钾-40和铷-87
海水中放射能最高的核素是钾-40（40K）。海水中钾的含量为380毫克／升。钾的含量在不同海区和深度变化很少。海水中40K的含量为45微克／升，如果假设海水中的同位素丰度与岩石相同（0.0119％）。40K经过β衰变变为稀有气体氩-40（40Ar），其半衰期为1.2×109年，可用于确定海相矿物、沉积物中的火山灰层的年代。钾的测定可使用火焰光度法和原子吸收法，而40Ar的测定则使用质量分析法。
铷-87（87Rb）的半衰期为4.8-4.9×1010年，经过β衰变变为87Sr。海水中铷的平均含量为120微克／升，如果假设海水中同位素的丰度与岩石相同（27.85％），那么87Rb的含量为33微克／升。它可能在确定海洋矿物的年代方面是有效的。
铼-187
稀土类元素及其他重元素具有很长的半衰期和较大的同位素丰度，因此在海洋学上有潜在的应用价值。
镤
海水中存在的长寿命同位素是镤-231（231Pa）。镤在海水中的存在形式可能是五价的氧化状态，如PaO（OH）+0.52.5或Pa（OH）+0.54.5，这些形式可能吸附在氢氧化物和粘土矿物等表面，并富集于海底沉积物和铁锰沉积物中。镤的分析需要将海水（200-500升）与氢氧化铁和二氧化锰共沉淀，然后使用溶剂萃取法和阴离子交换法进行分离和纯化。镤可以通过电镀在银板上后使用α-波高法进行定量。目前的测定实例不多，据报道，在太平洋赤道海域的浓度为（5-3）×10-14克／升，在北大西洋和加勒比海的浓度为（1.3-2.4）×10-13克／升，仅占铀平衡值的0.15-7％。
氡
海水中氡-222（222Rn）的测定实例不多，由于氡的寿命较短，采样后必须立即测定。据报道，加利福尼亚沿岸水中的氡随深度增加，海底附近的含量高于与镭的平衡量。类似的分布也在太平洋、大西洋等地显示出来。相对镭放射的非平衡程度为2倍到10倍。这种非平衡可能是由于氡从海底底质表面逃逸到底层水中所致。测定海水中的222Rn和226Ra可能成为了解海水垂直混合速度的有效手段。
铅的同位素
放射性铅同位素铅-210（210Pb）是由222Rn衰变产生的，它存在于海水中是可以预料的。在南加利福尼亚外区的海水中，浓度为-1×10-15克／升。铅-210由空气中的222Rn衰变产生，并通过雨水进入海水中，此外，它也可以由222Rn生成。这种分布可以作为海水中铅的物理和化学行为的良好示踪剂。
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