19世紀80年代，卡爾·奔馳（CarlBenz）推出世界上第一輛商用汽車，自那時起，酒駕逐漸成為非常嚴重的問題。
1954年，羅伯特·博肯斯坦（RobertF.Borkenstein）發明了醉酒呼吸分析儀（也稱酒精檢測儀），它是一種檢測血液中所含酒精濃度的儀器。
你知道酒精檢測儀是如何發明，又是怎樣檢測酒精濃度的嗎？
攝入酒精對駕駛的影響
在開車時，我們需要完全控制自己的感官，提高警惕。在遇到突發情況時，要在最短時間內采取行動，但酒精會對此產生負面影響。
（圖源：scienceabc.com）
酒精不像食物一樣被消化，而是通過胃壁和腸壁擴散到血液中。酒精具有較高的水溶性，一旦進入人體，就會隨血液到達人體的各個地方。因此，包括心臟、大腦、肺和肌肉在內的所有主要器官和組織的酒精濃度，都將與血液中的酒精濃度相同。
（圖源：ncbi.nlm.nih.gov）
酒精進入大腦后，會增強抑制性神經遞質GABA（即γ-氨基丁酸）的作用，這將導致腦細胞的反應和交流變得遲鈍。另外，酒精還會削弱小腦的效率，從而損害視覺和運動技能。
酒精檢測的發展歷程
20世紀初，鑒別酒駕的唯一方法就是尋找酒駕的明顯跡象，比如急轉彎、超速駕駛、駕駛員眼睛充血等，但法律上并沒有給出“什么是酒駕”的統計學定義。
1931年，美國印第安納大學醫學院教授羅拉·哈格（RollaN.Harger）發明了用于測量呼吸中酒精濃度的醉度測量器（Drunkometer）。
1939年，印第安納州通過了第一部以血液酒精濃度來推定為醉酒的法律，即血液酒精濃度（Bloodalcoholconcentration，BAC）大于等于0.15%（g/ml）的駕駛員被認定為醉酒駕駛，后來該標準降低至0.1%（g/ml）。
一名涉嫌酒駕的司機正在接受檢測（圖源：cosmosmagazine.com）
1954年，印第安納州的警察羅伯特·博肯斯坦（RobertF.Borkenstein）發明了醉酒呼吸分析儀（Breathalyzer），這種儀器更易操作，且檢測結果也更精確。
醉酒呼吸分析儀的發明路線圖（圖源：scienceabc.com）
如今，酒精檢測儀品種多樣，不同國家使用的儀器各不相同。有的儀器裝置固定在汽車儀表盤上，駕駛員發動引擎前必須通過酒精測試，否則無法發動引擎。
酒精檢測儀的工作原理
醉酒呼吸分析儀中有一個與儀表相連的光電池系統和兩個裝有硫酸（H2SO4）、重鉻酸鉀（H2Cr2O7）、硝酸銀（AgNO3）和水（H2O）的混合物玻璃瓶，其中一個為測試瓶，另一個為標準瓶（不含酒精）。
檢測酒精時，駕駛員對著儀器吹氣，氣體樣本會在經過測試瓶時發生化學反應。在反應過程中，硫酸將酒精（C2H5OH）從氣體中分離出來，同時提供反應過程所需的酸性條件。酒精與重鉻酸鉀發生反應生成硫酸鉻（Cr2(SO4)3）、硫酸鉀（K2SO4）、乙酸（CH3COOH）、水。硝酸銀是一種催化劑，可以加快反應速度，但不參與反應。
（圖源：scienceabc.com）
在此反應過程中，紅橙色的重鉻酸鹽離子與酒精反應后會生成綠色的鉻離子，顏色變化的程度與呼出氣體中的酒精濃度直接相關。
當一個光源照射兩個玻璃瓶時，光電池系統能夠測量化學反應發生時的顏色變化，而顏色從紅橙色到綠色的變化決定了測試瓶和標準瓶的透光率差異。
標準瓶（左）與測試瓶（右）中溶液的顏色（圖源：scienceabc.com）
通過觀察透射率差異，并根據比爾-朗伯定律（該定律表明了光的衰減與光傳播所通過有色溶液的性質之間的關系）就可以進行定量分析，從而確定反應生成綠色硫酸鉻的濃度。由于綠色硫酸鉻的形成取決于反應中酒精的含量，因此，間接表明了呼吸中的酒精濃度。
呼吸分析儀的指針顯示血液酒精濃度（圖源：scienceabc.com）
呼氣酒精濃度與血液酒精濃度
那么，呼氣酒精濃度和血液酒精濃度相同嗎？答案是不相同。人在喝酒時，酒精會進入血液并在全身流動。隨著血液流經肺臟，部分酒精會穿過肺泡的薄膜排到空氣中，這是因為酒精會從溶液中揮發，即具有揮發性。
不過肺泡中的酒精濃度與血液中的酒精濃度是有關聯的，呼吸時，肺泡中的酒精能夠被酒精檢測儀檢測到。檢測人員通過測量呼吸中的酒精，即可得出血液酒精濃度（BAC）。
呼吸時的酒精濃度與血液酒精濃度的關系：血液酒精濃度=呼氣酒精濃度×2100。也就是說，呼吸時每呼出1毫升酒精，血液中約有2100毫升酒精。
血液酒精濃度對駕駛的影響（圖源：scienceabc.com）
酒精檢測儀已經廣泛使用，但不同國家制定的法律標準不同。印度允許的最高血液酒精濃度為0.03%（g/ml），美國為0.08%（g/ml），西歐為0.05%（g/ml），匈牙利、日本、伊朗等許多國家對酒駕行為采取零容忍政策。
我國法律規定，駕駛員的血液酒精濃度大于等于0.02%（g/ml）且小于0.08%（g/ml）即為酒后駕車；大于等于0.08%（g/ml）被定性為醉酒駕車。
（圖源：scienceabc.com）
人的生命只有一次，我們不能抱有僥幸心理，要做到“珍愛生命，拒絕酒駕”，這不僅是對自己負責，也是對家人、對社會負責！
參考文獻：
Jointassociationsofaccelero-metermeasuredphysicalactivityandsedentarytimewithall-causemortality:aharmonisedmeta-analysisinmorethan44000middle-agedandolderindividuals.BritishJournalofSportsMedicine.2020.11.25
