■生物监测概念
又称“生物测定”，也称“生物学监测”，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阐明环境污染状况，及利用生物在各种污染环境下所发出的各种信息，从生物学角度为环境质量的监测和评价提供依据。如利用敏感植物监测大气污染；应用指示生物群落结构、生物测试及残毒测定等方法，反映水体受污染的情况。
■生物监测概述
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。
生物监测工作是20世纪初在一些国家开展起来的。70年代以来，水污染的生物监测成了活跃的研究领域。1977年美国试验和材料学会(ASTM)出版了《水和废水质量的生物监测会议论文集》，内容包括利用各类水生生物进行监测和生物测试技术，概括了这方面的成就和进展。同年非洲的尼日利亚科学技术学院用远距离电报记录甲壳动物的活动电位监测烃类、油类以及其他污染物的室内试验也取得初步结果。还有人提出了以鱼的呼吸和活动频度为指标的、设在厂内和河流中的自动监测系统。国外对于植物与大气污染的关系做了很多调查研究工作，已选出一批敏感的指示植物和抗性强的耐污植物。
中国近年来在环境污染调查中，也开展了生物监测工作，例如对北京官厅水库、湖北鸭儿湖、辽宁浑河等水体的生物监测，利用鱼血酶活力的变化反映水体污染，用底栖动物监测农药污染等，都取得一定成果。在利用植物监测大气污染方面，也进行了大量研究。
■生物监测手段
用于生物监测的手段很多。
大气污染生物监测指利用生物对大气污染物的反应，监测有害气体的成分和含量以了解大气环境质量状况。大气污染的生物监测包括动物监测和植物监测。由于动物对环境的特性和管理难，动物监测目前尚未形成一套完整的监测方法。目前在大气污染的生物监测中主要采用植物测。这是由于植物位置固定、管理方便且对大气污染敏感，植物受到污染后，常会在叶片上出肉眼可见的伤斑，即可见症状。不同的污染物质和浓度所产生的症状及程度各不相同。污染物植物内部生理代谢活动产生影响，如使蒸腾率降低、呼吸作用加强、叶绿素含量减少、光合作强度下降；进一步影响植物的生长发育，使生长量减少、植株矮化、叶面积变小、叶片早落及花落果等。且植物吸收污染物后，内部某些成分的含量也会发生变化。利用植物监测大气污染指示植物选择与利用、根据植物受害症状确定大气污染物、根据叶片含污量估测环境污染程度目前已经形成一套完整的监测方法体系。大气污染的植物监测有以下几种方法。
一、指示植物法
对大气污染反应灵敏，用来监测和评价大气污染状况的生物称为大气污染指示生物，它包括示植物和指示动物两大类，其中对指示植物研究较多。大气污染指示植物应具备的条件有：对污染物反应敏感，受污染后的反应症状明显，且干扰状少；生长期长，能不断萌发新叶；栽培管理和繁殖容易；尽可能具有一定的观赏或经济价，以起到美化环境与监测环境质量的双重作用。通常敏感植物对大气污染反应最快，最容易受，最先发出污染信息，出现污染症状。人们可以根据发出的各种信息来判断大气污染状况，对气环境质量做出评价。指示植物能综合反映大气污染对生态系统的影响强度，能较早发现大气污染，监测出不同的大气污染，反映一个地区的污染历史。
(一)常用大气污染指示植物
比较常用的大气污染指示植物有以下类型：
(1)二氧化硫污染指示植物
常用的有地衣、苔藓、紫花苜蓿、荞麦、金荞麦、芝麻、向日葵、大马蓼、土荆芥、藜、曼陀罗、落叶松、美洲五针松、马尾松、枫杨、加拿大白杨、杜仲、水杉、雪松(幼嫩叶)、胡萝I、、葱、菠菜、莴苣、南瓜等。
(2)氟化物污染指示植物
常用的有唐菖蒲、郁金香、金荞麦、杏、葡萄、小苍兰、金钱草、玉簪、梅、紫荆、雪松(幼嫩叶)、落叶松、美洲五针松、欧洲赤松等。
(3)臭氧污染指示植物
常用的有烟草、矮天牛、牵牛花、马唐、燕麦、洋葱、萝卜、马铃薯、光叶榉、女贞、银槭、杏树、皂荚、丁香、葡萄、牡丹等。
(4)过氧乙酰硝酸酯污染指示植物
常用的有早熟禾、矮牵牛、繁缕、菜豆等。
(5)乙烯污染指示植物
常用的有芝麻、番茄、香石竹、棉花等。
(6)氯气污染指示植物
常用的有芝麻、荞麦、向日葵、大马蓼、藜、翠菊、万寿菊、鸡冠花、大白菜、萝卜、桃树、枫杨、雪松、复叶槭、落叶松、油松等。
(7)二氧化氮污染指示植物
常用的有悬铃木、向日葵、番茄、秋海棠、烟草等。
(二)常见有害气体对植物伤害的典型症状
(1)二氧化硫 症状主要出现在叶脉间，呈现大小不等的、无一定分布规律的点、块状伤斑，与正常组织之间界线明显，也有少数伤斑分布在叶片边缘，或全叶褪绿黄化。伤斑颜色多为土黄或红棕色，但伤斑的形状、分布和色泽因植物种类和受害条件的不同会有一定的变化，幼叶不易受害。例如单子叶植物伤斑常沿平行脉呈条状，分布在叶尖或叶片隆起部位；树的受害部位一般从叶尖开始向基部扩展，阔叶树通常在脉间出现不规则的大斑块或斑点，有时伤斑成长条状。
(2)氟化氢 伤斑多半分布在叶尖和叶缘，与正常组织之间有一明显的暗红色界线，少数为脉间伤斑，幼叶易受害。另外，伤斑的分布与叶片的厚薄、叶脉的粗细和走向也有一定的关系，通常侧脉不明显或细弱叶片的受害斑多连成整块，位置也不固定；侧脉明显的叶片伤斑多分散在脉间；平行脉叶片的受害部位常在叶尖或叶片的隆起部位；叶质厚硬的叶片伤斑常分布在主脉两侧的隆起部位或叶缘；大而薄的叶片伤斑多分布在边缘，常连成大片。
(3)氯气 大多为脉间点块状伤斑，与正常组织之间界线模糊，或有过渡带，严重时全叶失绿漂白甚至脱落。 (4)氨气 大多为脉间点块状伤斑，伤斑褐色或褐黑色，与正常组织之间界线明显，症状一般出现较早，稳定得快。
(5)二氧化氮 大多为叶脉间不规则形伤斑，呈白色、黄褐色或棕色，有时出现全叶点状斑。
(6)臭氧 大多为叶面散布细密点状斑，呈棕色或黄褐色，少数为脉间块斑。
(7)过氧乙酞硝酸醋 叶片背面变为银白色、棕色、古铜色或玻璃状，不呈点、块状伤斑，有时在叶片的先端、中部或基部出现坏死带。
(8)乙烯 叶片发生不正常的偏上生长(叶片下垂)，或失绿黄化，并常常发生落叶、落花、
落果以及结实不正常的现象。
(9)酸雾(硫酸、盐酸、硝酸等) 叶上出现细密、近圆形坏死斑。
二、大气污染植被调查法
在污染区内调查植物生长、发育及数量丰度和分布状况等，初步查清大气污染与植物之间的相互关系。具体方法和内容包括：选择观察点；调查污染区内大气中主要污染物的种类、浓度及分布扩散规律；确定污染区内植物群落的观察对象、观察时间和观察项目等。也可采用样方和样线统计法进行调查。
在调查分析的基础上，确定出各种植物对有害气体的抗性等级。在调查过程中，主要是利用污染区内现有植物的可见症状。通常在轻污染区可以观察到植物出现的叶部症状；在中度污染区，敏感植物可出现明显中毒症状，而抗性中等植物也可能会出现部分症状，抗性较强的植物一般不出现症状，在严重污染区，自然分布的敏感植物可能绝迹，而人工栽培的敏感植物可出现严重的受害症状，甚至死亡，中等抗性植物也可出现明显的症状，有的抗性较强的植物也可能出现部分症状。
三、植物群落监测法
植物群落监测法是分析监测区内植物群落中各种植物受害症状和程度以估测该地区大气污染程度的一种监测方法。
四、污染指数法
污染指数（fouling index）指的是综合表示进料中悬浮物和胶体物质的浓度和过滤特性，表征进料对微孔滤膜堵塞程度的一个指标。
五、大气污染的细菌总数测定法
(一)测定方法
室外空气中微生物的数量和人与动物的密度、植物的数量、土壤与地面的铺装情况、气温与湿度、日照与气流等因素有关。室外空气中的微生物大部分为非致病性微生物，一般病原微生物的存在是比较少的。室内空气中，特别在通风不良、人员拥挤的环境中，可有较多的微生物存在，也可能有来自人体的某些病原微生物。通过对空气中微生物的检测可以了解空气环境中微生物的分布情况，为地区性空气环境质量评价提供生物污染的依据。检测空气中的微生物有以下几种方法。
1．降平皿法 将盛有琼脂培养基的平皿置于一定地点，打开皿盖暴露一定时间，然后进行培养，计数其中生长的菌落数。实验认为，暴露1min后1m2培养基表面积上生长的菌落数相当于0．3m3空气中所含的细菌数。这种检验方法比较原始，一些悬浮在空气中的带菌小颗粒在短时间内不易降落到培养皿内，无法确切进行定量测定。但这种检测方法简便，可适于不同条件下的对比检验。
2．收管法 利用特制的吸收管将定量空气快速吸收到管内的吸收液内，然后再用吸收液培≥，计算菌落数或分离病原微生物。
3．撞击平皿法 抽吸定量的空气，快速撞击在一个或数个转动或不转动的平皿内的培养基：面上，然后进行培养，计数生长的菌落数。
4．滤膜法 使定量空气通过滤膜，带微生物的尘粒会吸着在滤膜表面，然后将尘粒洗脱在当的溶液中，再吸取一部分进行培养计数。
(二)空气污染的微生物学评价指标
评价空气微生物污染状况的指标可用细菌总数和链球菌总数，目前对于空气中微生物数量的；准尚无正式规定。
六、地衣、苔藓监测法
利用某些敏感植物（如地衣、苔藓等）制成大气污染植物监测器，进行定点观测。地衣和苔藓植物都属于隐花植物，对大气中不同浓度的二氧化硫、氟化氢等反应很敏感。二氧化硫年平均浓度在 0.015～0.105ppm范围，就能使地衣绝迹，没有地衣生长的地带称为“地衣沙漠”。苔藓是仅次于地衣的指示植物，如大气中二氧化硫浓度超过0.017ppm，大多数苔藓植物就不能生存。1968年，在荷兰瓦赫宁根举行的大气污染对动植物影响讨论会上，附生隐花植物（主要指地衣和苔藓）被推荐为大气污染的指示生物。用生态学方法调查污染区树干上距地1～2.5米高度范围内的树生地衣或附生苔藓植物的种类、数量和分布，在污染源附近会发现“地衣沙漠区”，苔藓植物也是愈接近污染源种类愈少，甚至完全消失。根据地衣、苔藓植物的多度、盖度、频度以及种类数量的变化，绘制污染分级图，能清楚地显示出大气污染的程度和范围，还可以在一定程度上反映污染历史。
可以把非污染区的附生地衣或苔藓植物连同基质一同取下，制成直径5厘米的圆盘，移到地衣和苔藓植物已经消失的污染区监测点上,挂在8～10米处的树干或架子上，圆盘面向污染源，定期观察受害情况和受害面积，然后进行化学分析，可以监测大气污染。或者制成苔藓植物监测器，进行定位定时监测。
利用植物监测大气污染，优点是取材方便，不需要复杂、昂贵的仪器，方法简单，费用低廉，有直观效果。缺点是在自然条件下难于获得精确可靠的定量数据。
七、紫露草微核监测法
紫露草微核监测法是业已证实为监测环境污染物最有效的一种技术。这个监测法可以在现场测试空气中气体污染物或放射线，又可测定食品中或药物中有毒或有破坏性的液体或水溶性固体物质。如果要测试气体污染物或放射线时，应将紫露草含有花粉母细胞的花序的枝条放在污染环境的现场或是在密封的处理箱中；如果要测液体之类的污染物时，应使花枝由茎吸收污染物而转运到花粉母细胞中。如此，那些在早期减数分裂过程中所引起的染色体断裂部分，将在四分体时期变成微核。显微镜玻片可用醋酸洋红染色法制成。从大量的四分体中所得到的微核频率，可用作染色体损伤程度的指标，此监测法可直接显示出真核生物的生殖细胞染色体损伤的程度。监测的结果可以在二十四至四十八小时之内分析出来。这个监测法可算是目前最简便、最有效的监测系统。
八、大气污染的综合生态指标法
利用生物对大气污染物的反应综合数据，监测有害气体的成分和含量以了解环境质量状况。