用于水生生物评价的生物类群包括细菌、藻类、高等水生植物、浮游动物、大型底栖动物和鱼类等。在评价指标的选定时，不仅要考虑水生生物的种类和群落，而且要考虑季节、地形、水流、底质、水温、营养盐类和射入光量等环境因素的作用。因此，指示生物物种的选定时必须要注意以下几个方面：种类的鉴定要准确；要选定优势种；充分掌握选定种同环境的物理、化学、生物的相互关系；查明选定种对环境的耐受性范围，希望选择耐受性范围狭窄，对环境变化反应敏感的种类；要考虑种类、群落的季节变化；有的即使同一种类，环境不同时其形态也变化；即使同一种，其耐受性也不一定相似，所以选择时要利用不同的群或群落，提高指标性，可能使环境分析更严密、更准确。比如，溪流及浅水型河流生物评价的常用生物类群为着生藻类、大型底栖动物以及鱼类；深水型河流生物评价可以选择浮游藻类作为着生藻类的补充，可增选浮游动物；湖泊及水库的生物评价以浮游藻类替代着生藻类，并增选浮游动物。另外，较大范围内环境变化的长期（几年）效应评价，首选鱼类；环境变化的短期效应评价，则选择大型底栖动物或藻类。在充分达到既定评价目的的前提下，评价类群可以根据现场采样条件以及人员、仪器的配备情况酌情增减。

在北美，生物评价的发展近20世纪50年来经历了3个阶段：20世纪60年代以传统的定性评价为主，根据指示生物的出现与否来判定水体受污染程度；20世纪70年代起，大量采用各种多样性指数来评价水质，强调定量采样和复杂的统计分析，十分耗时和费力；20世纪80年代初，人们又将兴趣转向定性评价，并在方法上对其作了重要改进，提出一个全新的概念“快速生物评价法”(rapid bio-assessment method)。

最早用以快速评价的生物是鱼类，近年来，大型底栖无脊椎动物以其独特的优越性已被美国、英国、加拿大和澳大利亚等国环保部门广泛使用。在亚洲，日本和韩国走在最前列，早在20世纪70年代就开展了这方面的研究，90年代初期，已开始采用底栖动物类群的耐污值和生物指数来评价水质。目前，许多发展中国家也陆续开始应用该技术来监测和评价水环境。

（一）指示生物法

指示生物法是指根据对水环境中有机污染或某种特定污染物质敏感的或有较高耐受性的水生生物种类的存在或缺失，来指示其所在水体污染状况的方法。它是经典的生物学水质评价方法。各种生物对环境因素的变化都有一定的适应范围和反应特点，生物的适应范围越小，反应越典型，对环境因素变化的指示越有意义。选作指示种的生物是生命期较长、活动场所比较固定、易于采集的生物，可在较长时期内反映所在环境的综合影响。静水中指示生物主要为底栖动物或浮游生物，流水中主要用底栖动物或着生生物，鱼类也可作为指示生物，大型无脊椎动物是应用最多的指示生物。如石蝇稚虫、蟀蟒稚虫等多的地方表明水域清洁，颤蝴类和蜂蝇稚虫等多的地方表明水域受有机物严重污染。多毛类小头虫是海洋污染的指示生物。人们根据科尔克维茨和马松污水生物系统列出污水生物分类表（其中包括细菌、藻类、原生动物和大型底栖动物），并根据种类组成的特点将水质分成寡污带、β-中污带、a-中污带和多污带四级，通常分别以蓝、绿、黄、红4种颜色表示。指示生物对环境因素的改变有一定的忍耐和适应范围，单凭有无指示生物评价污染的可靠性还有待进一步的研究。

（二）种类多样性指数法

种类多样性指数法是应用数理统计法求得表示生物群落的种类和个体数量的数值，用以评价环境质量。它是定量反映生物群落结构（种类、数量）及群落中各种类组成比例变化的信息。其理论基础是：在清洁水体中，生物种类多样，数量较少；在污染水体中，敏感种类消失，耐污种类大量繁殖，种类单纯，数量很大。多样性指数法的优点在于确定物种、判断物种耐性的要求不严格，因此较为简便。比较常用的多样性指数有马格列夫(Margalef）多样性指数、香农一威纳（Shannon-Wiener）多样性指数、辛普森（Simpson )多样性指数和Pielou均匀度指数等。

(1)马格列夫（Margalef）指数

计算公式为：

式中，d一多样性指数；

S一样品中生物的种类数；

N一样品中生物的总个体数或总密度。

指数值高表示污染严重；指数值低表示污染轻。d<3为严重污染，3,≤d<4为中度污染，4,≤d,≤5为轻度污染，d>5为清洁。上式用以表达藻类等浮游生物的群落特征、指示湖泊污染程度效果比较好，应用广泛。该方法只考虑种类数和个体数，未考虑各种生物的分配情况，容易掩盖不同群落的种类和个体的差异，并易受样品大小的影响。

(2）香农一威纳（Shannon-Wiener）指数

计算公式为：

式中，H一一多样性指数；

S—样品中生物的种类数；

ni一样品中第i种生物的个体数或密度，ind/m² ;

N一样品中生物的总个体数（单位：ind）或总密度；

Pi—样品中属于第i种生物个体的比例。

一般情况下，H= 0为严重污染环境；0<H≤1为重污染环境；1 <H≤2为中污染环境；2<H≤3为轻污染环境；H>3为清洁环境。

Shannon-Wiener多样性指数方法的优点是引进了信息论的原理，数学关系严密，既考虑种类数也考虑各种生物的相对丰度，比较全面；避免种类鉴定的困难，简化研究结果的报告。但应注意在底栖动物数量较多、种类不太丰富的平原河流中，上述标准不一定适用。

(3）辛普森（Simpson）指数

计算公式为：

式中，a—多样性指数；

S一样品中生物的种类数；

ni－样品中第i种生物的个体数；

N一份样品中生物的总个体数。

一般认为，d小于0.25为严重污染；0.25~0.50为重污染；0.50~0.75为中度污染；0.75~1.0之间，随着数值的提高，水质由轻度污染上升为清洁。数值越高，水质越好。

应用多样性指数虽能定量地反映群落结构，但不能反映个体生态学信息及各类生物的生理特性，也不能反映由于水中营养盐类的变化，可能引起的群落的改变等。

(4) Pielou均匀度指数

计算公式为：

式中，E一多样性指数；

H一实际观察的Shannon-Wiener指数；

Hmax—最大的物种多样性指数，Hmax一log2sS为样品中生物的种类数。