Экологический мониторинг природных сред

Экологический 
МоНиТоРиНг  
ПРиРоДНЫХ 
сРеД

УчебНое Пособие

В.М. калинин, Н.е. Рязанова

с п о н с о р  и з д а н и я

Москва 
ИНФРА-М 
2015

К17

ISBN 978-5-16-010638-0 (print) 
ISBN 978-5-16-102330-3 (online)
© Калинин В.М., Рязанова Н.Е., 2015

УДК 502(075.8) 
ББК 20.18я73 
 
К17

Калинин В.М., Рязанова Н.Е.
Экологический мониторинг природных сред: Учеб. пособие. —  М.: 
ИНФРА-М, 2015. — 203 с.

ISBN 978-5-16-010638-0 (print) 
ISBN 978-5-16-102330-3 (online)

Рассматриваются принципы организации и методы ведения мониторинга состояния природных сред. Излагается история становления 
мониторинга как науки. Анализируются правила отбора приоритетных 
объектов мониторинга, система национального мониторинга России, пути 
его совершенствования. Большое внимание уделяется методам наблюдений, оценки и прогноза состояния компонентов геосистем. Подробно 
рассматривается мониторинг отдельных природных сред (компонентов 
геосистем): атмосферного воздуха, вод морей и океанов, поверхностных 
вод, геологической среды и подземных вод, земель, почв, растительности. 
Приводятся материалы по специальным видам мониторинга: радиактивного загрязнения природной среды, глобальному фоновому мониторингу, 
ландшафтно-экологическому мониторингу, локальному мониторингу в 
нефтегазодобывающих районах.
Для студентов вузов, слушателей программ по повышению квалификации, а также специалистов, работающих в сфере охраны окружающей 
среды.

ББК 20.18я73

ФЗ 
№ 436-ФЗ
Издание не подлежит маркировке 
в соответствии с п. 1 ч. 2 ст. 1

ВВЕДЕНИЕ

Взаимоотношение человека и природы в настоящее время носит 

кризисный характер. Процесс начал принимать глобальные черты со 
второй половины XX столетия. Подобное развитие негативных процессов в дальнейшем чревато серьезными угрозами благополучию и 
самому существованию человечества. Преодоление отрицательных 
тенденций развития мирового сообщества может быть обеспечено 
при реализации принципа устойчивого развития, декларированного 
на конференции глав государств в Рио-де-Жанейро в 1992 г.

Претворение в жизнь решений конференции предполагает в пер
вую очередь наличие объективной информации о состоянии природной среды, которая может быть получена средствами мониторинга. 
Целостность природы и многочисленные взаимосвязи и взаимозависимости ее компонентов делают желательным получение данных 
о состоянии таких природных образований, как геосистемы (экосистемы). Однако оценка состояния данных объектов связана со значительными трудностями, так как невозможно (несмотря на многочисленные предложения) определить обобщенные измеряемые показатели, характеризующие все элементы геосистемы (экосистемы). 
Поэтому на практике выполняется количественная оценка отдельных компонентов природных комплексов.

В мировой специальной литературе используются термины 

environment (окружающая среда). Так как эта среда состоит из ряда 
составляющих, то получило распространение понятие «среда». Это 
водная среда, геологическая среда, воздушная среда и т.д. В географии традиционно употребляется термин «сфера» (атмосфера, гидросфера, литосфера и др.). На первый взгляд указанные понятия являются синонимами. Однако в географии сферы выступают как самостоятельные объекты изучения. В природоохранных науках 
среды — это объекты изучения по отношению к человеку или к любому другому живому организму. В этом смысле, например, понятия 
«атмосфера» и «воздушная среда» имеют разный контекст. Если в 
первом случае мыслится воздушная оболочка Земли, ее характеристики, динамика и развитие, то во втором — это газовая субстанция, 
в которую помещен человек или другой живой организм.

Формирование экологического мониторинга как самостоятель
ного направления в природоохранной практике привело к созданию 
и функционированию реальной службы, обеспечивающей информацией органы власти и управления. Такие службы существуют в 
большинстве стран мирового сообщества и представлены, как правило, подсистемами мониторинга отдельных природных сред. Функционирование таких структур осуществляется в форме государственных служб, муниципальных и ведомственных подсистем. В лю

бом случае получить представление о состоянии геосистем 
(экосистем) можно лишь в том случае, если выполнить анализ данных о состоянии всех компонентов (сред) природного комплекса.

Данное учебное пособие посвящено описанию теоретических по
ложений, организации и функционированию существующей системы экологического мониторинга. Это главным образом мониторинг природных сред на государственном и локальном уровнях.

Пособие предназначено для студентов вузов, обучающихся по 

специальностям, связанным с охраной окружающей среды и природопользованием. Оно также может быть полезно слушателям курсов 
повышения квалификации и специалистам, работающим в отраслях 
по использованию природных ресурсов.

Раздел I 

ИСТОРИЯ СТАНОВЛЕНИЯ,  

СОСТАВ И СТРУКТУРА МОНИТОРИНГА 
ОКРУЖАЮЩЕЙ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ

ГЛАВА 1

СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ 
О МОНИТОРИНГЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ ПРИРОДНОЙ 
СРЕДЫ

1.1. МОНИТОРИНГ бИОСфЕРЫ КАК НЕОбхОДИМОЕ СРЕДСТВО

ОцЕНКИ АНТРОПОГЕННЫх ВОзДЕЙСТВИЙ

Информация о состоянии окружающей природной среды, об из
менениях этого состояния используется человеком давно. Последние 
100–200 лет регулярно ведутся инструментальные наблюдения (гидрометеорологические, астрономические, фенологические и др.).

С развитием технологий, когда у человека появилась большая 

возможность воздействовать на природу, преобразовывать ее, полнее 
использовать природные ресурсы, геофизическая информация становится для него все более необходимой. С помощью такой информации можно определить оптимальные природные условия для осуществления различных хозяйственных мероприятий, предсказать 
как благоприятные, так и неблагоприятные факторы ведения хозяйства, повышать эффективность использования природных ресурсов.

В последние десятилетия стало очевидно, что бесконтрольная 

эксплуатация природы может привести к весьма серьезным негативным последствиям. В связи с этим возникла еще большая необходимость в детальной информации о состоянии биосферы.

Известно, что состояние биосферы изменяется под влиянием ес
тественных и антропогенных воздействий. Однако есть существенное различие в результатах этих воздействий. Изменения температуры, давления и влажности воздуха, состояние других сред 
происходят около некоторых относительно постоянных средних значений. Сезонные изменения биомассы растительности и животных 

также испытывают колебания около некоторых средних значений. 
Средние величины, характеризующие состояние биосферы (климатические характеристики, природный состав различных сред, круговорот воды, углерода и других веществ) существенно изменяются 
лишь в течение очень длительного времени (тысячи, иногда сотни 
тысяч и миллионы лет). Крупные равновесные экологические системы, геосистемы под влиянием природных процессов изменяются 
также чрезвычайно медленно. Эти постепенные эволюционные изменения совершаются только за промежутки времени, измеряемые 
историческими эпохами. 

В отличие от изменений состояния биосферы, вызываемых есте
ственными причинами, ее изменения под влиянием антропогенных 
факторов могут происходить весьма быстро. Так, изменения, происшедшие по этим причинам в некоторых элементах биосферы за последние несколько десятков лет, сравнимы с некоторыми естественными изменениями, происходящими за тысячи лет.

Для того чтобы выделить антропогенные изменения на фоне ес
тественных, природных, возникла необходимость в организации 
системы специальных наблюдений за состоянием биосферы, которая 
получила название «мониторинг».

При этом на систему мониторинга возлагаются следующие основ
ные задачи:
1.
Слежение за характеристиками антропогенных воздействий на 
элементы окружающей природной среды (ОПС), биоту и человека.

2.
Наблюдения за сопутствующими природными факторами.

3.
Информационное обеспечение органов власти и управления данными о состоянии ОПС, источниках и факторах антропогенных 
и природных воздействий с целью принятия управленческих решений.

4.
Прогноз качества природной среды и информирование органов 
власти о прогнозном состоянии ОПС.

5.
Информирование населения о состоянии ОПС и прогнозируемом качестве природной обстановки. 

1.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОНИТОРИНГА

Считается, что термин «мониторинг» (от англ. monitoring — сле
жение) возник в период подготовки к проведению Стокгольмской 
конференции ООН по окружающей среде (Стокгольм, 5–16 июня 
1972 г.). Первые предложения были разработаны экспертами специальной комиссии Sinise committee of problem environment, SСOPE (Научный комитет по проблемам окружающей среды) в 1971 г. Упоминания об этой системе можно найти в рекомендациях Стокгольм

ской конференции. Основные элементы мониторинга описаны в 
работе Р.Е. Манна «Глобальная система мониторинга окружающей 
среды», изданной в Торонто в 1973 г.

Сам термин «мониторинг» появился в противовес (или в допол
нение) термину «контроль», в трактовку которого включались не 
только наблюдение и получение информации, но и элементы активных действий, элементы управления.

Р.Е. Манн дал следующее определение: мониторинг — это сис
тема повторных наблюдений одного и более элементов окружающей 
природной среды в пространстве и во времени с определенными целями в соответствии с заранее подготовленной программой.

Один из крупных отечественных теоретиков мониторинга 

Ю.А. Израэль в 1974 г. отмечал, что мониторинг должен включать 
следующие основные направления1: 
• наблюдения за факторами, воздействующими на окружающую 

природную среду, и за состоянием среды;

• оценка фактического состояния природной среды;
• прогноз состояния окружающей природной среды и оценка 

этого состояния. 
Отсюда возникает следующее определение мониторинга. Мони
торинг — это система наблюдений, оценки и прогноза состояния 
природной среды. В это определение, как видим, не включены элементы управления. Мониторинг является лишь основой управления 
качеством среды, т.е. поставляемая им информация необходима для 
принятия управленческих решений.

В дальнейшем выяснилось, что ведение мониторинга только 

окружающей среды недостаточно. Можно выделить ряд самостоятельных систем мониторинга:
• мониторинг антропогенных изменений окружающей среды;
• геофизический мониторинг;
• биологический мониторинг;
• мониторинг факторов воздействия;
• экологический мониторинг и т.д.

В этой классификации особое место занимает экологический мо
ниторинг, связанный с понятием «экосистема». Это совокупность 
живых организмов и неживой природы, которые, взаимодействуя 
между собой, образуют единое целое.

Экологический мониторинг является комплексным мониторин
гом биосферы, он включает наблюдения, оценку и прогноз антропогенных изменений состояния абиотической составляющей биосферы 
(в том числе и загрязнение природных сред), ответной реакции эко
1
См.: Израэль Ю.А. Осуществление в СССР системы мониторинга загрязнения 
природной среды. Л.: Гидрометеоиздат, 1978.

систем на эти изменения и антропогенные изменения в экосистемах 
(использование земель, вырубка леса, урбанизация и т.п.). Таким 
образом, экологический мониторинг включает в себя как биологический, так и геофизический аспекты. Необходимым условием успешного функционирования экологического мониторинга является 
требование, чтобы конечным результатом стали оценка и прогноз 
состояния экосистем. Таким образом, можно сформулировать следующее определение. Экологический мониторинг — это система наблюдений, оценки и прогноза состояния экосистем.

Наряду с понятием «экосистема» широкое распространение имеет 

термин «геосистема». Если экосистема — это научный продукт биологии, то геосистема — производная географической науки. Геосистема — это сочетание взаимосвязанных природных компонентов и 
соподчиненных комплексов, относительно ограниченных в пространстве и функционирующих как единое целое. Отсюда возникает 
понятие «геоэкологический мониторинг» — система наблюдений, 
оценки и прогноза состояния геосистем.

Другим крупным российским теоретиком мониторинга являлся 

академик И.П. Герасимов. В своих работах он определял мониторинг 
как систему наблюдений и контроля за состоянием окружающей 
среды с целью рационального использования природных ресурсов, 
охраны природы и обеспечения стабильного функционирования геосистем различного хозяйственного назначения1. При этом должно 
быть выделено три уровня мониторинга: биологический (санитарногигиенический), геоэкологический (геосистемный) и биосферный 
(глобальный).

Первый уровень призван следить за параметрами окружающей 

среды с точки зрения влияния на здоровье человека. Сюда входит 
качество атмосферного воздуха, воды, почв, пищи и т.д.

Наблюдения второго уровня должны дать представление о со
стоянии целостных образований — природных и техногенных геосистем.

Третий уровень позволяет установить глобальные (фоновые) пока
затели состояния природных сред и биоты для всей планеты в целом.

Отметим, что, несмотря на определенное различие концепций 

И.П. Герасимова и Ю.А. Израэля, они по многим положениям совпадают и на организационном уровне приводят практически к одному и тому же составу наблюдений.

Кроме упомянутых выше определений мониторинга в научной 

литературе можно встретить и более развернутые определения, в ко
1
См.: Герасимов И.П. Научные основы современного мониторинга окружающей 
среды // Известия АН СССР. Сер. Географ. 1975. № 75; Израэль Ю.А. Экология 
и контроль состояния природной среды. М.: Гидрометеоиздат, 1984.

торых делается попытка учесть многие аспекты мониторинга, но по 
сути в них сохраняются те же основные блоки: наблюдения, оценка, 
прогноз. Например, в статье «Концепция системы экологического 
мониторинга России» дается следующее определение: экологический 
мониторинг — это система регламентированных наблюдений с запрограммированным пространственным, временным и компонентным разрешением, оценки и прогнозирования состояния природной 
среды и природных ресурсов, включая биотическую составляющую, 
а также источников антропогенного воздействия1.

Некоторые авторы включают в систему мониторинга и управ
ление. Например, в работе «Государственная программа мониторинга земель Российской Федерации» (1991) приводится следующее 
определение: «Мониторинг земель — система наблюдений за состоянием земельного фонда для своевременного выявления изменений 
их оценки, прогноза, предупреждения и устранения последствий 
негативных процессов».

Официальное определение дано в Федеральном законе «Об 

охране окружающей природной среды» от 10.01.2002 № 7-ФЗ: «Мониторинг окружающей среды (экологический мониторинг) — комплексная система наблюдений за состоянием окружающей среды, 
оценки и прогноза изменений состояния окружающей среды под 
воздействием природных и антропогенных факторов».

Термин «мониторинг» в настоящее время широко используется 

во многих областях: социально-экономический мониторинг (отслеживание социально-экономических процессов), научный мониторинг (получение информации о научно-исследовательских работах) 
и даже парламентский мониторинг.

Также возникла необходимость выделить мониторинг в сфере 

охраны природы, который получил название экологического. В результате возникла путаница понятий. Поэтому необходимо различать 
экологический мониторинг как понятие в широком и узком смысле. 
Экологический мониторинг в узком смысле — это мониторинг экосистем, а в широком — мониторинг, относящийся к вопросам слежения за состоянием окружающей природной среды. Следует отметить, что мониторинг экосистем стали все чаще называть экосистемным мониторингом, а понятие «экологический мониторинг» 
однозначно закрепилась за мониторингом окружающей природной 
среды (environment).

1
См.: Концепция системы экологического мониторинга России // Метеорология и гидрология. 1992. № 10.

1.3. СхЕМА МОНИТОРИНГА И ВзАИМОСВЯзИ ЕГО бЛОКОВ

По определению экологический мониторинг может быть разделен 

на блоки (рис. 1.1)1:
• наблюдения;
• оценка фактического состояния;
• прогноз состояния;
• оценка прогнозируемого состояния.

Блоки «Наблюдения» и «Прогноз состояния» тесно связаны между 

собой, так как прогноз состояния окружающей среды возможен лишь 
при наличии достаточно репрезентативной информации о фактическом состоянии. С одной стороны, построение прогноза подразумевает знание закономерностей изменений состояния природной среды, 
наличие схемы и возможностей численного расчета, с другой, — направленность прогноза в значительной степени должна определять 
структуру и состав наблюдательной сети. Это обратная связь.

Данные, характеризующие состояние природной среды, получен
ные в результате наблюдений или прогноза, должны оцениваться в 
зависимости от того, в какой области человеческой деятельности они 
используются. Оценка подразумевает определение ущерба от воздействия, а также выбор оптимальных условий для человеческой деятельности, определение экологических резервов. При такого рода 
оценках предполагается знание допустимых нагрузок на окружающую среду (ПДК — предельно допустимые концентрации).

Информационные геофизические системы (метео- и гидрологи
ческие наблюдения и т.д.), так же как и информационные системы 
мониторинга, являются составной частью системы управления состоянием окружающей среды. Результаты оценки существующего и прогнозируемого состояния биосферы в свою очередь дают возможность 

1
См.: Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. М.: 
Гидрометеоиздат, 1984.

Рис. 1.1. Схема мониторинга и взаимосвязи его блоков