化學傳感器在二十世紀的發展極其迅猛，在醫療、生物、化學等領域都發揮了重要的作用?；瘜W傳感器在海洋領域的應用得到了廣泛的重視。本課題研究主要針對不同的海洋研究對象，分別研制了探測珊瑚內部微環境的液膜微電極以及探測熱液溶解H2S的固體電極。研究結果對于研究海洋生物對海洋酸化的響應，多因素培養條件對珊瑚鈣化和生長的影響，珊瑚的鈣化機制，以及探尋淺海熱液分布規律都有著重要的意義。


本課題研究了基于中性載體的pH液膜微電極、Ca2+液膜微電極以及C032-液膜微電極，液膜微電極具有體積極小、靈敏度高、響應速度快等優點，液膜微電極的尖端直徑僅有5μm，適合應用于生物組織、細胞層面的離子濃度探測。本課題自主設計制造了三維微電極操縱器和全自動控制程序，能夠控制微電極移動，能夠實現全自動采集數據和實時傳輸記錄數據的功能。通過大量實驗對制備液膜微電極的技術進行了優化。制作的pH液膜微電極Ca2+液膜微電極以及C032-液膜微電極滿足能斯特定律，具有線性相關系數好，響應范圍寬，靈敏度高，壽命長等優點。這三種傳感器能夠滿足觀測珊瑚內部微化學環境的要求。結合液膜微電極和三維微電極操縱器，對不同種類珊瑚內部的pH、Ca2+和C032-濃度、分布、轉運以及鈣化機制進行了考察。領域內首次獲得珊瑚內部完整的pH、Ca2+、CO32-剖面數據，使用微電極觀測到了珊瑚的鈣化層。


實驗發現珊瑚內部腔體的pH隨著深度的增加，呈現先增大后減小的趨勢；珊瑚內部腔體的Ca2+呈現一直減小的趨勢；珊瑚內部腔體的C032-呈現先增加，后減小的趨勢；在控制光照條件下，在珊瑚內固定位置的pH和C032-濃度呈現周期性變化；結合腔體底部觀測到的pH極低值和Ca2+的剖面數據，驗證了質子泵理論；探討了珊瑚鈣化的機理；將pH和C032-剖面數據結合，首次計算了腔體內的總溶解無機碳(DIC)和文石飽和度Ωar。設計了為期兩年的多因素實驗，使用液膜微電極考察珊瑚對改變pC02、改變溫度、改變營養鹽水平等培養條件的響應。這一實驗系統考察了珊瑚在面對未來的海洋酸化、氣候變暖以及人類生活環境干擾時會發生如何的變化，對珊瑚生態系統的保護、海洋環境的治理以及人類海洋交互影響提供了科學的依據。


研究了固體微電極的制備以及優化，創新性的使用電鍍技術提升了溶解H2S電極的探測下限，從10-4mol/L提升到了10-7mol/L。并且將改進過后的溶解H2S電極集成到自主設計研發的多參數化學傳感器上，和pH電極、Eh電極、碳酸根電極等聯合探測熱液海水系統的化學異常值。在2011年5月25日臺灣龜山島的海試中，多參數化學傳感器探測到了熱液區域的化學異常值，并在后續的數據分析過程中，確定了新熱液噴口可能出現的位置。臺灣探海公司根據這一依據，結合海流情況探測到了4處新的熱液噴口。