随着我国城镇化程度不时进步，工业化进程不时推进，国民经济飞速开展，城镇人口数量不时增加，污水排放量也日益增大，对污水处理才能的请求将进一步扩展，如何处置好生活污水和工业废水成为当下亟待处理的问题之一。近年来，城镇污水处置厂的排放规范逐步由一级B向一级A过渡，关于现有污水处置厂的提标改造势在必行。

　　在污水处置厂提标改造过程中，向二级生物处置单元中投加生物填料，是强化污水二级生物处置效果的一个重要手腕。投加填料后，填料作为一种生物载体，能够使更多的微生物汇集构成活性污泥汇集体或生物膜，并附着其上，使系统中同时存在悬浮生长和附着生长的活性污泥，能够显著进步生物池内的生物量，加强污水生物处置系统的抗负荷冲击才能，使出水水质进一步进步。

　　污水处置出水水质的稳定取决于生物膜内部相对稳定的微观环境。关于生物膜来说，一方面，当其所处的水质水力条件随着进水及外界环境的动摇发作较大变化时，其内部微观环境能够坚持相对稳定。另一方面，在生物膜所处环境相对稳定时，当生物膜内微观环境发作恶化时，因短时间内不会影响出水水质而不会被发现，但在长期运转过程中，生物膜会逐步崩溃毁坏，招致出水水质恶化。

　　为了及时发现生物膜微观环境的变化，使生物膜污水处置系统处于稳定运转状态，关于生物膜微观特征的研讨逐步深化起来，在此趋向下，能够更好地认识生物膜的生长特性、形态构造、传质特性及菌群散布，关于开发更适用于工程实践的生物填料、控制生物膜生长及优化运转条件发挥了关键作用。近年来，随着微电极及相关技术的不时开展，微电极逐步应用于污水处置范畴生物膜特性的研讨中，经过对生物膜实行微电极穿刺，能够测定生物膜中NH4+、NO2-、NO3-、N2O、pH、DO和ORP等物质和指标的变化，为深化探求生物膜微观特征提供有利条件。本文论述生物膜的构成过程，微电极的分类与特性，微反响器的树立，分类引见微电极技术在生物膜研讨中所发挥的作用，旨在为生物膜系统的深化研讨提供参考。

　　一、生物膜的构成过程

　　基于生物膜的污水处置工艺被普遍应用于工业废水和生活污水的处置流程中，Cheng等对已有研讨中生物膜构成过程剖析以为，生物膜的构成过程能够分为3个阶段，当填料投加到生物处置单元后，水中的各种污染物和微生物就会吸附到填料外表，即生物膜构成的第1阶段。这局部微生物会逐步应用填料外表和水中的污染物实行代谢、生长和繁衍等过程，同时微生物为了顺应四周环境，也会分泌很多胞外聚合物，在胞外聚合物的联合下微生物开端在部分构成多层的细胞汇集体，即是最初较薄的生物膜，这是生物膜构成的第2阶段。接着生物膜不时应用水中的营养物质生长，逐步构成形态构造明显的成熟生物膜，即为生物膜构成的第3阶段。Walter等于30℃条件下，在长为20cm、横断面为9mm2的玻璃活动池中培育生物膜，研讨以为生物膜的构成还包括一个动态均衡的阶段，即成熟的生物膜在外界环境变化的影响下，如进水水质动摇、水力剪切力变化等，会因基质缺乏、吸附力削弱和腐蚀等缘由而零落，同时水中的微生物也会再次吸附到已有的生物膜上，并逐步生长繁衍构成新的生物膜。

　　由于生物膜构成过程复杂，遭到多方面的要素影响，包括温度、压力、水力条件和营养条件等，所以其形态构造与内部微观环境也会变得多种多样，以微电极为研讨手腕研讨生物膜构成过程中形态构造及内部微观环境的变化与外界环境条件变化之间的规律，便于人为直接调控环境要素，控制生物膜的生长，优化系统运转，能够防止由于生物膜过量生长形成梗塞、水质水力条件变化形成生物膜流失等许多问题。

　　二、微电极的分类与特性

　　随着科学技术的开展，传感器技术不时开展并应用于污水处置范畴，在污水处置厂的进水口、出水口乃至处置流程中，在线监测系统都发挥着不可替代的作用，为实时监测进出水水质及污水处置效果提供技术保证。作为微型传感器的一种，微电极也逐步应用于污水生物处置范畴的研讨中。

　　在实践应用中，通常依据待测定的指标选择相应的微电极，所以微电极依据测定指标能够分为温度微电极、氧化复原电位微电极、pH微电极、一氧化氮微电极、氧化亚氮微电极、氢气微电极、硫化氢微电极、氧气微电极、离子微电极。离子微电极又能够依据待测离子细分为NH4+微电极、NO2-微电极和NO3-微电极等。微电极常用的制造办法为手工拉制玻璃而成，孟千秋等经过拉制玻璃毛细管、硅烷化、固定、填充液膜、加涂层等步骤制备NH4+微电极、NO2-微电极和NO3-微电极来测定生物膜中的硝化反响。

　　由制造工艺决议，微电极的尖端直径通常在几十以至几μm，可在μm级的范围内看待测对象实行测定，所以在测定生物膜内微观环境时不会毁坏检测环境，且丈量精度和分辨率都很高，检测限可达10-6mol/L，但其机械强度很低，极易损坏。微电极因技术条件限制其运用寿命有限，离子微电极技术尚不成熟，寿命通常在7d左右，其他8种微电极制造完成后可在30~180d坚持相对稳定状态。微电极体积较小，质量轻，操作平安简单，在测定生物膜内部微观环境时利于不同品种的微电极之间快速实行切换，可在短时间内实行多指标的测定，且便于携带，为实践污水处置厂的原位丈量提供可能。同时微电极响应时间快，能够监测到生物膜内部指标的霎时变化。

　　三、丈量微反响器的树立

　　由于微电极反响灵活且检测限低，生物膜较薄且易受外界环境影响，故在经过微电极穿刺测定生物膜内各指标变化时需求将待测生物膜置于微反响器中，提供与原位反响器类似的基质，以发明一个相对稳定的环境，使待测生物膜能够正常实行生物反响，表现出与原位反响器中相同的特性。

　　微反响器并不是指体积微小的反响器，而是指为了微电极测定便当而设立的一个小型容器。当实行实验所用原位反响器较大时，不便当直接架设微电极测定，就需求将生物膜从原位反响器中取出，放置于单独容器中培育并实行测定。如表1所示，当原位反响器体积较大时，通常需求单独设立一个微反响器，当原位反响器体积较小时，能够直接将原位反响器作为微反响器实行微电极测定，也能够单独设立微反响器。

　　Chae等在研讨生物填料上硝化生物膜中离子质量浓度梯度与生物膜深度的关系时，运用NH4+和NO3-微电极实行穿刺，采用的丈量微反响器为1个长方体状(12cm×7cm×7cm)的容器，其在内局部为2个区域，一个区域放置待测生物膜填料，另一个区域实行曝气，以避免曝气时气泡扰动关于穿刺过程的影响。Nielsen等在研讨完整自养脱氮工艺生物膜中物质转化和微生物的散布时，应用NO2-微电极和溶解氧微电极对生物膜实行穿刺，树立的微反响器由别离的两局部构成，中间容器用于投加反响基质，同时曝气提供溶解氧，混合平均后，中间容器中的基质经过爬动泵进入丈量室，泵管处缠绕加热线圈，丈量室出水分为上下两路经由爬动泵返回中间容器，经过爬动泵调理下路水流流量大于上路水流流量以在丈量室中构成下向流，使待测生物膜能够固定在支撑尼龙网上。这种安装将丈量微反响器分红丈量室和中间容器两局部，可有效防止中间容器中曝气及基质投加产生的扰动关于丈量室微观环境的影响。丈量室中的水流也能够调理为上向流以使生物膜悬浮，Li等在研讨活性污泥汇集体中的微观环境时，应用pH、DO、ORP、NH4+和NO3-微电极实行穿刺，采用上向流丈量室，中间容器的水从丈量室下方进入，经过调理针形阀控制进水流量，丈量室中水流经过尼龙网后能够构成均一稳定的上向流，以使活性污泥汇集体稳定悬浮于上向流中，便于对其实行穿刺。这种固定方式能够使微电极穿透整个活性污泥汇集体，以研讨整个污泥汇集体与其四周环境整体的状态。

　　为了让生物膜可以在微反响器中到达稳定状态，需求将取出的生物膜置于微反响器中，并为其提供适合的条件培育一段时间。lv等在应用NH4+、NO2-、NO3-和pH微电极穿刺研讨生物转盘中厌氧氨氧化生物膜内的氮素转化时，将生物膜取出后置于活动池反响器中培育2h，以使生物膜顺应丈量环境。在研讨非稳态下生物膜的性质时，可采用单一微反响器来实行生物膜的穿刺，Wang等在研讨非稳态生物膜中氧气的扩散系数时，采用可升降的单一微反响器作为待测生物膜的载体，使生物膜能够交替处于空气中和水中。

　　由于微电极尖端尺寸为微米级，在测定某些指标时，单靠肉眼无法肯定微电极能否与生物膜外表接触，Fan等在应用微电极穿刺测定生物膜中溶解氧的迁移时，为微反响器装备了平面式显微镜辅助察看，以肯定生物膜与液相的接壤面。

　　四、微电极的应用

　　4.1 用微电极肯定生物膜的形态构造

　　生物膜的构成环境复杂多变，其三维形态构造也因遭到外界水力条件和水质动摇的影响而呈现各向异性。能够根据微电极测定生物膜中的指标变化，对其三维构造实行揣测。

　　4.1.1 生物膜一维形态构造确实定

　　生物膜的一维形态构造主要指生物膜的密度和各分层的厚度，由于生物膜生长的不平均性及载体外表性质的多样性，因而，生物膜载体外表不同位置生物膜的厚度不尽相同，同一位置不同深度生物膜的密度也会有所差别。不同厚度和密度的生物膜，在处置污水的实践运转中所表现出来的性质也会不一样，生物膜厚度和密度会影响基质从液相向生物膜内部浸透的过程，在生物膜密度一定的状况下，较厚的生物膜传质速率要低于较薄的生物膜。能够经过微电极穿刺测定某一特征物质质量浓度在生物膜深度方向上的变化，依据质量浓度曲线呈现的拐点之间的穿刺深度及曲线的斜率大小肯定生物膜的厚度并比拟生物膜的密度。

　　在运用微电极实行穿刺时，需求对生物膜的厚度实行预估，选择恰当尖端直径的微电极及微电极挪动的步长值，如表2所示，随着穿刺深度的增大，微电极尖端直径也随之增大，较大的穿刺深度也能够选择小尖端直径的微电极。微电极挪动步长值的选择也应与微电极尖端直径相近或大于微电极尖端直径为宜。

　　在污水处置系统中，可依据生物膜中溶解氧的质量浓度将生物膜分为好氧生物膜、缺氧生物膜和厌氧生物膜。不同品种生物膜中的菌群构造也不一样，关于底物的应用及代谢产物也会有差别。溶解氧在生物膜中的浸透与耗费在脱氮过程中发挥着重要作用，过高的溶解氧浸透阻力会使溶解氧无法深化到生物膜内部，硝化反响不能更好地实行，而过低的溶解氧浸透阻力会使溶解氧在生物膜中的浸透深渡过大，影响缺氧环境，使反硝无法实行。在微电极穿刺过程中，由于好氧层中生长了大量的硝化细菌，所以当微电极接触到好氧层边境时，溶解氧会有一个明显的降低，随着好氧层深度的加深，溶解氧逐步被微生物耗费，并最终降低为零，此时微电极的穿刺深度能够以为是好氧层的厚度。这里的好氧层厚度指的是在相对稳定的运转条件下测定的结果，此时环境中溶解氧相对稳定，所以在长期运转过程中，溶解氧在生物膜中可以浸透的深度也根本坚持不变。但实践上，好氧层的厚度并不是一个定值，Cao等在探究生物膜系统中同步硝化反硝化最优的运转条件时，着重研讨不同溶解氧质量浓度关于生物膜中好氧层厚度的影响，结果标明，随着溶解氧的进步，生物膜中的溶解氧质量浓度也逐步进步，溶解氧浸透的深度也会逐步加大，生物膜中好氧层的厚度也会逐步增大，好氧层在生物膜中所占的比例会逐步增加，硝化速率也随之发作变化，进而影响底物氨氮的耗费和产物硝态氮的生成。

　　除了溶解氧之外，也能够经过微电极穿刺测定其他指标将生物膜实行分层。Wen等在研讨一体化厌氧氨氧化工艺处置渣滓渗滤液时，通微电极穿刺测定填料不同深度生物膜的氧化复原电位，在溶解氧为2.7mg/L时，生物膜外表的氧化复原电位为-2.8mV，在深度为4mm的生物膜处，氧化复原电位降落至-166.8mV，并在深度为5mm时降低至-195.7mV，据此可将生物膜深度为4mm左近认定为缺氧层生物膜，将5mm深度左近认定为厌氧层生物膜，分别合适于氨氧化细菌和厌氧氨氧化细菌发挥功用。

　　依据微电极穿刺测定指标曲线的斜率能够比拟生物膜大致的密度，相同厚度的生物膜，指标变化大的生物膜密度通常较大。也可经过生物膜内物质的浸透深度比拟生物膜密度，Feng等在研讨硝化生物膜时，经过比拟溶解氧在硝化生物膜内迁移的间隔来比拟不同填充比下硝化生物膜的密度。

　　4.1.2 生物膜二维与三维形态构造确实定

　　生物膜的二维形态构造指的是生物膜某一剖面的状态，由于生物膜的各向异性，因而生物膜剖面并不是一个完好的连续平面构造，而存在缺失或者密度上有差别。生物膜二维形态构造确实定需求实行屡次微电极一维穿刺才能够肯定。

　　生物膜的三维形态构造指的是生物膜在空间上的构造，固然生物膜外表润滑，但生物膜并不是形态规整密度均一的实体，这关于生物膜中物质的扩散传质速率会产生不同的影响。所以肯定生物膜的三维构造能够在一定水平上解释生物膜污水处置系统运转中某些宏观效果。生物膜的三维形态构造能够经过穿刺定生物膜外表平均散布位点，由穿刺测定指标质量浓度和深度数据得到相应曲面。Ning等提出由于生物膜不同位置溶解氧的扩散速率和耗费速率不同，故在微电极穿刺过程中，生物膜中不同位置的溶解氧程度和变化趋向亦不相同，能够经过应用溶解氧微电极穿刺生物膜，依据溶解氧微电极一维穿刺得到的不同位置溶解氧质量浓度绘制成的曲线肯定生物膜的三维构造，将生物膜的构造分为3类：当溶解氧曲线为平滑曲线时，生物膜内部为密实均一的实体，当溶解氧曲线呈现一个平台时，生物膜内部存在一个孤立的中空孔洞，当溶解氧曲线在降落过程中忽然凸起成峰时，生物膜内部存在于外界液相相连的通道。Chae等在应用微电极穿刺硝化生物膜时，发现当氨氮微电极穿刺至生物膜外表以下1.2mm时，氨氮质量浓度降低至0.9mg/L，当穿刺到1.8mm深度时，氨氮质量浓度上升至1.13mg/L，这与生物膜所处液相中的氨氮质量浓度分歧，质量浓度变化曲线构成一个峰，同时依据反响器中水力条件揣测是由于生物膜在构成过程中由于水流冲击招致生物膜未生长平均构成孔洞，外界液相直接渗入招致该现象的呈现。

　　4.2 应用微电极肯定活性污泥汇集体中物质的散布、迁移与转化规律

　　微生物由本身分泌的有机聚合物包裹后构成活性污泥汇集体，当汇集体附着于固体外表时就称之为生物膜。生物膜成熟后会发作生物膜零落现象，有研讨标明，生物膜构成后随着微生物在外表的生长也会有污泥颗粒零落。由于生物膜形态构造不同，因而，各种污染物在生物膜中的散布也不尽相同，随着生物反响的实行，污染物可在生物膜中扩散迁移，各种底物及中间产物之间由于会发作转化，故而质量浓度也会发作变化，能够经过微电极穿刺直接肯定生物膜中的物质散布、监测污染物迁移与转化规律以更好地解析生物膜。

　　4.2.1 肯定污泥汇集体中物质的散布

　　能够经过微电极穿刺测定生物膜某一点在深度方向上的物质散布和颗粒污泥从外表到中心径向上的物质散布。Han等对某实践污水处置厂奥贝尔氧化沟中粒径小于250μm的颗粒污泥实行微电极穿刺，测定颗粒径向从外表到中心的溶解氧、氨氮和硝氮散布，发现当粒径大于100μm时，各指标质量浓度在径向呈现不均一性，当粒径小于100μm时，各指标质量浓度根本不变，以为不同的物质散布也代表着不同粒径范围的颗粒污泥，影响着功用菌的散布，各粒径范围颗粒污泥数量的相对稳定关于污水中多种污染物的结合去除发挥着重要的作用。Zhou等在研讨短程硝化反硝化耦合厌氧氨氧化处置模仿高氨氮废水时，应用溶解氧微电极穿刺聚氨酯海绵填料小块，依据溶解氧在深度方向上质量浓度变化曲线，将800μm的生物膜分红好氧层、缺氧层和厌氧层，并以此为根底树立生物膜中氮素及碳素的去除机制。

　　污泥汇集体中物质的一维变化缺乏以反映汇集体整体的状况，所以有时需求进一步测定某物质在生物膜中的三维散布。Rosa等研讨生物转盘去除有机物过程时生善于高密度聚乙烯载体上生物膜中不同深度的溶解氧散布，在1000μm×1000μm的生物膜区域上，平均测定100个点在生物膜外表680μm、生物膜外表和生物膜外表以下680μm深度处的溶解氧，将数据绘制成曲面发现生物膜同一深度下的溶解氧并不相同，而是呈现“口袋式冶的散布，进一步阐明生物膜中微生物散布的不均一性。Tang等在研讨一种新型生物填料时，用溶解氧微电极对填料外表生物膜实行穿刺，得到填料外表不同位置生物膜深度方向上溶解氧的散布，结果阐明此种半悬浮生物填料不同位置构成的生物膜中溶解氧含量不同，即在同一填料的不同位置能够分别构成好氧生物膜和厌氧生物膜，此种填料有利于丰厚微生物群体的生物多样性。

　　4.2.2 肯定污泥汇集体中物质的迁移

　　在污水生物膜处置系统运转时，污染物在生物膜内经过各种生物反响被去除或者转化，能够经过微电极穿刺，在一段时间内监测生物膜某位置深度方向上物质的迁移转化规律，来揣测生物膜的构造与菌群散布。Schramm等在研讨附着生善于硅树脂膜外表生物膜中硝化菌的散布时，结合运用NH4+、NO2-、NO3-、DO和pH微电极对生物膜实行穿刺，得到不同指标在生物膜深度方向上变化的曲线，发现第14周时，溶解氧能够浸透到间隔硅树脂膜外表150~250μm处，在该范围内，pH也从7.8降低至6.4，氨氮则一直控制在15~20mmol/L，硝态氮从靠近硅树脂膜的(389±157)μmol/L降低至生物膜外表的(77±38)μmol/L，亚硝态氮从靠近硅树脂膜的(842±465)μmol/L降低至生物膜外表的(356±96)μmol/L，以为在靠近硅树脂膜外表位置，主要发作硝化反响，氨氮在硝化细菌的作用下转化为亚硝态氮和硝态氮，并逐步向生物膜外表方向扩散迁移，由于溶解氧被靠近硅树脂膜的硝化细菌应用，因而在亚硝态氮和硝态氮向外迁移时，会逐步被反硝化菌应用，故而可由亚硝态氮和硝态氮在向外迁移时的变化肯定好氧层生物膜和缺氧层生物膜。Feng等经过溶解氧和硝态氮微电极穿刺挪动床生物膜反响器中不同密度的生物膜时，发现溶解氧和硝态氮在生物膜中的迁移间隔与生物膜密度有关，密实的生物膜会限制溶解氧和硝态氮在生物膜中的迁移。

　　4.2.3 肯定污泥汇集体中物质的转化

　　在污水生物膜工艺处置过程中，触及到含碳、氮、硫等元素物质之间的复杂转化。在脱氮过程中，硝化反响能够将氨氮转化为硝态氮，反硝化反响能够将硝态氮转化为氮气，在这些过程中不可防止地会有很多中间产物产生，间接地也会惹起生物膜微观环境中氧化复原电位及pH的变化。好氧生物膜内溶解氧散布不均和缺氧生物膜内溶解氧较高会惹起氧化亚氮或一氧化氮的释放，这些物质可能只是霎时产生并逸出反响器，并不会积聚，但是关于污水生物膜处置系统的氮均衡来说却不容无视。能够经过微电极测定氧化复原电位和pH的变化来间接揣测物质的转化，也能够直接经过微电极测定这些物质的变化。Schreiber等在研讨生物膜中一氧化氮和氧化亚氮霎时产活力制时，应用微电极穿刺测定一氧化氮和氧化亚氮，并分离溶解氧微电极穿刺结果实行剖析，以为溶解氧是决议一氧化氮和氧化亚氮由氨氧化细菌产生还是异养反硝化细菌产生的关键。lv等在研讨完整自养脱氮工艺中活性污泥汇集体微断面时，应用微电极穿刺测定断面不同深度下氨氮、亚硝态氮和硝态氮的质量浓度变化，在0~1700μm深度范围内，溶解氧质量浓度从4.4mg/L降低至1.1mg/L，同时氨氮从195.8mg/L降低至132.8mg/L，亚硝态氮从0.05mg/L升高至0.09mg/L，硝态氮从31.1mg/L升高至32.6mg/L，分离pH从7.4降低至7.1，以为此层生物膜主要发作全程硝化和短程硝化，在1700~3700μm深度范围内，发现氨氮和亚硝态氮同时被耗费，pH和硝态氮都有升高，溶解氧维持在较低程度，以此作为厌氧氨氧化现象的根据。

　　五、微电极与其他技术的结合运用

　　随着科技的进步，微电极作为一种检测手腕，越来越多地与其他技术相分离，共同为污水生物处置过程中呈现的现象提供根据。

　　5.1 微电极与定量PCR技术相分离

　　经过微电极穿刺得到生物膜中的物质散布后，能够据此揣测生物膜不同分层中所发作的生物反响。经过定量PCR技术技术对特定分层生物膜中细菌的功用基因实行扩增定量，可进一步考证揣测的精确性。Kinh等在比照膜曝气生物膜反响器和传统生物膜反响器同步硝化反硝化过程中氧化亚氮的释放时，经过运用氧化亚氮微电极穿刺，得到生物膜不同深度氧化亚氮的质量浓度，并以此为根底依据菲克第二扩散定律预算单位生物膜体积氧化亚氮净产生量与耗费量，以为关于膜曝气生物膜反响器来说，生物膜底部的200μm范围内是氧化亚氮主要产生区域，而关于传统生物膜反响器来说则是最外层的200μm范围。为考证此揣测，进一步经过冷冻切片技术将生物膜在垂直方向切成100μm厚度并分别提取基因，并对amoA、nirK、nirS和nosZ功用基因实行定量PCR技术扩增考证此揣测。

　　5.2 微电极与荧光原位杂交技术和激光共聚焦技术相分离

　　经过微电极测定出生物膜中物质的散布后，可进一步揣测不同层中功用菌的散布。荧光原位杂交技术和激光共聚焦技术(confocallaserscanningmicroscopy，CLSM)经常用于肯定活性污泥汇集体中各菌种的散布。Vazquez-Padin等在研讨完整自养脱氮工艺中颗粒的菌群散布时，将溶解氧和亚硝态氮微电极穿刺的结果同荧光原位杂交技术结果比拟发现，溶解氧与亚硝在颗粒剖面的散布与氨氧化细菌和厌氧氨氧化细菌的散布分歧。Li等在研讨颗粒污泥中菌群和EPS散布与溶解氧传送速率时，将溶解氧微观质量浓度曲线和激光共聚焦分离，以为颗粒在径向能够分为3层，第1层为颗粒外表，厚度在150~350μm，其中的异养菌担任有机物的去除，第2层由自养菌构成，厚度在250~450μm，主要担任氨氮的去除，第3层为颗粒中心，由无机物构成，呈多孔道的形态。

　　六、总结与瞻望

　　基于生物膜的污水生物处置工艺同单纯絮体方式的活性污泥法相比在持留生物量和抵御负荷冲击方面有着不容无视的优势，工艺在长期处置中的稳定运转与生物膜的微观环境变化息息相关，如图1所示，经过微电极能够快捷而又精确地监测生物膜微观环境的变化，辅之以其他技术手腕能够更好地解析生物膜中功用菌群的散布，促进生物膜载体的改进与工艺的设计优化，微电极在生物膜研讨中的应用也将越来越普遍，但仍有缺乏，以下几个方面将会是将来的开展方向：

　　1)由于好氧生物反响是生物脱氮除磷过程的必经之路，因而，现有研讨主要集中在基于溶解氧微电极解析好氧生物膜，而对厌缺氧生物膜的研讨较少。随着厌氧氨氧化的应用推行和以污泥发酵为中心的污泥污水结合处置工艺的兴起，经过pH、离子、硫化氢和氢气微电极对厌缺氧生物膜的解析不容无视。

　　2)在污水处置生物反响中，触及到很多离子间的转化，如NH4+、NO2-和NO3-等，目前离子微电极的制造技术尚不成熟，招致离子微电极寿命较短，测定本钱较大，因而，优化离子电极的制造过程，进步运用寿命显得尤为重要。

　　3)应用微电极解析生物膜现多集中于解析生物膜本身，由于生物膜内的微观环境变化和所处宏观环境有很大关系，因而，同时监测液相及液相和生物膜接壤处的指标变化，并结合生物膜内的指标变化树立数学模型是解析生物膜于环境之间交互作用的关键。