人體血液、尿液、唾液及呼出氣體中乙醇含量檢測研究進展

楊中元，崔震，周婧，韓博，高捷，朱建強，黃春榮，郭波

（1.山東省計量科學研究院，濟南 250014； 2.煙臺市蓬萊區(qū)檢驗檢測中心，山東煙臺 265600）

乙醇會削弱中樞神經(jīng)系統(tǒng)的功能，抑制作用由淺入深，可出現(xiàn)一系列的精神與神經(jīng)系統(tǒng)癥狀，使大腦的活動變得遲緩[1-2]。如果飲酒后駕車，人體會因乙醇的麻醉作用，觸覺能力較平時降低。當駕駛?cè)藛T血液中乙醇含量達到（50 mg）/100 mL 時，會出現(xiàn)注意力無法集中，駕駛能力包括感知、判斷及操作能力會有不同程度的減弱[3-7]；當血液中乙醇含量達到（80 mg）/100 mL 時，駕駛車輛發(fā)生交通事故的幾率是不飲酒時的2.5 倍；當血液中乙醇含量達到（100）mg/100 mL 時，風險程度將達到5 倍[8-9]。現(xiàn)階段我國已經(jīng)將酒后駕駛納入刑法當中[10]，根據(jù)車輛駕駛?cè)藛T血液中乙醇含量的多少分為飲酒后駕車和醉酒后駕車兩種駕駛行為類別。由于不同類別的駕駛行為量刑有很大差距，因此需要準確檢測駕駛?cè)藛T體內(nèi)乙醇的含量，在提供相應(yīng)違法證據(jù)的同時避免出現(xiàn)因為測量不準確帶來誤判[11]。

1 乙醇含量檢驗方法

當乙醇進入人體后，會經(jīng)由各個循環(huán)系統(tǒng)在組織器官之間達到動態(tài)平衡狀態(tài)，血液、尿液、唾液以及呼出氣體中的乙醇含量會成一定的比例關(guān)系[12]，因此現(xiàn)在均是采集血液、尿液、唾液以及呼出氣體的生物樣本進行乙醇含量的檢驗。

1.1 血液乙醇含量檢驗

血液中乙醇含量的檢測包括化學分光比色法、酶法、氣相色譜法等多種不同檢測原理的方法[13-15]，這些檢測方法測量的準確性和精度各不相同，檢測方法的選擇直接影響檢測結(jié)果。其中車輛駕駛?cè)藛T血液乙醇含量檢測按照國家標準GA/T 1073[16]和GA/T 842[17]規(guī)定，采用頂空氣相色譜法作為人體血液中乙醇含量測定的司法證據(jù)性標準檢測方法。

1.1.1 頂空氣相色譜法

頂空氣相色譜法[18-19]利用乙醇的易揮發(fā)性，用頂空氣相色譜氫火焰離子化檢測器(HS-GC/FID)進行檢測。其檢測過程是將含有乙醇的血液樣品和叔丁醇內(nèi)標工作液混合，置于頂空進樣器的樣品瓶中，于65℃恒溫加熱后，用注射器吸取加熱后瓶內(nèi)液面上氣體進樣到氣相色譜儀中；經(jīng)與平行操作的乙醇標準物質(zhì)進行比較，通過乙醇和叔丁醇色譜峰的保留時間及色譜峰面積進行定量。張偉等[20]采用頂空氣相色譜法檢測血液中的乙醇含量，結(jié)果表明該方法具有分離效果好、檢測時間短的優(yōu)點，乙醇的保留時間為3.482 min，叔丁醇的保留時間為4.394 min，單個樣品的檢測時間在5 min 以內(nèi)，標準曲線線性良好，準確度高。鄒黎等[21]分析比較了內(nèi)標法和外標法檢測血液中乙醇含量時的不同，對精密度指標的分析結(jié)果顯示內(nèi)標法精密度要高于外標法，其檢測結(jié)果更加精確可靠；外標法比較內(nèi)標法的優(yōu)勢在于其檢測時間短，操作簡單。

頂空進樣器的應(yīng)用使乙醇在進入氣相色譜儀前就完成與血液中蛋白質(zhì)等高分子物質(zhì)的分離，不但節(jié)省大量的前處理操作，且避免了直接進樣時殘留的血液蛋白會造成色譜柱和進樣針堵塞的問題[22]。

1.1.2 酶法

酶法是模擬乙醇在體內(nèi)的代謝過程，基于醇脫氫酶催化乙醇反應(yīng)，利用比色法測定產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物或衍生物的吸光度變化，間接測定試樣中的乙醇含量[23]。根據(jù)使用酶的種類主要分為兩大類，即乙醇脫氫酶法和乙醇氧化酶法。由于酶促反應(yīng)的專一性，在檢測過程中可避免樣品中眾多共存組分的干擾，減少預處理過程。

1.1.3 化學分光比色法

化學分光比色法的原理是在酸性水溶液中，乙醇可被重鉻酸鉀氧化，在一定波長處有最大吸收特征，用分光光度計測定溶液中乙醇含量。采用重鉻酸鉀與乙醇發(fā)生的氧化還原反應(yīng)檢測血液中乙醇含量，在一定范圍內(nèi)乙醇含量與反應(yīng)后的吸光度成線性關(guān)系，因此可用該方法測量血液樣品中的乙醇含量。張建夫等[24]建立了測定乙醇含量測定的新方法，通過對反應(yīng)溫度、時間、酸度等進行優(yōu)化，在波長為522 nm 處，得出最優(yōu)條件為：反應(yīng)溫度100℃，反應(yīng)時間10 min，濃硫酸10 mL。用化學分光比色法測量血液中乙醇含量，操作簡單方便，但其準確性低，檢測過程中易受外界影響的缺點也非常明顯。

1.2 尿液乙醇含量檢驗

尿液乙醇含量檢驗方法是通過提取車輛駕駛?cè)藛T的尿液樣品，由具有相應(yīng)資質(zhì)的鑒定機構(gòu)進行檢測，檢測方式按國家標準GA/T 1073 中要求的頂空氣相色譜檢驗方法。人飲酒后，最大尿液乙醇濃度出現(xiàn)在酒后90～150 min。雖然尿液中乙醇含量也可以實現(xiàn)定性、定量的分析，但由于人體尿液只是一段時間內(nèi)膀胱匯集尿液的總量，檢測出的乙醇含量并不能準確反映出人體乙醇含量值，因此在交通執(zhí)法中很少使用檢測尿液中乙醇含量的方式。

1.3 唾液乙醇含量檢驗

唾液乙醇含量檢測[25]是將乙醇酶試紙條與唾液充分接觸，觀察紙條上反應(yīng)墊的顏色，如反應(yīng)墊發(fā)生明顯的顏色變化，表明受測試者的唾液中存在一定濃度的乙醇，顯示的顏色的程度與乙醇含量的濃度正相關(guān)，即顏色越深，濃度越高。當反應(yīng)時間超過30 s 后，觀察結(jié)果可能不準，不被采信。據(jù)研究表明，唾液中乙醇含量與血液中乙醇含量的比值大約是1.07[26-27]。此種檢測方法極易受外界干擾，如大量飲水后的唾液其中的乙醇含量會有很大差別，因此國際上只是將該檢測方法用于駕駛者是否飲酒的初步定性判斷。唾液乙醇含量測試方法操作簡便、無創(chuàng)，可用于定性，但不能定量。

1.4 呼出氣體乙醇含量檢驗

呼出氣體乙醇含量檢測是指使用呼出氣體乙醇含量檢測儀將氣體中的乙醇濃度并轉(zhuǎn)化為電信號，從而檢測出人體中乙醇含量的一種方法。乙醇在血液中的擴散遵從亨利定律，即在一定溫度和平衡狀態(tài)下，氣體在液體里的溶解度(用摩爾分數(shù)表示)與該氣體的平衡分壓成正比。呼出氣體乙醇含量檢測儀在使用時有兩種模式：測量模式下，酒檢儀的測量結(jié)果單位用 mg/100 mL (血液乙醇含量，即 BAC)表示；維護模式下，酒檢儀的測量結(jié)果單位用 mg/L (呼氣中乙醇含量，即BrAC)表示；BAC與 BrAC 之間的換算關(guān)系為BAC=BrAC×2 200，換算關(guān)系應(yīng)在酒檢儀表面或產(chǎn)品使用說明書上注明[28]。同時表明，1 mL血液中乙醇的含量大約與2 200 mL 呼出氣體中乙醇的含量相同。

呼出氣體乙醇含量檢測儀所使用的傳感器原理有多種，常用的有電化學型(燃料電池型)、半導體型和紅外型[29-30]。電化學法是通過氧化還原反應(yīng)將化學能轉(zhuǎn)化為電能檢測乙醇含量的。該方法的儀器穩(wěn)定性好、操作簡單，但當氣體中含有其它醇類物質(zhì)時，檢測結(jié)果的準確性會收到影響，該方法的儀器造價較高，難以普及。紅外光譜法是利用乙醇特征紅外譜線，通過光學器件分析出特定波長下光強度的變化，從而檢測出呼出氣體中乙醇的含量。該方法檢驗結(jié)果穩(wěn)定，抗干擾能力強。半導體法的原理是采用二氧化錫半導體作為傳感器，通過加熱乙醇使金屬線圈電阻值發(fā)生變化，由微處理器將相應(yīng)信號轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的乙醇濃度。半導體型呼氣乙醇檢測儀體積小，簡單便宜，但檢測結(jié)果誤差較大，只作為一般的定性檢測。

呼出氣體乙醇含量檢測方法可以實現(xiàn)乙醇的定性、定量分析，儀器具有操作簡單、穩(wěn)定性好、體積小等優(yōu)點，非常適合交通執(zhí)法人員現(xiàn)場檢測。但在實際現(xiàn)場執(zhí)法過程中，由于現(xiàn)場環(huán)境的復雜性以及容易受到多種氣體的干擾，容易導致檢測結(jié)果不準確，從而對執(zhí)法帶來影響。

2 乙醇含量檢驗方法溯源進展

計量溯源是確保測量結(jié)果數(shù)據(jù)有效的可靠保障，有效的溯源方式在改進檢測方法、提高檢測準確度、保證檢測結(jié)果的有效性方面具有重要意義。人體中乙醇含量檢測的方法多種多樣，對計量溯源性的要求非常高，在監(jiān)督執(zhí)法工作中，只有使用經(jīng)過溯源并計量確認合格的設(shè)備進行檢測才能保證執(zhí)法行為的公正性。

2.1 血液、尿液乙醇含量檢驗溯源

車輛駕駛?cè)藛T血液或尿液中乙醇含量的檢測按照GB 15922[31]中的規(guī)定使用氣相色譜儀（氫火焰離子化檢測器）進行檢測。溯源的方法是使用國家有證標準物質(zhì)對儀器的穩(wěn)定性和準確性進行驗證，從而保障在不同的時間和空間對乙醇的含量進行有效測量，保證測量結(jié)果的可比性和有效性。趙迎晨等[32]采用重量-容量法配制水中乙醇溶液標準物質(zhì)，研制出質(zhì)量濃度分別為0.105、0.203、0.500、0.801、1.00、2.00、3.00、4.00 mg/L 的系列標準溶液，其均勻性和穩(wěn)定性檢驗良好，已獲批為國家二級標準物質(zhì)。目前，我國水中乙醇標準物質(zhì)已由包括中國計量科學研究院在內(nèi)的多家機構(gòu)研制并應(yīng)用，改變了以往只能使用進口高價有證標準物質(zhì)的狀況。

血液中乙醇含量的檢測，酶法和化學分光比色法除樣品處理過程不同外，數(shù)據(jù)結(jié)果處理均使用分光光度計，其溯源根據(jù)國家計量檢定規(guī)程JJG 178—2007的要求進行。

2.2 呼出氣體乙醇含量檢驗溯源

車輛駕駛?cè)藛T呼出氣體中乙醇含量使用呼出氣體乙醇含量檢測儀進行檢測。國家JJF 1785《呼出氣體乙醇含量檢測儀型式評價大綱》[33]和JJG 657《呼出氣體乙醇含量檢測儀檢定規(guī)程》[34]的發(fā)布實施，保證了呼出氣體乙醇含量檢測儀測量數(shù)據(jù)的準確性和溯源性。目前國際使用的量值溯源方法包括空氣中乙醇氣體標準物質(zhì)和空氣中乙醇氣體發(fā)生源（發(fā)生裝置或鋼瓶氣）[35]。

2.2.1 空氣中乙醇氣體標準物質(zhì)

鋼瓶裝的空氣中乙醇氣體標準物質(zhì)中水分濃度非常低，該方法也被稱為干式。人體呼出的氣體中含有大量的水汽，這一點與空氣中乙醇氣體標準物質(zhì)差異巨大，Silberman等[36]證明氣體中的水分并不會對乙醇含量的檢測結(jié)果造成影響。

空氣中乙醇氣體標準物質(zhì)具有良好的量值穩(wěn)定性和溯源性，使用過程中具有儲存方便、易于攜帶的優(yōu)點。其缺點也十分明顯，乙醇氣體標準物質(zhì)配制成本高，生產(chǎn)周期長，有效期短，出氣口溫度與人體環(huán)境相比有一定差異，會影響檢測結(jié)果的準確性。

2.2.2 空氣中乙醇氣體發(fā)生源

乙醇氣體發(fā)生源采用動態(tài)飽和鼓泡法對高純度液態(tài)乙醇連續(xù)鼓泡使乙醇汽化，隨后與載氣混合，稀釋成不同濃度的乙醇氣體標準物質(zhì)，通過控溫，保證產(chǎn)生的氣體溫度維持在（34 ± 0.5）℃，乙醇氣體發(fā)生源通過精密乙醇檢測儀溯源至空氣中乙醇國家一級有證氣體標準物質(zhì)。乙醇氣體發(fā)生源產(chǎn)生的標準氣體相對濕度接近100%，因而該法也被稱作濕式。

乙醇氣體發(fā)生源裝置在很大程度上還原了乙醇在人體肺泡中的擴散過程，但產(chǎn)生的乙醇氣體濃度不等于溶液中乙醇濃度，在一定濃度范圍內(nèi)正相關(guān)，隨乙醇氣體不斷產(chǎn)生，乙醇溶液濃度會發(fā)生變化，導致產(chǎn)生的乙醇氣體濃度變化[37]。在實際使用中，應(yīng)溯源至空氣中乙醇國家一級有證氣體標準物質(zhì)。

3 結(jié)語

對人體血液、尿液、唾液及呼出氣體中乙醇含量檢測方法進行綜述。快速、準確地檢測車輛駕駛?cè)藛T在事發(fā)時體內(nèi)的乙醇含量，對于維護司法公正具有重要的意義。隨著新型儀器的產(chǎn)生和檢測方法的不斷改進，檢測機構(gòu)應(yīng)根據(jù)相關(guān)國家標準選擇合適的檢測儀器，同時應(yīng)有專業(yè)的計量技術(shù)準確評判儀器性能指標，保障儀器量值準確和溯源性。