- 酒精醫(yī)學(xué)理論與臨床應(yīng)用
- 陳華昌 王麗華主編
- 8458字
- 2022-04-21 16:55:34
第二節(jié) 人體內(nèi)酒精濃度的檢測
人體內(nèi)酒精濃度的檢測是由于酒后駕駛導(dǎo)致交通事故頻繁發(fā)生,為了達(dá)到快速而準(zhǔn)確的檢測體內(nèi)酒精含量,為定罪量刑提供必要依據(jù)應(yīng)運(yùn)而生的檢測手段。《中華人民共和國刑法修正案(八)》增設(shè)了危險(xiǎn)駕駛罪(刑法第一百三十三條之一)。醉酒駕駛,指在醉酒狀態(tài)下在道路上駕駛機(jī)動(dòng)車的行為。《車輛駕駛?cè)藛T血液、呼氣酒精含量閾值與檢驗(yàn)》規(guī)定,車輛駕駛?cè)藛T血液中的酒精含量大于或者等于80mg/100ml的屬于醉酒駕駛。故意在醉酒狀態(tài)下駕駛機(jī)動(dòng)車,即符合本罪的犯罪構(gòu)成。人體內(nèi)酒精含量的快速準(zhǔn)確檢驗(yàn)已經(jīng)成為了判定駕駛員是否犯罪的重要依據(jù)。判斷是否酒后駕駛,就要對駕駛?cè)藛T進(jìn)行體內(nèi)酒精含量檢測。目前我國采用的人體內(nèi)酒精濃度檢測方法包括:血液中酒精含量的檢測和呼氣酒精含量的檢測兩大類,這兩類檢測方法各有優(yōu)點(diǎn),但均不能完全達(dá)到快速、方便、準(zhǔn)確的目的,一些新的檢測手段正在開發(fā)和研制當(dāng)中。
一、血液酒精含量的檢測
血液中酒精含量的檢測是運(yùn)用一定的方法檢測血液中是否含有酒精及酒精的含量。研究表明,酒精對中樞神經(jīng)系統(tǒng)的影響與血液中酒精的含量呈正向相關(guān),血液中酒精含量的數(shù)值最能體現(xiàn)駕駛?cè)藛T飲酒量的多少。人體在飲酒后,可于30~90min內(nèi)在胃及腸道內(nèi)被完全吸收入血,15~90min內(nèi),血液中酒精濃度值(blood alcohol concentration,BAC)即可達(dá)到峰值。當(dāng)血液中酒精濃度達(dá)到100mg/100ml時(shí),駕車的風(fēng)險(xiǎn)是不飲用酒精時(shí)的5倍,當(dāng)BAC達(dá)到240mg/100ml時(shí),風(fēng)險(xiǎn)將超過140倍。目前把血液中酒精濃度作為酒后駕駛和醉酒程度的判定依據(jù)已經(jīng)廣泛地被交警等執(zhí)法部門所采用。按照2019年5月1日實(shí)施的《血液酒精含量的檢驗(yàn)方法》(GA/T842—2019)規(guī)定,血液中酒精濃度≥20mg/100ml、<80mg/100ml時(shí)為飲用酒精后駕車,血液中酒精濃度大于或等于80ml/100ml時(shí)則為醉酒駕駛。目前我國血液酒精含量的標(biāo)準(zhǔn)檢測方法是氣相色譜法中的頂空-氣相色譜法。氣相色譜法作為分離、分析技術(shù)目前被廣泛的應(yīng)用于多種低分子量、易揮發(fā)的有機(jī)化合物的檢測當(dāng)中。頂空-氣相色譜法能夠?qū)σ讚]發(fā)的成分進(jìn)行檢測分析,適用于對酒精等易揮發(fā)物質(zhì)的檢測,目前被認(rèn)為是檢測血液中酒精含量的標(biāo)準(zhǔn)化方法。另外,在頂空-氣相色譜法成為標(biāo)準(zhǔn)化的檢測方法之前,人們還發(fā)明了一些傳統(tǒng)的檢測血液中酒精含量的方法。下面我們就對常見的血液中酒精含量的檢測方法分別加以介紹。
(一)氣相色譜法和頂空-氣相色譜法
1.氣相色譜法
氣相色譜法是色譜法中的一種,就是用氣體作為流動(dòng)相的色譜法。氣相色譜法是最近60年來迅速發(fā)展起來的新型分離、分析技術(shù),主要用于檢測低分子量、易揮發(fā)的有機(jī)化合物。氣相色譜法具有如下優(yōu)點(diǎn):①選擇性高,氣相色譜法可有效地分離性質(zhì)極為相近的各種同分異構(gòu)體和各種核素;②檢測靈敏度高,氣相色譜法可檢測出10g的物質(zhì),可作超純氣體、高分子單體的痕跡量雜質(zhì)分析和空氣中微量毒物的分析;③分離效率高,氣相色譜法可以把組分復(fù)雜的樣品分離成單一組分,一根3m長的填充柱或20m長的毛細(xì)管柱,即可分離沸點(diǎn)十分接近和組成復(fù)雜的混合物;④分析速度快,相對化學(xué)方法而言,通常完成一個(gè)分析,僅需幾分鐘或幾十分鐘即可完成,有利于指導(dǎo)和控制生產(chǎn);⑤應(yīng)用范圍廣,氣相色譜法可以分析低含量的氣體、液體,亦可分析高含量的氣體、液體,而且可以不受組分含量的限制;⑥所需樣品量少,應(yīng)用氣象色譜法分析氣體一般樣品量僅幾毫升,液體樣品僅需幾微升或幾十微升。此外,氣相色譜分析方法具有物理分離方法的一般優(yōu)點(diǎn),即進(jìn)行操作時(shí)不會(huì)損失混合物中的各個(gè)組成成分,不改變原有組分的存在形態(tài),也不生成新的物質(zhì)。因此,若用氣相色譜法分離得到某一物質(zhì),則該物質(zhì)必存在于原始樣品之中。氣相色譜法的不足之處:對組分直接進(jìn)行定性分析時(shí),必須用已知物或已知數(shù)據(jù)與相應(yīng)的色譜峰進(jìn)行對比,或與其他方法(如質(zhì)譜、光譜)聯(lián)用,才能獲得直接肯定的結(jié)果。在定量分析時(shí),常需要用已知物的純樣品對檢測后輸出的信號(hào)進(jìn)行校正。
氣相色譜法的工作原理:氣相色譜法主要是對氣體物質(zhì)或可以在一定溫度下轉(zhuǎn)化為氣體的物質(zhì)進(jìn)行檢測分析。由于分子中的某些基團(tuán)在吸收紫外可見輻射光后,能夠發(fā)生電子能級(jí)躍遷,進(jìn)而產(chǎn)生吸收光譜。這種吸收光譜是帶狀光譜,反映了分子中某些基團(tuán)的信息,并且可以用標(biāo)準(zhǔn)光譜圖再結(jié)合其他手段進(jìn)行定性定量分析。由于物質(zhì)的物理性質(zhì)不同,檢測樣品中各組分在氣相和固定相間的分配系數(shù)不同。當(dāng)檢測樣品氣化后,氣化的檢測樣品被載氣帶入色譜柱中運(yùn)行,組分就在其中的兩相間進(jìn)行反復(fù)多次分配。雖然載氣流速相同,但是由于固定相對各組分的吸附或溶解能力不同,各組分在色譜柱中的運(yùn)行速度也不同,經(jīng)過一定時(shí)間的流動(dòng)后,便彼此分離,按順序離開色譜柱進(jìn)入檢測器。檢測樣品產(chǎn)生的信號(hào)經(jīng)過放大后,在記錄器上能夠描繪出各組分的色譜峰。根據(jù)出峰位置,能夠確定檢測樣品各組分的名稱。根據(jù)峰面積大小,能夠確定檢測樣品各組分濃度的大小,這就是氣相色譜法的工作原理。
2.頂空-氣相色譜法
頂空-氣相色譜法是頂空分析技術(shù)與氣相色譜法相結(jié)合的檢測方法,能夠?qū)悠分幸讚]發(fā)的成分進(jìn)行檢測分析。頂空分析是通過檢測樣品基質(zhì)上方的氣體成分來測定這些組分在原樣品中含量的。很顯然,這是一種間接分析方法,基本理論依據(jù)是在一定條件下氣體相和液體相之間存在著氣液分配平衡。所以,氣相的組成能反映液相的組成,并且這個(gè)組成在其他條件不變的情況下是固定的。我們可以把頂空分析看成是一種氣相萃取方法,即用氣體作“溶劑”來萃取樣品中的揮發(fā)性成分,因此頂空分析就是一種理想的樣品凈化方法。由于頂空分析技術(shù)能夠?qū)R恍允占瘶悠分幸讚]發(fā)的成分,與其他萃取方法相比,既可以避免在去除溶劑時(shí)引起揮發(fā)性物質(zhì)的損失,又降低了共提取物所引起的噪音,這使得頂空分析技術(shù)相對于溶劑提取方法對樣品中微量的有機(jī)揮發(fā)性物質(zhì)分析具有更高的靈敏度和更快的分析速度。頂空分析技術(shù)在分析過程中無需采用有機(jī)溶劑進(jìn)行提取,大大減少了對分析人員和環(huán)境的危害,是一種符合“綠色分析化學(xué)”要求的分析手段。作為一種分析方法,頂空分析技術(shù)首先簡單,它只取氣相部分進(jìn)行分析,大大減少了樣品基質(zhì)對分析的干擾。其次,頂空分析技術(shù)有不同模式,可以通過優(yōu)化操作參數(shù)而適合于各種樣品。第三,頂空分析的靈敏度能滿足對微量物質(zhì)進(jìn)行分析的要求。最后,與氣相色譜法的定量分析能力相結(jié)合,頂空進(jìn)樣器和氣相色譜法完全能夠進(jìn)行準(zhǔn)確的定量分析。目前,頂空-氣相色譜法已為各國普遍采用。
頂空-氣相色譜法的工作原理是在含有酒精的血液檢測樣品中,加入一定濃度的叔丁醇作為內(nèi)標(biāo)物,置于頂空的瓶中。在一定溫度下,酒精和叔丁醇揮發(fā)氣體進(jìn)入瓶子的頂空部分,當(dāng)達(dá)到氣液平衡時(shí),抽取一定量的氣體進(jìn)行氣相色譜分析,根據(jù)酒精和叔丁醇色譜峰的峰面積對比來確定血液檢測樣品中的酒精含量。頂空-氣相色譜法有很高的可信度,具有直接的法律效力。我國于2019年5月1日實(shí)施的《血液酒精含量的檢驗(yàn)方法》(GA/T842—2019)采用頂空-氣相色譜法對血液中酒精含量進(jìn)行檢測。
(二)其他血液酒精含量的檢測方法
1.酶法
酶法檢測血液中酒精含量的基本原理是在被檢查者的血液樣本加入酸使蛋白質(zhì)凝固,然后加入緩沖液調(diào)整pH至9.6,再加入乙醇脫氫酶(alcohol dehydrogenase,ADH)、乙醛脫氫酶(acetaldehyde dehydrogenase,ALDH)和輔酶NAD+。輔酶NAD+在氧化過程中轉(zhuǎn)變?yōu)镹ADH,測定NADH在340nm處的紫外光分光光度計(jì)吸收值,據(jù)此推算出酒精的定量分析。
在20世紀(jì)50年代早期,乙醇脫氫酶從肝臟和酵母中被分離出來以后,體液酒精分析方法就向前跨出了一大步。之后,酶法被廣泛應(yīng)用,開創(chuàng)了利用生物材料研究酒精的先河,為酒精代謝機(jī)制和遺傳學(xué)研究開辟了新的途徑。與當(dāng)時(shí)應(yīng)用的濕化學(xué)方法相比,鑒于丙酮和乙醚等不是此酶的適合底物,酶法提高了檢測的特異性,同時(shí)也可準(zhǔn)確地檢測糖尿病患者的酒精濃度。通過調(diào)整酶化學(xué)反應(yīng)條件如pH、反應(yīng)時(shí)間、溫度、乙醇脫氫酶等,甲醇就可以因氧化緩慢,而不至于干擾酒精。另外,這一方法操作也較簡單,并且可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,這在需要檢測大量樣本時(shí)可以廣泛應(yīng)用。ADH酶法作為氣相色譜的一個(gè)補(bǔ)充,現(xiàn)在在臨床實(shí)驗(yàn)室中仍有應(yīng)用。
2.濕化學(xué)方法
濕化學(xué)方法檢測血液中的酒精濃度是20世紀(jì)初至50年代發(fā)展起來并得到廣泛應(yīng)用的。原理是提取被檢查者血液置于特殊設(shè)計(jì)的錐形瓶中,內(nèi)置過量重鉻酸鉀和濃硫酸,瓶頸上加一玻璃杯后放入50℃水浴加熱2h,進(jìn)行酒精擴(kuò)散及氧化。反應(yīng)結(jié)束后剩余重鉻酸鉀用碘滴定法測出,依據(jù)2mol/L重鉻酸鉀相當(dāng)于3mol/L酒精的關(guān)系,可計(jì)算出樣本中的酒精量。
到20世紀(jì)30年代中期,這種濕化學(xué)方法已用于歐洲的許多地方。這一方法在測試各種可能混淆醉酒的病理狀態(tài)時(shí)特別有效,例如頭部損傷、低血糖性代謝紊亂、卒中性神經(jīng)系統(tǒng)疾病和精神紊亂引起的焦慮、躁狂、記憶缺失等,此法雖然原始卻能測出是否飲用過酒精。然而濕化學(xué)方法的最大缺陷是不能準(zhǔn)確測出血液酒精濃度,因?yàn)槠渌麚]發(fā)性氣體,如甲醇、丙酮、乙醚等也參與氧化反應(yīng)從而導(dǎo)致血液酒精濃度偏高,故濕化學(xué)法逐漸被其他新方法取代。
二、呼氣酒精含量的檢測
由于血液酒精含量的檢測受到環(huán)境、條件等多方面的影響,很難在交通事故現(xiàn)場抽取駕駛者的血液,使其實(shí)際應(yīng)用受到很多的限制。呼氣酒精含量的檢測是運(yùn)用一定的方法檢測呼出氣體中是否含有酒精及酒精的含量。其目的主要是對駕駛者是否為酒后駕車進(jìn)行檢測。北美因憲法有“自我服罪感”(self-incrimination)的限制,采取檢測血液酒精含量受到一定的制約,于是呼氣酒精含量檢測發(fā)展相對較早。呼氣酒精含量檢測技術(shù)起始于1927年。美國的Bogen報(bào)道了呼氣酒精含量檢測與血液酒精含量檢測濃度之間存在的關(guān)系,標(biāo)志著呼氣酒精檢測的重要里程碑出現(xiàn)。20世紀(jì)70年代以來,隨著微處理技術(shù)、酒精測試技術(shù)的發(fā)展,促成了多種類型酒精檢測技術(shù)的研究和應(yīng)用。根據(jù)檢測原理的不同,呼氣酒精含量檢測主要分為:比色技術(shù)、半導(dǎo)體檢測技術(shù)、電化學(xué)檢測技術(shù)、紅外線檢測技術(shù)四類。不同的呼氣酒精含量檢測技術(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn),有的使用方便,但精度不夠;有的操作繁瑣,但測試準(zhǔn)確性受環(huán)境影響大;有的精度較高,但價(jià)格昂貴,不利于實(shí)際推廣;有的抗干擾性差等,至今還沒有性能穩(wěn)定,檢測結(jié)果準(zhǔn)確,誤差率小,價(jià)格適中的呼氣酒精含量檢測技術(shù)。但是呼氣酒精含量檢測方法具有操作簡單,攜帶方便等優(yōu)點(diǎn),其發(fā)展前景十分廣闊。2011年7月實(shí)施的國家標(biāo)準(zhǔn)《車輛駕駛?cè)藛T血液、呼氣酒精含量閾值與檢驗(yàn)》(GB19522—2010)對車輛駕駛?cè)藛T的血液酒精含量做了明確的規(guī)定,分別列出了飲酒駕駛和醉酒駕駛的判定標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)也規(guī)定了血液與呼氣酒精含量的換算:車輛駕駛?cè)藛T呼氣酒精含量按1∶2 200的比例關(guān)系換算成血液酒精含量,即呼氣酒精含量值乘以2 200等于血液酒精含量值。呼氣酒精含量的檢測由于誤差比較大,在以往的交通執(zhí)法過程中,錯(cuò)判、漏判現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生,常引起駕駛者的質(zhì)疑和投訴,爭議比較大,檢測結(jié)果的法律效力受到一定的限制。目前呼氣酒精含量的檢測僅作為公安交通管理部門在交通執(zhí)法過程中對駕駛員是否有酒駕和醉駕行為進(jìn)行初步的篩查,如果呼氣酒精含量的檢測結(jié)果為陽性,還要進(jìn)行血液中酒精含量的檢測。
(一)比色法
以生成有色化合物的顯色反應(yīng)為基礎(chǔ),通過比較或測量有色物質(zhì)溶液顏色深度來確定待測組分含量的方法。早在公元初古希臘人就曾用五倍子溶液測定醋中的鐵,1795年俄國人也用五倍子的酒精溶液測定礦泉水中的鐵,這些都是比色法的雛形。但是,比色法作為一種定量分析的方法,大約開始于19世紀(jì)30~40年代。比色分析對顯色反應(yīng)的基本要求是:反應(yīng)應(yīng)具有較高的靈敏度和選擇性,反應(yīng)生成的有色化合物的組成恒定且較穩(wěn)定,它和顯色劑的顏色差別較大。選擇適當(dāng)?shù)娘@色反應(yīng)和控制好適宜的反應(yīng)條件,是比色分析的關(guān)鍵。
常用的比色法有兩種:目視比色法和光電比色法,前者用眼睛觀察,后者用光電比色計(jì)測量,兩種方法都是以朗伯-比爾定律(見紫外-可見分光光度法)為基礎(chǔ)。
1.目視比色法
常用的目視比色法是標(biāo)準(zhǔn)系列法,該法采用一組由材料完全相同的玻璃制成的直徑相等、體積相同的比色管,按順序加入不同量的待測組分標(biāo)準(zhǔn)溶液,再分別加入等量的顯色劑及其他輔助試劑,然后稀釋至一定體積,使之成為顏色逐漸遞變的標(biāo)準(zhǔn)色階。再取一定量的待測組分溶液于一支比色管中,用同樣方法顯色,再稀釋至相同體積,將此樣品顯色溶液與標(biāo)準(zhǔn)色階的各比色管進(jìn)行比較,找出顏色深度最接近于樣品顯色溶液的那支標(biāo)準(zhǔn)比色管,如果樣品溶液的顏色介于兩支相鄰標(biāo)準(zhǔn)比色管顏色之間,則樣品溶液濃度應(yīng)為兩標(biāo)準(zhǔn)比色管溶液濃度的平均值。標(biāo)準(zhǔn)系列法的主要優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡單和操作簡便,但眼睛觀察存在主觀誤差,準(zhǔn)確度較低。
2.光電比色法
光電比色法是在光電比色計(jì)上測量一系列標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度,將吸光度對濃度作圖,繪制工作曲線,然后根據(jù)待測組分溶液的吸光度在工作曲線上查得其濃度或含量。光電比色計(jì)通常由光源(鎢燈)、濾光片、吸收池、接收器(光電池或光電管)、檢流計(jì)五部分組成。光路結(jié)構(gòu)上有單光電池式和雙光電池式兩種:單光電池式儀器的測量結(jié)果受光源強(qiáng)度變化影響較大,而雙光電池式儀器則避免了這種影響。與目視比色法相比,光電比色法消除了主觀誤差,提高了測量準(zhǔn)確度,可以通過選擇濾光片和參比溶液來消除干擾,提高了選擇性。光電比色計(jì)和紫外-可見分光光度計(jì)的光路結(jié)構(gòu)非常相似,它們之間所不同的地方在于:①分光光度計(jì)采用棱鏡或光柵作色散元件,可以得到純度較高的單色光束。而光電比色計(jì)采用濾光片,只能得到一定波長范圍的光譜帶(復(fù)合光);②紫外-可見分光光度計(jì)采用紫外和可見區(qū)的光源,即氫燈和鎢燈,而光電比色計(jì)只用一種鎢燈光源,因而前者適用于紫外-可見光譜區(qū),而后者只適用于可見光譜區(qū);③紫外-可見分光光度計(jì)可以測定待測組分的精細(xì)吸收光譜,不僅可用于定量分析,也可以進(jìn)行有機(jī)化合物的定性和結(jié)構(gòu)分析,而光電比色計(jì)只能進(jìn)行定量分析。此外,分光光度計(jì)一般都采用靈敏度高的光電倍增管作檢測器,而光電比色計(jì)一般用光電池或光電管作檢測器。因此,光電比色計(jì)無論在測量的準(zhǔn)確度、靈敏度和應(yīng)用范圍上都不如紫外-可見分光光度計(jì)。
在20世紀(jì)30~60年代,是比色分析發(fā)展的繁盛時(shí)期,它廣泛用于冶金、地質(zhì)、金屬材料中微量的金屬和部分非金屬元素的測定。隨著光學(xué)儀器制造技術(shù)的發(fā)展,紫外-可見分光光度計(jì)應(yīng)用日益普及,精密度較高而價(jià)格又較低的紫外-可見分光光度計(jì)已逐漸代替光電比色計(jì),分光光度法也隨之逐漸代替了比色法。
用比色法檢測呼氣酒精含量時(shí),將被測試者的呼氣樣本注入酸性高錳酸鉀溶液中,然后觀察溶液顏色的變化程度。顏色變化越大,呼出氣體中存在的酒精含量越高。比色法只能對呼出氣體中是否含有酒精成分進(jìn)行定性分析,不能對呼出氣體中的酒精濃度進(jìn)行定量分析,即應(yīng)用該方法進(jìn)行呼氣酒精測試時(shí),不能對酒后駕駛做定量分析,應(yīng)用前景受到一定限制。目前應(yīng)用比色法的呼氣酒精檢測儀有:一次性呼氣酒精測試試管、酒精濃度篩選試劑等,其原理大致相同。
(二)半導(dǎo)體氣敏傳感器檢測法
半導(dǎo)體氣敏傳感器檢測法是運(yùn)用半導(dǎo)體氣敏傳感器的氣敏特性測量氣體的類別、濃度和成分的一種檢測方法。半導(dǎo)體氣敏傳感器利用金屬氧化物的氣敏電阻特性:金屬氧化物在常溫下是絕緣的,制成半導(dǎo)體后卻顯示氣敏特性。通常器件在空氣中工作,空氣中的氧和二氧化氮這樣的電子兼容性大的氣體接受來自半導(dǎo)體材料的電子而吸附負(fù)電荷,結(jié)果使N型半導(dǎo)體材料的表面空間電荷層區(qū)域的傳導(dǎo)電子減少,使表面電導(dǎo)減少,從而使器件處于高阻狀態(tài)。一旦原件與被檢測還原性氣體接觸,就會(huì)與吸附的氧起反應(yīng),將被氧束縛的電子釋放出來,敏感膜表面電導(dǎo)增加,使元件電阻減小。由于氣體種類繁多,性質(zhì)也各不相同,不可能用一種傳感器檢測所有類別的氣體,因此半導(dǎo)體氣敏傳感器的種類非常多。
檢測呼氣酒精含量的半導(dǎo)體氣敏傳感器一般采用氧化錫作為半導(dǎo)體傳感器。利用氧化錫半導(dǎo)體傳感器的氣敏特性:當(dāng)被測氣體中酒精氣體濃度增加時(shí),導(dǎo)致電阻值降低。通過電阻的變換來檢測呼出氣體中的酒精含量。部分儀器采用復(fù)合氧化物新型氣敏材料作為半導(dǎo)體傳感器,主要利用復(fù)合材料遇到酒精氣體時(shí),能與酒精氣體分子結(jié)合成非化學(xué)配比化合物,從而導(dǎo)致發(fā)生電阻變化的原理。但是,不論是氧化錫半導(dǎo)體還是復(fù)合氧化物氣敏材料的傳感器,在不同工作溫度時(shí),對酒精氣體敏感程度都不同,僅在特定的溫度時(shí),才對酒精具有較高的敏感度。另外,對于其他能夠與氧化錫或復(fù)合材料半導(dǎo)體傳感器產(chǎn)生反應(yīng)的氣體,在檢測時(shí)只能通過其他技術(shù)手段加以限制,無法完全排除干擾氣體對檢測結(jié)果的影響,容易產(chǎn)生誤判。由此可見,應(yīng)用半導(dǎo)體檢測技術(shù)進(jìn)行檢測時(shí),要注意該技術(shù)易受到環(huán)境溫度的限制,并且要排出其他干擾氣體的影響。該技術(shù)可作為一般性的飲酒量的定量分析。
(三)燃料電池(電化學(xué))檢測技術(shù)
燃料電池檢測技術(shù)是利用電化學(xué)原理:在有酒精通過時(shí)產(chǎn)生電流,通過電流的大小計(jì)算酒精的濃度。該燃料電池由一個(gè)多孔狀的,兩側(cè)都涂上磨碎的鉑(稱為黑鉑)的化學(xué)惰性圓盤組成,多孔圓盤里充滿了一種酸性的電解質(zhì),電極連接到黑鉑層,將這個(gè)圓盤在一個(gè)塑料容器里完全的封裝起來。該裝置留有一個(gè)孔,通過這個(gè)孔,可以將固定量的呼出氣體導(dǎo)入燃料電池表面。酒精在電池表面轉(zhuǎn)化為乙酸,在這個(gè)過程中,每個(gè)酒精分子會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)自由電子,反應(yīng)發(fā)生在燃料電池的上表面,釋放的H+轉(zhuǎn)移到電池的下表面,和大氣中的氧結(jié)合生成水,且每個(gè)H+要消耗一個(gè)電子。因此,上表面出現(xiàn)一個(gè)電子,下表面就相應(yīng)缺乏一個(gè)電子。如果將兩個(gè)表面通過電路連接起來,就會(huì)有電流通過該電路。通過適當(dāng)?shù)姆糯螅@個(gè)電流就可以有效的顯示在燃料電池中消耗的酒精量。燃料電池檢測技術(shù)顯示出優(yōu)良的特性,其電流大小與酒精濃度呈線性相關(guān),當(dāng)快速導(dǎo)入精確量的呼氣樣本到燃料電池中時(shí),電池的輸出電流從零升高到最大值,然后最終變?yōu)榱恪?/p>
燃料電池檢測技術(shù)因性能穩(wěn)定、價(jià)格較為低廉,目前被廣泛應(yīng)用于交通警察的現(xiàn)場交通執(zhí)法中。但是,在裝置內(nèi)部,被檢測氣體(酒精分子)在載有催化劑的電極表面發(fā)生氧化反應(yīng)之后會(huì)發(fā)生一定量的電響應(yīng),導(dǎo)致測試結(jié)果有誤差,具有一定的局限性。
(四)紅外線檢測技術(shù)
紅外線檢測技術(shù)利用紅外光譜學(xué)原理測試呼出氣體中的酒精含量。當(dāng)呼出氣體通過測試裝置時(shí),利用酒精對紅外線吸收程度的不同,通過光學(xué)電路、電子電路對通過檢測氣體的紅外線吸收的量進(jìn)行分析,最終得出呼出氣體中酒精濃度的大小。利用該技術(shù)的儀器通常包括紅外光源、濾波器和檢測器。該儀器上的兩個(gè)濾波器為窄帶濾波器,檢測器包含兩個(gè)通道,一個(gè)是二氧化碳通道,一個(gè)是酒精通道,每一個(gè)測試通道都由兩個(gè)溫差電阻組成,檢測器會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與溫度成比例的電壓。檢測器的兩個(gè)通道都探測紅外線能量,并分別通過紅外線濾波器來選擇固定波長的光。濾波器只能讓被二氧化碳和酒精吸收的光輻射通過。當(dāng)沒有酒精或者二氧化碳的時(shí)候,兩者都會(huì)有幾乎相同的電壓輸出。當(dāng)樣本中含有酒精時(shí),到達(dá)酒精通道探測器的輻射能量減少,而二氧化碳通道沒有變化。同樣,二氧化碳的存在會(huì)使二氧化碳通道探測器的輸出信號(hào)下降。不管是二氧化碳或者酒精通道信號(hào)減弱的量,都與酒精濃度成相應(yīng)比例。這個(gè)信號(hào)變化遵循Lambert-Beer準(zhǔn)則,即酒精濃度和信號(hào)強(qiáng)度成指數(shù)關(guān)系。起初,由于該技術(shù)設(shè)備機(jī)體較大,并沒有被推廣使用,但隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展導(dǎo)致儀器大小和結(jié)構(gòu)發(fā)生革命性變化,出現(xiàn)了便攜式的紅外線酒精檢測儀。紅外線檢測技術(shù)具有較多優(yōu)點(diǎn):能夠描繪呼氣過程中,呼出氣體中酒精濃度變化的曲線。可有效區(qū)分由肺深部呼出的氣體和口腔氣體。準(zhǔn)確性高,受人為因素影響較小,抗干擾能力強(qiáng),相比抽血化驗(yàn)檢測速度快。
在美國、英國、德國、澳大利亞、新加坡等發(fā)達(dá)國家,基于紅外線檢測技術(shù)的紅外線型酒精檢測儀是可以作為證據(jù)型(法庭認(rèn)可的證據(jù))酒精檢測儀使用的,而僅能對被測試者呼氣過程中某一點(diǎn)進(jìn)行采樣檢測的電化學(xué)檢測技術(shù)、半導(dǎo)體氣敏傳感器檢測技術(shù)只作為篩選型酒精檢測儀使用。我國目前已有少數(shù)地區(qū)已經(jīng)開始嘗試把紅外線酒精檢測儀的測量數(shù)據(jù)作為執(zhí)法證據(jù)使用。
截至2019年末,我國汽車總數(shù)已達(dá)到了1.97億輛,而且每年以10%左右的速度遞增。對于如此眾多的汽車駕駛者,每人都進(jìn)行血液酒精含量的檢測是不現(xiàn)實(shí)的,這也正是呼氣酒精含量的檢測方法普遍應(yīng)用的原因。在國內(nèi)大多數(shù)地區(qū),由于呼氣酒精含量的檢測方法準(zhǔn)確性較差,還不能完全作為法庭上酒后駕駛和醉酒駕駛判定的證據(jù)使用。2009年4月1日實(shí)施的《道路交通安全違法行為處理程序規(guī)定》明確規(guī)定,當(dāng)事人對檢驗(yàn)結(jié)果有異議或者飲酒后駕駛車輛發(fā)生交通事故的,應(yīng)當(dāng)立即固定不少于兩份的血液樣本,或者由不少于兩名交通警察或者一名交通警察帶領(lǐng)兩名協(xié)管員將當(dāng)事人帶至縣級(jí)以上醫(yī)院固定不少于兩份的血液樣本。也就是說具有最終法律解釋權(quán)的是血液酒精含量檢測。這無形中否定了現(xiàn)場執(zhí)法中呼氣酒精檢測儀檢測的法律效力,對酒后駕駛違法行為的現(xiàn)場執(zhí)法帶來了不利因素,影響了對酒后駕駛違法行為的處罰,甚至因現(xiàn)場測試的法律效力問題而受到酒后駕駛者的糾纏,降低了執(zhí)法的效率,減弱了執(zhí)法的嚴(yán)肅性。當(dāng)在現(xiàn)場執(zhí)法過程中運(yùn)用呼氣酒精含量檢測法檢測發(fā)現(xiàn)駕駛員酒精含量超標(biāo)時(shí),普遍采用的方法是盡快提取駕駛者的血液樣本,然后對血液樣本中酒精含量做進(jìn)一步的檢測,以確定血液中酒精含量的具體數(shù)值。呼氣酒精含量的檢測法和血液酒精含量的檢測法相輔相成,對警務(wù)人員快速而準(zhǔn)確的提取證據(jù)起到了重要作用。
(康鳳英)
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