Мониторинг должен включать наблюдения за источниками и характером воздействия; состоянием окружающей природной среды экосистем и биосферы в целом. Подразумевается также получение данных о фоновом состоянии наблюдаемых объектов.

Для определения динамики изменений состояния среды измерения должны проводиться через определённые интервалы времени, а по важнейшим показателям – непрерывно. Для выделения антропогенных воздействий необходимо знать первоначальное состояние экосистем. Для этого необходима информация о фоновом состоянии водной среды (наблюдения на местах, удалённых от источников воздействия), как в целом, так и каждого региона и района.

Наземные наблюдения по глобальному мониторингу за водными объектами проводятся в биосферных заповедниках. Сеть станций должна охватывать каждый из биномов на Земле. Общее количество станций оценено в 20 – 40 единиц. Наблюдения на станциях глобального фонового мониторинга носят комплексный характер. Диагностируется атмосфера (на высоте 2 м от подстилающей поверхности); атмосферные выпадения и снежный покров; водные объекты; почва и биологические объекты. Все работы проводятся по единой программе.

Мониторинг водных объектов включает наблюдения за поверхностными и подземными водами, донными отложениями и взвесями. Отслеживаются свинец, ртуть, кадмий, мышьяк, бензапирен, ДДТ, хлорорганические соединения и биогенные элементы. Вода и взвеси наблюдаются в х арактерные гидрологические периоды (половодье, межень, паводки), а донные отложения – один раз в год.

При проведении работ широко используются методы химического и физико-химического анализа, позволяющие определить количественный и качественный состав загрязняющих веществ в природной среде.

Стандартными методами контроля за состоянием загрязнения вод на более низких уровнях являются также определение химического потребления кислорода (ХПК) и биохимического потребления кислорода (БПК).

Химическое потребление кислорода – величина, характеризующая общее содержание в загрязнённой воде органических и неорганических восстановителей, реагирующих с сильными окислителями. ХПК обычно выражают в единицах количества кислорода, расходуемого на окисление.

Биохимическое потребление кислорода – количество кислорода на единицу объёма воды (1 л), необходимое на окисление всех органических веществ в аэробных условиях за определённое время (несколько суток).

При анализе состава сточных вод чаще всего применяют «многокомпонентные» методы, позволяющие определять широкий спектр химических веществ. К ним относятся атомно-эмиссионный, рентгеновский и хроматографический методы.

Отдельным видом наземных наблюдений можно считать «наземную или полевую проверку», т. е. наблюдения поверхности Земли на специально выбранных тестовых участках в связи с дистанционными исследованиями.

Подобные наблюдения проводятся для проверки точности и калибровки приборов, используемых в дистанционных методах зондирования, и для проверки правильности интерпретации информации, полученной на основе показаний этих приборов.