Schadstoffergebnisse verwenden nicht immer die gleichen Einheiten. Vergleich von Berichten, wenn Ergebnisse in ppm, mg/m. angezeigt werden3 oder ppmv kann eine Herausforderung sein. Die Umrechnung zwischen diesen Einheiten erfordert jedoch nur wenige Schritte und ein wenig Hintergrundwissen.
Begriffsdefinition: PPM
Das Akronymppmbedeutet Teile pro Million. Ein Teil pro Million bedeutet ein Teilchen einer Substanz unter einer Million Gesamtteilchen. Teile pro Million beziehen sich auf die Anzahl der Partikel in einer Flüssigkeit, unabhängig davon, ob die Flüssigkeit gasförmig oder flüssig ist. Das vollständige Akronym sollte lautenppmv, oder Teile pro Million nach Volumen, aber Berichten zufolge sinkt das v häufig von ppmv auf ppm.
In Böden bedeutet Teile pro Million Massenteile pro Million, abgekürztppmmoder ppmich. In Gasen entsprechen Teile pro Million der Anzahl der Stoffmole (ein Mol einer Substanz entspricht 6,022x1023 Stoffeinheiten). Wenn der Kohlendioxidgehalt in der Atmosphäre mit 409 ppm angegeben wird, enthält die Atmosphäre 409 Mol Kohlendioxid in einer Million Mol Luft.
Die umgekehrte Umrechnung von Mol in Teile pro Million (Mol in ppm) bedeutet, dass die Anzahl der Mole pro Million Mol Substanz gleich Teilen pro Million ist.
Parts per Million, eine dimensionslose Größe und Maßeinheit, beschreibt sehr geringe Konzentrationen eines Stoffes in Luft oder Flüssigkeiten. Noch kleinere Mengen können als Teile pro Milliarde (ppb). Das Akronym ppt kann verwendet werden, aberpptkann Teile pro Tausend oder Teile pro Billion bedeuten.
Begriffsdefinition: Dampfdruck
Dampfdruckbezieht sich auf den Druck eines Dampfes (Gases) über seiner flüssigen oder festen Phase, wenn beide in einem geschlossenen Behälter im Gleichgewicht sind. Gleichgewicht tritt ein, wenn die Anzahl der verdampfenden Atome oder Moleküle gleich der Anzahl der Atome oder Moleküle ist, die zurück zur Flüssigkeit oder zum Festkörper kondensieren.
Der Dampfdruck ändert sich direkt mit der Temperatur. Steigt die Temperatur, steigt der Dampfdruck und sinkt die Temperatur, sinkt der Dampfdruck. Der Dampfdruck wird mit einem Quecksilbermanometer gemessen.
Wenn beide Seiten des Manometers geöffnet sind, hat eine Quecksilbersäule im U-förmigen Manometerrohr in jedem aufrechten Abschnitt des Rohrs die gleiche Höhe. An einer Seite des Röhrchens ist ein geschlossener Behälter mit dem zu prüfenden Material angebracht. Wenn der Dampfdruck im geschlossenen Behälter ansteigt, drückt der Druck des Dampfes auf die Quecksilbersäule, die dann auf der offenen Seite des Rohres aufsteigt.
Wenn sich der Dampfdruck stabilisiert, zeigt die Differenz der Quecksilberwerte auf den beiden Seiten des Manometers den Dampfdruck in Millimeter Quecksilbersäule (mmHg oder torr).
Partialdruck
Der Dampfdruck wird gemessen, wenn nur eine Gasart vorhanden ist. Partialdruck bezeichnet den Druck eines Gases in einem Gasgemisch. Wenn beispielsweise eine Person einen Ballon aufbläst, enthält der Ballon mehrere verschiedene Gase, einschließlich Kohlendioxid, Sauerstoff, Stickstoff, Argon und Wasserdampf. Jedes dieser Gase übt einen Partialdruck gegen den Ballon aus. Die kombinierten Partialdrücke halten den Ballon aufgeblasen.
Typische Berichtseinheiten
Die Umweltberichterstattung verwendet je nach Material, das beprobt wird, verschiedene Einheiten. Bodentests berichten Test als Milligramm (mg) pro Kilogramm (kg) oder Teile pro Million basierend auf Masse (ppmm, auch geschrieben ppmich). Wasserergebnisse werden in Milligramm (mg) pro Liter (l oder l) angegeben, basierend auf der Schadstoffmasse in einem Wasservolumen. Wasserverschmutzung kann auch gemeldet werden alsMaulwürfe(auch als Mol geschrieben) Schadstoff pro Liter in einem Wasservolumen, dargestellt durch M. Luftergebnisse geben die Testergebnisse als Milligramm pro Kubikmeter oder Teile pro Million basierend auf dem Volumen (ppmv, auch als ppm. geschrieben) anv).
Berechnung der Gaskonzentration: mmHg in ppm
Um von Millimeter Quecksilbersäule in Teile pro Million (mmHg in ppm) umzurechnen, verwenden Sie die Formel Teile pro Million (ppm) entspricht dem Dampfdruck gemessen in Millimeter Quecksilber (VP in mmHg) geteilt durch Atmosphärendruck in Millimeter Quecksilber (PA in mmHg), dann mit eins multiplizieren Millionen (106).
Mathematisch lautet die Gleichung
ppm=\frac{VP}{PA}\times 10^6
Wenn beispielsweise der aktuelle Kohlendioxidgehalt in der Atmosphäre mit 0,311 mmHg gemessen wird, wird die Berechnung in Teilen pro Million
ppm=\frac{0,311}{760}\times 10^6=409\text{ppm}
Um ppm in Partialdruck umzuwandeln, ordnen Sie die Gleichung so um, dass der Dampfdruck in Millimeter Quecksilbersäule gleich ist Teile pro Million (ppm) multipliziert mit dem atmosphärischen Druck (PA), wobei das Produkt durch eine Million geteilt wird (106). Zum Beispiel betrug der atmosphärische Kohlendioxidgehalt vor der industriellen Revolution etwa 280 ppm. Der Dampfdruck zu diesem Zeitpunkt kann berechnet werden als
VP=\frac{ppm\times PA}{10^6}=\frac{280\times 760}{10^6}=0.213\text{ mmHg}
Diese Beispiele gehen von einem Standarddruck (760 mmHg) aus.
Berechnung der Gaskonzentration: ppm bis mg/m3
Gaskonzentrationen können in Milligramm pro Kubikmeter angegeben werden (mg/m3) statt Teile pro Million oder Millimeter Quecksilber. Verwenden Sie die Formel Teile pro Million entspricht dem 24,45-fachen der Messung in Milligramm pro Kubikmeter, dann dividieren Sie durch das Molekulargewicht der Substanz in Gramm. Verwenden Sie das Periodensystem, um das Molekulargewicht in Gramm zu ermitteln (siehe Ressourcen).
Kohlendioxid hat beispielsweise ein Gramm-Molekulargewicht von einem Kohlenstoffatom, 12, plus zwei Sauerstoffatome, 16 × 2 = 32, für ein Gesamt-Gramm-Molekulargewicht von 44 (12 + 32). Wenn das Kohlendioxid in einem Klassenzimmer mit 2.500 mg/m² gemessen wird3 und das akzeptable Kohlendioxid 1.100 ppm oder weniger beträgt, ist das Klassenzimmer für Kinder sicher? Mit der Formel,
ppm=\frac{24,45\times 2500}{44=1,389\text{ ppm}
1.389 ppm Kohlendioxid, zeigt, dass der Kohlendioxidgehalt nicht sicher ist.
Die Zahl 24,45 in der Gleichung ist das Volumen (Liter) eines Mols (Molekulargewicht in Gramm) eines Gases oder Dampfes, wenn der Druck eine Atmosphäre (760 Torr oder 760 mm Hg) und 25°C beträgt. Um auf Grundlage eines anderen Drucks und/oder einer anderen Temperatur zu berechnen, geben Sie den Umrechnungsfaktor Volumen gleich ideale Gaskonstante mal Temperatur in Kelvin (Celsius-Temperatur plus 273) ein.