水中常常存在着大量的水生生物群落，它们与其赖以生存的水环境之间存在着互相依存又互相制约的密切关系。当水体受到污染而使水环境情况发生变化时，各种不同的水生生物由于对环境的适应能力不同而产生相应的变化，适应者大量繁殖和发展，不适应者大量减少甚至灭绝，据此可以了解污染对水生生物的直接危害，判断水体污染的类型和程度。因此，对水生生物监测也是水环境监测的重要组成部分。
水环境中的生物群落，依生存空间不同，可分为浮游生物、着生生物和底栖生物。浮游生物指悬浮在水体中的生物，多数个体小、游动能力差或完全没有游泳能力。它们可分为浮游动物和浮游植物两大类。在淡水中，前者主要由原生动物、轮虫、枝角类和桡足类组成；后者主要是藻类。着生生物是指附着于长期浸没于水中各种基质（水中的植物、动物、石头、人工建筑物）表面的生物群落，如附着的细菌、真菌、藻类、原生动物、轮虫、甲壳动物、线虫、软体动物等。底栖动物是栖息在水体底部淤泥层、石块间等介质中的肉眼可见的无脊椎动物，包括水生昆虫、大型甲壳类、软体动物、环节动物、圆形动物、扁形动物等许多门类。它们的移动能力差，环境比较稳定的情况下群落结构也比较稳定。可见，水生生物的种类、数量、结构等特征，从生命层面上凸现环境质量的状况，是水环境因素不可或缺的部分。
我国水环境生物监测技术规范中，对采样断面布设、水样采集与保存、水生物指标测定方法等都作了规定，供监测中执行。
评价水环境质量的水生生物指标很多，如生物多样性指数、生物指数、细菌总数、大肠菌群数、藻类浓度、叶绿素-a浓度等。以下就几个常见指标的测定方法论述如下。
2.4.8.1 生物种类多样性指数
沙农-威尔姆（Shannon-Wilhm）对底栖大型无脊椎动物调查结果表明，清洁水环境中，生物种类极其多样，数量上彼此协调，保持着适度的生态平衡；当水体受到污染，尤其严重污染后，不适应的或死亡或逃离，使该水域的生物种类减少；适应的生物种群生存下来，并在数量上大大膨胀。他们根据这种清洁水域生物种类多，每一种的个数少，而污染水域生物种类少，而每一种的个数大大增加的规律，建立了如下的水体生物种类多样性公式（称沙农公式）
2.4.8.2 细菌总数
细菌总数是指1mL水样在营养琼脂培养基中，于37℃经24h培养后，所生长的细菌菌落总数，常以个／L计。它是判断饮用水、水源水、地表水等水体污染程度的指标之一。其测定步骤如下。
（1）用蛋白胨10g、牛软膏3g、氯化钠5g、琼脂15g、蒸馏水1000mL一起混匀加热溶解，调pH值为7.4～7.6，分装后，121℃下20min灭菌，制成营养琼脂培养基备用。
（2）用作细菌培养测试的器皿、培养基等进行灭菌处理，以保证测定的细菌完全为水样所含的细菌。
（3）以无菌操作法用灭菌吸管吸取混合均匀的水样1mL注入灭菌平皿中，再取1mL注入另一灭菌平皿中作平行接种。
（4）将融化并冷却至46℃左右营养琼脂培养基倾入上述已有水样的灭菌平皿中，每皿约15mL，旋摇使其混合均匀。同时另将营养琼脂培养基倾入灭菌的空平皿内作对照。
（5）待琼脂培养基冷凝后，翻转平皿，使皿底在上，将它们置于恒温箱内保持37℃培养24h，取出计数每个平皿内的菌落数目。
（6）记下各平皿中的菌落数，求出同一水样两平皿的平均菌落数，若对照样确无菌落，该菌落数即为测定的1mL水样细菌总数。
2.4.8.3 总大肠菌群
总大肠菌群是指那些能在35℃下48h内使乳糖发酵产酸、产气的革兰氏阴性的无芽孢杆菌，常以每升水样中所含有的大肠菌群细菌总数表示。
粪便中存在有大量各种水域的大肠菌群细菌，其在水体中存活时间和对氯的抵抗能力与肠道致病菌（如沙门氏菌等）相似，因此，总大肠菌群常常作为水环境的一项重要的生物性指标。其测定方法有多管发酵法和滤膜法。前者可用于各种水样，但操作比较繁琐、费时；后者操作简便、快速，但不适合浑浊水样。
1.多管发酵法
该法是根据大肠菌群细菌能发酵乳糖、产酸产气以及革兰氏阴性、无芽孢、呈杆状等特性，将不同量的水样接种到含乳糖的培养基中，经培养后根据阳性结果测算水样中总大肠菌落数。其测试过程如下。
（1）制备培养基。该项测试的培养基有：单、双料乳糖胆盐发酵培养液和亮绿乳糖培养液3种。
1）单料乳糖胆盐发酵培养液，其成分为蛋白胨20g、猪胆盐（或牛、羊胆盐）5g、乳糖10g、0.4%溴甲酚紫溶液2.5mL、蒸馏水1000mL。将蛋白胨、胆盐、乳糖溶入蒸馏水中，调pH至7.4，加溴甲酚紫溶液混匀，分装各试管（其中置一小倒管），每管10mL，以115℃、20min灭菌。
2）双料乳糖胆盐发酵培养液，其成分除蒸馏水仍为1000mL外，其余皆为单料的2倍。调制方法与单料的相同。
3）亮绿乳糖培养液，其成分为蛋白胨10g、乳糖10g、牛胆盐2g、亮绿0.0133g、蒸馏水1000mL。除亮绿外，将其他成分溶于蒸馏水中，调pH至7.2，加入亮绿并混匀，分装到各个带有小倒管的试管中，每管10mL，以115℃、20min灭菌。
（2）推测性检验。
1）取10mL水样接种到盛有10mL双料乳糖胆盐发酵培养液试管中，共5份；取1mL水样接种到盛有10mL单料乳糖胆盐发酵培养液试管中，也为5份；另取1mL水样接种到盛有9mL灭菌生理盐水中并混匀，用5mL灭菌吸管从中吸取5mL，分别加入5支盛有10mL单料乳糖胆盐发酵培养液试管中，共5份。
2）轻摇试管，使液体混匀后，置于培养箱控温36±1℃下培养24h。(www.xing528.com)
3）观测每管是否产气，若有产气该管则为推测性检验阳性，管液中有大肠菌群；若无产气该管则为推测性检验阴性，管液中没有大肠菌群。
（3）证实性检验。
1）自推测性检验阳性管中取一接种环培养液接种到亮绿乳糖培养液（BGB）管中，置于培养箱控温36±1℃培养48h。
2）观测BGB管的产气情况，如有气体产生，即可确定“大肠菌群阳性”；否则，则为“大肠菌群阴性”。
3）记下BGB管的阳性试管数，查表2-3大肠菌群（MPN）检索表，可得出水样中大肠菌群的MPN值。
（4）MPN值的计算。现举例说明：假设推测性检验15支试管中的阳性管数为：接种量10mL的管中有5支管呈阳性；接种量1mL的管中有4支管呈阳性；接种量0.1mL的管中有2支管呈阳性。当把以上阳性管溶液转种到BGB管里，作为证实性检验所给的结果继续为阳性的分别为：5支、3支、1支，查表2-3，可知水样大肠菌群的MPN值为每100mL水样中110，即每升水样中1100。如水样含菌量少，也可按100mL，10mL，1mL接种，那么其实际MPN值应为表中的MPN值除以10；反之，如含菌量较多，也可接种1mL，0.1mL，0.01mL，其实际MPN值应为表中的MPN值乘以10。其余依此类推。
2.滤膜法
滤膜是一种微孔薄膜，孔径为0.45μm，水样过滤时，能将水中的细菌截留在薄膜上，将该滤膜贴于品红亚硫酸钠培养基上，37℃恒温培养24h，大肠菌群细菌在滤膜上长出具有特征性的菌落，直接计数这些菌落数，从而计算出每100mL水样含的大肠菌群数。其测定步骤如下。
表2-3 大肠菌群（MPN）检索表
（1）制备培养基和试剂。
1）品红亚硫酸钠培养基：其成分为蛋白胨10g、酵母浸膏5g、牛肉膏5g、乳糖10g、琼脂15～20g、磷酸氢二钾3.5g、无水亚硫酸钠5g、5%碱性品红酒精溶液20mL、蒸馏水1000mL。其制备方法为：先将琼脂加到500mL蒸馏水中，煮沸溶解，再加到另一500mL蒸馏水中，加入磷酸氢二钾、蛋白胨、酵母浸膏和牛肉膏，加热溶解，倒入已溶解的琼脂，补足蒸馏水至1000mL，混匀后调pH为7.2～7.4，再加入乳糖，分装，115℃灭菌20min，储存备用，称此为储备培养基。将储备培养基加热融化，用灭菌吸管按比例吸取一定量的5%碱性品红酒精溶液置于空的灭菌试管中；再按比例称取所需的无水亚硫酸钠置于另一灭菌试管中，加灭菌水少许，溶解后置于沸水浴中10min灭菌。用灭菌吸管吸取已灭菌的亚硫酸钠溶液，滴加于碱性品红酒精溶液试管内至深红色褪成粉色为止。将此亚硫酸钠溶液与碱性品红混合液全部加到已融化的储备培养基内，混匀后立即将此种培养基15mL倒入已灭菌的空平皿内，待冷凝后置于冰箱内备用，称此为品红亚硫酸钠培养基（平皿培养基）。
2）乳糖蛋白胨培养液：其成分为蛋白胨10g、牛肉膏3g、乳糖5g、氯化钠5g、1.6%溴甲酚紫乙醇溶液1mL、蒸馏水1000mL。其制法为：将蛋白胨、牛肉膏、乳糖、氯化钠置于蒸馏水中加热溶解，调pH为7.2～7.4，再加入1mL1.6%溴甲酚紫乙醇溶液混匀，分装于有倒管的试管中，以115℃下20min高压灭菌，置于冷暗处备用。
3）革兰氏染色试剂与检测方法。
a.结晶紫色液：结晶紫1g、95%酒精20mL、1%草酸铵溶液10mL混匀。
b.革兰氏碘液：碘1g和碘化钾2g混合，加蒸馏水少许，震摇溶解后，再将300mL蒸馏水的剩余部分加入。
c.脱色剂：95%乙醇。
d.沙黄复染液：将沙黄0.25g溶于10mL的95%酒精中，溶解后加蒸馏水90mL。
e.染色法：将培养18～24h培养物涂片，在火焰上固定，滴结晶紫色液，染1min后水洗；再滴加革兰氏碘液，1min后水洗；再滴加脱色剂，摇动玻片，直至无紫色脱落为止，然后水洗；滴加沙黄复染液，1min后水洗，待干后进行镜检。呈蓝色者为革兰氏阳性菌，呈红色者为革兰氏阴性菌。
（2）将滤膜放入烧杯中，加蒸馏水洗净和煮沸灭菌。
（3）把灭菌滤膜取出，粗面向上，贴放在灭菌的滤床上固定好，加水样100mL，在负压0.5大气压下抽滤。
（4）水样滤完后，将滤膜移放到品红亚硫酸钠培养基上，截留细菌面向上，与培养基完全贴紧，然后将平皿倒置，放入培养箱保持37℃培养18～24h。
（5）在品红亚硫酸钠培养基上培养后的大肠菌群有以下特征：紫红色，具有金属光泽的菌落；深红色，不带或略带金属光泽的菌落；淡粉色，中心较深的菌落。对于可疑菌落应进一步作革兰氏染色检验，若为革兰氏阴性无芽孢杆菌，再接种乳糖蛋白胨培养液，37℃下培养18～24h，产酸产气者即为大肠菌群阳性。
（6）计数滤膜上的总大肠菌群菌落数n，可得100mL水样含的大肠菌群数M
式中：M为大肠菌群浓度，个／L；V为过滤的水样体积，L；n为总大肠菌群菌落数，个。
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