酒后驾车人员体内酒精含量的检测

酒后驾车人员体内酒精含量的检测

摘要酒后驾车造成的交通事故频频发生，要判断是否酒后驾驶，就要对驾驶人员进行体内酒精含量检测。阐述了血液酒精含量、呼气酒精含量、唾液酒精含量检测的基本原理和有关化学反应。

关键词酒精含量检测酒后驾车交通事故检测方法

随着人民活水平的迅速提高，我国正逐渐步入“汽车社会”，酒后驾车造成的交通事故频频发生，从这个意义上说酒精正在成为“马路杀手”。要判断是否酒后驾驶，就要对驾驶人员进行体内酒精含量检测。

研究表明，当血液中酒精浓度（以下简称BAC）达到100 mg/100 mL时，驾车的风险是不饮酒时的5倍，当BAC达到240 mg/100 mL时，风险将超过140倍［1］。罗伯特·伯根斯坦（Robert Borkenstein）提出把BAC作为酒后驾驶和醉酒程度的判定依据，目前已经被广泛采用。我国规定BAC大于20 mg/100 mL、小于80 mg/100 mL时为酒后驾车，BAC大于或等于80 mg/100 mL时则为醉酒驾驶［2］。

1 血液中酒精含量的检测

早在1964年气相色谱法分析法就开始用于BAC的检测，经过多次改进后，顶空气相色谱法已为各国普遍采用。其原理是在含有酒精的血液检测样品中，加入一定浓度的叔丁醇作为内标物，置于顶空的瓶中。在一定温度下，酒精和叔丁醇挥发气体进入瓶子的顶空部分，当达到气液平衡时，抽取一定量的气体进行气相色谱分析，根据酒精和叔丁醇色谱峰的峰面积对比来确定血液检测样品中的酒精含量。顶空气相色谱法有很高的可信度，具有直接的法律效力。顶空气相色谱法还常与质谱分析技术联用。

2 呼气中酒精含量的检测

由于在高速公路或其他道路上对驾驶行为可疑的司机不便于现场抽血测定BAC，大多数国家都采用间接方法进行检测。研究发现，如果被测者深吸一口气后，以中等力度呼气3秒钟以上，呼出气体酒精浓度（以下简称BrAC）与BAC 有如下关系［3］：

BAC（mg/mL）BrAC（mg/L）×2 200

此系数在美国为2 000，在欧洲很多国家采用2 100。因此只要测出BrAC就可以确定被测者的BAC。

2.1 早期的检测方法

世界上第一种检测BrAC的方法是1931年由印第安纳大学生物化学教授罗拉·哈格（Rolla Harger）发明［4］，被检测者向气球内吹气，然后将这些气体释放到高锰酸钾溶液中，其中的乙醇与高锰酸钾发生化学反应：

3CH3CH2OH+2KMnO43CH3CHO+2MnO2+2KOH+2H2O

参加反应的乙醇越多，深紫色高锰酸盐溶液的颜色就变得越浅。溶液颜色改变程度正比于BrAC,在酸性条件下颜色的变化更加明显：

5CH3CH2OH+4KMnO4+6H2SO45CH3COOH+4MnSO4+11H2O+2K2SO4

后来有人采用五氧化二碘的淀粉溶液来检测BrAC，反应如下：

I2O5+5CH3CH2OHI2+5CH3CHO+5H2O

无色五氧化二碘与乙醇发生氧化还原反应，生成的单质碘遇淀粉呈现独特的蓝色，并且强度随着乙醇浓度的改变而变化。这些检测方法随后被呼气酒精检测仪所取代。

2.2 呼气酒精检测仪

1954年罗伯特·伯根斯坦（Robert Borkenstein）博士发明了呼气酒精检测仪［5］。它备有2个金属圆筒，受测者被要求对着吹嘴呼气，呼出气体会经第一个金属筒传递到第二个金属筒。第二个圆筒具有活塞压缩功能，它会收集肺部呼出的后段气体作为检测用。当筒内的气体被加热到50℃后，随即被导入到含有重铬酸钾、硫酸和硝酸银溶液的反应容器内，如果呼气中有酒精存在则发生如下化学反应：

3CH3CH2OH + 2K2Cr2O7 + 8H2SO4

2Cr2（SO4）3 + 2K2SO4 + 3CH3COOH + 11H2O

在这个反应里硝酸银起催化作用。由于橘红色的重铬酸钾溶液可吸收420 nm 波长的可见光，如果呼气中有酒精存在，将被重铬酸钾氧化成醋酸，而重铬酸钾溶液会变成绿色的硫酸铬，通过测定最终溶液的光谱波长来确定铬离子的转化程度。分析结果转化为电子信号并换算成BAC值显示在标度盘上，能很方便地读出检测结果。它的改进型号目前仍在使用。

2.3 红外酒精检测仪

红外酒精检测仪的工作原理如图1所示［6］，受测者需要对着入口B吹气。这些气体从出口C溢出。受测者呼出气体中的酒精被滞留在容器中。光源A发射一束红外光，穿过容器D的透镜E，其中某些波长的光会被酒精吸收，剩余的光通过另一端透镜E进入滤光器F从而分散成不同波长的单色光，并被光电检

测器G所检测，利用微处理器H就能够分析出某些特定波长的光的强度变化，从而测出呼出气体中的酒精浓度。

2.4 燃料电池酒精检测仪

燃料电池酒精检测仪是一种将化学能直接转化为电能的装置。燃料电池中有两个被电解液（通常是硫酸）分隔开来的铂电极，燃料电池盒由多孔材料组成，因此空气可以自由出入。检测仪的工作原理如图2所示。

被测者对着管子呼气，这些气体被输送到燃料电池中，气体中的乙醇会被燃料电池的阳极氧化并生成醋酸、氢离子和电子［7］，电解液中的氢离子和空气中的氧气在阴极得到电子生成水。电极反应：

阳极：CH3CH2OH+H2O4H++CH3COOH+4e

阴极：O2 +4e+4H+2H2O

总反应：CH3CH2OH+O2CH3COOH+H2O

记录通过燃料电池的电流就可以测量受测者的BrAC值。呼入仪器的乙醇越多发生的电化学反应程度就越大电流也越大。通过的电流被微处理器记录下来，最终将BrAC换算为BAC呈现在液晶屏上。燃料电池酒精检测仪灵敏度、精确度高，稳定性好，适应环境温度范围大（-20～70℃），容易操作，有的还具有自动吹气流量侦测与控制的功能，能侦测出吹气作弊，非常适合进行现场酒精检测。缺点是价格高。

2.5 半导体型酒精检测仪

检测仪采用二氧化锡（SnO2）半导体作为传感器［8］。使用时装置中的电池在10秒以内将传感器中的金属线圈加热，含有酒精的呼出气体经过加热的线圈，乙醇分子释放电子到线圈上，额外电子使得电阻值降低，半导体传感器在5秒以内会检测到该电阻变化，由微处理器采集酒精传感器的响应信号, 将其转换为与酒精浓度相对应的数字或图型等信息，呈现在显示屏幕上。

半导体型呼气酒精检测仪体积小，相对简单，价格便宜，但检测结果误差较大。

3 唾液酒精含量的检测

1994年美国首次批准使用唾液酒精含量的检测方法，近年来我国上海、福州等地也增加了唾液酒精含量的检测规定。研究数据表明：唾液和血液中的酒精浓度极为相近,人体唾液中酒精含量与BAC的相关系数为0.9 899［9］，2者比值为1.04，而且不随时间、体重、年龄和饮酒量的变化而改变。因此，唾液酒精检测可以作为血液检测和呼气检测之外的第三种检测手段。