化学传感器在二十世纪的发展极其迅猛,在医疗、生物、化学等领域都发挥了重要的作用。化学传感器在海洋领域的应用得到了广泛的重视。本课题研究主要针对不同的海洋研究对象,分别研制了探测珊瑚内部微环境的液膜微电极以及探测热液溶解H2S的固体电极。研究结果对于研究海洋生物对海洋酸化的响应,多因素培养条件对珊瑚钙化和生长的影响,珊瑚的钙化机制,以及探寻浅海热液分布规律都有着重要的意义。本课题研究了基于中性载体的pH液膜微电极、Ca2+液膜微电极以及C032-液膜微电极,液膜微电极具有体积极小、灵敏度高、响应速度快等优点,液膜微电极的尖端直径仅有5μm,适合应用于生物组织、细胞层面的离子浓度探测。本课题自主设计制造了三维微电极操纵器和全自动控制程序,能够控制微电极移动,能够实现全自动采集数据和实时传输记录数据的功能。通过大量实验对制备液膜微电极的技术进行了优化。制作的pH液膜微电极Ca2+液膜微电极以及C032-液膜微电极满足能斯特定律,具有线性相关系数好,响应范围宽,灵敏度高,寿命长等优点。这三种传感器能够满足观测珊瑚内部微化学环境的要求。结合液膜微电极和三维微电极操纵器,对不同种类珊瑚内部的pH、Ca2+和C032-浓度、分布、转运以及钙化机制进行了考察。领域内首次获得珊瑚内部完整的pH、Ca2+、CO32-剖面数据,使用微电极观测到了珊瑚的钙化层。实验发现珊瑚内部腔体的pH随着深度的增加,呈现先增大后减小的趋势；珊瑚内部腔体的Ca2+呈现一直减小的趋势；珊瑚内部腔体的C032-呈现先增加,后减小的趋势；在控制光照条件下,在珊瑚内固定位置的pH和C032-浓度呈现周期性变化；结合腔体底部观测到的pH极低值和Ca2+的剖面数据,验证了质子泵理论；探讨了珊瑚钙化的机理；将pH和C032-剖面数据结合,首次计算了腔体内的总溶解无机碳(DIC)和文石饱和度Ωar。设计了为期两年的多因素实验,使用液膜微电极考察珊瑚对改变pC02、改变温度、改变营养盐水平等培养条件的响应。这一实验系统考察了珊瑚在面对未来的海洋酸化、气候变暖以及人类生活环境干扰时会发生如何的变化,对珊瑚生态系统的保护、海洋环境的治理以及人类海洋交互影响提供了科学的依据。研究了固体微电极的制备以及优化,创新性的使用电镀技术提升了溶解H2S电极的探测下限,从10-4mol/L提升到了10-7mol/L。并且将改进过后的溶解H2S电极集成到自主设计研发的多参数化学传感器上,和pH电极、Eh电极、碳酸根电极等联合探测热液海水系统的化学异常值。在2011年5月25日台湾龟山岛的海试中,多参数化学传感器探测到了热液区域的化学异常值,并在后续的数据分析过程中,确定了新热液喷口可能出现的位置。台湾探海公司根据这一依据,结合海流情况探测到了4处新的热液喷口。