К числу важнейших компонентов почв, связывающих тяжелые металлы, относятся силикаты и гидроксиды. Накоплению тяжелых металлов в почве способствует также органическое вещество почвы – гумус. Такие компоненты гумусовых веществ, как фульвокислоты, образуют комплексные соединения с металлами, или фульваты тяжелых металлов. Гуминовые кислоты также способны образовывать гуматы, например: меди, железа, никеля и других элементов.
Ионы тяжелых металлов способны специфически адсорбироваться почвами с образованием относительно прочных связей координационного типа с некоторыми поверхностными функциональными группами. Так, при взаимодействии ионов тяжелых металлов с поверхностными ОН-группами алюмосиликатов или гидроксида алюминия возможно образование следующих соединений:
где Ме – ион металла с зарядом z+.
Специфическая адсорбция тяжелых металлов более избирательна, чем неспецифическая, и зависит как от свойств сорбируемых ионов, так и от природы поверхностных функциональных групп. Поэтому тяжелые металлы энергично адсобируются почвами из растворов. Таким образом, процесс трансформации поступивших в почву в процессе техногенеза тяжелых металлов включает следующие стадии:
1) преобразование оксидов тяжелых металлов в гидроксиды (карбонаты и гидрокарбонаты);
1) растворение гидроксидов (карбонатов, гидрокарбонатов) тяжелых металлов и адсорбцию соответствующих катионов тяжелых металлов твердыми фазами почв;
2) образование фосфатов тяжелых металлов и их соединений с органическими веществами почвы.
Благодаря высокой сорбционной способности, высокодисперсная часть почв и почвообразующих пород играет важную роль в процессах перераспределения тяжелых металлов и других элементов между сушей, водой и атмосферой.