要得到真正代表某一水体瞬时含量的结果，水样的采取和贮存是极其关键的一步，特别是痕量元素的分析更是如此。采样的主要方式有三种：采水器采样；用泵抽取水样；利用吸附、离子交换或电沉积等方法，使待测的元素或化合物在现场富集采样。其中以采水器法较为通用。

使用采水器采样，要根据待测成分的性质和浓度，选择最适宜的采水器。对采水器的一般要求能使采水时瓶内外的水迅速而充分地进行交换；关闭系统密封可靠；材料有抗腐蚀性、不沾污水样和不吸附待测成分；采水器不宜太重等。

分析微量金属时，不能用金属采水器采样。在进行深层采水时，要避免钢丝缆绳的铁锈和油脂等带来的沾污。精细水体结构分析的垂直或水平的连续采样，可用泵取采样系统。为减少泵对水样的沾污，多采用塑料潜水泵。这类采样方式和多种参数(温度、盐度、深度、溶解氧、pH等)的传感器相结合，可组成海上走航的连续自动调查系统。

现场的采样富集设备，大都由采水、过滤、富集等几个环节组成。经泵取系统采水并过滤后的水样，可通过吸附剂进行富集，也可通过电沉积的方法进行富集。