Os corpos hídricos sofrem variações de temperatura de acordo com as flutuações climáticas normais. Estas variações ocorrem com as estações do ano e também, durante o dia. Os lagos apresentam ainda variações ao longo das profundidades, podendo ocorrer estratificação da temperatura ao longo da coluna d’água. A temperatura das águas superficiais é influenciada pela latitude, altitude, estação, horário, circulação atmosférica, cobertura de nuvens, além da profundidade e vazão do corpo hídrico. Por sua vez, a temperatura afeta os processos físicos, químicos e biológicos que ocorrem nos corpos hídricos, e desta forma, a concentração de várias variáveis, pois afeta as taxas de reação química (solubilização, evaporação, metabolismo, etc.).
A temperatura das águas superficiais varia mundialmente entre 0o C e 30o C, com mínimos nos períodos de inverno e máximas nos períodos de verão. Temperaturas anormalmente altas nas águas superficiais podem corresponder a descargas, provavelmente de usinas geradoras de eletricidade, de fundações, indústrias ou ainda de estações de tratamento de efluentes.  
A temperatura deve ser medida no próprio local, no momento da amostragem, com o uso de um termômetro ou sensor para temperatura. Como a temperatura é um parâmetro que possui uma influência em vários processos aquáticos e em outras variáveis, é importante incluí-la na amostragem, anotando sempre o horário em que a amostra foi tomada. 

O oxigênio é essencial a todas as formas de vida aquática, incluindo os organismos responsáveis pela autopurificação da água em processos naturais. O conteúdo de oxigênio dissolvido varia com a temperatura, salinidade, atividade fotossintética e pressão atmosférica.
Descargas de efluentes ricos em matéria orgânica podem causar o decréscimo da concentração de OD, podendo inclusive levar a condições anaeróbicas. Concentrações de OD inferiores a 5 mg/l podem causar efeitos adversos em comunidades biológicas, e concentrações inferiores a 2 mg/l podem causar a morte de peixes.
A determinação da concentração de oxigênio dissolvido é portanto primordial em estudos de qualidade da água, uma vez que o oxigênio está envolvido ou influencia praticamente todos os processos químicos e biológicos que ocorrem em um corpo hídrico. A determinação de OD pode ser utilizada ainda como indicador do grau de poluição por matéria orgânica.
A medição da concentração de oxigênio dissolvido deve ser realizada no campo, através de equipamentos portáteis.

O pH é uma variável importante na avaliação da qualidade da água, uma vez que influencia vários processos biológicos e químicos em corpos hídricos.  
Alterações no pH podem indicar a presença de efluentes, mais facilmente identificável se forem registrados de maneira contínua e conjunta com a condutividade elétrica. Variações de pH ao longo do dia devem estar associadas com ciclo de respiração de algas. O pH em águas naturais varia entre 6,0 e 8,5, podendo ocorrer valores mais elevados nos casos de águas subterrâneas ou lagos salgados. O pH deve ser medido no campo, uma vez que é afetado por vários fatores naturais. A temperatura da água deve ser também anotada, visto ser o pH dependente da temperatura.

Corresponde a capacidade da água em transmitir corrente elétrica, e portanto reflete de maneira indireta o conteúdo de sais dissolvidos na água. Pode também ser utilizado como indicador de despejos industriais e/ou águas poluídas. Em águas doces, a condutividade elétrica varia entre 10 a 1.000 uS/cm, podendo exceder 1.000 uS/cm no caso de águas poluídas ou em rios que recebem grande descarga de sólidos (run-off).

A cor e a turbidez da água determinam a profundidade até a qual a luz é transmitida. A luz controla a produtividade primária que é possível pelo controle da taxa de fotossíntese das algas presentes.
Compostos que ocorrem naturalmente, como hidróxido de ferro, e substâncias orgânicas, como os ácidos húmicos, dão cor verdadeira à água. A cor aparente é causada por substâncias particuladas coloridas e pela reflexão e refração da luz em substâncias suspensas. Águas poluídas podem portanto, ter cor aparente expressiva. Diferentes espécies de fito e zooplâncton podem dar cor aparente à água (algas verde-azuis, diatomáceas, etc.).  
A cor é medida por comparação com padrões de sal de platina e cobalto, sendo portanto, a unidade de medida em mg/l Pt. Em águas naturais, a cor pode variar de inferior a 5 unidades até 300 unidades.  Como os compostos que dão cor a água são em geral instáveis, recomendas e a medição de cor no campo, ou em até 2 horas após a coleta da amostra.

O tipo e a concentração de material em suspensão controla a turbidez da água. Os materiais em suspensão correspondem a silte, argila, partículas finas de compostos orgânicos e inorgânicos, plâncton e outros organismos microscópicos. A turbidez é medida pelo espalhamento e absorção da luz incidente em uma amostra, e deve ser medida no campo, uma vez que alterações de pH e a luz podem levar a precipitação de materiais e alterações no resultados.  
A medição de turbidez pode ser afetada pela presença de fortes chuvas na bacia de captação da estação de monitoramento. Ações antrópicas na bacia, tais como remoção de solos, também mostram efeitos na turbidez da água.

Os sólidos sedimentáveis correspondem as grandes partículas transportadas na água. Os sólidos em suspensão aumentam a turbidez da água, ocasionando a redução da penetração da luz, e consequentemente da produtividade do ecossistema. A amostra deverá ser analisada o mais rapidamente possível, de modo a evitar a precipitação de materiais (Cone de Imhoff).

A Demanda Química de Oxigênio é amplamente utilizada como medida da susceptibilidade a oxidação de materiais orgânicos e inorgânicos presentes na água.  Embora não represente o conteúdo total de carbono orgânico presente na água, é um bom indicador para despejos industriais. A concentração de DQO em águas superficiais varia entre 20 mg/l O2 ou menos em águas limpas, até valores superiores a 200 mg/l em águas poluídas. Efluentes industriais apresentam valores entre 100 mg/l até 60.000 mg/l O2.

A Demanda Bioquímica de Oxigênio é uma medida aproximada da quantidade de matéria orgânica biodegradável presente em uma amostra de água. Águas não poluídas apresentam em geral teores de DBO inferiores a 2 mg/l O2, enquanto que águas que recebem efluentes podem apresentar teores superiores a 20 mg/l O2, especialmente se a amostra for tomada próximo ao local do lançamento.

O nitrogênio é um elemento de grande importância para os organismos. O acúmulo de nitrogênio, principalmente nas suas formas nitrato e amônia, decorre da poluição orgânica e da drenagem de solos adubados.  
Em águas naturais, o teor de nitrato é da ordem de 0,1 mg/l. Quando influenciado por ação humana, pode elevar as concentrações para cerca de 1 a 5 mg/l. Concentrações acima de 5 mg/l mostram a contaminação por poluição humana, uso de fertilizantes ou run-off. Em casos de poluição extrema, as concentrações podem atingir 200mg/l.

O fósforo é um nutriente essencial para os organismos e existe no meio aquático em formas dissolvidas e particuladas. O aumento artificial em sua concentração é devido as atividades humanas: efluentes domésticos (principalmente contendo detergentes), efluentes industriais, uso de fertilizantes, etc. Em águas naturais, sua concentração varia de 0,005 a 0,020 mg/l PO4-P. Águas salinas (lagos) podem apresentar concentrações da ordem de 200 mg/l PO4-P . 

Como o fósforo é um componente essencial aos ciclos biológicos nos corpos hídricos, é frequentemente incluído em programas de avaliação da qualidade da água, para conhecimento das características dos corpos hídricos (“background”).

Em águas doces e limpas, o conteúdo de cloretos é inferior a 10 mg/l.  Concentrações mais elevadas ocorrem próximo a lançamento de efluentes, drenos de irrigação, intrusão salina, áreas áridas ou áreas úmidas costeiras. Como o cloreto é frequentemente associado com efluentes domésticos, é um parâmetro em geral incorporado em estudos de avaliação ambiental como indicador de contaminação fecal.