Методы экологического мониторинга окружающей среды

 
 
 
 
Вятский государственный университет 
ИБ ФИЦ Коми НЦ УрО РАН 
 
 
Т. Я. Ашихмина 
 
 
 
 
МЕТОДЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА 
ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ 
 
 
Учебно-методическое пособие 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Москва    Вологда 
«Инфра-Инженерия» 
2024 
 
1 

УДК 574 
ББК 28.080 
А98 
 
 
Рецензенты: 
доктор биологических наук, профессор кафедры экологии и природопользования  
Вятского государственного университета Л. В. Кондакова; 
доктор биологических наук, профессор кафедры биологии растений, селекции  
и семеноводства, микробиологии Вятского государственного агротехнологического  
университета Л. И. Домрачева; 
доктор биологических наук, профессор кафедры экологии и техносферной безопасности  
Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю. А.  
Е. И. Тихомирова 
 
 
 
 
 
Ашихмина, Т. Я. 
А98   
Методы экологического мониторинга окружающей среды : учебнометодическое пособие / Т. Я. Ашихмина. – Москва ; Вологда : ИнфраИнженерия, 2024. – 372 с. : ил., табл. 
ISBN 978-5-9729-2030-3 
 
Включает методики качественного и количественного физико-химического и 
биологического анализа, необходимые для организации экологического мониторинга 
природных сред и объектов на территории микрорайона образовательного учреждения, которые могут быть использованы в проектной деятельности, исследовательской 
работе по выполнению курсовых и выпускных квалификационных работ. Предлагается программа экспериментальной деятельности в форме экологического паспорта территории микрорайона образовательного учреждения. Включены сведения об основных проблемах современности, экологический словарь терминов и понятий, а также 
перечень реактивов, приборов и оборудования, которые необходимы для проведения 
исследовательской работы по предлагаемой программе экологического мониторинга 
своей местности. 
Для учащихся и студентов учреждений среднего профессионального образования 
(техникумов, училищ, колледжей, лицеев), а также учреждений системы дополнительного образования. 
 
 
УДК 574 
ББК 28.080 
 
 
ISBN 978-5-9729-2030-3 
© Ашихмина Т. Я., 2024 
 
© Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 
 
© Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 
 
2 

ПРЕДИСЛОВИЕ 
 
Одной из эффективных форм работы по изучению экологии является исследовательская деятельность, в ходе которой происходит непосредственное 
общение обучающихся с природой, приобретаются навыки научного эксперимента, развивается наблюдательность, пробуждается интерес к изучению конкретных экологических вопросов. 
Ориентированность системы учреждений образования на экологическое 
воспитание подрастающего поколения позволяет молодым исследователям активно приобщаться к исследовательской работе по изучению природных сред и 
экосистем своего родного края, побуждает к участию в экологических конкурсах, олимпиадах, научных студенческих конференциях, летних лагерях, экологических экспедициях, способствует обмену результатами исследований через 
современные телекоммуникационные средства. 
За последние годы в каждом регионе накоплен соответствующий ценный 
опыт объединения усилий ученых, преподавателей, студентов и учащихся по 
привлечению к участию школьников, студенческой молодёжи к исследовательской деятельности по оценке состояния и защите окружающей среды своей 
местности. С этой целью проводятся экологические акции, форумы, форсайты, 
научные конференции, молодежные конкурсы, олимпиады, тематические диктанты, интеллектуальные игры и другие мероприятия. Участие в них значительно повышает интерес молодых исследователей к изучению экологических 
проблем своего родного края, желанию посвятить себя очень важной и востребованной профессии эколога. 
Эффективность исследовательской работы по экологии может быть значительно выше, если она будет проводиться на постоянной основе, по единым или 
скоординированным программам и методам исследования природных сред и 
объектов. С этой целью ещё в 1996 году под редакцией автора данного издания 
была разработана программа школьного экологического мониторинга для 
учреждений образования в Кировской области. В помощь учителям и учащимся 
было подготовлено и издано методическое пособие «Экология родного края», 
посвящённое методам исследования доступным для участия в них школьников. 
Затем по рекомендации Министерства образования Российской Федерации и 
Госкомитета Российской Федерации по охране окружающей среды было подготовлено и издано для них в 2000 году учебно-методическое пособие «Школьный экологический мониторинг». Материал этого пособия представлял своеобразную единую программу исследовательской деятельности по единым показателям и методам исследования природных сред и объектов ученическими коллективами образовательных учреждений нашей страны. Программа школьного 
экологического мониторинга реализуется в учреждениях образования Кировской области в течение уже более 20 лет. В начале данного столетия во многих 
школах в учебные планы был включен предмет «Экология». В вузах началась 
подготовка учителя по специальности «Учитель экологии». По предложению 
издательства «Академический проект» в помощь учителям по экологии и студентам практикантам в школах было подготовлено и издано в 2005 г. учебно3 

методическое пособие «Экологический мониторинг». Следует отметить, что 
вовлеченность в исследовательский поиск по экологии на сегодня значительно 
выше в системе школьного и вузовского образования, чем в системе среднего 
профессионального образования (техникумы, училища, колледжи, учебноконсультативные отделения, подготовительные курсы и другие структурные 
подразделения). Восполнить данный пробел – основная цель данного учебнометодического пособия. 
Концепция и программа мониторинговых исследований, опубликованные 
ранее в книге «Экология родного края» (под ред. Т. Я. Ашихминой, 1996), учебно-методическом пособии «Школьный экологический мониторинг» (под ред.  
Т. Я. Ашихминой, 2000 г.) и «Экологический мониторинг» (под ред. Т. Я. Ашихминой, 2005 г.), положены в основу данного учебного пособия. Так же как и в 
предыдущих учебно-методических пособиях, в данном издании предлагаются 
методические подходы по организации экологического мониторинга территории 
в микрорайоне образовательного учреждения (техникума, училища, колледжа, 
лицея и т. д.). Даны рекомендации по описанию исследуемой территории микрорайона на примере образовательного учреждения, составлению ее физикогеографической характеристики, картографированию. Обновлены и дополнены 
показатели оценки состояния природных сред и объектов и, соответственно, используемые методы экологического мониторинга биоты, почвы, воды, воздушной среды, здоровья обучающихся. Нет сомнения в том, что образовательные 
учреждения среднего профессионального звена подготовки кадров значительно 
более оснащены, чем школы приборной базой, материалами и реактивами. В 
связи с этим у них имеется большая возможность проводить мониторинговые 
исследования не на качественном, а на количественном уровне с применением 
методов физико-химического анализа. На это также ориентирован материал данного учебного пособия. Итоговым разделом пособия является экологический 
паспорт территории микрорайона образовательного учреждения, своеобразный 
сводный отчет о проделанной работе по изучению экологического состояния 
природных сред и объектов родного края на примере территории микрорайона 
своего учебного заведения. 
В приложениях к данному учебно-методическому пособию включены информационные материалы по экологическим проблемам наиболее значимым в 
настоящее время, предлагается словарь терминов экологического мониторинга, 
предложен перечень оборудования и приборов.  
Безусловно, в каждом регионе, образовательном учреждении есть свои педагоги, учителя-подвижники, мастера-наставники, воспитатели, методисты 
увлеченные, обладающие профессиональным уровнем экологических знаний и 
культуры, умеющие учить мыслить экологически, проявлять гуманное отношение к природе, привлекать с ранних лет участвовать в исследовательской деятельности по изучению своего родного края своих воспитанников. Данное пособие будет им в помощь, а также молодым исследователям: учащимся и студентам при проведении поисковых, научно-исследовательских работ по изучению своего родного края.  
 
4 

ГЛАВА 1 
 
ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ  
И ПРОЕКТНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ 
В СИСТЕМЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ 
 
Сегодня, как никогда, перед человечеством стоит вопрос о необходимости 
изменения своего отношения к Природе и обеспечения соответствующего воспитания и образования нового поколения. Основой как национального, так и 
мирового развития общества должна стать гармония человека и природы. Каждый человек должен понимать, что только в гармонии с природой возможно его 
существование на планете Земля. 
Человечество подошло к порогу, за которым нужны и новая нравственность, и новые знания, новый менталитет, новая система ценностей. Безусловно, их нужно создавать и воспитывать с детства. С детства надо учиться жить в 
согласии с природой, ее законами и принципами [1].  
Экологическое образование должно охватывать все возрасты, оно должно 
стать приоритетным, опережающим все другие области хозяйственной деятельности. Экологическими знаниями, подобно арифметике, должны обладать 
все независимо от специальности, характера учебы и работы. Поэтому важным 
звеном современного образования все в большей степени являются экологическое образование и воспитание. Содержательным ядром экологического образования являются три взаимосвязанных его части [2]: 
– знание экологических законов, правил, теорий, научных фактов; осознание единства в системе «природа – человек»; 
– эмоционально-эстетическое и нравственное восприятие природы, художественные образы ее выражения и отношение человека к ней;  
– деятельность в реальных социоприродных ситуациях, связанных с решением экологических проблем. 
Задача образовательного учреждения состоит не только в том, чтобы 
сформировать определенный объем знаний по экологии, но и способствовать 
приобретению навыков научного анализа явлений природы, осмыслению взаимодействия общества и природы, осознанию значимости своей практической 
помощи природе. 
Формирование таких качеств у обучающихся особенно эффективно происходит в процессе самостоятельной поисково-исследовательской деятельности. 
Исследовательская деятельность – один из методов проблемного обучения. Исследовательский характер деятельности способствует воспитанию у молодых 
исполнителей инициативы, активного, добросовестного отношения к научному 
эксперименту, увеличивает интерес к изучению экологического состояния своей местности, экологических проблем родного края. Экологическая исследовательская работа на всех уровнях образования должна стать одной из наиболее 
массовых и перспективных форм практической деятельности обучающейся молодёжи.  
5 

Перспективы для развития этого вида деятельности существенно увеличиваются при установлении тесных контактов образовательных учреждений (колледжей, лицеев, школ, училищ и техникумов) с вузами, непосредственном участии вузовских преподавателей, ученых и специалистов в проведении исследовательских практикумов и факультативов по экологии, работы по руководству 
отдельными экспериментальными темами. Большое значение при этом имеет 
практическая направленность проводимых исследований. Тематика исследовательских проектов может быть предложена самим молодым исследователем, а 
также преподавателями кафедр вузов, научными сотрудниками экологических 
лабораторий, отдельными исследователями и выполняться в образовательном 
учреждении под их руководством.  
Исследование по экологии должно сочетать в себе использование теоретических знаний и эксперимента, требует умения моделировать, строить план исследования, осуществлять эксперимент, иметь навыки экологического картографирования, построения схем, диаграмм. При возникновении неожиданных 
результатов в эксперименте юный исследователь должен уметь подтвердить их 
в нескольких повторных экспериментах, добиваясь хорошей воспроизводимости полученных результатов, помня о том, что единичный результат не есть в 
действительности научный факт. 
Если изучаемая тема исследовательской проектной работы является коллективной, то важно, чтобы каждый член данного исследовательского коллектива имел определенные обязанности и проявлял особую ответственность за 
результаты своей работы. 
В процессе исследовательской деятельности молодой исследователь должен научиться сам формулировать решаемую экологическую проблему, выдвигать и обосновывать причины ее возникновения, разрабатывать и проводить 
эксперимент, делать выводы и предложения. Хорошо организованная исследовательская деятельность по экологии способствует формированию у обучающейся молодежи экологических знаний по общим, региональным и локальным 
проблемам; углубляет и закрепляет знания по общетеоретическим гуманитарным и естественнонаучным предметам. 
Большое воспитательное значение имеет эмоциональное воздействие экологического эксперимента. Исследовательский эксперимент, воздействуя на 
молодых исполнителей, возбуждает интерес к решению экологических проблем 
и в особенности к изучению проблем своей местности, вызывает чувство удовлетворения полученными результатами; возникает чувство сопричастности за 
судьбу природных объектов, осознание значимости практической помощи природе родного края. В процессе такой деятельности молодые исследователи 
учатся находить возможности, позволяющие реализовать знания, умения и 
навыки в решении реальных экологических проблем; участвовать в работе, 
приносящей пользу природе как общему дому; понимать, что знания и умения 
по изучению местности, по охране окружающей среды, которые они получают 
в образовательном учреждении, будут полезны в их дальнейшей жизни.  
Такой подход к организации исследовательской деятельности способствует повышению качества экологического образования, обеспечению пре6 

емственности образовательных уровней. Аккуратность в эксперименте, творческая закалка, полученные в процессе исследовательской деятельности как в 
школе, так при дальнейшем обучении в техникуме, лицее, училище, колледже 
не пропадают бесследно. В вузах такие учащиеся, как правило, продолжают самостоятельную научно-исследовательскую работу, становятся активными членами студенческих научных обществ. 
В связи с этим в основу экологического образования с юных лет следует 
положить методологические подходы, активизирующие данный вид деятельности обучающихся. В педагогической практике многие годы складывается целенаправленная работа по организации системы различных форм и видов деятельности по приобщению учащихся и студентов к природе и ее исследованию. 
В учреждениях образования развивается достаточно большое разнообразие видов учебно-исследовательской деятельности по изучению и охране окружающей среды. Это различные виды поисково-исследовательской работы, экологокраеведческой, историко-этнографической, теоретико-исследовательской, опытнической, экспериментальной и др. 
Основными формами экологической работы, в которых реализуются эти 
виды деятельности на базе средних специальных учебных заведений могут 
быть: экологические кружки, научно-исследовательские группы, лаборатории, 
экологические отряды, клубы, центры, Дома творчества, экологические летние 
лагеря, практики, экспедиции, студенческие научные общества, научнопрактические конференции и многое другое. На сегодня данные формы экологической работы действуют не только в учебных учреждениях, но и в условиях 
системы учреждений дополнительного образования.  
Из всего многообразия видов исследовательской деятельности обучающихся в школе, техникуме и в вузе по экологии можно выделить три основных: 
– теоретические исследования; 
– прикладные, опытно-проблемные; 
– системные, комплексные исследования по единой программе экологического мониторинга. 
Теоретико-исследовательская деятельность, прежде всего, направлена на 
изучение литературы, подготовку докладов, статей, проведение тематических 
конференций по проблемам экологии. Сюда входит эколого-краеведческая деятельность, способствующая выявлению особенностей отношений природы, истории и культуры родного края. 
Большинство прикладных, опытно-проблемных исследований проводится 
в виде индивидуальных экспериментальных заданий и самостоятельных исследований по прикладной региональной, проблемной тематике, например, по 
изучению и описанию природных ресурсов родного края, видового состава растительности, животного мира; составлению кадастра и инвентаризации памятников природы; изучению редких и исчезающих видов животных и растений; 
типов почв; динамики процессов в ландшафте; оценке роли отдельных компонентов в природе; изучению состояния и санитарной расчистке родников; разработке экологических троп; опытнической работе и многое другое. Практика 
педагогической деятельности показывает, что наиболее приемлемыми и актив7 

но применяемыми видами исследовательской работы по экологии в учреждениях образования являются пока прикладные и опытно-проблемные исследования. 
Третий вид деятельности, включающий системные, комплексные исследования, вводится в практику работы учреждений образования лишь в последние 
годы. Он предусматривает организацию экологических исследований по единой программе экологического мониторинга с участием обучающихся младших 
и старших курсов под руководством преподавателей, а также волонтеров - студентов вузов. Это очень важная составляющая образовательного и воспитательного процесса, проводимая по определенным пространственным, параметрическим и временным показателям с целью оценки, изучения состояния и 
слежения за изменениями окружающей среды своей местности. 
Характер исследовательских работ по экологии отличается от других видов исследовательской деятельности рядом особенностей: 
1. Исследовательская работа по экологии чаще других имеет проблемный 
характер и поисковую направленность. Юный исследователь в процессе эксперимента должен найти ключ к решению поставленной проблемы, аргументируя 
его полученными результатами или данными из литературных источников. 
2. Высокая степень достоверности и объективности в экологическом эксперименте обеспечивается только за счет систематических, программных, комплексных исследований, что позволяет на основе большого банка данных делать взвешенные оценки, прогнозы, правильные выводы по состоянию изучаемого объекта. 
3. Экологические исследования представляют собой сочетание теоретических знаний в области различных дисциплин, экологической культуры и практических действий. 
В настоящее время пока отсутствуют педагогически обоснованные требования к организации и осуществлению исследовательской деятельности по экологии и критерии ее оценки. Некоторые подходы к ним, с учетом образовательного и психолого-возрастного уровня развития обучающихся, предлагаются в 
данном пособии. 
На уровень экспериментального исследования влияет то, как юный исследователь умеет организовать свою работу, поставить эксперимент, просчитать 
вперед свои действия, производить моделирование и прогнозирование изучаемых явлений и процессов. При выполнении исследовательской работы важно 
не только провести наблюдения, поставить эксперимент, но и установить сущность исследуемых явлений, проанализировать результаты эксперимента и 
наблюдений, проследить, что изменилось по сравнению с предыдущими исследованиями, а что осталось неизменным, соотнести результаты с целями и сделать выводы.  
Для начинающих исследователей такой вид деятельности – первая проба 
сил в исследовательской работе. Это, безусловно, большой, творческий и серьезный труд, в процессе которого вырабатывается характер, настойчивость, кропотливость, ответственность за результаты исследования, вырабатываются 
навыки природоохранной деятельности, происходит осознание самого себя.  
8 

В этой работе необходим достаточно большой запас знаний, навык общения с 
литературой, умение вести самостоятельно экспериментальную работу. 
Темы исследовательских работ и проектов по экологии следует подбирать, 
исходя из реалий жизни. Все, что изучается, должно стать для молодого исследователя личностно-значимым, повышать его интерес и уровень знаний. Однако предлагаемые темы и рекомендуемые юному исследователю методы исследования не должны выходить за зону его ближайшего развития, не должны 
превышать его психолого-физиологические возможности. Исследовательская 
деятельность должна вызывать желание работать, а не отталкивать своей сложностью и непонятностью. Педагогам, волонтерам-наставникам студентам вузов 
необходимо возбудить познавательный интерес к предложенным темам исследования, показать их важность как для решения проблем своего села, города, 
хозяйства, так и для развития личности самих обучающихся, совершенствования их умственных способностей и практических навыков.  
Основными направлениями экологических исследований и темами проектной деятельности могут быть: 
– методы и подходы по изучению и сохранению биоразнообразия – флоры 
и фауны родного края; 
– методы исследования экосистем водоёмов, оценка их состояния, меры и 
мероприятия по их сохранению и очищению; 
– методы исследования лесных, луговых экосистем, роль их в углеродном 
балансе исследуемой территории; 
– современные методы исследования почв, состояния почвенного покрова, 
техногенная нагрузка на почвы, пути и методы снижения техногенной нагрузки; 
– состояние атмосферного воздуха микрорайона образовательного учреждения по биологическим и физико-химическим показателям, выявление источников загрязнения и наиболее опасных загрязняющих веществ, установление ареалов загрязнения; 
– изучение влияния автотранспортной нагрузки на атмосферный воздух 
микрорайона образовательного учреждения, разработка транспортных схем, 
объездных магистралей, мер, обеспечивающих использование безопасного топлива для различных транспортных средств; 
– климатические и фенологические наблюдения в природе, выявление изменений, прогноз состояния природных сред и объектов; 
– проект «Чистая страна», ответственное производство и потребление, методы и подходы раздельного сбора мусора, технологии переработки вторичного 
сырья; 
– пути, методы и технологии озеленения улиц, парков, восстановление и 
охрана родников, зон отдыха, создание экологической тропы на территории 
микрорайона образовательного учреждения; 
– недорогая и чистая энергетика, перспективы использования альтернативной энергетики, технологии сбережения природного сырья; 
– организация экологического мониторинга природных сред и объектов на 
территории микрорайона образовательного учреждения; 
9 

– партнерство в интересах сохранения природы родного края: «техникумвуз-предприятие», «педагог-волонтер (студент)-учащийся техникума, училища», преподаватель-родители – студент», «студент младшего курса – студент 
старшего курса» и т. д.; 
– пути и методы формирования экологической культуры и экологического 
общественного сознания населения. 
Тема исследования конкретного исследователя или исследовательской 
группы может быть выбрана не только в рамках данных направлений исследований, но и по предложению самого исследователя, его родителей, наставника 
из числа студента вуза или педагога.  
Основным объектом исследовательской проектной деятельности по экологии необходимо считать экосистему и процессы, в которых она участвует. Молодые исследователи должны научиться изучать экосистему, ее компоненты, 
связи, отношения, уровни и этапы развития, пространственно-временные характеристики. Уметь доказательно объяснять функции, природные и антропогенные изменения экосистемы, формулировать выводы, приводить примеры, 
комментировать графики, таблицы, схемы, уметь применять методы исследования в оценке состояния экосистем, предсказывать возможные изменения экосистем, собирать и анализировать экологическую информацию. 
При организации исследовательской работы педагог, а также волонтернаставник из числа студентов вузов должны помочь начинающему исследователю: 
– в выборе темы исследования, обосновании необходимости данной работы, формулировке цели, выдвижении гипотез и постановки конкретных задач; 
– в выборе объекта экологических исследований, в приемах и методах работы; 
– в отработке и разработке методик исследований, отборе и подготовке необходимого оборудования, приборов, реактивов; 
– в составлении плана и последовательности работ, включая планирование 
эксперимента; 
– в организации дневника наблюдений, регистрирования хода работ; 
– в обработке собранного и полученного материала, формулировке выводов, рекомендаций, написании отчета.  
Если работа запланирована не на один год, то в процессе ее постепенно 
усложняется исследовательская деятельность и увеличивается доля самостоятельной работы молодых исследователей. В ходе выполнения исследовательской работы преподаватель должен стремиться развивать у молодых исследователей понимание уникальной ценности природной среды, формировать экологическую ответственность, которая тесно связана с таким качеством личности, 
как самоконтроль, умение предвидеть ближайшие и отдаленные последствия 
своих действий в природной среде, критическое отношение к себе, другим  
и т. д. 
Исследовательская деятельность по экологии предполагает наличие нескольких основных этапов: 
 
10