常见呼气式酒精检测仪简介

摘要：介绍常见的5类呼气式酒精检测仪，以及湿化学法、电化学方法、红外光谱法、半导体传感器等的工作原理。

关键词：酒精检测；原理

1　起疑

苏教版化学必修2“乙醇”单元的拓展视野部分对交警检查司机是否酒后驾车作了这样的介绍“交通警察用经硫酸酸化处理的三氧化铬(CrO3)硅胶检查司机呼出的气体，根据硅胶颜色的变化(硅胶中的+6价铬能被酒精蒸汽还原为+3价铬，颜色发生变化)，可以判断司机是否酒后驾车。”教学中我演示了这个实验，按照以往惯例到此就为止了，可这一次有学生当场提出质疑，“在电视和现实生活中看到的交通警察都是用一种手持式的酒精测试仪(包括教材的配图)，而且不是看颜色的变化，而是直接显示出酒精含量，这种仪器的原理和课本上讲的是一样的吗?”我一下子给问倒了，只能说“课后讨论这个问题”。带着一点狼狈和疑惑，课后笔者查阅了相关资料，发现检验酒后驾车的方法已经有了很大的发展，教材的拓展视野显得有些落伍，新方法中的很多原理都是中学生能够理解的，在新版教材中也都有所涉及，在此与大家一起分享。

2　解惑

我们日常看到的酒精测试仪主要是“呼气式酒精检测仪”，它大至分成五类。

2.1湿化学法

第一代呼气式酒精分析装置于20世纪30-40年代初出现，其原理是酒精蒸气被酸性高锰酸钾溶液氧化，根据溶液褪色的时间来推测乙醇的浓度，故被称作湿化学法。这种方法警员要经过专业培训才能掌握。1954年，美国印第安纳州警察局研制出了新型“呼气分析仪”，它的原理是呼气中酒精被置于特殊设计的小瓶中的重铬酸钾和硫酸混合物氧化，瓶中的混合剂会从橙色变成绿色，而化学反应产生的电阻变化也会令指针移动，精确标示出呼气中酒精的浓度，并通过微电脑将其换算成血液酒精的浓度。这也就是上述教材介绍的手持式酒精测试仪的原理，直到今天，世界上很多国家还在使用这种酒精测试仪。

2.2气相色谱法

20世纪70年代，气相色谱法也被用于检测呼气中的酒精，但由于设备体积较大不可能广泛推广。

2.3电化学方法

20世纪70年代早期，英国研制出一种运用电化学方法的呼醇检测装置，又被称作燃气电池型呼气酒精测试仪。它的原理为呼气中酒精被催化剂氧化成二氧化碳(或乙醛)和水的过程中释放出化学能，化学能经能量转换器转换之后成电流通过电伏特表表读值越高，则乙醇浓度越高。图1为其电化学原理示意图。

燃料电池型呼气酒精测试仪具有稳定性好、精度高、操作简单等优点，所以现在被广泛使用，但它的缺点也显而易见，其他醇类物质也可能被氧化，导致检测准确性和特异性受到影响，按照执法程序规定，如当事人对吹测结果有异议的需要进行“血检”。

2.4红外光谱法

同样是在20世纪70年代，红外光谱法也被用于检测呼出气中的酒精，它的原理是酒后的红外线吸收光谱显示出明显的吸收波段，通过酒精分子吸收红外线的程度，来确定酒精的含量。红外光谱型呼气酒精测试仪具有稳定、抗干扰能力强的优点，起初同气相色谱法一样，受仪器大小的限制，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，便携式红外光谱酒精测试仪成为可能。由于红外光谱型呼气酒精测试仪的可靠性，我国的部分地困深圳)可以直接作为执法依据，免去了过去需要抽血检测的繁琐程序。美国、英国、瑞典、日本等发达国家以及我同香港地区，在查处酒后驾车方面均广泛使用红外线型酒后驾驶执法查处系统进行执法，检测结果作为法庭认可的执法证据采纳，与血液检测具备同等的法律效力。

2.5半导体传感器

除了以上介绍的几种方法外，还有一种是半导体呼气式酒精测试仪，半导体型采用氧化锡半导体作为传感器，这类半导体器件具有气敏特性，当接触的气体中其敏感的气体浓度增加，它对外呈现的电阻值就降低。半导体测试仪的优点是体积小、价格低廉，网上兜售的廉价的酒精检测仪基本上都是该类型，缺点是抗干扰能力差，有实验表明，让一个抽烟者抽完一支娴后5分钟用各种酒精测试仪进行测试，结果半导体型酒精测试仪显示的读数是燃料电池型显示读数的8～10倍。因此该类型酒精检测仪较难符合公安部制定的国家公共安全行业标准“呼出气体酒精含量探测器GA307―2001”，通常只用在要求不高的场合，如自我检测，或一般性定性检测，一般不作为执法依据。

为此，笔者特意走访和咨询了无锡市的交巡警部门，无锡市现在统一配备的酒精检测仪型号是金刚WAT89EC-3型(简称金刚3型)，是一种电化学的酒精检测仪。

3　反思

一个课堂小实验引发了这么多问题，收获很多也有一些反思：时代在发展，科技在进步，学生的视野也在不断开拓，我们的教材是否跟上了发展的步伐?教材受到编写的限制不可能随意地更新，那么我们教师本身是否有一颗与时俱进的心?如果我们还仅仅满足于教材所给的内容，不关注生活中的变化，不作更多的思考，那么我们的课堂将被时代所抛弃，也不会受到学生的欢迎，而要做到与时俱进，需要我们教师培养终生学习的意识，养成终生学习的习惯。