Використовуючи методику математичного моделювання розсіювання світла у малокутовому наближенні у багатошарових неоднорідних середовищах, розв'язано пряму задачу визначення спектральних характеристик природних водних середовищ при зміні пігментних параметрів фітопланктону. У роботі досліджено процес опосередкованого вимірювання пігментних параметрів фітопланктону у водних середовищах мультиспектральним методом та отримано регресійні рівняння, що дозволяють визначити співвідношення між хлорофілом a та загальним хлорофілом, а також співвідношення між каротиноїдами та загальним хлорофілом. Для цього використано процедуру множинної регресії з покроковим включенням незалежних змінних. Здійснено аналіз методичних та інструментальних похибок вимірювань пігментних параметрів фітопланктону у водних середовищах під час використання у мультиспектральному засобі екологічного вимірювального контролю у якості джерела випромінювання світлодіодів, лазерних діодів та монохроматора. Обрано оптимальні варіанти реалізації засобів мультиспектрального екологічного контролю пігментних параметрів фітопланктону водних середовищ в залежності від вартості їх реалізації та загальної похибки вимірювання.