Экологический мониторинг водных объектов

ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ 

МОНИТОРИНГ ВОДНЫХ 

ОБЪЕКТОВ

И.О. ТИХОНОВА
Н.Е. КРУЧИНИНА

Москва

ИНФРА-М

202УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

2-е издание, исправленное и дополненное

Допущено Учебно-методическим объединением по образованию в области химической 

технологии и биотехнологии в качестве учебного пособия для студентов вузов, 

обучающихся по направлению «Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической 

технологии, нефтехимии и биотехнологии»

УДК [556+504.064.3] (075.8)
ББК 26.222:20.18я73
 
Т46

Тихонова И.О.

Т46 
 
Экологический мониторинг водных объектов : учебное пособие / 

И.О. Тихонова, Н.Е. Кручинина. — 2-е изд., испр. и доп. — Москва : 
ИНФРА-М, 2023. — 202 с. — (Высшее образование: Бакалавриат). — 
DOI 10.12737/ 966 056.

ISBN 978-5-16-015959-1 (print)
ISBN 978-5-16-109246-0 (online)
В учебном пособии рассмотрены вопросы, связанные с системами 

мониторинга водных объектов и оценкой антропогенного воздействия 
на водные объекты. Изучены влияние гидродинамических условий на рас-
пространение загрязняющих веществ, задачи и принципы организации 
систем мониторинга на глобальном и локальном уровнях, комплексные 
оценки качества воды. Приведены математические модели оценки и про-
гнозирования качества вод. Дополнительно выделены сведения о биологи-
ческом мониторинге водных объектов.

Соответствует требованиям федеральных государственных образова-

тельных стандартов высшего образования последнего поколения.

Для студентов вузов, обучающихся по направлениям подготовки 

05.03.06 «Экология и природопользование», 18.03.02 «Энерго- и ресурсос-
берегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотех-
нологии», 20.03.01 «Техносферная безопасность», 20.03.02 «Природообу-
стройство и водопользование».

УДК [556+504.064.3] (075.8)

ББК 26.222:20.18я73

А в т о р ы:

И.О. Тихонова, кандидат технических наук, доцент (гл. 1—8);
Н.Е. Кручинина, доктор технических наук, профессор (введение)

Р е ц е н з е н т ы:

Ю.В. Сметанников, доктор химических наук, профессор Российского 

химико-технологического университета имени Д.И. Менделеева;

В.И. Гриневич, доктор технических наук, профессор Ивановского госу-

дарственного химико-технологического университета

ISBN 978-5-16-015959-1 (print)
ISBN 978-5-16-109246-0 (online)

© Тихонова И.О., Кручинина Н.Е., 

Десятов А.В., 2012

© Тихонова И.О., Кручинина Н.Е., 

2020, с изменениями

Данная книга доступна в цветном  исполнении 
в электронно-библиотечной системе Znanium

Список принятых сокращений

АНКОС-ВГ — автоматизированная система наблюдений 
и контроля за грязнения поверхностных вод
БПК — биохимическое потребление кислорода
ВСС — временно согласованный сброс
ГВР — Государственный водный реестр
ГГЦ — глобальный гидрологический цикл
ГИС — геоинформационная система
ГСМОС — глобальная система мониторинга окружающей 
среды
ГСН — Государственная служба наблюдений за состоянием 
окружающей среды
ГЭС — гидроэлектростанция
ЗВ — загрязняющее вещество
ИАС ГУИВ — информационно-аналитиче ская система 
сбора, обработки и представления данных государствен ного 
учета использования вод
ИЗВ — индекс загрязнения воды
Минсельхоз России — Министерство сельского хозяйства 
Российской Федерации
Минтранс России — Министерство транспорта Российской 
Федерации
НДС — нормативно допусти мый сброс
ОДУ — ориентировочный допустимый уровень
ПДК — предельно допустимая концентрация
ПДЭН — предельно допустимая экологическая нагрузка
ПО — перманганатная окисляемость
РД — руководящий документ
Росводресурсы — Федеральное агентство водных ресурсов
Росгидромет — Федеральная служба по гидрометеоро-
логии и мониторингу окружающей среды
Роснедра — Федеральное агентство по недропользованию

Список принятых сокращений

Росприроднадзор — Федеральная служба по надзору 
в сфере природопользования
СПАВ — синтетическое поверхностно-активное вещество
УКИЗВ — удельный комбинаторный индекс загрязнен-
ности воды
ЭДУ — экологически до пустимый уровень

Введение

Развитие производительных сил, значительная концен-
трация производства, развитие энергетики, наличие мощных 
транспортных потоков и трубопроводного транспорта, хими-
зация сельского хозяй ства привели к тому, что интенсивность 
водопользования и антропо генные воздействия на гидросферу 
создают угрозы необратимых из менений водных объектов, 
разрушают их экосистемы, значительно снижают годные 
к употреблению водные запасы и качество вод, а это в свою 
очередь существенно ухудшает условия обитания человека.
Системы мониторинга в настоящее время стали важным 
инстру ментом управления экологической ситуацией на водных 
объектах. Системно организованное наблюдение, применение 
современных ме тодов обработки данных, прогнозы, исполь-
зующие математические модели, позволяют экспертам форми-
ровать предложения для лиц, принимающих решения.
В настоящее время более резко выявилась роль монито-
ринга вод ных объектов в процессах лицензирования: предли-
цензионный и постлицензионный мониторинг являются необ-
ходимыми элемента ми оценки состояния водного объекта.
Возрастает роль систем мониторинга и в связи с увели-
чением количества и масштабов аварийных ситуаций, воз-
действующих на водные объекты. Прорывы нефтепроводов, 
аварии речных и морских судов, прорывы шламохранилищ, 
аварии на гидротехнических со оружениях стали, к сожа-
лению, частыми явлениями, экологические последствия ко-
торых наносят серьезный ущерб окружающей среде, биоте 
и населению. В этих условиях важную роль играет монито-
ринг водных объектов, направленный на профилактику ава-
рийных ситуа ций, анализ воздействия на окружающую среду 
острой фазы аварии и управление процессом ликвидации по-
следствий аварии.

Введение

Проблемы целенаправленного сохранения водных ре-
сурсов, улучшения качества вод и обеспечения экологической 
безопасности при использовании водных ресурсов отражены 
в Федеральном законе от 10.01.2002 № 7-ФЗ «Об охране 
окружающей среды», Водном кодексе Российской Федерации 
от 03.06.2006 № 74-ФЗ, а также в Директиве Европейского 
парламента и Совета Европейского Союза № 2000/60/ЕС 
от 23.10.2000, устанавливающей основы деятельности Сооб-
щества в области водной политики (Рамочная водная дирек-
тива — WFD).
Названные докумен ты предусматривают:
 
• обеспечение прав людей на чистую воду и благоприятную 
вод ную среду;
 
• поддержание оптимальных условий водопользования;
 
• обеспечение качества поверхностных и подземных вод 
в состоя нии, отвечающем санитарным и экологическим тре-
бованиям;
 
• обеспечение защиты водных объектов от загрязнения, 
засоре ния и истощения;
 
• предотвращение или ликвидация вредного воздействия вод;
 
• сохранение биологического разнообразия водных экоси-
стем.
Реализация перечисленных действий возможна только 
в том слу чае, если они будут обеспечены достоверной инфор-
мацией о текущем и перспективном состоянии водных объ-
ектов.
Создание и ведение системы мониторинга водных объ-
ектов осно вано на выявлении закономерностей временного 
и пространственно го распределения, взаиморасположения 
объектов мониторинга и ус тановлении системы характеристик 
изменчивости их состояния.
Информационно-логическая последовательность разра-
ботки и осуществления ведения мониторинга представлена 
на рис. 1В и 2В.

Введение

Цели и задачи

Объекты мониторинга
Определяемые показатели

Выбор числа и располо-
жения пунктов наблюдения

Продолжительность 
мониторинга

Рис. 1В. Организационная структура гидрологического мониторинга: 
программа мониторинга водных объектов

Выбор аппаратуры и оборудования

Методы обработки результатов измерений

Представление информации

Методы измерения

Передача и архивация результатов измерений

Распространение информации

Проведение измерений

Анализ и интерпретация результатов измерений

Рис. 2В. Организационная структура гидрологического мониторинга: 
функционирование системы мониторинга

Введение

Структура мониторинга должна предусматривать: спо-
собы классификации, ранжирования и определения соподчи-
ненности подсистем, блоков и пунктов мониторинга и схемы 
управления их информационной и производственной деятель-
ностью; модели централизованного контроля за структурно-
функцио нальным состоянием системы мониторинга в целом 
и процессами выдачи пользователям необходимой инфор-
мации на электронном или бумажном носителе в удобной 
для потребителей форме.
Методы мониторинга включают: все свойственные гидро-
логии общенаучные методы (системный, математический, 
моделирование, картографический), все конкретно-научные 
методы (геофизический, геохимический, биогеографический, 
экономический, социологический и ландшафтный) и группу 
специальных или прикладных методов.
Средства мониторинга содержат следующие составляющие:
 
• логические — рабочие гипотезы, суждения, доказательства, 
формулы;
 
• информационные — аппаратура и устройства для сбора, 
систематизации, обработки, хранения и передачи опера-
тивных и фондовых дан ных от подсистем и пунктов мони-
торинга для обмена информацией между ними;
 
• технические — измерительные приборы, инструмен ты 
и оборудование, необходимые для наблюдений и контроля 
за фактора ми мониторинга;
 
• биологические — живые организмы, используемые в ка-
честве индикаторов мониторинга.
Вся информация, получаемая в процессе функциониро-
вания сис темы мониторинга водных объектов, используется 
в подсистеме управления водными ресурсами для обосно-
вания принятия решений по водообеспечению, защите терри-
тории от наводнений и паводков, улучшению качества при-
родных вод и, наконец, для разработки пра вил управления 
водохозяйственными системами речных бассейнов в нор-
мальных и чрезвычайных ситуациях.

Введение

В результате изучения дисциплины «Экологический мони-
торинг» студент бакалавриата должен:
знать
 
• требования действующего законодательства в части эколо-
гического мониторинга;
 
• основные источники поступления загрязняющих веществ 
в объекты окружающей среды;
 
• принципы разработки программ и методов экологического 
мониторинга;
уметь
 
• использовать технические средства экологического мони-
торинга, показатели оценки состояния окружающей среды, 
проводить необходимые расчеты с использованием совре-
менных технических средств;
 
• выполнять математическое планирование эксперимента 
и обработку его результатов с целью оптимизации программ 
экологического мониторинга;
владеть
 
• навыками разработки программ экологического монито-
ринга;
 
• анализом фактического материала при организации эколо-
гического мониторинга, анализом состояния объектов на-
блюдения.

Глава 1. 
ГЛОБАЛЬНЫЙ ГИДРОЛОГИЧЕСКИЙ ЦИКЛ

Глобальный гидрологический цикл — это важнейшая со-
ставная часть общепланетарного обмена веществ и энергии, 
представляющая собой перемещение водных масс и их транс-
формацию в процессе круговорота воды на Земле.
Структурно этот цикл состоит из океанического и конти-
ненталь ного звеньев, взаимосвязанных атмосферным пере-
носом воздушных масс и стоком с суши водных масс. В сов-
ременную геологическую эпоху, т.е. в последние 10—12 тысяч 
лет, объем воды на нашей планете остается практически неиз-
менным и составляет 1,39 млрд км 3.
Экологическая значимость воды заключается в том, что она 
является не только наибольшей по массе составной частью 
живых организмов, но и обеспечивает условия существования 
гидросферы и биосферы на Земле за счет ежегодного распада 
4 млн м 3 с образованием защитного слоя на высоте 70—80 км 
над уровнем моря1.

1.1. ОКЕАНИЧЕСКОЕ ЗВЕНО

Глобальный гидрологический цикл зарождается в Миро вом 
океане, с акватории которого испаряется 84,5% (505 тыс. км 3/год) 
объема воды, участвующей в глобальном круговороте. Боль шая 
ее часть (405 тыс. км 3/год) возвращается в Мировой океан 
в виде атмосферных осадков океанического происхождения, 
а 100 тыс. км 3/год выносится океаническими воздушными мас-
сами на сушу (рис. 1.1). Замыкается океаническое звено и весь 
ГГЦ сложной систе мой течений.

1 
Эдельштейн К.К. Гидрология материков: учеб. пособие. М.: Академия, 
2006.