فلزات سنگین وقتی وارد خاک می‌شوند، کمپلکس‌های خاصی را با کلوئیدهای آلی و رس‌های سیلیکات لایه‌ای خاک ایجاد می‌کنند که از دیدگاه فنی و در دانش شیمی خاک به آنها کمپلکس‌های سطحی درونی یا inner spear surface complex می‌گویند.

پیوند میان یون‌های فلزات سنگین با کلوئیدهای خاک در ساختار کمپلکس‌های سطحی درونی از نوع یونی یا کووالانسی است و به‌هیچ‌وجه قابل‌گسستن نیست. این یعنی راهی برای آزادسازی فلز سنگینی که به این شکل کمپلکس‌شده نداریم. امکان ایجاد چنین کمپلکس‌های پایداری یک کارکرد ویژه برای خاک ایجاد می‌کند و اینکه خاک به‌عنوان یک فیلترکننده طبیعی با جذب این فلزات سنگین در طول پروفیل خود از انتقال این یون‌ها به سفره‌های آب زیرزمینی جلوگیری می‌کند. به بیان دیگر، خاک با کمک کلوئیدهای آلی و کانی خود، فلزات سنگین را در خود انباشته می‌کند و مانع از آلودگی آب‌های زیرزمینی می‌شود.

از سوی دیگر، باید این را هم در نظر داشته باشیم که این ذخیره‌سازی و جذب فلزات سنگین موجب انباشت دائمی یون‌های آلاینده در خاک می‌شود. مفهوم کاربردی این حرف آن است که بعد از وارد شدن عامل آلاینده محتوی فلزات سنگین به خاک، حتی با صرف هزینه‌های هنگفت نمی‌توان آن را آلاینده‌زدایی یا اصلاح کرد.

زمان تشکیل این کمپلکس‌ها هم به فاکتورهای زیادی بستگی دارد. در درجه نخست، غلظت و حجم آلاینده است که تعیین‌کننده خواهد بود. اینکه شما چه میزان آلاینده‌ای را با چه استمراری وارد خاک یا منابع دیگر کرده باشید، خیلی مهم است. هر چقدر که غلظت آلاینده بیشتر باشد، طبعاً سرعت آلوده شدن و حجم و عمق خاک یا منبعی که آلوده شده باشد نیز بیشتر است. برای نمونه جریانی از فاضلاب صنعتی رهاشده در طبیعت یا جریانی از شیرابه تولیدشده از یک لندفیل را در بالادست یک ناحیه جنگلی پرباران در نظر بگیرید. در این موارد حجم آلاینده و غلظت آن بسیار بالاست و می‌تواند با سرعت بالایی تا عمق زیادی از خاک را برای همیشه آلوده سازد. افزون بر این ویژگی‌های شیمیایی و فیزیکی، خاک هم در مقدار تولید این کمپلکس‌های پایدار مؤثر است. برای نمونه حضور درصد بالای کانی‌های رسی سیلیکاتی و مواد آلی در خاک می‌تواند درصد بالایی از فلزات سنگین واردشده به خاک را برای همیشه کمپلکس کند.

باتوجه‌به شناخت کارکرد و ارتباط اجزای خاک با فلزات آلاینده می‌توان بخشی از ساختار آلودگی منابع آب و خاک در رودخانه ارس را نیز شبیه‌سازی کرد. ارس از دو جنبه کمی و کیفی در معرض تهدید آشکار قرار دارد. ترکیه با ساخت سدهای متعدد کمیت آب و ارمنستان با رهاسازی پساب‌های صنعتی و معدنی کیفیت منابع آب این رودخانه مهم و سرنوشت‌ساز برای سه استان ایرانی هم‌مرز با آن را با تهدید جدی مواجه ساخته‌اند. حجم پساب‌های صنعتی و معدنی و شهری واردشده به رود ارس هر سال اگر افزایش نیافته باشد، دست‌کم ثابت مانده است. از سوی دیگر، با کاهش آورد ارس به‌واسطه سدسازی‌های ترکیه مواجهیم. ترجمه این دو رخداد این است که غلظت آلاینده‌های شیمیایی و فلزی و بیولوژیکی در این رود روندی افزایشی دارد. درنتیجه، استفاده از این آب آلوده می‌تواند منابع خاک‌های کشاورزی را آلوده سازد. اقدام خاصی هم برای حذف این عوامل آلاینده فلزی در مقیاس کشاورزی نمی‌توان انجام داد و تنها راه برون‌رفت این است که ساختار رودخانه به فرم و حالت طبیعی خود برگردد. یعنی هم عامل آلاینده که پساب‌های صنعتی و معدنی و شهری است، حذف شود و هم جریان طبیعی و آورد نرمال رودخانه با جلوگیری از ساخت سدهای بیشتر در سرشاخه‌های حوضه آبریز برقرار شود.