現代伏安技術(shù)在掃描電勢的步驟和具體的時(shí)間電勢波形上有很多變種和技巧，由此衍生多種伏安方法如線(xiàn)性?huà)呙璺卜ǎ↙inear sweep vol tam m etry）、循環(huán)伏安法（Cycl ic voltam m etry）、方波伏安法（Square w ave voltam m etry）、陽(yáng)極溶出伏安法（Anodi cs trippi ng vol tam m etry）等，這些伏安技術(shù)方法在化學(xué)分析中有重要用途，如清洗電極，富集反應成分，確定電化學(xué)反應機理等。

圖5 Hg-Au微電極測量M n2＋的方波伏安標準工作曲線(xiàn)，M n2＋在海水中的濃度依次為25，50，100和200μm ol/L

與前面兩種微電極類(lèi)型相比，伏安微電極的開(kāi)發(fā)和利用較晚。1995年在美國特拉華大學(xué)Brendel等第一次開(kāi)發(fā)了適用于測量沉積物中溶解氧，Mn2＋，Fe2＋和S（-II）等化學(xué)成分的Hg-Au伏安微電極。在沉積物使用時(shí)，于工作電極上先加上某一電勢可富集或清除某化學(xué)成分的污染，提高靈敏度并保持電極的最佳工作狀態(tài)。他們研制的電極尖端直徑在100μm左右。隨后，Xu等研制了25μm直徑的Hg-Au微電極并應用于測定海洋生物膜的化學(xué)濃度梯度。

有機物在沉積物中的氧化分解與電子接受體的還原過(guò)程密切相關(guān)。沉積物的表層幾厘米是微生物分解作用最為活躍的地帶，有機物的降解消耗氧氣，當微生物的耗氧速率超過(guò)氧氣在沉積物中的擴散速率時(shí)，微生物不得不利用其他氧化劑進(jìn)行無(wú)氧呼吸。

根據氧化物氧化有機物所釋放的能量的大小不同，在沉積物中微生物將依次利用溶解氧，NO－3離子，Mn（IV）和Fe（III）氧化物以及SO24－離子作為電子接受體對有機物進(jìn)行氧化，在氧化有機物的同時(shí)，這些氧化物則分別被還原為水、N2、Mn2＋、Fe2＋、S2－。因此沉積物的表層幾厘米中通常存在明顯的溶解氧，Mn2＋、Fe2＋、硫化物的垂直化學(xué)濃度梯度，采用伏安微電極可定量這些化學(xué)梯度。Lut her等發(fā)現了在海洋沉積物中Mn2＋離子僅出現在無(wú)氧區域，他們認為這種分離狀況可能與NO－3的還原有關(guān)。Reim ers等聯(lián)合伏安微電極、溶解氧極譜微電極和pH微電極通過(guò)遙控裝置（Rem otely Op?erated Vehicle）原位測定了沉積物間隙水中的多種化學(xué)成分。

定量溶解氧、錳、鐵和硫在沉積物中的還原梯度可計算出這些電子接受體在氧化有機碳的相對貢獻量。Marti n等研究了大西洋西北部陸架沉積物中有機物的分解與電子接受體的垂直剖面，他們估算出溶解氧對有機物分解的貢獻占75％～91％，反硝化作用占2％～5％，鐵和硫酸鹽的還原占8％～20％。Cai研究了尚普蘭（Cham plain）淡水湖沉積物中的碳循環(huán)及其電子和質(zhì)子轉移，總結出有氧呼吸、反硝化作用、MnO2還原、FeOOH還原、SO24－還原和甲烷生成反應分別占有機碳氧化分解的35.2％、10.4％、3.6％、9.6％、14.9％和26.4％。在近岸環(huán)境中，由于存在有大量的易分解有機質(zhì)，沉積物的分解所釋放的有機物在數量上有時(shí)可以與浮游生物呼吸作用所生產(chǎn)的有機物相比擬，Cai等

聯(lián)合了伏安微電極和pH、pCO2電位微電極研究了海洋和湖泊沉積物中的碳分解和循環(huán)，他們在尚普蘭湖的沉積物中觀(guān)測到溶解氧剖面與Mn2＋剖面交叉的現象。伏安微電極的應用逐步深化了沉積物化學(xué)的研究。

在海洋環(huán)境中，生物膜附著(zhù)在金屬表面通常加快了該金屬的電化學(xué)腐蝕，采用微電極技術(shù)結合共焦顯微鏡可揭示海洋生物膜的結構及其生物地球化學(xué)過(guò)程特別是錳循環(huán)對金屬腐蝕的不良影響。另外，在缺氧海區，如果存在重金屬污染（如Pb、Cd、Cu、Zn等），重金屬氧化物也與鐵和錳氧化物一樣在氧化有機物的同時(shí)被還原溶解，釋放到水體中造成二次污染。采用伏安微電極能夠檢測到這些陽(yáng)離子污染物。

4結語(yǔ)

微電極技術(shù)所測量的都是沉積物中的關(guān)鍵化學(xué)成分如溶解氧、Mn2＋、Fe2＋、S2－、pCO2和pH等，從垂直化學(xué)濃度剖面可計算通量、消耗量和滲透深度，由此可推知氧化還原環(huán)境、微生物活動(dòng)的層次和性質(zhì)乃至各種化學(xué)成分的生物地球化學(xué)循環(huán)，因此該方法具有重要價(jià)值?，F代的沉積物生物地球化學(xué)研究?jì)A向于把微電極技術(shù)和其他傳統技術(shù)結合使用或者多種微電極聯(lián)合使用，集中調查和闡明某一自然現象和科學(xué)問(wèn)題。

研制和采用微電極技術(shù)測量化學(xué)濃度梯度一直是沉積物化學(xué)的一個(gè)前沿研究領(lǐng)域，因為其不可替代的用途和作用，倍受海洋科學(xué)界的廣泛矚目。

但是由于涉及各種獨特的制作和使用技巧，微電極技術(shù)從開(kāi)始研制至今歷來(lái)屬于高新技術(shù)，盡管在國際上嶄露頭角已將近20年了，正在逐步走向成熟，目前在我國仍不多見(jiàn)，實(shí)際應用幾乎沒(méi)有。本文介紹了各種微電極技術(shù)，旨在開(kāi)發(fā)微電極和促進(jìn)該技術(shù)在我國的傳播與發(fā)展。