Термин «биологический мониторинг» был впервые предложен в 1980 году на семинаре, организованным Европейским экономическим сообществом (ЕЭС) совместно с Национальным институтом проблем безопасности труда и здравоохранения США, а также Управлением по безопасности труда и охране здоровья в Люксембурге. Под данным термином понимают «измерение и оценку содержания химических агентов или их метаболитов в тканях, секрете, выделениях, а также в альвеолярном воздухе с целью определения величины воздействия и риска для здоровья посредством сравнения с соответствующими стандартами».

Мониторинг - это действие на основе диагностических процедур, повторяющееся с определенными интервалами, имеющее профилактические и, в случае необходимости, корригирующие функции.    

Биологический мониторинг - один из трех важнейших мероприятий, необходимых для профилактики заболеваний, обусловленных токсичными факторами или загрязнением окружающей среды. Этим же целям служит мониторинг окружающей среды и наблюдение за состоянием здоровья. Последовательность событий, приводящих к развитию заболеваний подобного рода, может быть схематично представлена следующим образом:

- воздействующий химический фактор (агент);

- полученная внутренняя доза;

- биохимический или клеточный эффект;

- неблагоприятное воздействие на организм;

- заболевание.

Взаимосвязь между различными видами мониторинга (биологическим, окружающей среды и вредного воздействия) и наблюдением за состоянием здоровья продемонстрирована. Определением количества токсичных веществ (например промышленных химикатов) в воздухе, воде, пище или на поверхностях, контактирующих с кожей, занимается мониторинг окружающей среды.

В результате процессов абсорбции, распределения, метаболизма и экскреции определенная часть внутренней дозы токсичного агента (т.е. количества вещества, абсорбированного или метаболизированного в организме в течение определенного промежутка времени) оказывается в жидких средах организма, где она и может быть определена. При действии внутренней дозы на критический орган (на котором неблагоприятное воздействие сказывается в первую очередь или наиболее сильно) возникают определенные биохимические и клеточные эффекты.

Биологический мониторинг и наблюдение за состоянием здоровья предполагают определение содержания химических агентов или их метаболитов в организме посредством оценки их биохимических и клеточных эффектов, а также выявления симптомов поражения критического органа. Кроме того, они используются для определения масштабов заболевания. Биологический мониторинг можно подразделить на:

- мониторинг воздействия;

- мониторинг эффекта, использующих соответственно индикаторы внутренней дозы и эффекта.

Цель биологического мониторинга: оценка риска для здоровья посредством определения внутренней дозы, отражающей, в свою очередь, биологически активную нагрузку химических факторов на организм. Доза загрязнения не должна достигать уровня, при котором могут проявиться патологические эффекты. Эффект считается патологическим или вредным, если снижается функциональная активность организма, уменьшается адаптационная способность к стрессам, способность к поддержанию гомеостаза, или повышается восприимчивость к другим воздействиям среды.

В зависимости от химического вещества или анализируемого биологического параметра термин «внутренняя доза» может быть интерпретирован по-разному.

Во-первых, он может означать количество абсорбированного химиката за короткий промежуток времени, к примеру, в течение одной рабочей смены. Концентрации загрязнителя в альвеолярном воздухе может определяться непосредственно в течение рабочей смены или на следующий день (образцы крови и альвеолярного воздуха могут храниться до 16 часов).

Во-вторых, если химическое вещество имеет большой биологический период полураспада (например, металлы в системе кровообращения), то величина внутренней дозы может отражать количество вещества, поступившего в организм на протяжении нескольких месяцев.

В-третьих, термин «внутренняя доза» может также означать количество накопленного в организме вещества. В этом случае внутренняя доза отражает распределение вещества по органам и тканям, из которых оно потом медленно выводится.

К примеру, для получения достоверной картины содержания в дихлордифенилтрихлорэтана (ДДТ), достаточно измерить их содержание в крови.

Наряду с инструментальными методами оценки качества окружающей среды в последнее время широко используются методы биоиндикации (экологического индикации) и биотестирования. Эти методы основываются на использовании живых организмов в качестве тест-объектов, чувствительных к конкретным факторам окружающей среды. Объекты экологической индикации называют индикатами.

Экологическими индикаторами в экологии называют организмы, которые своим присутствием (гни отсутствием) в данной среде свидетельствуют о ее специфичности. Все индикаторы обязательно являются организмами-сгеноэками, видами с узким диапазоном толерантности. [18] Индикаторы можно подразделить на:

1) панареальные – они проявляют индикаторные свойства на всем ареале обитания, например, тростник везде может служить индикатором почв с избыточным увлажнением;

2) региональные – они проявляют индикаторные свойства только в пределах конкретных регионов, например, сосна обыкновенная в Прибалтике служит индикатором бедности почв, а в Карелии -индикатором выхода скальных пород на поверхность почвы;

3) локальные – они проявляют индикаторные свойства в том месте, где проводится тестирование.

В зависимости от индиката различают следующие виды биоиндикации:

· аэроиндикация – это индикация состояния атмосферного воздуха;

· гидроиндикация – это индикация состояния воды;

· литоиндикация – это индикация состояния почвы;

· галииндикация – это индикация уровня солености и другие.

Об экологических особенностях среды могут свидетельствовать не только обитающие в ней виды, но их особенности внешнего характера, например, хлорозы и некрозы растений. В настоящее время основную роль в контроле за состоянием окружающей среды играют санэпидемстанции. Однако для получения объективных, интегральных оценок загрязненности среды необходимо применять не только инструментальные методы, но и биоиндикацию. Конечно, прием биотестирования, как правило, не дает возможности установить весь спектр загрязняющих веществ, но зафиксировать сам факт присутствия в окружающей среде загрязнения позволяет достаточно быстро.

Биоиндикация позволяет осуществлять:

- непрерывный контроль за состоянием окружающей среды (организмы-индикаторы, постоянно находясь в данной среде, обмениваются с ней веществом и энергией и вне зависимости от того, в какое время суток или дня недели произошел акт загрязнения среды, сигнализируют о нем изменениями в своем состоянии или гибелью);

- объектный контроль за состоянием окружающей среды (любой факт загрязнения неизбежно вызовет изменения в их состоянии или гибель);

- интегральный контроль за состоянием среды (индикаторы реагируют на любые опасные для их существования элементы, поэтому их гибель всегда однозначно свидетельствует о загрязнении среды).

Для решения задач биоиндикации и связанных с ними задач экологического прогнозирования необходимо уделять внимание четырем основным аспектам:

- разработке соответствующих методов и моделей;

- выделению системообразующих факторов;

- формулированию соответствующих целей прогнозирования;

- оценке достоверности получаемых результатов.

Возможность использовать живые организмы в качестве показателя определенных природных условий писали еще ученые Древнего Рима и Греции. В трудах М.В.Ломоносова и А.Н.Радищева есть упоминания о растениях указателях особенностей почв, горных пород, подземных вод. В XIX веке выдающиеся российские геологи, А.М. Карпинский и П.А.Ососков писали о возможности растительной биоиндикации, и использовали характер распространения растений для составления геологических карт. Например, почвенные микроорганизмы и индикаторные растения служат при поисках различных полезных ископаемых. Большой вклад в развитие биоиндикации внес русский ученый-почвовед В.В.Докучаев. По комплексам почвенных животных можно определить типы почв и их изменение под влиянием хозяйственной деятельности человека. Проблемам биоиндикации загрязнений окружающей среды были посвящены труды члена-корреспондента РАН Д.А.Криволуцкого. [19]

Мониторинг животного мира представляет собой долговременное ведение регулярных, комплексных, сравнительных оценок состояния и тенденций динамики важнейших экологических и систематических групп диких животных в условиях современной антропогенной нагрузки и ландшафтной дифференциации природной среды.

Цель его - оценка состояния популяций и сообществ наиболее репрезентативных видов животных, позволяющих проследить изменения разнообразия животного мира как в стране в целом, так и в определенных типах местообитаний, создание сети контроля состояния природной среды с помощью объектов животного мира.

Объектами наблюдений при проведении мониторинга животного мира являются дикие животные - млекопитающие, птицы, пресмыкающиеся, земноводные, рыбы, насекомые и другие животные, обитающие на земле (на поверхности, в почве, в подземных пустотах), в поверхностных водах и атмосфере в условиях естественной свободы.

Мониторинг животного мира осуществляется по следующим направлениям:

1. наблюдение за дикими животными, относящимися к объектам охоты, и средой их обитания;

2. наблюдение за дикими животными, относящимися к объектам рыболовства, и средой их обитания;

3. наблюдение за дикими животными, включенными в Красную книгу, и средой их обитания;

4. наблюдение за дикими животными, относящимися к видам, подпадающим под действие международных договоров, и средой их обитания.

Наблюдения за дикими животными и средой их обитания проводятся на пунктах наблюдений мониторинга животного мира, включенных в государственный реестр пунктов наблюдений Национальной системы мониторинга окружающей среды.

Количество и местонахождение пунктов наблюдений мониторинга животного мира, технология работ по организации и проведению мониторинга животного мира, перечень параметров и периодичность наблюдений устанавливаются Министерством природных ресурсов и охраны окружающей среды и должны обеспечивать получение информации, достаточной для объективной оценки состояния животного мира. [5]

Экологическая информация, полученная в результате проведения мониторинга животного мира, включает:

1. данные о видовом составе диких животных, относящихся к объектам охоты и рыболовства, включенных в Красную книгу, а также подпадающих под действие международных договоров;

2. данные об общей численности, в том числе промысловом запасе диких животных, относящихся к объектам охоты и рыболовства, включенных в Красную книгу, а также подпадающих под действие международных договоров;

3. данные о динамике численности и структуре сообществ отдельных видов диких животных;

4. оценку воспроизводства объектов животного мира, относящихся к объектам охоты и рыболовства, включенных в Красную книгу, а также подпадающих под действие международных договоров;

5. прогноз возможных изменений состояния диких животных, относящихся к объектам охоты и рыболовства, включенных в Красную книгу, а также подпадающих под действие международных договоров;

6. данные о распространении диких животных, относящихся к объектам охоты и рыболовства, включенных в Красную книгу, а также подпадающих под действие международных договоров;

7. данные о физическом состоянии диких животных, относящихся к объектам охоты и рыболовства, включенных в Красную книгу, а также подпадающих под действие международных договоров;

8. данные о структуре, качестве и площади среды обитания диких животных, относящихся к объектам охоты и рыболовства, включенных в Красную книгу, а также подпадающих под действие международных договоров.

Состав и содержание экологической информации, получаемой в результате проведения мониторинга животного мира, сроки, а также порядок ее предоставления в главный информационно-аналитический центр Национальной системы мониторинга окружающей среды определяются Министерством природных ресурсов и охраны окружающей среды.

Данные мониторинга животного мира, подлежащие длительному хранению, включаются в установленном законодательством порядке в государственный фонд данных о состоянии окружающей среды и воздействиях на нее.

1. Мониторинг лесов – это система слежения за состоянием лесных экосистем, подверженных антропогенному воздействию.

2. Мониторинг лесов - это система наблюдения и оценки воздействий на лес, включающая, кроме загрязнения, также пожары, рекреацию, вредителей, ошибки в лесохозяйственной и лесопромышленной деятельности.

В первом случае задачей мониторинга лесов является выявление размеров повреждения лесов и изучение причинно-следственных взаимосвязей, вызывающих ухудшение состояния лесных насаждений.

Во втором случае мониторинг лесов адекватен задачам лесоустройства и выполняет функции контроля и управления лесными ресурсами.

Таким образом, мониторингом окружающей среды называют регулярные, выполняемые по заданной программе наблюдения природных сред, природных ресурсов, растительного и животного мира, позволяющие выделить их состояния и происходящие в них процессы под влиянием антропогенной деятельности.