В зоне импактного загрязнения металлами наблюдается отрицательное влияние их на состояние экосистемы в целом: на растения, на почвенные микроорганизмы, на почву.
Таким образом, металлы аэрозольных выбросов предприятий промышленности и энергетики воздействуют на растения непосредственно и косвенно, т. е. путем изменения свойств почвы-среды обитания растений.
Прямое действие поллютантов различной природы на растения состоит в следующем: угнетение и повреждение наземной части растений, появление визуальных признаков угнетения, нарушение физиологических функций, накопление химических элементов в фотосинтезирующих органах, нарушение метаболизма, нарушение процессов аммонификации и нитрификации, снижение интенсивности фотосинтеза, замедление скорости роста растений, снижение жизнестойкости растений, обеднение флористического состава и др.
Загрязнение растений металлами вызывает нарушение проницаемости мембран, тератологические изменения. Даже такое вещество, как оксид кремния, загрязняя устьица растений, может нарушить газообмен и испарение и стать причиной нарушения биохимических процессов в листьях, их увядания и засыхания.
Косвенное действие состоит в том, что под влиянием загрязнения в почвах происходят негативные изменения, сказывающиеся на состоянии растений: обеднение элементами питания, появление признаков фитотоксичности почвы, угнетение микрофлоры.
В результате меняется видовой состав высших растений, снижается прирост их биомассы, меняется химический состав растений, содержание в них загрязняющих веществ.
Вблизи промышленных предприятий происходит обеднение флоры: растения, наиболее чувствительные к тому или другому металлу, погибают, видовой состав высших растений меняется до такой степени, что полностью исчезают отдельные ярусы. Современная техногенная флора может ограничиваться двумя-тремя видами, нередко формируются и моноценозы. Например, вблизи медно-никелевого комбината, действующего более 30 лет, наблюдается именно такое явление. Вместо четырехъярусного фитоценоза, распространенного на фоновой территории (древесного, кустарникового, травянисто-кустарничкового, мохово-лишайникового), в непосредственной близости от комбината сохранились лишь фрагменты травянисто-кустарничкового яруса, причем в первую очередь произошло выпадение мохово-лишайникового яруса. Это явление проявляется повсеместно, вследствие чего лишайники используются как индикаторы состояния ландшафта (метод лихеоиндикации).
В окрестностях цинкоплавильного завода в Пенсильвании богатый разнотравием дубово-кленовый древостой сменился на бедный кустарниковый покров, представленный двумя-тремя видами, а травы представлены только одним видом. Растительный покров в зоне импактного загрязнения обычно изрежен, резко сокращены покрытие и биомасса растений. В связи с этим в качестве индикатора загрязнения нередко применяют видовой состав растений и прирост биомассы.
Резко меняется химический состав загрязненных растений, и это явление тоже используется в диагностических целях при выявлении зон загрязнения. Применяются показатели, основанные на сопоставлении состава растений на загрязненных почвах и контрольных (предполагается, что растения относятся к одному виду, а почвы, на которых они произрастают, генетически близки). В качестве такого показателя используют показатель общего загрязнения, который оценивает суммарное поверхностное и внутритканевое загрязнение. Определяется он как отношение массовой доли элемента в наземной части загрязненных растений к массовой доле элемента контрольных растений. Определяют также показатель внутритканевого загрязнения (поверхностное загрязнение при этом предварительно
снимается) как отношение массовой доли элемента в листьях к таковой для аналогичных органов контрольных растений. Данные свидетельствуют о закономерном изменении количества мышьяка в пшенице в зависимости от источника загрязнения окружающей среды элементом.
Загрязнение металлами влияет на количество и качество зерна ячменя, пшеницы, овса, ржи. Например, газопылевые выбросы Магнитогорского металлургического комбината, а также Череповецкого комбината, обогащенные Fe, Mn, Zn, Mn, вызвали повышение зольности и содержания сахаров в овощах (свекла, морковь, лук), выращенных на почвах окрестностей предприятий.
Есть данные о том, что аэрозольные выбросы Череповецкого металлургического завода (ЧМЗ) привели к изменению свойств загрязненных ими почв: уровень pH почв повысился от 5,0 на фоновой территории до 7,4 в почвах, удаленных от завода на 500 м. Ухудшились и биохимические показатели зерна ячменя, выращенного на этих почвах.
В зерне ячменя, выращенного на загрязненной почве, снизилось содержание общего азота, белка, клетчатки, углеводов. Отмечено, что под влиянием обогащенных металлами выбросов промышленных предприятий снижается масличность подсолнечника, ухудшается качество клейковины зерна злаков. В зерновых повышается содержание золы, сульфатов, тяжелых металлов. В овощных и кормовых культурах, в многолетних травах увеличивается содержание металлов, воды.
При загрязнении хромом в растениях риса тормозится прорастание семян, рост корней, формирование биомассы. В зерне уменьшается содержание сахаров, аминокислот. Загрязнение свинцом подавляет рост корней проростков риса, ведет к уменьшению содержания хлорофилла.
Итогом нарушений состояния растений под влиянием загрязнения являются изменения, регистрируемые на уровне биогеоценоза. Они состоят в следующем: упрощение структуры фитоценоза, снижение биологической продуктивности, уменьшение устойчивости биогеоценоза, нарушение экологического равновесия в экосистеме.