随着工业化和城市化的加速推进，水体重金属污染已成为威胁生态环境和人类健康的紧迫问题[1], [2], [3]。铜离子（Cu2+）作为动植物代谢所必需的微量元素，被广泛应用于工业生产、农业灌溉和日常生活中。过量排放导致其在土壤和水体中持续累积，经食物链生物富集后，可对人类神经系统、肝功能、肾脏代谢和生殖系统造成不可逆损伤，同时导致水生生物中毒并破坏生态平衡[4], [5]。世界卫生组织（WHO）、美国环境保护署（EPA）及中国生活饮用水卫生标准均明确规定，饮用水中Cu2+的最大允许浓度必须严格控制在较低水平，因此迫切需要快速、准确且可现场检测微量Cu2+的方法[6], [7]。
目前，原子吸收光谱法（AAS）、电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）、离子色谱法、电化学方法和分光光度法是检测环境水样中重金属离子的经典常规技术[8], [9], [10], [11], [12]。这些检测方法具有成熟的体系和完善的技术标准，能够满足标准化、高精度的实验室检测需求。在此基础上，荧光和比色传感技术凭借其独特的性能优势，进一步拓展了环境重金属检测的技术框架。这些技术具有出色的检测灵敏度和简便的操作流程；它们不依赖大型精密仪器，并提供直观可视化的检测结果[13], [14]。它们高度适用于实时现场检测场景，如突发污染事件的应急监测和水样快速大规模筛查，从而克服了传统实验室检测的局限性。凭借其实用性和适应性，它们已成为环境重金属快速现场检测领域的主流技术手段。
碳点作为一类尺寸小于10 nm的新型零维碳基荧光纳米材料，具有绿色合成路线、优异水溶性、稳定光学性能、可调荧光量子产率、易于表面功能化以及良好生物相容性等独特优势。它们在金属离子传感、生物成像、荧光油墨、信息加密和光催化等领域展现出巨大的应用潜力[15], [16]。此外，杂原子掺杂碳点具有更强的抗复杂环境干扰能力，掺杂是调控碳点表面状态、电子结构和光学性能的有效手段[17], [18]。通过氮（N）、硅（Si）、硫（S）和硼（B）等非金属元素掺杂，可以引入缺陷能级、增加活性位点并优化能带结构，从而显著提高碳点的荧光强度、稳定性和离子识别能力[19]。其中，硅掺杂可形成Si
C、Si
N和Si
O等稳定共价键，有效钝化碳点表面缺陷，提高水溶性和结构稳定性，同时引入特异性配位位点以增强对目标金属离子的选择性响应，为高灵敏重金属传感提供了理想的材料基础。
近年来，集成荧光和比色信号的双模式传感平台发展迅速。通过荧光强度变化与溶液颜色变化的交叉验证，这些平台实现了多信号交叉验证，有效减少了环境干扰和检测误差，提高了结果可靠性。同时，智能手机成像技术与颜色量化分析的结合为便携式、低成本现场检测开辟了新的途径。利用智能手机的高分辨率相机和颜色识别算法从溶液中提取RGB或HSV特征值，可将视觉荧光和比色信号转化为数字量化数据，消除对大型光谱仪器的依赖，使该方法适用于野外、社区和工业场地等各种场景[20], [21]。
在以往报道的研究中，Khan等人开展的Cu2+荧光传感系统研究主要采用荧光猝灭作为主要响应机制[22], [23]。相比之下，本研究主要采用配位增强荧光（CHEF）机制构建比色-荧光双模式传感平台，实现了对Cu2+的高灵敏高选择性检测，具有优异的信号分辨力和抗干扰能力。此外，关于智能手机辅助检测，Lu等人采用单光源条件下的视觉量化方法对Cu2+进行量化[22], [24]。相比之下，本研究同时建立了结合日光下比色分析和紫外灯下荧光检测的双通道智能手机检测系统。比色响应对应日光下的智能手机视觉检测，通过溶液颜色梯度变化实现半定量识别；荧光响应对应紫外灯下的智能手机视觉检测，通过荧光亮度和颜色变化实现更高灵敏度的量化；两者分别对应S/H和V/H双通道量化模型，实现双模式信号的交叉验证和相互补充，从而进一步提高快速现场检测的可靠性和准确性。通过吸光度、荧光强度、日光下S/H比和紫外灯下V/H比四组信号的交叉验证和相互补充，显著提高了复杂水环境中Cu2+检测的准确性、可靠性和抗干扰能力。该方法无需复杂样品制备，仪器便携，性价比高，适用于自来水、湖水等实际水样分析，为水体中Cu2+的快速准确现场监测提供了一种高效的新策略。
