葉綠素以各種形式結合在地表水中發現的藻類和其他浮游植物的活細胞內。葉綠素是負責光合作用的分子裝置中的關鍵生化成分，光合作用是利用陽光能量產生維持生命的氧氣的關鍵過程。在下面的光合作用反應中，二氧化碳被水還原，而葉綠素有助于這種轉移。葉綠素存在于許多生物體中，包括藻類和某些種類的細菌。葉綠素 a 是光合生物中最豐富的葉綠素形式，并且在很大程度上賦予植物綠色。然而，還有其他形式的葉綠素，編碼為 b、c 和 d，它們增強了整體熒光信號。這些類型的葉綠素，包括葉綠素 a，可以存在于所有光合生物中，但濃度不同。
 
    葉綠素使植物和其他含葉綠素的生物能夠進行光合作用。葉綠素是一種螯合物或中心金屬離子，在這種情況下是鎂，它與稱為卟啉的較大有機分子結合。卟啉分子由碳、氫和其他元素如氮和氧組成。該環內鍵合的鎂離子被認為負責光合作用期間的電子轉移。葉綠素作為水質參數的重要性，幾十年來，科學家、研究人員和水生資源管理者一直對微觀活植物物質（通常稱為浮游植物或藻類）的測量和分布感興趣。對浮游植物種群及其分布的了解使研究人員能夠得出有關水體健康、成分和生態狀況的結論。盡管研究人員經常將微觀活植物物質稱為藻類或浮游植物，并且這兩個術語經常互換使用，但每個都有不同的含義。藻類是指簡單的水生生物，例如海藻、池塘浮渣和浮游生物，它們類似于植物并含有葉綠素。浮游植物是藻類的一個子集，是含有葉綠素的懸浮水生微生物。對于原位監測，測量參數是浮游植物中所含的葉綠素。葉綠素對浮游植物的存在至關重要。浮游植物可用作特定水體健康狀況的指示生物。監測葉綠素水平是追蹤藻類生長的直接方式。具有高葉綠素條件的地表水通常富含營養物質，通常是磷和氮。這些養分會導致藻類生長或開花。當藻類種群大量繁殖，然后因環境條件的變化而崩潰和死亡時，它們會耗盡溶解氧水平——這是大多數魚類死亡的主要原因。高水平的氮和磷可能是人為污染源的指標，例如化糞池系統泄漏、廢水處理廠運轉不良或化肥流失。因此，葉綠素測量可用作營養水平的間接指標。     測量葉綠素的原因，可以追蹤地表水中的藻類含量，并且隨著時間的推移，可以開發數據庫和質量保證協議來描述湖泊或溪流的特征。這些表征可用于間接監測和檢測指標污染物，包括磷和氮。監測浮游植物濃度是一種成本較低的替代方法，可以替代頻繁采集樣本以進行昂貴且勞動密集型的實驗室分析。通常，收集的水樣中葉綠素的量用作懸浮浮游植物濃度的量度。使用浮游植物測量作為水質指標的方法在水和廢水檢驗標準方法的第 10200 A 節中有所描述。目前，葉綠素測定是在全球范圍內的湖泊、河流、水庫、沿海和海洋水域進行的。海洋和沿海研究調查浮游植物在海洋系統中的分布。這些研究可以幫助追蹤和預測致命的藻類大量繁殖。水體的養分富集導致有機物產量增加，并導致溶解氧含量低，從而殺死海洋生物。此外，海洋剖面可以跟蹤和記錄葉綠素讀數，這些讀數可能會沿著水柱垂直變化。
 
    由于高濃度的植物養分，監測河流和溪流中浮游植物的過度生長。這種過度生長會導致河流或溪流富營養化，并導致致命的魚類死亡。出于類似原因，湖泊、池塘和水庫監測（包括湖泊剖面研究）也觀察到藻類種群過度分布和生長。藻類控制是池塘管理中的一個主要問題，尤其是在較小的水體中，藻類過度生長會很快成為一個問題。測量葉綠素濃度也是篩選/監測可能影響飲用水源味道和氣味的有害藻華過程中的一個步驟。這些大量繁殖實際上可能創造對魚類、野生動物、牲畜和人類有毒的條件。還監測用作飲用水源的水體的浮游植物濃度，以便及早發現藻華，最大限度地減少過濾系統堵塞。