水环境中的重金属污染具有很高的毒性,并且不可被降解,容易随着食物链富集,对生态环境和公众健康都构成了巨大威胁。而发展水环境中重金属的检测技术是应对重金属污染的重要举措,一方面实现对污染的预警,另一方面也能为重金属污染的治理提供数据支持。但是现有的检测方法很多需要在实验室完成,需要繁琐的人工操作,尽管存在一些现场系统,但由于仪器尺寸大且成本高,难以大规模部署。应水质检测的实际发展和应用所需,本文提出了一种小型传感节点监测方案,该传感节点通过将微传感器和微流控技术集成到一个微芯片上,以实现小型化、自动化、低成本的水质中重金属分析为目标,希望能推动集成传感节点在重金属在线监测应用中的发展。首先,本文介绍了基于介电润湿原理的数字微流控芯片的工作原理及其结构,以及电化学检测的基础和检测方法,针对目前水质检测仪器小型化集成化的发展趋势,设计了封闭式DMF结构和电化学三电极体系的片上集成系统。之后,利用标准MEMS工艺完成该集成芯片的加工,并搭建了外围控制系统,基于搭建的实验平台完成了对集成芯片液滴输运性能和重金属检测性能的表征。其次,针对上述集成方案进行了优化,设计了模块化的集成结构并完成了加工,对该集成平台的传感模块的灵敏度和检测限做了定量标定。再次,搭建了独立供电且更加小型的控制系统,并基于该平台实现了对自然环境下的自来水样品的自动化检测,验证了该平台对实际环境中的重金属离子检测能力。最后,对集成平台的功耗进行了计算,系统的总功率为252 m W,在每天一次的检测频率下可以持续工作一年以上,表明该集成平台具有水质重金属监测的潜能。