19世纪80年代，卡尔·奔驰（CarlBenz）推出世界上第一辆商用汽车，自那时起，酒驾逐渐成为非常严重的问题。
1954年，罗伯特·博肯斯坦（RobertF.Borkenstein）发明了醉酒呼吸分析仪（也称酒精检测仪），它是一种检测血液中所含酒精浓度的仪器。
你知道酒精检测仪是如何发明，又是怎样检测酒精浓度的吗？
摄入酒精对驾驶的影响
在开车时，我们需要完全控制自己的感官，提高警惕。在遇到突发情况时，要在最短时间内采取行动，但酒精会对此产生负面影响。
（图源：scienceabc.com）
酒精不像食物一样被消化，而是通过胃壁和肠壁扩散到血液中。酒精具有较高的水溶性，一旦进入人体，就会随血液到达人体的各个地方。因此，包括心脏、大脑、肺和肌肉在内的所有主要器官和组织的酒精浓度，都将与血液中的酒精浓度相同。
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酒精进入大脑后，会增强抑制性神经递质GABA（即γ-氨基丁酸）的作用，这将导致脑细胞的反应和交流变得迟钝。另外，酒精还会削弱小脑的效率，从而损害视觉和运动技能。
酒精检测的发展历程
20世纪初，鉴别酒驾的唯一方法就是寻找酒驾的明显迹象，比如急转弯、超速驾驶、驾驶员眼睛充血等，但法律上并没有给出“什么是酒驾”的统计学定义。
1931年，美国印第安纳大学医学院教授罗拉·哈格（RollaN.Harger）发明了用于测量呼吸中酒精浓度的醉度测量器（Drunkometer）。
1939年，印第安纳州通过了第一部以血液酒精浓度来推定为醉酒的法律，即血液酒精浓度（Bloodalcoholconcentration，BAC）大于等于0.15%（g/ml）的驾驶员被认定为醉酒驾驶，后来该标准降低至0.1%（g/ml）。
一名涉嫌酒驾的司机正在接受检测（图源：cosmosmagazine.com）
1954年，印第安纳州的警察罗伯特·博肯斯坦（RobertF.Borkenstein）发明了醉酒呼吸分析仪（Breathalyzer），这种仪器更易操作，且检测结果也更精确。
醉酒呼吸分析仪的发明路线图（图源：scienceabc.com）
如今，酒精检测仪品种多样，不同国家使用的仪器各不相同。有的仪器装置固定在汽车仪表盘上，驾驶员发动引擎前必须通过酒精测试，否则无法发动引擎。
酒精检测仪的工作原理
醉酒呼吸分析仪中有一个与仪表相连的光电池系统和两个装有硫酸（H2SO4）、重铬酸钾（H2Cr2O7）、硝酸银（AgNO3）和水（H2O）的混合物玻璃瓶，其中一个为测试瓶，另一个为标准瓶（不含酒精）。
检测酒精时，驾驶员对着仪器吹气，气体样本会在经过测试瓶时发生化学反应。在反应过程中，硫酸将酒精（C2H5OH）从气体中分离出来，同时提供反应过程所需的酸性条件。酒精与重铬酸钾发生反应生成硫酸铬（Cr2(SO4)3）、硫酸钾（K2SO4）、乙酸（CH3COOH）、水。硝酸银是一种催化剂，可以加快反应速度，但不参与反应。
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在此反应过程中，红橙色的重铬酸盐离子与酒精反应后会生成绿色的铬离子，颜色变化的程度与呼出气体中的酒精浓度直接相关。
当一个光源照射两个玻璃瓶时，光电池系统能够测量化学反应发生时的颜色变化，而颜色从红橙色到绿色的变化决定了测试瓶和标准瓶的透光率差异。
标准瓶（左）与测试瓶（右）中溶液的颜色（图源：scienceabc.com）
通过观察透射率差异，并根据比尔-朗伯定律（该定律表明了光的衰减与光传播所通过有色溶液的性质之间的关系）就可以进行定量分析，从而确定反应生成绿色硫酸铬的浓度。由于绿色硫酸铬的形成取决于反应中酒精的含量，因此，间接表明了呼吸中的酒精浓度。
呼吸分析仪的指针显示血液酒精浓度（图源：scienceabc.com）
呼气酒精浓度与血液酒精浓度
那么，呼气酒精浓度和血液酒精浓度相同吗？答案是不相同。人在喝酒时，酒精会进入血液并在全身流动。随着血液流经肺脏，部分酒精会穿过肺泡的薄膜排到空气中，这是因为酒精会从溶液中挥发，即具有挥发性。
不过肺泡中的酒精浓度与血液中的酒精浓度是有关联的，呼吸时，肺泡中的酒精能够被酒精检测仪检测到。检测人员通过测量呼吸中的酒精，即可得出血液酒精浓度（BAC）。
呼吸时的酒精浓度与血液酒精浓度的关系：血液酒精浓度=呼气酒精浓度×2100。也就是说，呼吸时每呼出1毫升酒精，血液中约有2100毫升酒精。
血液酒精浓度对驾驶的影响（图源：scienceabc.com）
酒精检测仪已经广泛使用，但不同国家制定的法律标准不同。印度允许的最高血液酒精浓度为0.03%（g/ml），美国为0.08%（g/ml），西欧为0.05%（g/ml），匈牙利、日本、伊朗等许多国家对酒驾行为采取零容忍政策。
我国法律规定，驾驶员的血液酒精浓度大于等于0.02%（g/ml）且小于0.08%（g/ml）即为酒后驾车；大于等于0.08%（g/ml）被定性为醉酒驾车。
（图源：scienceabc.com）
人的生命只有一次，我们不能抱有侥幸心理，要做到“珍爱生命，拒绝酒驾”，这不仅是对自己负责，也是对家人、对社会负责！
参考文献：
Jointassociationsofaccelero-metermeasuredphysicalactivityandsedentarytimewithall-causemortality:aharmonisedmeta-analysisinmorethan44000middle-agedandolderindividuals.BritishJournalofSportsMedicine.2020.11.25
