水环境监测对于保障生态安全与人类健康具有重要意义。传统仪器分析技术依赖价格昂贵的仪器以及专业操作人员,限制了其在经济欠发达国家和地区以及偏远地区的应用。针对上述问题,本文研究了基于智能手机的图像传感技术,并开展了基于此技术的水中常见污染物检测条件优化及方法建立,主要研究结果如下:(1)搭建了以智能手机摄像头为感光元件的光路系统,通过3D打印,进行了智能手机水质比色检测系统集成,并对该系统进行了性能考察与测试。结果表明,智能手机光谱检测的波长范围为400 nm~700 nm,分辨率为0.29 nm/像素。样品对光的吸收符合颜色互补原理,使用灰度模型建立的各指标标准曲线灵敏度优于其他模型,标准曲线的相关系数均>0.99。氨氮的检出限为0.025 mg/L,重复测试的相对标准偏差<7.3%,与实验室分光光度计测试结果的相对误差<6.3%;浊度的检出限位2 NTU,重复测试的相对标准偏差<6.4%,与分光光度计测试结果的相对误差<4.9%;正磷酸盐的检出限为0.016 mg/L;氟化物的检出限为0.14mg/L。基于上述硬件系统结合电脑模拟的结果,开发了一款手机App。整个系统在苏州市地表水环境监测中进行了示范应用,现场测试结果表明,对氨氮和浊度的检测结果与监测站结果基本一致,表明该系统具有现场实际应用价值。(2)重点开展了配合智能手机水质比色检测系统的样品池结构优化,以纸基微流控装置替代原有的石英比色皿。纸基微流控装置选用蜡印技术,对蜡印的精密度,蜡的垂直渗透和水平扩散能力进行了测试。结果表明,打印机的性能良好,线宽为0.7 mm时,蜡能够完全渗透。通过调节手机高度以及曝光时间研究了拍照参数对信号的影响。结果表明,在手机与纸芯片的距离为85 mm,图像色彩还原度比较高的曝光时间下,图像的信号最佳。使用灰度值信号对氨氮以及正磷酸盐进行了测试分析,发现灰度值与物质的浓度之间满足线性关系,氨氮的线性范围为0~25 mg/L,正磷酸盐的线性范围为0~100 mg/L。(3)提出了一种利用磁珠捕获细菌后通过智能手机成像定量检测大肠杆菌的策略。研究了不同粒径磁珠对蛋白的偶联效率,发现在蛋白充足的情况下,2μm磁珠蛋白偶联量是50 nm的5~38倍。对大肠杆菌进行了培养,发现大肠杆菌在2~11 h之间处于对数生长期,菌液OD值与菌落数呈线性相关,R2=0.98。选取处于对数生长期的大肠杆菌制备悬菌液,OD值为0.55,在室温下放置一小时能够保持稳定。探讨了免疫磁珠在捕获细菌时的条件,确定了磁珠的最佳磁分离时间为10 min,捕获细菌的最佳时间为30 min,加入0.075 mg磁珠时,捕获效率最高可达到66%,使用BSA封闭后的磁珠捕菌的信噪比最高,可达到2。