Il biomonitoraggio umano è uno strumento della ricerca scientifica usato sempre più spesso per misurare l’esposizione umana a sostanze chimiche e a inquinanti.
Esso, infatti, consente di misurare la dose interna, vale a dire la concentrazione di sostanze e/o dei loro prodotti di degradazione o metaboliti (indicati come “biomarcatori di esposizione”), direttamente nei tessuti biologici (ad esempio, urina, sangue, latte materno, capelli), integrando tutte le possibili vie e sorgenti di esposizione. Fornisce, quindi, la somma di tutte le possibili esposizioni senza però fornire un’indicazione specifica sulla fonte più rilevante.
Una volta che le sostanze sono venute in contatto con l’organismo possono produrre effetti solo locali (ossia limitati al punto di contatto, ad esempio l’irritazione della pelle) oppure estesi a organi e tessuti (effetti sistemici). Ciò avviene quando sono in grado di entrare nell'organismo (ossia di essere assorbite) e, attraverso il circolo sanguigno, raggiungere il loro bersaglio.
L’assorbimento spesso è molto diverso dalla dose esterna. La sostanza contaminante, inoltre, viene trasformata (o metabolizzata) dall'organismo prima di essere eliminata (ad esempio attraverso le urine).
Conoscere la dose interna della sostanza è molto importante perché gli effetti, sia positivi (nel caso dei farmaci), sia negativi (per un inquinante) dipendono, oltre che dalle caratteristiche della sostanza, proprio dalla dose interna.
La concentrazione di un inquinante nel corpo umano, infatti, è il risultato di:

esposizione attraverso le diverse fonti, alimenti e bevande, aria, acqua e suolo, prodotti di consumo
differenti vie di assorbimento, inalatorio, orale e cutaneo
comportamenti o stili di vita, alimentazione, uso di alcol o fumo di sigaretta, attività fisica
fattori individuali, inclusi età, genere, condizioni generali di salute (ad esempio, il malfunzionamento del rene diminuisce la possibilità di eliminare alcune sostanze)
caratteristiche genetiche dell’individuo, alcuni individui assorbono e trasformano le sostanze e le eliminano diversamente da altri

Il disegno dello studio e il trattamento dei dati sono sottoposti all'approvazione di un comitato etico. La raccolta dei campioni da analizzare avviene grazie a volontari che acconsentono a partecipare allo studio e prima di donare sangue, urine o altri tessuti firmano il consenso informato.
Poiché l’obiettivo è raccogliere informazioni sull'esposizione a contaminanti di un gruppo specifico di individui, prima dell’inizio dello studio sono fissati dei requisiti per includerli (criteri di inclusione) o escluderli (criteri di esclusione) dal gruppo da analizzare. Tali requisiti possono riguardare l’età, il genere, la presenza di malattie, l’uso di specifici farmaci. Oltre ai dati ottenuti con l’analisi chimica dei campioni raccolti, gli operatori intervistano le persone volontarie con questionari accuratamente progettati che indagano su una serie di fattori che possono rivelare fonti e percorsi di esposizione come, ad esempio, stile di vita (ambiente di vita, fumo, uso di prodotti per la cura personale, etc.), dieta (preferenze alimentari) e altre caratteristiche personali.
I risultati del biomonitoraggio, fornendo informazioni utili su possibili conseguenze per la salute, possono supportare la scelta di un trattamento medico o indicare la necessità di ridurre l’esposizione a quella specifica sostanza.