重金属污染是水环境污染的一个重要方面,自然水体环境中的重金属不仅直接威胁人类健康和环境,同时也对经济和财政造成不同程度的损失。因此,现场监测不同自然水体、农业生产、城市和工业地区的重金属含量,是非常迫切和必要的。本文以水环境重金属检测的电化学传感器的研究为主要内容,以应用于无线化学传感网络为导向,所作的主要工作如下：本文首先从水环境重金属污染的现状、现场分析技术、用于重金属痕量检测的传感器以及无线化学传感网络的发展等方面阐述了重金属现场分析技术的意义和现状。接着,本文分析了微纳电极阵列的优势,介绍了纳米带电极阵列的设计和加工,以及对于不同重金属离子的测试结果。纳米带电极体积小,所需样品容量小,电流密度大,电解池的iR降低,传质速率高,不需搅拌和支持电解质,阵列检测的信噪比高,适合痕量元素的测量。然后,本文从光寻址电位传感器(LAPS)的半导体物理模型、仿真分析、微弱信号检测和薄膜敏感特异性等方面阐述重金属LAPS的工作机制,并由此展开对于重金属薄膜LAPS传感器设计的研究。本文采集了LAPS测试的底层电流信号,对不同频段信号进行了分解；介绍了聚氯乙烯薄膜LAPS和硫属玻璃薄膜LAPS的制备以及性能分析,对于支持电解质和检测系统等条件进行优化,对锌、铅、铜、汞等离子进行了测定。多种离子敏感膜制备在了阵列化的LAPS上,并进行测定和分析。针对应用于水环境监测无线网络,本文设计了一种多靶标的光电复合集成芯片,将微电极阵列和LAPS作为构建人工舌无线传感节点的核心部件,同时微电极阵列可作为预富集和分离的元件。通过PDMS形成溶液通路封装,对其性能和自校准模型进行了初步研究。通过分离和富集技术,结合多传感器数据冗余可以得到自校准和特征识别,适用于无线化学传感网络中作为电化学检测节点,进行痕量重金属的在线测定。