生物地球化學研究是關于大氣、海水、底棲生物和地殼在小空間尺度上質量和能量之間的傳遞和調節過程。例如在單個細胞內，孔隙沉積物、巖石、集料、微生物席或生物膜。在過去的二十年里，隨著電分析化學與微電子技術的進步發展出的微電極技術在探索海洋微環境和海洋界面、海洋化學生命間的相互作用等領域成為可能。微電極在這些領域的其中一些探索是在實驗室微環境領域里完成的，這可能是由于原位探測技術是在極端或動態環境中(富營養化海、深海、熱液噴口)。本文綜述了微電極在提供構成海洋環境的化學反應基本信息方面所起的作用。

Unisense微電極研究系統的應用

測試了海洋沉積物樣品中氧的剖面濃度。應用了溶氧微電極，氧化還原電極以及PH電極三種微電極對海洋沉積物及沉積物界面處的的氧、pH、氧化還原電位等進行了原位測試，其中氧電極、氧化還原電極以及PH-100的矯正采用了標準方法校準，即采用了兩點矯正法獲取了相應的標準曲線。其中對在所取的沉積物測量之前和測試期間，沉積物中的氧的微剖面測試采用的是自動馬達微推進器，該馬達推進器的移動步徑1um。

實驗結果

微電極技術是一種分析手段，在工程應用和自然科學研究方面存在應用前景。然而微電極在已經存在應用的海洋研究領域報道較少。本論文綜述了基于微電極技術研究在海洋化學的的研究領域取得的相關進展。Revsbech教授首次報道了使用微電極剖面系統測量了海岸沉積物氧氣剖面圖。此項研究成果在研究方式上具有創新性，本論文報道的例子激勵了后續研究人員在隨后進行現場應用的開發工作生產出了更多可靠和耐用的微電極傳感器。

圖1、具有雙用途的“微電極”及作為電化學傳感器示意圖。圖(A)表示的是一種微小的傳感表面，通常位于玻璃的尖端區域毛細管結構(B和C)。圖B、C分別表示的是O2微電極和金-合金組成的尖端微電極。微電極的應用需要在一個完整的電化學電池中測量電流的設備，這些組件被認為是一個更大的分析系統的一部分，而不是傳感器的一部分。

圖2、圖a表示的是Clark-type氧微電極。圖b表示的是pH玻璃微電極構型示意圖，圖c表示的是在聚醚醚酮和玻璃毛細管中構建出的伏安電極。

圖3、三種類型的單微電極傳感器的技術參數，已廣泛應用于化工領域和海洋學研究領域

圖4、在俄勒岡州的海底邊緣(110米水深)的現場同時測量獲得了兩組氧氣剖面數據，使用了尖端外徑為25 um的克拉克型微電極(Unisense OX-25傳感器)。圖中每個樣本點數據代表的是延遲1秒后取的5個讀數平均值。傳感器A的平均信噪比較與傳感器B高，氧微電極傳感器測試產生了一個剖面圖，其中關于的氧深度為零的問題得到了更大的確定性。

圖5、通過對三種不同下沉速度下獲取的海洋聚集體（沉積物）氧的徑向分布方程的模擬圖(左圖)，以及同一團聚體中DBL厚度和氧通量作為下沉速度的函數(右圖)。每個測量點表示的是一個測試數據平均值。

總結

生物地球化學研究是關于大氣、海水、底棲生物和地殼在小空間尺度上質量和能量之間的傳遞。本論文的研究人員綜述了一種微電極技術（丹麥unisense）在海洋化學方面的應用，微電極技術在研究單個細胞內，孔隙沉積物、巖石、集料、微生物席或生物膜等領域具有非常好的技術優勢，該技術是基于近年來快速發展的光纖和二階管技術的結合發展出微電極測試技術，主要在研究海洋沉積物及海洋水體方面提供了高質量的數據，實現了對環境敏感的海洋化學的物種方面的研究。該微電極技術也可實現對存在海洋極端或動態環境中(富營養化海、深海、熱液噴口)的相關研究，海洋領域的研究人員結合微電極技術獲得的新發現和新數據也為全球生物地球化學模型提供了充足的數據。此項技術（unisense微電極技術）也為海洋科學家在未來十年對廣闊的海洋進行觀測和研究提供了充足的技術保障以及關于海洋過程和化學物種形成提供了新見解。