環境污染問題日益突出，簡單、快速、靈敏、便攜的環境監測技術倍受青睞。傳統的監測方法需經采樣-儲運-測定等過程，監測成本高，操作者需具備較高的技能和豐富的經驗；現有的傳感器監測分析的樣品范圍相對較小，干擾因素較多，使其遠不能滿足現代環境監測的需求。20世紀90年代，瑞士Ciba-Geigy分析實驗室的Widmer和Manz等提出的微全分析系統（MicroTotalAnalysisSystems，μTAS）為現代環境監測技術的發展提供了一個全新的技術平臺。μTAS的目標是把整個實驗室的功能，包括采樣、稀釋、加試劑、反應、分離、檢測等集成在數cm2的微芯片上，實現被分析物的快速、實時、在線和便攜式分析檢測。

以下是基于微流控芯片的環境監測應用研究的幾個例子：

利用毛細管電泳微流控芯片系統來檢測飲用水中高氯酸鹽含量。該裝置能夠在較大的線性范圍內檢測出高氯酸鹽的含量，檢測的最低濃度為5.6 μg/L。此外，其檢測時間縮短至如離子色譜（IC）、電導檢測法以及質譜法的1/15～1/30。

金納米粒子探針可用于如汞、鉛和銅等重金屬離子的檢測。采用微流控芯片與光學檢測相結合的裝置，可使砷離子的檢出限低至10～50 μg/L。基于熒光金納米離子（AuNPs）的微流控芯片可對農藥實時、快速檢測。通過測量熒光強度分析出所測物質中農藥的含量，如對二硫代氨基甲酸農藥福美鋅的檢出濃度可低至6 μg/L。

而另一種基于電化學檢測方法，將微流控裝置與樣品注射系統（FIA）相結合的平臺可實現快速、高靈敏度且有選擇性的檢測出河水樣品中炔雌醇（EE2）的含量。該系統采用直接競爭性免疫檢測法，其中EE2多克隆抗體被固定在經3－氨基丙基改性的磁性微球體上，使用該微球體不僅增加了反應的表面積而且降低了擴散距離。

部分基于微流控紙芯片檢測的裝置設備用于環境污染物的檢測，則更能體現其快速、簡便的特性，如各類化學污染物和重金屬等。根據比色機理，基于微流控紙芯片的聚二乙炔（PDA）比色傳感器可用于檢測揮發性有機化合物（VOCs）。

在氣相條件下，通過測量RGB色值變化，可分辨出多達18種揮發性有機物。基于免疫色譜電化學的試紙條生物傳感器（IEB）可以實現對三氯吡啶（TCP）的檢出濃度低至0.1 ng/mL，且在濃度范圍在0.1~100 ng／mL內保持良好的線性度。

在檢測重金屬方面，一種基于固相生物活性的微流控紙芯片能夠在10min內通過比色檢測以下各金屬的含量：汞（II）＝0.001 mg/L；銀（I）＝0.002 mg/L；銅（II）＝0.020 mg/L；鎘（II）＝0.020 mg/L；鉛（II）＝0.140 mg/L；鉻（VI）＝0.150 mg/L；鎳（II）＝0.230 mg/L。

微流控芯片應用于實際環境樣品分析時，雖然采樣體積小，樣品不具備代表性，但可利用其快速分析的特點，進行網絡布點采樣，從而在時間和空間上獲得大量數據，避免不具備代表性采樣的問題。迄今為止，微流控分析檢測系統應用于實際環境樣品的分析十分有限，這主要是由于存在一些尚未解決好或有待解決的理論和技術問題：（1）目前絕大多數微流控芯片還不具備分析復雜試樣的能力；（2）μTAS的分離和分析的可靠性問題；（3）微流控芯片裝置制備的重現性問題；（4）實時在線分析時，微流控芯片裝置與環境之間應有良好接口問題等等。

因此，以下幾個方面將會成為未來微全分析系統在環境監測方面的研究熱點：

（1）集成包括吸收、凈化、濃縮、稀釋、衍生等試樣預處理單元，使微流控芯片逐步具備處理分析復雜試樣的能力；

（2）在微流控芯片裝置與環境之間有良好接口，包括具備好的過濾系統，避免樣品引入系統中導致生物有機體的生長，具備重現性較好的自動進樣系統，以實現原位實時檢測；

（3）無線通信與微流控芯片裝置的集成化，即低功率無線集成網絡傳感器，可生成自動網絡工作站，提供大量信息，避免環境檢測繁瑣取樣的限制。