微電極技術(shù)作為一種能夠在微米尺度下精準(zhǔn)探測物質(zhì)濃度與電化學(xué)信號的前沿手段，已成為連接微觀過程與宏觀現(xiàn)象的關(guān)鍵橋梁。從實驗室的基礎(chǔ)研究到環(huán)境治理的工程實踐，其憑借高分辨率、原位監(jiān)測的特殊優(yōu)勢，正在重塑多個學(xué)科領(lǐng)域的研究范式。

微電極技術(shù)的核心原理基于電化學(xué)傳感與微型化設(shè)計。其感應(yīng)端尺寸通常控制在 10–500µm，僅為人類頭發(fā)直徑的 1/2 至 1/20，能夠深入沉積物孔隙、生物膜內(nèi)部等微環(huán)境而不破壞其原有結(jié)構(gòu)。通過選擇性滲透膜與敏感材料的組合，不同類型的微電極可特異性識別目標(biāo)物質(zhì)：如溶解氧（DO）微電極利用氧分子對熒光的猝滅效應(yīng)實現(xiàn)定量；硫化氫（H?S）微電極通過硫化物在電極表面的氧化反應(yīng)產(chǎn)生電流信號；pH 微電極則基于氫離子對敏感膜電位的影響完成測定。這種高度的特異性與微型化特征，使其能夠捕捉傳統(tǒng)技術(shù)無法識別的微米級梯度變化 —— 例如，在沉積物 - 水界面，DO 濃度可在 200µm 范圍內(nèi)從 8mg/L 驟降至 0，這種劇烈變化恰是控制磷釋放與微生物活動的關(guān)鍵。

技術(shù)演進(jìn)推動了微電極從 “單一探測” 向 “多參數(shù)協(xié)同” 的跨越。早期微電極僅能實現(xiàn)單參數(shù)測定，且響應(yīng)時間長達(dá)數(shù)十秒，難以追蹤動態(tài)過程。隨著微加工工藝與信號處理技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)代多通道微電極系統(tǒng)可同步監(jiān)測 DO、H?S、氧化還原電位（Eh）、pH 等多種參數(shù)，采樣頻率提升至 1–100Hz，能實時記錄生物擾動引發(fā)的瞬時信號波動。例如，在濕地植物根際監(jiān)測中，系統(tǒng)可同步捕捉根系泌氧導(dǎo)致的 DO 升高、Eh 上升與 H?S 濃度下降的連鎖反應(yīng)，完整還原微環(huán)境的動態(tài)調(diào)控機(jī)制。此外，抗干擾算法的引入使多參數(shù)信號的交叉干擾率降至 1% 以下，確保了數(shù)據(jù)的可靠性。

在應(yīng)用領(lǐng)域，微電極技術(shù)展現(xiàn)出強大的滲透力。在水環(huán)境治理中，它能精準(zhǔn)定位黑臭河道沉積物中 H?S 的厭氧核心區(qū)，為靶向疏浚提供毫米級坐標(biāo)；在富營養(yǎng)化湖泊研究中，通過解析 “氧化 - 還原界面” 的微尺度特征，揭示磷釋放的觸發(fā)機(jī)制，指導(dǎo)曝氣工程的精準(zhǔn)實施。在生態(tài)研究中，其可探測珊瑚礁生物膜內(nèi)的 DO 與 pH 梯度，闡明珊瑚白化的微觀驅(qū)動因素；在惡劣環(huán)境探測中，能耐受高溫高壓的微電極被用于深海熱泉沉積物監(jiān)測，為惡劣微生物的生存策略提供數(shù)據(jù)支撐。