不同性质的污染物其毒理作用机制不同，会产生不同的毒性效应。例如，有些污染物能抑制光合作用，或抑制呼吸作用。选择光合效率或呼吸速率作为监测指标就能达到监测这些污染物的目的。又如，有些污染物能刺激超氧化物岐化酶、过氧化氢酶及过氧化物酶活性，这些酶的活性就是有用的监测指标。

　　环境污染通常不是仅仅由单一污染物造成的，而是同时存在多种污染物。相应的，污染对生物系统的影响也不是单一地来源于某一种污染物，而是各种污染物的联合作用。不同污染物之间或者发生协同作用，或发生拮抗作用。理化监测能精确测定环境污染物浓度，但不能显示多种污染物混合后对生物系统的影响。此外，具体的环境条件（如酸碱度、氧化还原电位等）对污染物的毒性表达也有显著的影响。因而仅仅知道污染物的浓度是不能确知其生物学效应的。进行生物监测时，监测生物接受的是各种环境因子（含污染物）的综合影响。因而生物监测所反映的是各种环境因子综合作用的结果，能客观地显示污染物状况对生态系统的线．选择具有污染特异性反应的生物

　　所谓污染内特异性反应指的是生物对特定污染物具有特殊的敏感性或特殊的抗性，而对其他污染物的敏感性或抗性较低。例如，烟草Bel-W3品种对低浓度的臭氧极为敏感，叶片上的“腿色斑”是对臭氧的一种特有的反应，而且表现出剂量-反应关系。另一方面，某些生物对某类污染物具有极强的强抗性。当环境受到此类物质污染后，其他生物可能消失，但抗污生物却能生存并成为群落中的优势物种。例如，颤蚓类底栖动物能在溶解氧很低的条件下生存，因为常成为无机物污染十分严重水体中的优势种，是有名的有机污染物水体指示生物。选择具有污染物特异反应的生物用于生物监测便于解释监测结果。

　　首先，人为胁迫可与自然因素交互作用而影响监测生物的反应。例如，臭氧对斑豆的伤害程度（伤斑面积的大小）与光照强度密切相关；在相同臭氧浓度条件下，光照强度越大，植物体伤斑面积越大。与干燥空气相比，在露、雾或细雨条件下二氧化硫对监测生物有更强的伤害作用。在土壤中增施微量元素硼能显著增加氟化氢对葡萄的伤害。其次，在自然因素引起的生物损伤类似于人为胁迫引起的损伤。例如，霜冻或矿物质营养缺乏所引起的植物症状类似于二氧化硫引起的伤害症状。植物病毒感染引起的病症类似于臭氧伤害产生的伤斑。

　　环境污染状况与人类活动密切相关。在某一时期，某种生产活动常大量排放出某种特定污染物。随着该生产活动的减少或停止，特定污染物的环境浓度也会下降。生物体能从环境中吸收污染物。在许多情形下，其吸收的量与环境浓度呈显著正相关。通过分析不同历史时期采集的植物标本的化学成分，就能得知污染物的污染历史。美国宾夕法尼亚州立大学的研究人员采用中子活化法分析树木年轮中重金属元素含量变化。结果显示20世纪第一个十年的年轮含铁量减少，20世纪50年代后汞含量增加，50年代早期至60年代银含量增加。这与当地在同期内炼铁炉被淘汰，工业用汞量增加及在云中撒布碘化银活动有关。

　　生物监测需要重复性好，所以遗传稳定性是必要条件之一。最好选用无性系，因为无性系个体间在遗传上差异甚小。在其他条件一致的情况下，遗传上的稳定的监测生物可望在不同地点和不同时间获得较为一致的监测结果，这也是生物监测方法标准化所必须具备的条件。此外，监测生物应具有明确而便于辨认的遗传标记，以帮助监测人员鉴别，并保证伤害反应确实是已经选择出来的生物品系（或无性系）所产生的。

　　某些生物对特定污染物极为敏感。例如，水体中有机磷农药浓度在（1~10）×10-9时即能抑制鱼脑乙酰胆碱酯酶活性。此外，有些生物具有很强的蓄积环境污染物的能力，其体内污染物含量可高于环境浓度数十倍、数百倍，甚至数十万倍。例如，对以淡水鱼为食物的苍鹭进行调查发现，虽然河水中的DDE与狄氏剂浓度仅为百万百万分浓度级，常规理化分析难以测出，但鱼体内DDE浓度为0.7×10-6，狄氏剂浓度0.2×10-6，而苍鹭体内DDE和狄氏剂浓度分别高达8.0×10-6（最高可达26×10-6）和4.5×10-6（最高可达14.5×10-6）。利用这些高敏感性、高蓄积生物作监测生物，能够及时检测出环境中微量污染物，作为早期污染的报警器。

　　生物监测系指利用生物个体、种群或群落对环境污染或变化所产生的反应来阐明环境污染状况，从生物学角度为环境质量的监测和评价提供依据。生物监测是一种古老而具有生命力的监测方法。矿工们在下井之前先以绳缚鸡投入井中，观察鸡的反应，若鸡死则证明井中有毒气。在国外，矿工在矿井坑道或易生毒气处喂养金丝雀，依照其反应判断是否有毒气发生。这些都是生物监测方法的早期实践。在当代，尽管人们配备越来越先进而精密的理化监测设备，古老的生物监测仍然有用武之地，能与理化监测相互补充，使环境监测更趋完善。

　　由于选用的是活体生物，同一种生物不同生长时期对污染物的敏感性和反应不同，并且即使是同一种生物也存在有个体差异，如何挑选合适的生物进行监测，要视监测的环境（土壤、大气、水域）、污染物类型（重金属、杀虫剂、有毒气体、放射性元素、致癌物等）和受检环境中生物对污染物反应情况而定。

　　鉴于上述生物监测的优点和局限性，在实际应用中可以将其与理化监测配合运用，达到扬长避短、相互补充、准确监测的目的。此外，监测生物的规范化、监测条件（培养条件、观测时间等）的标准化、浓度-反应曲线的精确化（含供比较用的准确标准图谱）以及监测人员的专业化（具有扎实的毒理学、生理学、分类学等知识）均可以在一定程度上弥补生物监测的不足。

　　例如，可选用行道树或花卉等具有绿化或观赏价值的植物监测大气污染。多功能监测生物能够提高生物监测的综合效应。

　　从理论上说，如果生物系统对污染胁迫产生反应，它必然有某种形式的状态的改变。这种状态的改变可发生在生物系统的不同组构层次，如分子、细胞、组织及器官、个体、种群以及群落和生态系统水平。状态改变可以是结构性的，如形态、解剖、种群遗传结构及群落组成，也可以是功能性的，如呼吸、光合作用、行为反应、生态系统的初级生产力等。这些变化都可以作为监测指标，并以各种测试手段进行测定，如形态解剖技术、生理生化技术、毒理学技术、生态学技术等。

　　监测指标包括个体、群体、亚个体、分子水平等方面，涉及到“生物标志物”和“生物预警”的内容。

　　孔的教材从水、大气环境分别讲述，但都不外乎从生理生化、分子、群体水平的监测，所以建议参考熊和段的教材，在此基础上突出自己的特色。

　　生物监测需要大量的生物个体。监测生物应具备通过有性生殖或无性繁殖方式大量繁殖后代的能力。种质的保存和扩大繁殖应简单易行。用于监测时，监测生物的栽培或饲养等管理措施应便于操作。例如，选用多年生植物监测大气污染可以免除反复播种之劳。应避免选用珍稀濒危物种。选择易于繁殖和管理的常见生物可以降低监测成本、提高生物监测的实用价值。

　　生物监测以环境污染物或环境变化与生物之间的浓度-反应关系为基础。浓度-反应关系可以分为不同的类型。即使属于同一浓度-反应关系，不同的化学物或不同的生物其曲线也不尽相同。因此，在建立具体的生物监测技术之前，人们首先要对监测生物对待监测污染物的反应有一个明确的阐述和了解。这需要大量的实验研究，以便建立浓度-反应关系。

　　生物监测的基本任务可以概括为三个方面。第一，对环境的污染或变化进行监查，包括污染物类型和污染程度的鉴别和测定，污染对生物的直接危害症状及程度的测定。其中，对人类健康构成严重威胁的“三致物”的检测显得尤为重要。第二，对环境的污染或变化状况进行监视。这需要在一定期间内对环境污染物的类型、程度和危害进行重复监查。此项任务可为环境污染状态的变化或污染物的消长提供动态记录。第三，对环境污染状况进行监控，即不断地将环境现状的监查资料与先前所设定的环境标准进行比较。这可以及时发现超标污染物的类型及程度，并为制定管理提供依据。当然，为圆满完成这些任务，生物监测必须与理化监测进行有效的结合。

　　监测生物的重要性犹如理化监测中仪器设备的作用。其优劣直接决定生物监测结果的可靠性。监测指标是监测生物对污染胁迫反应的依据。正确选择监测指标是生物监测成败的关键。

　　生物种类繁多。从无细胞结构的病毒至灵长类动物，从自养生物到异养生物，从水生到陆生，种类达数百万种。其中并非任何一种生物都适用于监测环境污染或变化状况。监测生物的选择应遵循以下原则。

　　在现代环境监测实践中，生物监测的理论与方法得到了不断地发展和有效的应用。反映了生物监测具有某些独特的应用价值和理化监测方法不能替代或不能有效替代的特点。另一方面，在生物监测实践中，如果同时配合一定的理化监测技术，将会使生物监测结果更加明确而有效。这说明生物监测本省具有一定的局限性，不能代替理化监测。生物监测的优点和局限性均是由生物本身的特点所决定的。

　　不同物种对污染物敏感性差异很大。即使同一物种间的敏感性也存在着明显的差异。例如，唐菖蒲对氟化氢很敏感，但不同品种敏感性不同。其雪青花品种暴露在氟化氢中40天，叶尖出现1~1.5cm长的伤斑，而粉红花品种叶尖伤斑长达5~15cm。监测生物的敏感性直接决定生物监测的灵敏性。这一点对建立早期污染物的生物报警系统尤为重要。

　　监测生物可以是动物、植物或微生物；在结构上可以是单细胞的或多细胞的；在繁殖习性上可以是有性生殖或无性繁殖；在生态系统中所承担的功能可以是生产者、消费者或分解者。这些差别都应在选择监测指标时予以考虑。例如，可以选用动物监测具有神经毒性作用的污染物，如用鱼脑乙酰胆碱酯酶活性监测水体有机磷农药污染。又如，可用蚯蚓吞食土壤腐败有机质的习性监测土壤金属污染，等等。

　　理化监测需要购置必需的仪器设备和药品，需要较多的资金。同时，仪器的维修和保养、专业人员的培训等也会提高监测的成本。生物监测很少要求价格昂贵的仪器。监测生物的栽培、饲养和管理花费不高。监测数据的收集一般不复杂。

　　监测生物是生物监测的核心。监测生物能够对环境中污染物作出定性、定量反应。分为敏感生物和耐性(抗性）生物。敏感生物在环境中污染物浓度含量很低时（甚至低至化学方法测不出来），就表现出某些灵敏的反应.根据症状及反应程度进行定性、定量分析。如：牵牛花对光化学烟雾很敏感。耐性(抗性）生物这类生物在不良的环境中却表现出良好的生长势。也就是说污染了的环境反而促进了这类生物的生长。如：水体富营养化，蓝藻大量出现。

　　监测生物对污染物的反应通常必须在污染物达到靶位点（器官、组织或细胞），干扰其正常生理代谢功能并产生可监测症状时才表现出来。这需要一定的时间。特别当环境污染物浓度较低时，监测生物出现可检测症状的时间可能更长。此外，在没有精确确定浓度-反应曲线的条件下，仅根据监测生物的反应不能确定环境污染物的实际浓度，只能比较各个监测点之间的污染水平。

　　在实际工作中，由于受到人力、经费、星空体育技术水平及其他条件的限制，不可能对所有指标全部进行测定。监测人员应根据具体情况确定挑选出对解决问题最关键的指标，这样不仅能较快的解决实际问题，而且能更合理地使用人力和经费。在选择监测指标时，一般应遵循以下原则。

　　例如，若要及时发现早期污染，可选择对低浓度污染物敏感的动物行为反应或植物伤斑等易于观测的指标。若要监测环境污染程度，可采用植物化学分析方法直接测定监测植物体内污染物的蓄积量。分析树木年轮性状可揭示当地污染历史等等。