第二节 人体内酒精浓度的检测
人体内酒精浓度的检测是由于酒后驾驶导致交通事故频繁发生，为了达到快速而准确的检测体内酒精含量，为定罪量刑提供必要依据应运而生的检测手段。《中华人民共和国刑法修正案（八）》增设了危险驾驶罪（刑法第一百三十三条之一）。醉酒驾驶，指在醉酒状态下在道路上驾驶机动车的行为。《车辆驾驶人员血液、呼气酒精含量阈值与检验》规定，车辆驾驶人员血液中的酒精含量大于或者等于80mg/100ml的属于醉酒驾驶。故意在醉酒状态下驾驶机动车，即符合本罪的犯罪构成。人体内酒精含量的快速准确检验已经成为了判定驾驶员是否犯罪的重要依据。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。目前我国采用的人体内酒精浓度检测方法包括：血液中酒精含量的检测和呼气酒精含量的检测两大类，这两类检测方法各有优点，但均不能完全达到快速、方便、准确的目的，一些新的检测手段正在开发和研制当中。
一、血液酒精含量的检测
血液中酒精含量的检测是运用一定的方法检测血液中是否含有酒精及酒精的含量。研究表明，酒精对中枢神经系统的影响与血液中酒精的含量呈正向相关，血液中酒精含量的数值最能体现驾驶人员饮酒量的多少。人体在饮酒后，可于30～90min内在胃及肠道内被完全吸收入血，15～90min内，血液中酒精浓度值（blood alcohol concentration，BAC）即可达到峰值。当血液中酒精浓度达到100mg/100ml时，驾车的风险是不饮用酒精时的5倍，当BAC达到240mg/100ml时，风险将超过140倍。目前把血液中酒精浓度作为酒后驾驶和醉酒程度的判定依据已经广泛地被交警等执法部门所采用。按照2019年5月1日实施的《血液酒精含量的检验方法》（GA/T842—2019）规定，血液中酒精浓度≥20mg/100ml、＜80mg/100ml时为饮用酒精后驾车，血液中酒精浓度大于或等于80ml/100ml时则为醉酒驾驶。目前我国血液酒精含量的标准检测方法是气相色谱法中的顶空-气相色谱法。气相色谱法作为分离、分析技术目前被广泛的应用于多种低分子量、易挥发的有机化合物的检测当中。顶空-气相色谱法能够对易挥发的成分进行检测分析，适用于对酒精等易挥发物质的检测，目前被认为是检测血液中酒精含量的标准化方法。另外，在顶空-气相色谱法成为标准化的检测方法之前，人们还发明了一些传统的检测血液中酒精含量的方法。下面我们就对常见的血液中酒精含量的检测方法分别加以介绍。
（一）气相色谱法和顶空-气相色谱法
1.气相色谱法
气相色谱法是色谱法中的一种，就是用气体作为流动相的色谱法。气相色谱法是最近60年来迅速发展起来的新型分离、分析技术，主要用于检测低分子量、易挥发的有机化合物。气相色谱法具有如下优点：①选择性高，气相色谱法可有效地分离性质极为相近的各种同分异构体和各种核素；②检测灵敏度高，气相色谱法可检测出10g的物质，可作超纯气体、高分子单体的痕迹量杂质分析和空气中微量毒物的分析；③分离效率高，气相色谱法可以把组分复杂的样品分离成单一组分，一根3m长的填充柱或20m长的毛细管柱，即可分离沸点十分接近和组成复杂的混合物；④分析速度快，相对化学方法而言，通常完成一个分析，仅需几分钟或几十分钟即可完成，有利于指导和控制生产；⑤应用范围广，气相色谱法可以分析低含量的气体、液体，亦可分析高含量的气体、液体，而且可以不受组分含量的限制；⑥所需样品量少，应用气象色谱法分析气体一般样品量仅几毫升，液体样品仅需几微升或几十微升。此外，气相色谱分析方法具有物理分离方法的一般优点，即进行操作时不会损失混合物中的各个组成成分，不改变原有组分的存在形态，也不生成新的物质。因此，若用气相色谱法分离得到某一物质，则该物质必存在于原始样品之中。气相色谱法的不足之处：对组分直接进行定性分析时，必须用已知物或已知数据与相应的色谱峰进行对比，或与其他方法（如质谱、光谱）联用，才能获得直接肯定的结果。在定量分析时，常需要用已知物的纯样品对检测后输出的信号进行校正。
气相色谱法的工作原理：气相色谱法主要是对气体物质或可以在一定温度下转化为气体的物质进行检测分析。由于分子中的某些基团在吸收紫外可见辐射光后，能够发生电子能级跃迁，进而产生吸收光谱。这种吸收光谱是带状光谱，反映了分子中某些基团的信息，并且可以用标准光谱图再结合其他手段进行定性定量分析。由于物质的物理性质不同，检测样品中各组分在气相和固定相间的分配系数不同。当检测样品气化后，气化的检测样品被载气带入色谱柱中运行，组分就在其中的两相间进行反复多次分配。虽然载气流速相同，但是由于固定相对各组分的吸附或溶解能力不同，各组分在色谱柱中的运行速度也不同，经过一定时间的流动后，便彼此分离，按顺序离开色谱柱进入检测器。检测样品产生的信号经过放大后，在记录器上能够描绘出各组分的色谱峰。根据出峰位置，能够确定检测样品各组分的名称。根据峰面积大小，能够确定检测样品各组分浓度的大小，这就是气相色谱法的工作原理。
2.顶空-气相色谱法
顶空-气相色谱法是顶空分析技术与气相色谱法相结合的检测方法，能够对样品中易挥发的成分进行检测分析。顶空分析是通过检测样品基质上方的气体成分来测定这些组分在原样品中含量的。很显然，这是一种间接分析方法，基本理论依据是在一定条件下气体相和液体相之间存在着气液分配平衡。所以，气相的组成能反映液相的组成，并且这个组成在其他条件不变的情况下是固定的。我们可以把顶空分析看成是一种气相萃取方法，即用气体作“溶剂”来萃取样品中的挥发性成分，因此顶空分析就是一种理想的样品净化方法。由于顶空分析技术能够专一性收集样品中易挥发的成分，与其他萃取方法相比，既可以避免在去除溶剂时引起挥发性物质的损失，又降低了共提取物所引起的噪音，这使得顶空分析技术相对于溶剂提取方法对样品中微量的有机挥发性物质分析具有更高的灵敏度和更快的分析速度。顶空分析技术在分析过程中无需采用有机溶剂进行提取，大大减少了对分析人员和环境的危害，是一种符合“绿色分析化学”要求的分析手段。作为一种分析方法，顶空分析技术首先简单，它只取气相部分进行分析，大大减少了样品基质对分析的干扰。其次，顶空分析技术有不同模式，可以通过优化操作参数而适合于各种样品。第三，顶空分析的灵敏度能满足对微量物质进行分析的要求。最后，与气相色谱法的定量分析能力相结合，顶空进样器和气相色谱法完全能够进行准确的定量分析。目前，顶空-气相色谱法已为各国普遍采用。
顶空-气相色谱法的工作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。我国于2019年5月1日实施的《血液酒精含量的检验方法》（GA/T842—2019）采用顶空-气相色谱法对血液中酒精含量进行检测。
（二）其他血液酒精含量的检测方法
1.酶法
酶法检测血液中酒精含量的基本原理是在被检查者的血液样本加入酸使蛋白质凝固，然后加入缓冲液调整pH至9.6，再加入乙醇脱氢酶（alcohol dehydrogenase，ADH）、乙醛脱氢酶（acetaldehyde dehydrogenase，ALDH）和辅酶NAD+。辅酶NAD+在氧化过程中转变为NADH，测定NADH在340nm处的紫外光分光光度计吸收值，据此推算出酒精的定量分析。
在20世纪50年代早期，乙醇脱氢酶从肝脏和酵母中被分离出来以后，体液酒精分析方法就向前跨出了一大步。之后，酶法被广泛应用，开创了利用生物材料研究酒精的先河，为酒精代谢机制和遗传学研究开辟了新的途径。与当时应用的湿化学方法相比，鉴于丙酮和乙醚等不是此酶的适合底物，酶法提高了检测的特异性，同时也可准确地检测糖尿病患者的酒精浓度。通过调整酶化学反应条件如pH、反应时间、温度、乙醇脱氢酶等，甲醇就可以因氧化缓慢，而不至于干扰酒精。另外，这一方法操作也较简单，并且可以实现自动化，这在需要检测大量样本时可以广泛应用。ADH酶法作为气相色谱的一个补充，现在在临床实验室中仍有应用。
2.湿化学方法
湿化学方法检测血液中的酒精浓度是20世纪初至50年代发展起来并得到广泛应用的。原理是提取被检查者血液置于特殊设计的锥形瓶中，内置过量重铬酸钾和浓硫酸，瓶颈上加一玻璃杯后放入50℃水浴加热2h，进行酒精扩散及氧化。反应结束后剩余重铬酸钾用碘滴定法测出，依据2mol/L重铬酸钾相当于3mol/L酒精的关系，可计算出样本中的酒精量。
到20世纪30年代中期，这种湿化学方法已用于欧洲的许多地方。这一方法在测试各种可能混淆醉酒的病理状态时特别有效，例如头部损伤、低血糖性代谢紊乱、卒中性神经系统疾病和精神紊乱引起的焦虑、躁狂、记忆缺失等，此法虽然原始却能测出是否饮用过酒精。然而湿化学方法的最大缺陷是不能准确测出血液酒精浓度，因为其他挥发性气体，如甲醇、丙酮、乙醚等也参与氧化反应从而导致血液酒精浓度偏高，故湿化学法逐渐被其他新方法取代。
二、呼气酒精含量的检测
由于血液酒精含量的检测受到环境、条件等多方面的影响，很难在交通事故现场抽取驾驶者的血液，使其实际应用受到很多的限制。呼气酒精含量的检测是运用一定的方法检测呼出气体中是否含有酒精及酒精的含量。其目的主要是对驾驶者是否为酒后驾车进行检测。北美因宪法有“自我服罪感”（self-incrimination）的限制，采取检测血液酒精含量受到一定的制约，于是呼气酒精含量检测发展相对较早。呼气酒精含量检测技术起始于1927年。美国的Bogen报道了呼气酒精含量检测与血液酒精含量检测浓度之间存在的关系，标志着呼气酒精检测的重要里程碑出现。20世纪70年代以来，随着微处理技术、酒精测试技术的发展，促成了多种类型酒精检测技术的研究和应用。根据检测原理的不同，呼气酒精含量检测主要分为：比色技术、半导体检测技术、电化学检测技术、红外线检测技术四类。不同的呼气酒精含量检测技术各有优缺点，有的使用方便，但精度不够；有的操作繁琐，但测试准确性受环境影响大；有的精度较高，但价格昂贵，不利于实际推广；有的抗干扰性差等，至今还没有性能稳定，检测结果准确，误差率小，价格适中的呼气酒精含量检测技术。但是呼气酒精含量检测方法具有操作简单，携带方便等优点，其发展前景十分广阔。2011年7月实施的国家标准《车辆驾驶人员血液、呼气酒精含量阈值与检验》（GB19522—2010）对车辆驾驶人员的血液酒精含量做了明确的规定，分别列出了饮酒驾驶和醉酒驾驶的判定标准，同时也规定了血液与呼气酒精含量的换算：车辆驾驶人员呼气酒精含量按1∶2 200的比例关系换算成血液酒精含量，即呼气酒精含量值乘以2 200等于血液酒精含量值。呼气酒精含量的检测由于误差比较大，在以往的交通执法过程中，错判、漏判现象时有发生，常引起驾驶者的质疑和投诉，争议比较大，检测结果的法律效力受到一定的限制。目前呼气酒精含量的检测仅作为公安交通管理部门在交通执法过程中对驾驶员是否有酒驾和醉驾行为进行初步的筛查，如果呼气酒精含量的检测结果为阳性，还要进行血液中酒精含量的检测。
（一）比色法
以生成有色化合物的显色反应为基础，通过比较或测量有色物质溶液颜色深度来确定待测组分含量的方法。早在公元初古希腊人就曾用五倍子溶液测定醋中的铁，1795年俄国人也用五倍子的酒精溶液测定矿泉水中的铁，这些都是比色法的雏形。但是，比色法作为一种定量分析的方法，大约开始于19世纪30～40年代。比色分析对显色反应的基本要求是：反应应具有较高的灵敏度和选择性，反应生成的有色化合物的组成恒定且较稳定，它和显色剂的颜色差别较大。选择适当的显色反应和控制好适宜的反应条件，是比色分析的关键。
常用的比色法有两种：目视比色法和光电比色法，前者用眼睛观察，后者用光电比色计测量，两种方法都是以朗伯-比尔定律（见紫外-可见分光光度法）为基础。
1.目视比色法
常用的目视比色法是标准系列法，该法采用一组由材料完全相同的玻璃制成的直径相等、体积相同的比色管，按顺序加入不同量的待测组分标准溶液，再分别加入等量的显色剂及其他辅助试剂，然后稀释至一定体积，使之成为颜色逐渐递变的标准色阶。再取一定量的待测组分溶液于一支比色管中，用同样方法显色，再稀释至相同体积，将此样品显色溶液与标准色阶的各比色管进行比较，找出颜色深度最接近于样品显色溶液的那支标准比色管，如果样品溶液的颜色介于两支相邻标准比色管颜色之间，则样品溶液浓度应为两标准比色管溶液浓度的平均值。标准系列法的主要优点是设备简单和操作简便，但眼睛观察存在主观误差，准确度较低。
2.光电比色法
光电比色法是在光电比色计上测量一系列标准溶液的吸光度，将吸光度对浓度作图，绘制工作曲线，然后根据待测组分溶液的吸光度在工作曲线上查得其浓度或含量。光电比色计通常由光源（钨灯）、滤光片、吸收池、接收器（光电池或光电管）、检流计五部分组成。光路结构上有单光电池式和双光电池式两种：单光电池式仪器的测量结果受光源强度变化影响较大，而双光电池式仪器则避免了这种影响。与目视比色法相比，光电比色法消除了主观误差，提高了测量准确度，可以通过选择滤光片和参比溶液来消除干扰，提高了选择性。光电比色计和紫外-可见分光光度计的光路结构非常相似，它们之间所不同的地方在于：①分光光度计采用棱镜或光栅作色散元件，可以得到纯度较高的单色光束。而光电比色计采用滤光片，只能得到一定波长范围的光谱带（复合光）；②紫外-可见分光光度计采用紫外和可见区的光源，即氢灯和钨灯，而光电比色计只用一种钨灯光源，因而前者适用于紫外-可见光谱区，而后者只适用于可见光谱区；③紫外-可见分光光度计可以测定待测组分的精细吸收光谱，不仅可用于定量分析，也可以进行有机化合物的定性和结构分析，而光电比色计只能进行定量分析。此外，分光光度计一般都采用灵敏度高的光电倍增管作检测器，而光电比色计一般用光电池或光电管作检测器。因此，光电比色计无论在测量的准确度、灵敏度和应用范围上都不如紫外-可见分光光度计。
在20世纪30～60年代，是比色分析发展的繁盛时期，它广泛用于冶金、地质、金属材料中微量的金属和部分非金属元素的测定。随着光学仪器制造技术的发展，紫外-可见分光光度计应用日益普及，精密度较高而价格又较低的紫外-可见分光光度计已逐渐代替光电比色计，分光光度法也随之逐渐代替了比色法。
用比色法检测呼气酒精含量时，将被测试者的呼气样本注入酸性高锰酸钾溶液中，然后观察溶液颜色的变化程度。颜色变化越大，呼出气体中存在的酒精含量越高。比色法只能对呼出气体中是否含有酒精成分进行定性分析，不能对呼出气体中的酒精浓度进行定量分析，即应用该方法进行呼气酒精测试时，不能对酒后驾驶做定量分析，应用前景受到一定限制。目前应用比色法的呼气酒精检测仪有：一次性呼气酒精测试试管、酒精浓度筛选试剂等，其原理大致相同。
（二）半导体气敏传感器检测法
半导体气敏传感器检测法是运用半导体气敏传感器的气敏特性测量气体的类别、浓度和成分的一种检测方法。半导体气敏传感器利用金属氧化物的气敏电阻特性：金属氧化物在常温下是绝缘的，制成半导体后却显示气敏特性。通常器件在空气中工作，空气中的氧和二氧化氮这样的电子兼容性大的气体接受来自半导体材料的电子而吸附负电荷，结果使N型半导体材料的表面空间电荷层区域的传导电子减少，使表面电导减少，从而使器件处于高阻状态。一旦原件与被检测还原性气体接触，就会与吸附的氧起反应，将被氧束缚的电子释放出来，敏感膜表面电导增加，使元件电阻减小。由于气体种类繁多，性质也各不相同，不可能用一种传感器检测所有类别的气体，因此半导体气敏传感器的种类非常多。
检测呼气酒精含量的半导体气敏传感器一般采用氧化锡作为半导体传感器。利用氧化锡半导体传感器的气敏特性：当被测气体中酒精气体浓度增加时，导致电阻值降低。通过电阻的变换来检测呼出气体中的酒精含量。部分仪器采用复合氧化物新型气敏材料作为半导体传感器，主要利用复合材料遇到酒精气体时，能与酒精气体分子结合成非化学配比化合物，从而导致发生电阻变化的原理。但是，不论是氧化锡半导体还是复合氧化物气敏材料的传感器，在不同工作温度时，对酒精气体敏感程度都不同，仅在特定的温度时，才对酒精具有较高的敏感度。另外，对于其他能够与氧化锡或复合材料半导体传感器产生反应的气体，在检测时只能通过其他技术手段加以限制，无法完全排除干扰气体对检测结果的影响，容易产生误判。由此可见，应用半导体检测技术进行检测时，要注意该技术易受到环境温度的限制，并且要排出其他干扰气体的影响。该技术可作为一般性的饮酒量的定量分析。
（三）燃料电池（电化学）检测技术
燃料电池检测技术是利用电化学原理：在有酒精通过时产生电流，通过电流的大小计算酒精的浓度。该燃料电池由一个多孔状的，两侧都涂上磨碎的铂（称为黑铂）的化学惰性圆盘组成，多孔圆盘里充满了一种酸性的电解质，电极连接到黑铂层，将这个圆盘在一个塑料容器里完全的封装起来。该装置留有一个孔，通过这个孔，可以将固定量的呼出气体导入燃料电池表面。酒精在电池表面转化为乙酸，在这个过程中，每个酒精分子会产生两个自由电子，反应发生在燃料电池的上表面，释放的H+转移到电池的下表面，和大气中的氧结合生成水，且每个H+要消耗一个电子。因此，上表面出现一个电子，下表面就相应缺乏一个电子。如果将两个表面通过电路连接起来，就会有电流通过该电路。通过适当的放大，这个电流就可以有效的显示在燃料电池中消耗的酒精量。燃料电池检测技术显示出优良的特性，其电流大小与酒精浓度呈线性相关，当快速导入精确量的呼气样本到燃料电池中时，电池的输出电流从零升高到最大值，然后最终变为零。
燃料电池检测技术因性能稳定、价格较为低廉，目前被广泛应用于交通警察的现场交通执法中。但是，在装置内部，被检测气体（酒精分子）在载有催化剂的电极表面发生氧化反应之后会发生一定量的电响应，导致测试结果有误差，具有一定的局限性。
（四）红外线检测技术
红外线检测技术利用红外光谱学原理测试呼出气体中的酒精含量。当呼出气体通过测试装置时，利用酒精对红外线吸收程度的不同，通过光学电路、电子电路对通过检测气体的红外线吸收的量进行分析，最终得出呼出气体中酒精浓度的大小。利用该技术的仪器通常包括红外光源、滤波器和检测器。该仪器上的两个滤波器为窄带滤波器，检测器包含两个通道，一个是二氧化碳通道，一个是酒精通道，每一个测试通道都由两个温差电阻组成，检测器会产生一个与温度成比例的电压。检测器的两个通道都探测红外线能量，并分别通过红外线滤波器来选择固定波长的光。滤波器只能让被二氧化碳和酒精吸收的光辐射通过。当没有酒精或者二氧化碳的时候，两者都会有几乎相同的电压输出。当样本中含有酒精时，到达酒精通道探测器的辐射能量减少，而二氧化碳通道没有变化。同样，二氧化碳的存在会使二氧化碳通道探测器的输出信号下降。不管是二氧化碳或者酒精通道信号减弱的量，都与酒精浓度成相应比例。这个信号变化遵循Lambert-Beer准则，即酒精浓度和信号强度成指数关系。起初，由于该技术设备机体较大，并没有被推广使用，但随着集成电路技术的发展导致仪器大小和结构发生革命性变化，出现了便携式的红外线酒精检测仪。红外线检测技术具有较多优点：能够描绘呼气过程中，呼出气体中酒精浓度变化的曲线。可有效区分由肺深部呼出的气体和口腔气体。准确性高，受人为因素影响较小，抗干扰能力强，相比抽血化验检测速度快。
在美国、英国、德国、澳大利亚、新加坡等发达国家，基于红外线检测技术的红外线型酒精检测仪是可以作为证据型（法庭认可的证据）酒精检测仪使用的，而仅能对被测试者呼气过程中某一点进行采样检测的电化学检测技术、半导体气敏传感器检测技术只作为筛选型酒精检测仪使用。我国目前已有少数地区已经开始尝试把红外线酒精检测仪的测量数据作为执法证据使用。
截至2019年末，我国汽车总数已达到了1.97亿辆，而且每年以10%左右的速度递增。对于如此众多的汽车驾驶者，每人都进行血液酒精含量的检测是不现实的，这也正是呼气酒精含量的检测方法普遍应用的原因。在国内大多数地区，由于呼气酒精含量的检测方法准确性较差，还不能完全作为法庭上酒后驾驶和醉酒驾驶判定的证据使用。2009年4月1日实施的《道路交通安全违法行为处理程序规定》明确规定，当事人对检验结果有异议或者饮酒后驾驶车辆发生交通事故的，应当立即固定不少于两份的血液样本，或者由不少于两名交通警察或者一名交通警察带领两名协管员将当事人带至县级以上医院固定不少于两份的血液样本。也就是说具有最终法律解释权的是血液酒精含量检测。这无形中否定了现场执法中呼气酒精检测仪检测的法律效力，对酒后驾驶违法行为的现场执法带来了不利因素，影响了对酒后驾驶违法行为的处罚，甚至因现场测试的法律效力问题而受到酒后驾驶者的纠缠，降低了执法的效率，减弱了执法的严肃性。当在现场执法过程中运用呼气酒精含量检测法检测发现驾驶员酒精含量超标时，普遍采用的方法是尽快提取驾驶者的血液样本，然后对血液样本中酒精含量做进一步的检测，以确定血液中酒精含量的具体数值。呼气酒精含量的检测法和血液酒精含量的检测法相辅相成，对警务人员快速而准确的提取证据起到了重要作用。
（康凤英）