этом протекают дегидратация, диссоциация карбонатов, окисление и даже плавление. Десорбирующиеся органические соединения обезвреживаются, например, каталитическим методом. Обезвреживание отходов с помощью ультрафиолетового и лазерного излучений относится также к электромагнитным методам. Активация ароматических молекул данными излучениями приводит к диссоциации молекул с образованием радикалов и активных комплексов, быстрому окислению и полимеризации. Эффективен для очистки грунта от нефтепродуктов ультразвук. Начиная с критического значения звукового давления акустических волн, в жидкости возникает кавитация. При схлопывании кавитационных полостей образующиеся микроструи с линейными скоростями 300 – 800 м/с срывают с поверхности твердых частиц нефтяные загрязнения. Эффективность очистки может достигать 99,5 – 99,8 %. При кавитационных разрывах жидкости происходит ионизация и активация молекул, стимулирующие окисление и полимеризацию углеводородных молекул. Рассмотренные методы являются базой для уже созданных технологий обезвреживания отходов и почв или технологий, разрабатываемых в настоящее время.

Уровень концентрации элемента в растении, при достижении которого начинают действовать механизмы, препятствующие дальнейшему его поглощению. Выделяют барьерный и безбарьерный типы поглощения (А.Л. Ковалевский).

Методы, включающие способы очистки с выделением загрязненной фракции грунта и ее дальнейшей обработкой химическими реагентами при создании физических полей. Эти реагенты могут быть как безопасными для почвы (например, фульвокислоты), так и иметь серьезные последствия для дальнейшего использования почв в сельском хозяйстве (минеральные кислоты). Физико-химические методы образуют наиболее представительную группу методов обезвреживания. При создании физических полей в пористых средах начинают протекать одновременно множество физико-химических процессов. При наложении поля механических напряжений загрязненный грунт интенсивно перемешивается и происходит очистка частиц грунта от поверхностных загрязнений. Гидродинамическое воздействие на грунт или почву сопровождается суффозией, выщелачиванием, адсорбцией, диффузией и выносом загрязнений из порового пространства грунтов. Перспективен метод сверхкритической экстракции углекислым газом органических загрязнений. Постоянное электрическое поле, приложенное к водонасыщенному грунту или почве, вызывает протекание электрохимических и электрокинетических процессов. К электрохимическим процессам относятся: электролиз, электрофлотация, электрокоагуляция, электродеструкция, электрохимическое обеззараживание, ионный обмен, электрохимическое окисление и выщелачивание, электродиализ, а к электрокинетическим - электроосмос, электрофорез и электромиграция. Электролиз порового раствора загрязненных грунтов и почв – это окислительно-восстановительный процесс, в результате протекания которого происходит разложение химических соединений. Он используется для очистки грунтов от микроорганизмов и называется электрохимическим обеззараживанием.