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微电极在生物毒性领域中的研究应用
推荐两种研究方案：剖面穿刺法、悬浮液培养法
一、 微电极穿刺测浓度剖面，测量生物膜、藻垫、水中微型颗粒、沉积物、琼脂、贴壁细胞液中的体积呼吸速率（O2），研究添加毒性物质前后体积呼吸速率或样品内部氢离子（pH）、氧化还原电位、H2、H2S、NO、N2O的通量变化、消耗量变化及垂直方向上的迁移转化。
微电极系统能将微电极精确刺入样品中，测量微剖面获得垂直方向上微米尺度的变化，或测量样品内某个位置浓度随时间的变化。
微电极种类：O2、H2S、H2、N2O、NO、pH、氧化还原电位、温度。
微电极的尖端直径：10微米、25微米、50微米、100微米、500微米、1毫米
测量方法：将微电极固定到推进器上，再推动推进器使微电极尖端刺入样品中，电信号通过微电极传输到主机再传输到电脑，软件获得可视的结果。
通过浓度剖面图可计算：通量、用数学方法分成多层后计算每层的通量变化、消耗量变化，获得垂直方向上迁移转化的规律。计算理论基础：Fick第一扩散定律、Fick第二扩散定律。
二、剖面法测量贴壁细胞呼吸速率
细胞在培养液中的呼吸引起培养液中低的氧扩散率导致细胞附近氧浓度的显著下降。通过改变细胞生长环境中的毒性成分，可以快速测量并计算贴壁细胞的体积呼吸速率。
氧剖面法计算贴壁细胞培养液体积呼吸速率的数学计算方法：
根据Fick第一扩散定律计算氧通量(即体积氧呼吸速率)：
J= - D0 dC/dr
D0为氧在细胞液中扩散系数（可查表），dC为微电极测量的两点浓度差，dr为微电极测量的两点间的距离，通常为设置的微电极的步进如10、50、100微米或其整数倍。
剖面法测量沉积物呼吸速率的数学方法：
1、 Fick第一扩散定律：DOU=D0 dC/dz
DOU为水土界面扩散氧消耗率（扩散氧通量）
D0为水土界面扩散边界层中氧的扩散系数
dC/dz=扩散边界层中的氧气线性梯度
2、剖面数值模型(Berg et al., 1998)计算沉积物中随深度变化的消耗率，确定沉积物中氧的生产带和消耗带以及沉积物-水界面氧通量。用数学的方法将沉积物分成很多微层，计算各微层的氧消耗率。
Fick第二扩散定律：
R为沉积物某微层氧消耗率，P为沉积物某微层氧产生率。
达到稳态时,
D为沉积物中的氧扩散系数。
通过上述公式结合软件能快速计算出沉积物中各微层总氧的消耗率（R-P）。
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