本论文针对水环境监测应用需求以及现有水质检测仪器体积庞大、运行成本高的现状，提出了基于电化学原理的水质检测微型传感器。研究总氮、BOD微型电化学传感器的设计与制备，主要讨论适用于水质传感器微型化的检测方法、传感电极的设计与加工、三维微纳增敏电极的表面修饰技术、高灵敏多级纳米复合材料的制备方法等内容。　　基于MEMS技术设计并制备了叉指超微电极阵列(IDA)，并结合纳米材料修饰技术，研制出一种用于水环境中总氮浓度检测的微型电化学传感芯片。重点研究微尺度下传感电极表面三维微纳敏感识别材料的制备方法，应用叉指超微电极阵列（IDA超微电极）结构调控制备具有高活性的阵列式三维枝状纳米修饰材料，提高了中性条件下对硝酸根的电催化还原性能，结合过硫酸钾消解和人工pH调节，完成了实际水样中总氮的测定。　　针对现有硝酸根电极在水环境实际测试中pH值难以满足总氮直接检测的现状，研制出一种基于纳米银钯双金属复合材料协同催化的高灵敏总氮电化学微型传感芯片。探索了银钯双金属对硝酸根的协同催化还原机制;以IDA超微电极为基底电极，结合电化学修饰技术系统研究和讨论了三维枝状纳米银钯双金属复合材料的最佳制备实验参数，最终实现了强碱条件下对硝酸根的高灵敏检测，为总氮消解后硝酸根直接测试提供关键的技术支撑。　　利用IDA超微电极优势结合电子媒介体激励机制，研制了一种基于电子媒介体的微生物反应器型BOD电化学微型传感器。有效利用IDA超微电极的“发生-收集”效应，以及铁氰化钾媒介体高效的可逆氧化还原特性，该BOD微型传感器表现出较高的灵敏度，克服了目前BOD微生物电极电流信号弱的问题。此外，电极与微生物膜分离式的设计，便于传感电极的更换而不影响到微生物系统，从而避免了由于压密的微生物膜覆盖在氧电极表面而带来的稳定差的问题，有利于提高BOD传感器的长期稳定性。