本发明涉及一种基于表面能梯度的自驱动污染物定量检测纸芯片及应用，该纸芯片包括试纸的亲疏水图案化采样分离区域、特异性识别荧光标记物区域、亲疏水图案化富集区域、检测点区域、质控区域以及定量标尺。其中采样分离区域通过对图案类型和表面能的调控，提升目标污染物的层析速度和分离系数。特异性识别荧光标记物包含对污染物具有特异性识别能力的DNA识别序列以及基于此设计的荧光标记和标记物释放序列，亲疏水图案富集区域通过图案及尺寸调控耦合毛细力自驱动检测，并基于不同目标污染物的检测需求设计以提升检测限并与质控保持一致，本发明能够大幅提升纸芯片的分离、富集系数，提升其定性定量的检测能力，从而提升其在环境监测领域的应用。