Monitorar e analisar a qualidade da água de rios é essencial para garantir água potável segura e proteger a saúde humana, vida selvagem e pesca recreativa. Programas de monitoramento também avaliam e corrigem problemas de qualidade — como impactos na pesca devido à redução sazonal da qualidade. A qualidade da água pode ser afetada por qualquer atividade na bacia hidrográfica — toda a área que abastece o rio através de escoamento superficial ou fluxo de água subterrânea.
Os níveis de oxigênio dissolvido podem ser reduzidos por florações de algas — geralmente resultado de aumento de nutrientes. Fertilizantes agrícolas (ou residenciais) entram na água por escoamento superficial, causando supercrescimento de plantas e algas e redução do oxigênio. O oxigênio dissolvido é crítico para a sobrevivência da vida aquática, especialmente peixes. Em algumas áreas, apenas peixes não nativos prosperam em ambientes de baixo oxigênio. A má qualidade da água pode promover espécies invasoras. O oxigênio dissolvido deve ser monitorado constantemente com sonda.
A quantidade de hidrogênio livre em comparação a íons hidroxila determina o pH — o quão ácida ou básica a água é. Diferentes produtos químicos afetam o pH, que por sua vez afeta grandemente a saúde e sobrevivência de plantas e vida aquática. Acidez (pH baixo) pode dar à água potável gosto amargo. Como o oxigênio dissolvido, o pH deve ser monitorado constantemente por sonda.
A turbidez mede o quão "turva" a água está. Plantas e peixes não prosperam em águas muito turvas. Pode ser medida com disco de Secchi (baixado até que suas seções contrastantes não sejam mais distinguíveis) ou, mais frequentemente, com turbidímetro em laboratório.
Altos níveis de clorofila indicam altos níveis de nutrientes (escoamento de fertilizantes) e alto crescimento de algas. Os níveis são determinados por espectrofotometria de fluorescência de amostras coletadas.
Os níveis de nutrientes devem ser monitorados continuamente porque a EPA estabeleceu limites máximos. Nitratos e fosfatos entram como escoamento de fertilizantes, influenciam a qualidade da água e podem alterar drasticamente comunidades de plantas e animais. Medidos por espectrofotometria de amostras coletadas.
Diversos contaminantes químicos devem ser monitorados e são regulados pela EPA. Estudos mostram que a maioria dos riachos e rios contém um "coquetel" de inseticidas, herbicidas e outros pesticidas. Perigosos à saúde humana em altos níveis e devastadores para a vida selvagem, especialmente anfíbios como sapos. Níveis de contaminantes químicos geralmente associados à atividade agrícola na bacia hidrográfica.