Мониторинг природной среды

УДК	 9.910(075.8)
ББК	 20.1
	
Б30
Реценз ен ты:	 д-р биол. наук, зав. лабораторией методов реабилитации техногенных ландшафтов Л. Г. Бакина (С.-Петерб. центр экологической безопасности РАН); 
	
канд. сельхоз. наук, доцент М. А. Надпорожская (С.-Петерб. гос. 
ун-т)
Рекомендовано к публикации  
Учебно-методической комиссией по УГСН 05.00.00 «Науки о Земле»  
Санкт-Петербургского государственного университета 
Б30
Бахматова К. А.
Мониторинг природной среды: учеб. пособие.  — СПб.: 
Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2022. — 176 с. 
ISBN 978-5-288-06272-8
Учебное пособие посвящено теоретическим и прикладным аспектам 
мониторинга окружающей среды. Рассмотрены виды антропогенных воздействий на компоненты природной среды (атмосферный воздух, водные 
объекты, почвы, живые организмы). Показаны уровни техногенных нагрузок и экологического нормирования, а также возможности использования биоиндикации и биотестирования в экологическом мониторинге.
Предназначено студентам высших учебных заведений, обучающимся 
по направлениям «География», «Экология», «Геоэкология», «Природопользование», «Почвоведение», а  также широкому кругу специалистов 
в области естественных наук.
УДК 9.910 (075. 8)
ББК 20.1
Проект — победитель ежегодного  
открытого конкурса учебных изданий СПбГУ  
«Университетский заказ — 2021»
	
©	 Санкт-Петербургский  
ISBN 978-5-288-06272-8	
	
государственный университет, 2022

СОДЕРЖАНИЕ
Список основных сокращений................................................................ 	
4
Введение.
...................................................................................................... 	
5
1.	
Состояние окружающей среды.  
Понятие о мониторинге природной среды.
................................. 	
7
2.	
Устойчивость экосистем и их компонентов  
в условиях антропогенного воздействия..................................... 	
15
3.	
Экологическая токсикология.  
Экологическое нормирование........................................................ 	
23
4.	
Ксенобиотики и другие органические загрязнители.
................ 	
31
5.	
Мониторинг атмосферного воздуха.
.............................................. 	
40
6.	
Мониторинг водных объектов........................................................ 	
70
7.	
Почвенно-экологический мониторинг.
......................................... 	
93
8.	
Биологический мониторинг............................................................ 	 100
9.	
Мониторинг воздействия на окружающую среду  
объектов промышленности.
............................................................ 	 114
10.	 Мониторинг экологической обстановки городов.
...................... 	 125
11.	 Мониторинг воздействия на окружающую среду  
хранения и переработки отходов.
.................................................. 	 144
12.	 Мониторинг динамики природной среды.
................................... 	 150
Источники.................................................................................................... 	 161
Использованная литература.
................................................................... 	 162
Рекомендуемая литература.
..................................................................... 	 170
Приложение................................................................................................. 	 171

СПИСОК ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ
АИС	
—	автоматизированная информационная система
БПК	
—	биохимическое потребление кислорода
ГТС	
—	Геотехническая система 
ГХЦГ	
—	гексахлорциклогексан
ДДТ	
—	4,4-дихлордифенилтрихлорметилметан
ЕГСЭМ	 —	Единая государственная система экологического мониторинга России 
ИАЧ	
—	индекс атмосферной чистоты 
ИЗА	
—	индекс загрязнения атмосферы 
ИЗВ	
—	индекс загрязнения вод 
ЛПВ	
—	лимитирующие показатели вредности
ООПТ	 —	особо охраняемая природная территория
ПАУ	
—	полиароматические углеводороды
ПДВ	
—	предельно допустимый выброс 
ПДК	
—	предельно допустимая концентрация
ПДС	
—	предельно допустимый сброс 
ПЗА	
—	потенциал загрязнения атмосферы
ПТС	
—	природно-технические системы 
ПХБ	
—	полихлорированные бифенилы 
СИ	
—	стандартный индекс 
СКФМ	 —	станция комплексного фонового мониторинга
СОЗ	
—	стойкие органические загрязнители
СПАВ	 —	синтетические поверхностно-активные вещества 
ТБО	
—	твердые бытовые отходы
ТМ	
—	тяжелые металлы
ХОС	
—	хлорорганические соединения 
ХПК	
—	химическое потребление кислорода 
ФОС	
—	фосфорорганические соединения
УГСМ	 —	управление по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды
4

ВВЕДЕНИЕ
Учебное пособие призвано дополнить и  углубить представления обучающихся о состоянии и динамике окружающей среды 
с  учетом возрастающей техногенной нагрузки и  познакомить 
с методическими основами мониторинга природной среды. При 
подготовке курсовых и выпускных квалификационных работ по 
учебной дисциплине «Мониторинг природной среды» студенты 
бакалавриата направления «География», специализирующиеся 
в  области физической географии, ландшафтоведения и  биогеографии, должны уметь использовать разнообразные данные 
о  компонентах географической оболочки (атмосфера, гидросфера, почвы и др.), получаемые в рамках мониторинга, проводимого специализированными организациями и учеными разного 
профиля. Примеры таких данных, взятые из  государственных 
докладов о  состоянии окружающей среды в  России и  отдельных регионах, а также из научных публикаций, приводятся 
 
в пособии.
Выполняя научные и прикладные работы в области физической 
географии, биогеографии и  почвоведения, важно уметь дифференцировать природную и  антропогенную динамику изучаемых 
объектов (почвы, растительность, животный мир, ландшафты). 
Анализ динамики природной среды и ее отдельных компонентов 
является одной из  задач экологического мониторинга. В  рамках 
курса студенты-географы продолжают знакомство с  подходами 
к экологическому нормированию и управлению качеством окру5

Введение
жающей среды, что необходимо при оценке ее состояния и практическом использовании данных мониторинга. В пособии также 
уделено внимание технологиям, направленным на защиту окружающей среды, таким как снижение и очистка сбросов и выбросов, 
утилизация отходов и т. п., так как конечная цель мониторинга — 
не допустить деградации природной среды, уменьшить риск развития негативных изменений ландшафтов в  результате деятельности человека.

1.	Состояние окружающей среды.  
Понятие о мониторинге 
природной среды
Во второй половине ХХ в. техногенное воздействие на биосферу 
достигло критического уровня. Проявились такие признаки деградации природной среды, как сокращение биологического разно- 
образия, нарушение природных круговоротов веществ, накопление отходов производства и  потребления (в  том числе токсичных), истощение невозобновляемых природных ресурсов 
[Дмитриев, Фрумин, 2004]. Экологические проблемы стали предметом усиленного внимания ученых, общественных деятелей, политиков. Подтверждением общественной значимости проблем, 
связанных с  антропогенным воздействием на природную среду, 
стал ряд крупных международных совещаний, проведенных под 
эгидой ООН, и принятые на них решения.
Международные совещания по вопросам  
охраны окружающей среды
Конференция ООН по вопросам охраны природы (1972, Стокгольм). В ней участвовали делегации из 113 стран. Была принята 
Декларация об охране окружающей среды. Создана специальная 
структура  — Программа ООН по окружающей среде (ЮНЕП) 
с целью разработки рекомендаций по наиболее острым проблемам 
экологического кризиса. Приняты рекомендации по организации 
глобальной системы мониторинга окружающей среды. Образован 
добровольный Фонд окружающей среды. 5  июня объявлен Всемирным днем окружающей среды.
Конференция ООН по окружающей среде и развитию (1992 г., 
 
Рио-де-Жанейро (Бразилия)). В  ней участвовали делегации 
178 стран.
7

Мониторинг природной среды
Участниками конференции были подготовлены и утверждены 
два основополагающих документа: 
1.	 Декларация по окружающей среде и развитию (27 принципов 
обеспечения безопасного и  устойчивого будущего народов 
мира).
2.	 Повестка дня на XXI век — программа действий, направленная 
на реализацию концепции глобального устойчивого развития. 
Всемирный саммит по устойчивому развитию — «Рио-де-Жанейро + 10» (2002 г., Йоханнесбург (ЮАР)). Обсуждались вопросы 
загрязнения воды, экологически чистой энергии, здравоохранения, сельского хозяйства и сохранения биоразнообразия Земли. 
Оценены достижения, появившиеся новые проблемы; цели, обещания и обязательства «Повестки дня на XXI век» трансформированы в практические действия.
Конференция Организации Объединенных Наций (ООН) по 
устойчивому развитию  — «Рио  +  20» (2012  г., Рио-де-Жанейро). 
Разработана стратегия по снижению уровня бедности, содействию 
развитию социальной справедливости и обеспечению мер по охране окружающей среды с  учетом всех факторов. Обсуждались 
проблемы «зеленой экономики» и устойчивого развития.
Документ Хартия Земли появился в результате шестилетнего 
международного диалога с  целью выработки общечеловеческих 
целей и  общих ценностей. Он был подготовлен по инициативе 
гражданского сообщества и официально принят на собрании Комиссии Хартии Земли в штабе ЮНЕСКО в Париже (март 2000 г.).
Миссией Хартии Земли является пропаганда перехода к устойчивому образу жизни и формированию глобального сообщества, 
основанного на общих этических принципах, включающих в себя 
уважение, общую ответственность людей и заботу обо всем живом 
сообществе, принципы экологической целостности, всеобщие 
права человека, уважение к культурному разнообразию, экономическую справедливость, демократию и культуру мира.
Мониторинг окружающей среды (экологический мониторинг) — 
комплексная система наблюдений за состоянием окружающей 
среды, возможными ее изменениями под влиянием деятельности 
человека, контроль таких изменений и  проведение мероприятий 
8

1. Состояние окружающей среды…
по управлению окружающей средой [Уайт, 1990]. При проведении 
мониторинга важно выделить антропогенную составляющую изменений на фоне природных процессов [Бухгалтер и др., 2007]. Различают глобальный, региональный и локальный уровни мониторинга.
Три основных составляющих мониторинга: 1)  наблюдения за 
факторами и  состоянием среды; 2)  оценка фактического состояния природной среды; 3) прогноз состояния окружающей среды 
и  оценка этого состояния. Мониторинг включает оценку риска 
возникновения тех или иных негативных явлений и  процессов. 
Важно, чтобы по результатам мониторинга принимались решения, 
направленные на улучшение качества среды и предотвращение его 
ухудшения. Для достижения этой цели в структуру мониторинга 
нередко включают «блок управления» (разработку мероприятий 
по защите окружающей среды) [Королев, 2007].
Термин «мониторинг природной среды» появился накануне конференции, проходившей в Стокгольме (1972 г.). Первые предложения 
по организации мониторинга были выработаны Научным комитетом 
по проблемам окружающей среды (англ. Scientific Committe On Problems of the Enviroment — SCOPE). В дальнейшем службы мониторинга 
были созданы во многих странах. В 1988 г. учрежден Всемирный центр 
мониторинга охраны природы (англ. World Conservation Monitoring 
Center, WCMC, с  2000  г.  — UNEP-WCMC), деятельность которого 
направлена, прежде всего, на охрану и  изучение биоразнообразия 
и функционирования экосистем. В Соединенных Штатах Америки 
мониторинг окружающей среды курирует Агентство по защите окружающей среды (сайт www.epa.gov). Объектами изучения и контроля 
являются воды и водно-болотные угодья, атмосферный воздух (поллютанты, парниковые газы, кислотные осадки), изменения климата 
(отслеживаются через систему индикаторов), чрезвычайные ситуации, отходы, химические вещества, пестициды.
Сеть наблюдений за изменениями окружающей среды в Великобритании (www.ecn.ac.uk — Environmental Change Network) контролирует состояние наземных и  водных экосистем. Наземные 
наблюдения включают: метеорологический контроль, изучение 
химии атмосферы (например, содержание диоксида азота), химии 
атмосферных осадков и поверхностных вод, почвенного раствора, 
свойств почвы. Изучаются также растительность, беспозвоночные, 
9

Мониторинг природной среды
характер землепользования. В пресных водоемах контролируется 
химический состав и  качество вод, фитопланктон, макрофиты, 
зоопланктон, макроскопические беспозвоночные.
В СССР обсуждение проблемы мониторинга началось с 1974 г., 
накануне международной конференции в Найроби. Следует отметить, что еще с 1964 г. в СССР проводился регулярный контроль 
состояния атмосферы (350  точек наблюдения, в  основном в  городах). Концепция мониторинга в  СССР была сформулирована 
Ю. А. Израэлем, который с 1974 г. руководил Главным управлением 
Гидрометеорологической службы при Совете министров СССР, а 
в 1978 г. возглавил Государственный комитет СССР по гидрометеорологии и контролю природной среды. В 1975 г. появилась статья 
акад. И. П. Герасимова «Научные основы современного мониторинга окружающей среды». В этой работе были выделены три вида 
мониторинга: 1) биоэкологический (санитарно-гигиенический) — 
влияние среды на состояние здоровья человека; 2) геоэкологический (геосистемный) — наблюдения за изменением природных систем и превращением их в природно-технические; 3) биосферный. 
В Конституции РФ в ст. 42 каждому гражданину гарантировано 
право на благоприятную окружающую среду, достоверную информацию о ее состоянии и на возмещение ущерба, причиненного его 
здоровью или имуществу экологическим правонарушением.
Основным законом, регулирующим воздействие на окружающую среду в России, является Федеральный закон «Об охране 
окружающей среды» №7-ФЗ от 10.01.2002. В законе сформулированы следующие определения.
Нормативы в  области охраны окружающей среды (далее 
также — природоохранные нормативы) — установлены для определения качества окружающей среды и допустимого воздействия 
на нее, при соблюдении которых обеспечивается устойчивое функционирование естественных экологических систем и сохраняется 
биологическое разнообразие. 
Нормативы качества окружающей среды  — установлены 
в  соответствии с  физическими, химическими, биологическими 
и иными показателями для оценки состояния окружающей среды, 
при соблюдении которых обеспечивается благоприятная окружающая среда.
10

1. Состояние окружающей среды…
Нормативы допустимого воздействия на окружающую 
среду — установлены в соответствии с показателями воздействия 
хозяйственной и иной деятельности на окружающую среду, при 
которых соблюдаются нормативы качества окружающей среды.
Нормативы допустимой антропогенной нагрузки на окружающую среду — установлены в соответствии с величиной допустимого совокупного воздействия всех источников на окружающую 
среду и (или) отдельные компоненты природной среды в пределах 
конкретных территорий и (или) акваторий и при соблюдении которых обеспечивается устойчивое функционирование естественных 
экологических систем и сохраняется биологическое разнообразие.
Нормативы допустимых выбросов и  сбросов химических 
веществ, в том числе радиоактивных, иных веществ и микроорганизмов (далее также  — нормативы допустимых выбросов 
и сбросов веществ и микроорганизмов) — установлены для субъектов хозяйственной и иной деятельности в соответствии с показателями массы химических веществ, в том числе радиоактивных, 
иных веществ и микроорганизмов, допустимых для поступления 
в  окружающую среду от стационарных, передвижных и  иных 
источников в установленном режиме и с учетом технологических 
нормативов, при соблюдении которых обеспечиваются нормативы качества окружающей среды.
Единая государственная система экологического мониторинга 
России (ЕГСЭМ). В 1993 г. вышло первое постановление Правительства РФ о создании ЕГСЭМ, но в тот период сама система создана 
не была. В 2011 г. Правительство РФ вернулось к этой проблеме, 
в законодательство были внесены изменения, которыми предусматривается создание ЕГСЭМ, порядок его организации и  ведения, 
создание федеральной информационной системы по сбору и обработке данных о состоянии окружающей среды.
В Федеральном законе от 10.01.2002 «Об охране окружающей 
среды» (ред. от 30.07.2020) имеется Глава X. Государственный экологический мониторинг (Государственный мониторинг окружающей среды) (в ред. Федерального закона от 21.11.2011 № 331-ФЗ 
«О внесении изменений в Федеральный закон «Об охране окружающей среды» и  отдельные законодательные акты Российской 
11