生物监测方法的建立是以环境生物学理论为基础的。根据监测生物系统的结构水平、监测指示及分析技术等，可以将生物监测的基本方法大致分为四大类，即生态学方法、生理学方法、毒理学方法及生物化学成分分析法。

我们这里就是应用生态学方法，利用指示生物群落结构特征反映水体受污染的情况。

1．基本概念

(1）生境

生境指生物的个体、种群或群落生活地域的环境，包括必需的生存条件和其他对生物起作用的生态因素。生境是指生态学中环境的概念，生境又称栖息地。生境是由生物和非生物因子综合形成的，而描述一个生物群落的生境时通常只包括非生物的环境。

水生生境很多，基本上可分为：单一生境、复合生境。

单一生境：采样点生物栖息环境只有一种类型，如：石头、沙子、泥等。

复合生境：采样点生物栖息环境由两种或以上的类型构成，如：泥一草、泥一沙、泥一石、沙一草、石一草、沙一石一草、泥一石一草一枯枝落叶等。

(2）指示生物

指示生物是对某一环境特征具有某种指示特性的生物。它可分为水污染指示生物、大气污染指示生物。

1909年德国学者B·科尔克维茨和M·马松在一些受有机物污染的河流中对生物分布情况进行调查，发现河流的不同污染带，存在着表示这一污染带特性的生物。他们在此基础上提出了指示生物的概念。例如水中存在着精翅目、蚌蟒目稚虫或毛翅目幼虫，水质一般比较清洁；而颤蝴类大量存在或食蚜蝇幼虫出现时，水体一般是受到严重的有机物污染。摇蚊幼虫、搔和藻类等浮游生物、水生微型动物、大型底栖无脊椎动物对水体受到的有机物污染具有指示作用。

2．影响指示生物生存的环境因素

生物的生活依赖环境要素，且受到周围环境的影响。大量的研究表明底栖动物在水体中的分布不均匀，但他们的分布还是有规律可循的。了解底栖动物生存规律，有利于样品的采集工作，做到“采得到，有代表性，反映客观实际状况”。

(1)影响底栖动物的环境因素

大量研究表明，底栖动物的分布受多种因素的影响，这里就主要因素归纳如下：

1)物理条件

a．底质：

底质是河流生态系统的重要组成部分，是底栖动物等水生生物依存的基本条件，可提供多样的栖息地环境，对许多水生生物繁殖和产卵等重要阶段起到关键的作用，同时还是底栖动物的避难所和栖息地。底质分矿物底质和有机底质，根据主要底质颗粒的中值粒径大小通常将河床底质分为七种类型：基岩、漂石（>200 mm)、卵石（20-200 mm)、砾石（(2-20 mm),粗沙（(0.2-2 mm)、细沙（(0.02--0.2 mm)、浮泥（<0.02 mm，为粉沙和淤泥的混合物），因为此类底质均由不同的矿物质组成，故将其称为矿物底质（mineral substrate)。苔鲜、大型水生植物、木块、树根、有机碎屑以及由大量嫩叶和树枝等构成的障碍物可作为特殊的河床底质类型，此类底质一方面可以作为底栖动物重要的食物来源，另一方面又可创造比矿物底质异质性更高的栖息地，因此被称为有机底质（organic substrate)。

研究发现，河床底质的粒径、稳定性对底栖动物的影响极其显著，底栖动物多样性随底质的粒径增大而发生规律性变化，在浮泥质河床中较高，当变为沙质河床时骤减，继而随着粒径增大而升高，当增至卵石大小且有水生植物生长时达最多，变为基岩或漂石河床时略有降低。

不同粒径的底质中底栖动物组成及其优势种群不同，每种底质都支持一组特定的底栖动物群。

b．水深和流速：

一般情况下，底栖动物群落的密度和多样性随水深的增加而不断降低，多数时候，浅水中底栖动物的物种丰度和生物密度最高，敏感种类最多。湖泊因水深不同，底栖动物的群落组成也不同。

流速对底栖动物的现存量和种类影响较大，河流生物群一般可分为急流生物群和缓流生物群，底栖动物群落的物种丰度、EPT丰度和密度的最大值出现在流速为0.3~1.2 m/s的各种底质中。

c．流量和物理干扰：

流量急剧变化和降雨等都会对底栖动物造成干扰，干扰一般会导致底栖动物物种丰富度和密度降低，但一定的干扰可以防止某种物种成为绝对优势种。一般情况，中等程度的干扰对底栖动物群落比较有利。

d．泥沙沉积和悬沙：

虽然泥沙和悬沙不对生物产生直接的毒性，但通过不同的方式影响底栖动物的生命活动，进而影响到群落组成和丰度。

e．河宽：

研究表明，河宽越窄物种丰度越大，岸边的生物量要比中央大。

f.河流级别和流域面积：

近年来的研究成果表明，物种丰度与流域面积之间并没有显著关系，大流域的物种丰度不一定比其他地区的小流域要高。甚至流域面积大于100平方英里（约258.999 km²）时，二者呈负相关，即河流的流域面积越大，物种丰度越低。

g．河型与上下游沿程变化：

一般来说，季节性河流中的底栖动物的物种丰度要低于常年流水河流，上游河流要比下游平原河流底栖动物组成丰富。

2）水化学条件

a．水温：

水温影响溪流的底栖动物群落，尤其是喜温或喜冷生物的生存，所以河流是长期大面积受到太阳照射还是受树荫遮掩对河流中的底栖动物组成影响均较大。

b.溶解氧：

氧气是底栖动物的限制因子，溶解氧分布不均，通常水气交界面附近的氧气最丰富，随着深度的增加氧气的含量也逐渐减少。不同的溶解氧含量会养育不同的底栖动物类群。

c．水质的污染状况：

包括生化需氧量、氨、酸碱度、盐度、重金属及其他有毒物质等水质指标的变化均会对底栖动物的群落组成和密度产生影响，敏感的物种消失，耐污种类密度大幅提升，成为绝对的优势种；若污染非常严重，直至底栖动物全面消失。

3）生物条件

水生植物、滨河植物都会对底栖动物的分布产生重要的影响，不同底栖动物类群与水生植物的关系表现不同，取决于各类动物的生活习性。一般情况下，底栖动物密度和物种丰富度在水草覆盖的卵石河床中最高，若底质中缺乏必要的附生植物，底栖动物的多样性将大大降低。

4）其他条件

纬度和海拔：

纬度对底栖动物群的影响研究较少，目前还没有明确的结论；海拔对底栖动物群的影响较大，但影响的结果不一致，因地域不同而变化。

(2）影响浮游生物、着生生物的环境因素

1）营养盐

营养盐是浮游及着生植物赖以生存的物质基础，营养盐含量的变化对浮游及着生植物种类及其数量的变动有很大的影响。S. S. S. Lau等在对英国的Barton湖长期研究中发现，水体中的生物数量与水中N、P的含量存在一定关系。一般认为，浮游及着生植物生长所需的氮、磷的原子个数比近似16：1，相当于7.2：1的重量比。但同时以藻类为例，若水体中磷的含量过高，则会导致藻类过度繁殖，水体透明度降低，水质变坏，甚至形成水华。赵倩等在蓝藻越冬机理研究中表明，大量的磷元素对蓝藻成为优势种有很大的促进作用。

2）气候因子

光照是浮游及着生植物进行光合作用唯一的能量来源。光照强度和光质对浮游及着生植物的光合作用速率影响较大。一般来说，浮游及着生植物的光合作用会随着光照强度的改变而变化。在低光照条件下，光合速率与光强成正比，当光强达到饱和后，光合速率将会保持平稳，如果光强继续增加，则会产生光抑制，浮游及着生植物的光合作用或下降或停止。然而，强光照对多数藻类的生长有抑制作用，但浮游植物中的蓝藻在生理上对强光有很好的耐受性。

温度是水环境中重要因子之一，水温的高低影响着水体中动植物的新陈代谢速率。在其它条件适宜的情况下，温度每上升10℃浮游及着生植物的代谢强度会增加两倍。温度会随着季节的改变而变化，这不仅影响着浮游及着生植物的生长速率和分布，同时也影响了水体对浮游及着生植物的选择，因此，温度可以通过影响浮游及着生植物的生长速率继而影响水体中浮游及着生植物群落结构的变化。

降雨作为气候因子干扰着浮游及着生植物群落的结构、组成及密度等指标，并且受季节周期性变化的影响。Dellamano-oliveira等在研究中指出在枯水期期间浮游植物的密度显著低于丰水期。

风场对浮游及着生植物的影响很大，主要是影响浮游及着生植物在水体中的迁移。在富营养化或污染严重的湖泊水层，浮游及着生植物随风漂移能够迅速聚集导致水华的发生。有研究认为大约3 m/s的风速可以使小型湖泊表面水层水平漂移，可促使浮游及着生植物移向湖泊下风向区域。在较大型的湖泊中，风场引起湖水水平循环，浮游及着生植物最高密集度可出现在中央的循环区。

3）生物因子

水生高等植物不仅与浮游、着生植物竞争营养物质和光照，而且还通过分泌化感物质抑制浮游、着生植物的生长繁殖。沉水植物吸收的营养物质的能力较浮游、着生植物更强，它们可以通过根系和植株体直接吸收营养盐，降低水体的营养水平，从而抑制了它们的生长。与此同时，很多大型水生生物也为一些着生植物提供了着生基质，一些种类利用胶质柄在其表面固着。

部分鱼类以水中的浮游生物及着生植物为主要食物，某些鱼类对它们的捕食也是影响种群密度的重要因素之一。同时，浮游动植物之间也有一定的捕食关系，当大量浮游动物繁殖时，对浮游植物大量捕食，势必导致浮游植物数量相应减少。

4）其他影响因素

水体的透明度是由水中悬浮颗粒、溶解性有机物、浮游植物的丰度和纯水量共同决定。生物密度大、水体透明度低，这表明水体具有较高的初级生产力。透明度的高低直接影响着浮游生物的光合作用。同时，水中的溶解氧、酸碱度、化学需氧量及生化需氧量的因素，都是影响不同类型水体中浮游及着生动植物生长的重要因素，具体影响机理还在研究中。