近年來，酒駕交通事故頻繁發(fā)生，媒體經(jīng)常報導(dǎo)司機血液中的酒精含量和法定限量。舉個例子，某司機的血液酒精含量檢測結(jié)果是0.15，而法定上限是0.08。那么這些數(shù)字實際意味著什么？警方如何判斷涉嫌酒駕的司機是否合法飲酒？你或許聽說過呼氣酒精測試儀，但你是否了解呼出氣體如何反映酒精攝入量呢？為保障公共安全，禁止酒駕十分重要。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，1999年美國有42,000人在交通事故中喪生，其中38%與酒精有關(guān)。

即使司機通過呼氣測試或走直線測試合格，其酒精攝入量仍有可能超過法定限制，造成危險。因此，警方運用最新技術(shù)檢測涉嫌酒駕司機的酒精濃度，并將其從道路上拘禁。很多交警使用呼氣酒精測試設(shè)備（一種鑒定工具）來測定涉嫌酒駕司機的血液酒精濃度（BAC）。本文將介紹這些呼氣酒精測試設(shè)備背后的科學(xué)原理和技術(shù)。

1、為什么要進行酒精測試

了解酒駕法律條款：血液酒精濃度（BAC）水平。然而，采集血液樣本后需要進行實驗室分析，對涉嫌酒駕或醉駕的司機來說既不實用又不高效。尿液酒精檢測也不切實可行。因此，我們需要一種非侵入式的方法來測量與血液酒精濃度相關(guān)的指標(biāo)。20世紀(jì)40年代，警方首次發(fā)明了呼氣酒精測試裝置，該裝置至今仍被廣泛應(yīng)用于執(zhí)法機關(guān)。讓我們一起來探索一下這些裝置的工作原理，并了解如何更好地進行搜索和查找相關(guān)信息。

2、測試的原理

喝下一杯酒后，酒精會通過口腔、咽喉、胃和腸道逐漸被吸收進入血液，然后通過呼吸排出體外。

實際上，酒精并非被消化，而是蒸發(fā)并進入肺泡與血液中的酒精濃度相聯(lián)系。交警可以通過呼氣酒精測試設(shè)備測量司機呼出氣中的酒精濃度來檢測酒精含量。血液中的酒精濃度與呼出氣中的比例為2100:1，意味著1毫升血液中的酒精相當(dāng)于2100毫升肺泡空氣中的酒精。

根據(jù)美國醫(yī)學(xué)協(xié)會的建議，當(dāng)血液酒精濃度達到0.05時可能會對人體造成損害。在我國，多年來醉酒駕駛的標(biāo)準(zhǔn)是每百毫升血液中含酒精80毫克，約等于0.08克。如今，交警們可以使用多種不同的設(shè)備來測量BAC（血液酒精濃度）。

3、呼吸分析儀原理

呼氣酒精分析設(shè)備可以分為三種類型，根據(jù)不同原理進行操作。首先是呼氣酒精測試儀，它通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生色彩變化以檢測酒精含量。其次是呼氣測醉儀，利用紅外光譜來測量酒精濃度。第三種是酒精傳感器III或IV，可以檢測燃料電池中酒精的化學(xué)反應(yīng)。

不論是哪一種類型，設(shè)備都由一個呼氣口、一個供司機吹氣的管道以及一個用來儲存空氣樣本的容器組成。根據(jù)設(shè)備類型的不同，其他組件也會有所區(qū)別。

呼氣酒精測試儀

呼氣酒精測試裝置包括與儀表連接的光電池系統(tǒng)，用于檢測與化學(xué)反應(yīng)相關(guān)的顏色變化，并采集嫌疑人呼吸樣本的兩個玻璃瓶中的化學(xué)混合物。該測試設(shè)備旨在測量酒精含量，并要求司機對準(zhǔn)儀器吹氣。呼出氣體樣本在一個小瓶中與硫酸、重鉻酸鉀、硝酸銀和水的混合物發(fā)生反應(yīng)。其測量原理基于以下化學(xué)反應(yīng)：

在這個化學(xué)反應(yīng)中，通過使用硫酸將空氣中的乙醇溶解成液體溶液。乙醇與重鉻酸鉀反應(yīng)，生成硫酸鉻、硫酸鉀、乙酸和水等產(chǎn)物。同時，水硝酸銀作為催化劑加速反應(yīng)進程，但并不直接參與反應(yīng)。硫酸具有酸性特性，不僅遷移酒精不易溶解在氣體中，還為該反應(yīng)創(chuàng)造所需的酸性條件。

在這個反應(yīng)中，紅橙色的重鉻酸鹽離子與醇反應(yīng)后會轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色的鉻離子。顏色變化程度與排出空氣中的酒精含量直接相關(guān)。為了準(zhǔn)確測量空氣中的酒精含量，可以與光電池系統(tǒng)中一瓶未反應(yīng)的混合物進行比較，并通過產(chǎn)生電流來移動儀表中的針使其返回靜止位置。通過旋轉(zhuǎn)旋鈕將針頭再次回到起始位置，旋鈕旋轉(zhuǎn)的角度越大，表示酒精含量越高，從而讀取酒精含量的值。

酒精的化學(xué)成分

酒精飲料中的酒精化學(xué)成分被稱為乙醇（C2H5OH）。乙醇的分子結(jié)構(gòu)由碳（C）、氫（H）和氧（O）組成，它們通過化學(xué)鍵連接在一起。醇的官能團是分子上的羥基（O-H）。乙醇分子中存在四種鍵類型，包括碳-碳（C-C）、碳-氫（C-H）、碳-氧（C-O）和氫-氧（O-H）。這些化學(xué)鍵類似于彈簧，可以彎曲和伸展。這些特性使得紅外光譜法能夠有效檢測樣品中的乙醇成分。

4、呼氣測醉器原理

酒駕監(jiān)測設(shè)備示意圖：A-石英燈（紅外光源），B-吹氣入口，C-呼氣出口，D-樣品室，E-透鏡，F(xiàn)-過濾器葉輪，G-光電管，H-微處理器。這款裝置利用紅外光譜學(xué)技術(shù)，根據(jù)酒精分子對紅外光的吸收來檢測酒駕。

當(dāng)酒精分子振動時，會吸收紅外光，其中包括鍵的彎曲和拉伸。不同鍵吸收不同波長的紅外線。為了檢測乙醇樣品，我們需要觀察乙醇中各種化學(xué)鍵的吸收波長（如C-O，O-H，C-H，C-C）并測量吸收紅外光的程度。吸收波長可用于鑒別乙醇，吸收程度則表示酒精含量。

在酒駕監(jiān)測設(shè)備中，石英燈將產(chǎn)生寬頻譜的紅外光束，通過樣品室后經(jīng)透鏡聚焦到旋轉(zhuǎn)濾光葉輪上。葉輪上安裝了窄波長濾光器，用于乙醇鍵的識別。通過光電管檢測每個濾光片通過的光，并將其轉(zhuǎn)換為電脈沖信號。這些電脈沖信號將傳輸至微處理器進行解析，并根據(jù)紅外光吸收的情況計算酒精濃度（BAC）。

5、酒精傳感器 III 或 IV

現(xiàn)代燃料電池技術(shù)已經(jīng)在酒精檢測設(shè)備中得到了應(yīng)用，并且未來可能為汽車和家庭提供動力。這些設(shè)備，例如酒精傳感器III和IV，采用了燃料電池。燃料電池由兩個鉑電極和多孔的酸性電解質(zhì)材料構(gòu)成。當(dāng)被檢測者呼出的氣體通過燃料電池一側(cè)時，鉑電極將氣體中的酒精氧化，產(chǎn)生乙酸、質(zhì)子和電子。

電子通過導(dǎo)線從一個鉑電極流到另一個鉑電極，并連接到電流計。同時，質(zhì)子穿過燃料電池的下部與氧和另一側(cè)的電子結(jié)合生成水。電流的大小與被氧化的酒精的含量成正比。微處理器會測量電流并計算血液酒精濃度(BAC)。

為了使用呼氣酒精測試裝置，操作人員必須接受設(shè)備使用和校準(zhǔn)方面的專業(yè)培訓(xùn)，特別是如果測試結(jié)果將作為酒駕的證據(jù)使用。執(zhí)法人員可以攜帶便攜式呼吸測試設(shè)備，其工作原理與全尺寸設(shè)備相同。然而，呼吸測試的準(zhǔn)確性可能會影響法官的判決，所以檢察官更傾向于從全尺寸設(shè)備獲得可靠結(jié)果。

酒精氧化過程

"乙醇在氧氣存在的條件下，發(fā)生去除右側(cè)碳原子上的氫的反應(yīng)，生成醋酸，這是醋的主要成分。

醋酸的分子結(jié)構(gòu)由碳（C）、氫（H）和氧（O）組成，它們之間以單鍵和雙鍵（表示為“=”）相連接。乙醇的氧化反應(yīng)會產(chǎn)生兩個質(zhì)子和兩個電子。