一般海水中微量元素的含量，大都在10-10～10-12克/毫升范围内，甚至更低，属痕量或超痕量分析范畴。灵敏度足够高的海水微量元素的直接测定法不多，加上海水中有大量基体盐类存在，不易得到可靠的结果，常先用分离富集方法，消除干扰，并提高待测微量成分的浓度，然后进
行测定。
常用的方法有：溶剂萃取法、离子交换法、共沉淀法和冻干法等。
① 溶剂萃取法。 例如吡咯烷基酸铵-甲基异丁基酮，可用于萃取海水中的镉、铜、镍、铅、锌、银、钴、铁等元素，供原子吸收光度法测定用。
② 离子交换法。纤维素交换法，可富集海水中的钴、铬、铜、铁、钼、镍、铅、锌、铀等元素，供X射线荧光法和中子活化法测定用；螯合树脂交换法，可富集镉、铬、铜、铁、锰、镍、铅、锌等元素，供原子吸收分光光度法测定用。
③ 共沉淀法。用分光光度法、原子吸收法或中子活化法测定海水中微量元素之前，可用共沉淀法富集分离。例如用氢氧化铁为沉淀剂，分离海水中的砷、铕、镧、钌、锡、钽等成分之后，再用中子活化法测定它们的含量。
④ 冻干法。可用于中子活化法测定海水中多种元素之前的富集，但不能分离出干扰元素。
海水中微量元素常用的分析方法有：
① 分光光度法。常用于测定海水中微量营养盐，海水中的氰化物、硫化物、挥发性的酚类、油类等污染物，也曾用于海水中微量铀、钼、钨等重金属的测定。方法简便，精密度较好，仪器简单。它的缺点是灵敏度不够高,一般只在10-6克/毫升左右,但试样经过富集,灵敏度可提高1～2个数量级。 ② 原子吸收分光光度法。海水样品经螯合树脂交换或溶剂萃取，除去基体盐类和富集待测元素之后，可用此法测定镉、钴、铜、铁、锰、镍、铅、锌等元素的含量。用无焰原子吸收法直接测定这些元素，也取得了一定的进展。冷原子吸收法，可用于测定海水中汞的含量。这类方法的灵敏度高，选择性好，仪器设备较简单，尤其是无焰原子吸收分光光度法，灵敏度更高，一般达10-9克/毫升，应用更加广泛。
③ X射线荧光法。利用同位素源发射的X射线，照射用于海水分离富集的纤维素交换剂，再用硅（锂）等探测器与多道分析器，对样品中各种金属元素所发出的Kα或Lα射线进行检测。此法选择性高，可用于海水中铜、铁、钼、镍、锰等多种元素的同时测定。此时样品不被破坏，可用于进一步分析。
④ 等离子体发射光谱法。以电感偶合高频等离子体焰炬为光源。试样通过该焰炬时,可被加热至10000开的高温，实现较完全的原子化和有效的激发。此法具有ppb 级或更高一些的灵敏度，且可用于多元素同时测定，方法简便快速，是海水微量元素分析的一种好方法，可用于砷、锑、铁、镉、镍、锰、铜、锌、铅、稀土金属等多种元素的分析。
⑤ 溶出伏安法。预先在恒定的电位下将被测物电解富集在电极上，然后在变动电位的条件下使富集的物质反向溶出，并通过伏安曲线进行测试。此法设备简单，灵敏度高，是能用于对海水中微量元素进行直接测定的少数几种方法之一。在适当的条件下，可同时测定多种元素，也可进行形态的分析。此法可测定海水中的铜、锌、镉、铅、铊、铟、铋、锑、银、砷等多种元素的含量，还可测定海水中的碘、溴、硫等离子的含量。
⑥ 放射化学分析法。通过对海水中存在的放射性同位素或其子体的特征放射性强度的测量，来测定它们的含量。这种方法的灵敏度很高，仪器设备不太复杂。试样经过共沉淀和溶剂萃取分离富集后，可用此法测定海水中的总β射线和钴-60、锶-90、钌-106、铯-137、镭-226等核素的含量。
⑦ 中子活化法。让入射中子在选定的条件下和待测元素的稳定同位素发生反应，生成放射性元素，用锗（锂）等探测器和多道分析器测定后者的特征放射性强度，可测定待测元素的含量。用此法之前，试样必须经过共沉淀法、冻干法或萃取法进行分离富集。此法的灵敏度很高，个别元素可达10-12毫克/毫升，并可同时测定多种元素。
⑧ 质谱同位素稀释法。向海水样品中加入一定量的同位素组分已知的待测元素化合物，即加入一定量的同位素标记原子或化合物,在样品达到平衡后,富集并分离出待测元素，再用质谱法测定其同位素组分。样品中待测元素的浓度可由同位素比值的变化而计算得出。此法的方便之处,是不需要富集分离出纯净的待测元素,也不要求定量回收。曾用此法测定过海水中的锂、铷、锶、钡、铅、铜、铀、钍等元素的含量。
