Представлена новая версия комплекса математических моделей для исследования переноса и трансформации примесей в атмосфере от естественных и антропогенных источников. Структура, методы дискретизации и алгоритмы реализации моделей строятся с ориентацией их применения в режимах прямого и обратного моделирования в задачах мониторинга, прогнозирования и экологического проектирования. С этой целью для построения численных схем используется вариационный принцип в сочетании с методами декомпозиции и расщепления. Описаны алгоритмы расчета прямых и сопряженных траекторий в системе «источник–детектор». Даны примеры решения прямых и сопряженных задач для оценки масштабов взаимодействий типа источник – охраняемая территория (оз. Байкал).