Методы и приборы контроля окружающей среды. Экологический мониторинг

МЕТОДЫ И ПРИБОРЫ 

КОНТРОЛЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ 

СРЕДЫ

ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ

Л.Е. ПУСТОВАЯ
Б.Ч. МЕСХИ

Рекомендовано Межрегиональным учебно-методическим советом 

профессионального образования в качестве учебного пособия для студентов 

высших учебных заведений, обучающихся по направлениям подготовки, 

12.03.04 «Биотехнические системы и технологии», 

20.03.01 «Техносферная безопасность» 
(квалификация (степень) «бакалавр») 

(протокол № 6 от 16.06.2021)

Москва
ИНФРА-М

2022

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

УДК 504.064(075.8)
ББК 20.18я73
 
П89

Пустовая Л.Е.
П89  
Методы и приборы контроля окружающей среды. Экологический 
мониторинг : учебное пособие / Л.Е. Пустовая, Б.Ч. Месхи. — Москва : 
ИНФРА-М, 2022. — 246 с. — (Высшее образование: Бакалавриат). — 
DOI 10.12737/1058966.

ISBN 978-5-16-015825-9 (print)
ISBN 978-5-16-108201-0 (online)
Учебное пособие призвано удовлетворить потребность в узкоспециализированной совокупности профессиональных знаний, необходимых 
для подготовки высококвалифицированных кадров экологических специальностей.
Изложенный материал позволяет составить представление об организации и эффективном осуществлении мониторинга окружающей среды, 
организации производственного экологического контроля и управления, 
анализе характеристик и изменений объектов хозяйственной деятельности 
с использованием необходимых методов и средств такого исследования.
Описаны основные принципы пробоотбора и пробоподготовки, современные методы и средства мониторинга окружающей среды, основы 
метрологического и лабораторно-аналитического обеспечения контроля 
окружающей среды. Учебный материал сопровождается актуальными 
ссылками на действующую законодательную базу РФ.
Соответствует требованиям федеральных государственных образовательных стандартов высшего образования последнего поколения и действующей программы подготовки бакалавров по направлениям подготовки 
«Техносферная безопасность», «Биотехнические системы и технологии».
Может быть полезно и интересно студентам, магистрантам, аспирантам, а также преподавателям, специализирующимся в области обеспечения 
экологической безопасности.

УДК 504.064(075.8) 
ББК 20.18я73

А в т о р ы:
Пустовая Л.Е., кандидат химических наук, доцент, доцент кафедры 
«Бе зопасность жизнедеятельности и защита окружающей среды» 
Донского государственного технического университета (гл. 2—8);
Месхи Б.Ч., доктор технических наук, профессор, ректор Донского 
государственного технического университета (введение, гл. 1, 9)

Р е ц е н з е н т ы:
Матишов Г.Г., заведующий кафедрой «Технические средства аквакультур» агропромышленного факультета Донского государственного 
технического университета, академик Российской академии наук;
Нестеров А.А., профессор химического факультета Южного федерального университета

ISBN 978-5-16-015825-9 (print)
ISBN 978-5-16-108201-0 (online)
© Пустовая Л.Е., Месхи Б.Ч., 
2021

введение

Экологические проблемы в конце ХХ — начале ХХI столетия 
стали одними из самых острейших. Вмешательство человека во все 
сферы природы вызывает резкое ухудшение состояния экологических систем, нередко приводя к гибели уникальных природных 
комплексов, вызывая непрогнозируемые отрицательные последствия. В настоящее время хозяйственная деятельность человека 
по мощности воздействия на биосферу соизмерима с процессами, 
протекающими в природе. И совершенно очевидно, что продолжать 
бесконтрольно загрязнять окружающую природную среду человечество не может; однако прекратить свою хозяйственную деятельность или хотя бы снизить ее темпы — оно тоже не в состоянии 
в связи со все возрастающими потребностями цивилизации. Единственным выходом из сложившейся ситуации является установление рациональных взаимоотношений человека с окружающей 
природной средой, т.е. использование человеком природных ресурсов без ущерба для природы и обеспечение их возобновления. 
Другими словами, необходимо регулировать качество окружающей 
природной среды, для чего законодательство многих стран, в том 
числе и Российской Федерации, использует систему экологического 
нормирования, функционирование которой невозможно без осуществления государственного экологического мониторинга. Все 
экологические службы и системы управления опираются в своей 
работе на результаты экоаналитических измерений, достоверность 
которых определяет эффективность государственного управления 
качеством окружающей среды.
При решении экологических проблем трудно переоценить роль 
экологического воспитания и образования, а также подготовки 
высококвалифицированных кадров в сфере обеспечения экологической безопасности. В связи с этим в нашей стране экологическое 
образование и экологическая безопасность признаны приоритетными направлениями развития.
Издание данного учебного пособия призвано удовлетворить потребность высших учебных заведений в узкоспециализированной 
совокупности профессиональных знаний, необходимых для подготовки высококвалифицированных кадров экологических специальностей.
Учебное пособие позволит студентам составить представление 
об организации и эффективном осуществлении мониторинга окру

жающей среды, организации производственного экологического 
контроля и управления, анализе характеристик и изменений объектов деятельности (источников выделения загрязняющих веществ и образования отходов, источников выбросов и сбросов загрязняющих веществ, средоохранного оборудования, систем экологического управления) с использованием необходимых методов 
и средств такого анализа.
В учебном пособии описаны основные принципы пробоотбора 
и пробоподготовки, современные методы и средства мониторинга 
окружающей среды, основы метрологического и лабораторно-аналитического обеспечения контроля окружающей среды. Учебный 
материал сопровождается актуальными ссылками на действующую 
законодательную базу РФ. При создании учебного пособия широко 
использованы материалы советской школы экоаналитических измерений, современные достижения отечественных и зарубежных 
экологов.
В результате освоения материала, изложенного в учебном пособии, обучающийся будет:
знать
— теоретические основы интегральных и дифференциальных 
методов контроля состояния окружающей среды;
— принципы работы государственных органов исполнительной 
власти, занимающихся вопросами обеспечения экологической безопасности;
— нормативно-правовую базу по осуществлению экологического мониторинга;
уметь
— обоснованно выбирать методы и средства проведения экологического мониторинга;
— ориентироваться в системе организации деятельности 
по охране среды обитания на уровне предприятия, территориальнопроизводственных комплексов и регионов, а также деятельности 
предприятий и региона в чрезвычайных условиях;
— организовывать систему государственного и производственного экологического мониторинга;
— использовать методы организации и осуществления мониторинга и контроля исходных и выходных потоков для технологических процессов, отдельных производственных процессов и производства в целом;
— определять зоны повышенного техногенного риска и зоны 
повышенного загрязнения;

владеть
— навыками мониторинга химических и физических факторов 
среды;
— методами работы с экоаналитическим оборудованием;
— навыками анализа результатов экологического мониторинга;
— приемами обоснованного выбора методов и средств проведения экологического мониторинга.
Освоение учебного пособия позволит бакалаврам ориентироваться в основных методах проведения экологического мониторинга и используемых при этом приборах, в системе и основных 
принципах его организации, а магистрам детально разобрать все 
особенности его реализации на управленческом уровне.
Важной составляющей профессиональной компетентности 
современного инженера-эколога является экологическая ответственность, культура и этика. С учетом возрастающего числа экологических проблем компетентность, добросовестность и принципиальность приобретают основополагающее значение. Будущий 
инженер-эколог должен в полной мере осознавать, что от качества 
освоения специальных знаний, умения применять их на практике, 
основываясь на неукоснительном соблюдении Российского экологического законодательства, зависит не только его профессиональная судьба, но и экологическое благополучие нашей страны.

глава 1. 
Экологический Мониторинг

1.1. основные понятия, цели и задачи  
Экологического Мониторинга

Химическое загрязнение природной среды не столь очевидно, 
как механическое разрушение ее отдельных компонентов, поэтому 
для его распознания и достоверной оценки нужна специальная 
служба экологического мониторинга с хорошо разработанной методологией исследования, программной, аналитической и вычислительной базами, способная на начальных этапах диагностировать 
негативные последствия антропогенного влияния.
Как известно, охрана природы от вредного антропогенного воздействия предполагает два основных направления деятельности: 
контроль и управление. Экологический мониторинг призван обеспечить выполнение первой из этих задач: организацию постоянного 
наблюдения за состоянием природы, без чего невозможны эффективные практические действия по защите природы от загрязнения. 
Мониторинг при этом следует рассматривать как «систему регулярных длительных наблюдений в пространстве и времени, 
дающую информацию о состоянии окружающей среды с целью 
оценки прошлого, настоящего и прогноза будущего изменения 
параметров окружающей среды, имеющих значение для человека» (Программа ЮНЕСКО «Человек и биосфера», 1974). 
По масштабам обобщения информации выделяют локальный, региональный, национальный и глобальный мониторинг. Контроль, 
который проводится на локальном и региональном уровнях, характеризует состояние окружающей среды (ОС) в зонах активной 
производственной деятельности человека. Глобальный мониторинг 
предусматривает слежение за общемировыми процессами и явлениями в биосфере и осуществление прогноза возможных изменений. Особое место занимает фоновый мониторинг, цель которого состоит в получении эталона состояния окружающей среды. 
Фоновый (или базовый) мониторинг проводится в тех местах, где 
антропогенное влияние на природу сводится к минимуму.
В систему мониторинга должны входить следующие основные 
этапы:
— выделение (определение) объекта наблюдения;
— обследование выделенного объекта наблюдения;

— составление информационной модели для объекта наблюдения;
— планирование и проведение измерений;
— оценка состояния объекта наблюдения и идентификация его 
информационной модели;
— прогнозирование изменения состояния объекта;
— представление информации в удобной для использования 
форме и доведение ее до потребителя.
Таким образом, основные цели экологического мониторинга 
состоят в обеспечении системы управления природоохранной деятельностью своевременной и достоверной информацией, позволяющей:
— оценить показатели состояния и функциональной целостности экосистем;
— выявить причины изменения этих показателей и оценить последствия таких изменений, а также определить корректирующие 
меры в тех случаях, когда целевые показатели экологических 
условий не достигаются;
— создать предпосылки для определения мер по исправлению 
создающихся негативных ситуаций до того, как будет нанесен 
ущерб.
В этой связи основными задачами экологического мониторинга являются:
— наблюдение за источниками и факторами антропогенного 
воздействия, за состоянием природной среды и происходящими 
в ней процессами под влиянием факторов антропогенного воздействия;
— оценка фактического состояния природной среды, прогноз 
изменения состояния природной среды под влиянием факторов 
антропогенного воздействия и оценка прогнозируемого состояния 
природной среды.
Данные о концентрации загрязняющих веществ (ЗВ) в окружающей среде добываются методами дифференциальной диагностики (выборочный по месту, времени, перечню ЗВ отбор 
и физико-химический анализ проб ОС). Полученные данные сопоставляются с нормами предельно допустимых концентраций 
(ПДК).
Комплексная оценка экологической обстановки основывается 
на данных всех видов мониторинга, в том числе и на данных о состоянии здоровья населения, получаемых системой медико-экологического мониторинга. По степени превышения реальных концентраций ЗВ норм ПДК судят о степени загрязнения ОС.

В 1972 г. Стокгольмская конференция ООН по окружающей 
среде одобрила основные принципы построения глобальной 
системы мониторинга и рекомендовала организацию станций 
наблюдения за загрязнением биосферы. Затем в рамках Программы ЮНЕП (Программа ООН по проблемам окружающей 
среды) в 1973—1974 гг. были разработаны основные положения 
создания Глобальной системы мониторинга окружающей 
среды (ГСМОС), целью которой определено предоставление информации, необходимой для обеспечения настоящей и будущей 
защиты здоровья, благополучия, безопасности и свободы людей 
и мудрого управления окружающей средой и ее ресурсами. При создании ГСМОС было рекомендовано опираться на существующие 
национальные системы. К концу 70-х годов XX в. Глобальная 
система мониторинга начала полностью выполнять поставленные 
задачи. На первом межправительственном совещании по мониторингу, созванном по инициативе ООН в Найроби (Кения, 1974 г.), 
были определены следующие цели ГСМОС:
— организация расширенной системы предупреждения об угрозе здоровью человека;
— оценка глобального загрязнения атмосферы и его влияния 
на климат;
— оценка количества и распределения загрязнителей биосферы, особенно пищевых цепей;
— оценка критических проблем сельского хозяйства;
— оценка реакции наземных экосистем на загрязнение окружающей среды;
— оценка загрязнения океана и его влияния на морские экосистемы;
— создание и усовершенствование системы предупреждения 
о стихийных бедствиях в международном масштабе.
Конечные цели создания Глобальной системы мониторинга 
окружающей среды:
— установление уровней выбросов загрязнителей в определенной среде, их распределение в пространстве и времени;
— понимание скоростей и величин потоков выбрасываемых загрязнений и вредных продуктов их превращений;
— обеспечение сравнения пробоотбора и анализов между странами, обмен опытом организации мониторинга;
— обеспечение информацией в глобальном и региональном 
масштабах для принятия решений по управлению при борьбе с загрязнениями.
Государственный экологический мониторинг — комплексные 
наблюдения за состоянием окружающей среды, в том числе ком

понентов природной среды, естественных экологических систем, 
за происходящими в них процессами, явлениями, оценка и прогноз изменений состояния окружающей среды. Осуществляется 
в рамках единой системы государственного экологического мониторинга федеральными органами исполнительной власти, органами 
государственной власти субъектов Российской Федерации в соответствии с их компетенцией, установленной законодательством 
Российской Федерации, посредством создания и обеспечения 
функционирования наблюдательных сетей и информационных 
ресурсов, а также создания и эксплуатации уполномоченным Правительством Российской Федерации федеральным органом исполнительной власти государственного фонда данных (ст. 63 ФЗ 
«Об охране окружающей среды» от 10.01.2002 № 7-ФЗ (последняя 
редакция 26.07.2019).
Единая система государственного экологического мониторинга (ЕСГЭМ) создается в целях обеспечения охраны окружающей 
среды.
Задачами ЕСГЭМ являются:
— регулярные наблюдения за состоянием окружающей среды, 
в том числе компонентов природной среды, естественных экологических систем, за происходящими в них процессами, явлениями, 
изменениями состояния окружающей среды;
— хранение, обработка (обобщение, систематизация) информации о состоянии окружающей среды;
— анализ полученной информации в целях своевременного 
выявления изменений состояния окружающей среды под воздействием природных и (или) антропогенных факторов, оценка и прогноз этих изменений;
— обеспечение органов государственной власти, органов 
местного самоуправления, юридических лиц, индивидуальных 
предпринимателей, граждан информацией о состоянии окружающей среды.
ЕСГЭМ включает подсистемы государственного мониторинга 
состояния и загрязнения окружающей среды, атмосферного воздуха, радиационной обстановки на территории РФ, земель, объектов животного мира, воспроизводства и патологии лесов, состояния недр, водных объектов, водных биологических ресурсов, 
внутренних морских вод и территориального моря РФ, исключительной экономической зоны и континентального шельфа РФ, 
уникальной экологической системы озера Байкал, охотничьих ресурсов и среды их обитания.

При этом осуществляются:
— поиск, получение (сбор), хранение, обработка (обобщение, 
систематизация) и анализ информации о состоянии окружающей 
среды, происходящих в ней процессах, явлениях, об изменениях 
состояния окружающей среды;
— поиск, получение (сбор), хранение, обработка (обобщение, 
систематизация) и анализ информации об объектах, оказывающих 
негативное воздействие на окружающую среду, о характере, видах 
и объеме такого воздействия;
— оценка состояния окружающей среды и прогнозирование его 
изменений под воздействием природных и (или) антропогенных 
факторов;
— определение связей между воздействием природных и (или) 
антропогенных факторов на окружающую среду и изменениями состояния окружающей среды;
— выработка предложений о предотвращении негативного 
воздействия на окружающую среду и направление их в органы государственной власти, органы местного самоуправления, юридическим лицам, индивидуальным предпринимателям;
— направление в органы государственной власти, уполномоченные на осуществление государственного контроля (надзора), 
и правоохранительные органы информации о нарушении нормативов в области охраны окружающей среды вследствие воздействия природных и (или) антропогенных факторов и предложений 
об устранении таких нарушений;
— направление в органы государственной власти, органы 
местного самоуправления предложений для их учета при подготовке документов территориального планирования и (или) предложений об изменении указанных документов в целях формирования 
благоприятных условий жизнедеятельности человека, ограничения 
негативного воздействия хозяйственной и иной деятельности 
на окружающую среду, обеспечения охраны и рационального использования природных ресурсов в интересах нынешнего и будущего поколений;
— выпуск экстренной информации о необходимости снижения 
негативного воздействия на окружающую среду природных и (или) 
антропогенных факторов;
— оценка эффективности проводимых природоохранных мероприятий;
— создание и эксплуатация баз данных информационных 
систем в области охраны окружающей среды;