Come calcolare il PPM dalla pressione del vapore

I risultati inquinanti non utilizzano sempre le stesse unità. Confronto dei report quando i risultati sono mostrati in ppm, mg/m³ o ppmv può essere impegnativo. Ma la conversione tra queste unità richiede solo pochi passaggi e un po' di conoscenza di base.

La siglappmsignifica parti per milione. Una parte per milione significa una particella di una sostanza tra un milione di particelle totali. Parti per milione si riferisce al numero di particelle in un fluido, indipendentemente dal fatto che il fluido sia gas o liquido. L'acronimo completo dovrebbe essereppmv, o parti per milione in volume, ma i rapporti spesso lasciano cadere la v per passare da ppmv a ppm.

Nei suoli, parti per milione significa parti per milione in massa, abbreviatoppmmo ppm_m. Nei gas, parti per milione equivalgono al numero di moli di materiale (una mole di sostanza equivale a 6,022x10²³ unità della sostanza). Quando il livello di anidride carbonica nell'atmosfera è riportato come 409 ppm, l'atmosfera contiene 409 moli di anidride carbonica in un milione di moli di aria.

La conversione inversa, da moli a parti per milione (mol a ppm), significa che il numero di moli per milione di moli di sostanza è uguale a parti per milione.

Parti per milione, una quantità e misura adimensionale, descrive concentrazioni molto piccole di un materiale nell'aria o nei liquidi. Quantità anche minori possono essere riportate come parti per miliardo (ppb). L'acronimo ppt può essere usato mapptpuò significare parti per mille o parti per trilione.

​Pressione del vaporesi riferisce alla pressione di un vapore (gas) al di sopra della sua fase liquida o solida quando i due sono in equilibrio in un contenitore chiuso. L'equilibrio si verifica quando il numero di atomi o molecole che evaporano è uguale al numero di atomi o molecole che si condensano nuovamente nel liquido o nel solido.

La pressione del vapore cambia direttamente con la temperatura. Quando la temperatura aumenta, la pressione del vapore aumenta e quando la temperatura diminuisce, la pressione del vapore diminuisce. La pressione del vapore viene misurata utilizzando un manometro a mercurio.

Quando entrambi i lati del manometro sono aperti, una colonna di mercurio nel tubo del manometro a forma di U avrà la stessa altezza in ciascuna sezione verticale del tubo. Un contenitore chiuso contenente il materiale da testare è fissato su un lato del tubo. All'aumentare della pressione del vapore nel contenitore chiuso, la pressione del vapore spinge la colonna di mercurio che poi sale sul lato aperto del tubo.

Quando la tensione di vapore si stabilizza, la differenza dei livelli di mercurio sui due lati del manometro mostra la pressione di vapore, riportata in millimetri di mercurio (mmHg o torr​).

​Pressione parziale​

La pressione di vapore viene misurata quando è presente un solo tipo di gas. Per pressione parziale si intende la pressione di un gas in una miscela di gas. Ad esempio, quando una persona fa esplodere un pallone, il pallone contiene diversi gas tra cui anidride carbonica, ossigeno, azoto, argon e vapore acqueo. Ciascuno di questi gas applica una pressione parziale contro il pallone. Le pressioni parziali combinate mantengono il palloncino gonfiato.

Il reporting ambientale utilizza unità diverse in base al materiale campionato. I test del suolo riportano il test come milligrammi (mg) per chilogrammo (kg) o parti per milione in base alla massa (ppmm, anche scritto ppm_m). I risultati dell'acqua vengono riportati come milligrammi (mg) per litro (L o l), in base alla massa dell'inquinante in un volume d'acqua. L'inquinamento idrico può anche essere segnalato comenei(scritto anche come mol) di inquinante per litro in un volume d'acqua, rappresentato da M. I risultati dell'aria riportano i risultati del test come milligrammi per metro cubo o parti per milione in base al volume (ppmv, scritto anche come ppm_v).

Per convertire da millimetri di mercurio a parti per milione (mmHg in ppm), utilizzare la formula parti per milione (ppm) è uguale alla tensione di vapore misurata in millimetri di mercurio (VP in mmHg) divisa per la pressione atmosferica in millimetri di mercurio (PA in mmHg), quindi moltiplicare per uno milioni (10⁶).

Matematicamente, l'equazione è

Ad esempio, se l'attuale livello di anidride carbonica atmosferica viene misurato come 0,311 mmHg, il calcolo delle parti per milione diventa

Per convertire ppm in pressione parziale, riorganizzare l'equazione in modo che la pressione del vapore in millimetri di mercurio sia uguale a parti per milione (ppm) moltiplicate per la pressione atmosferica (PA), con il prodotto diviso per un milione (10⁶). Ad esempio, il livello di anidride carbonica atmosferica prima della rivoluzione industriale era di circa 280 ppm. La tensione di vapore in quel momento può essere calcolata come

Questi esempi presumono una pressione standard (760 mmHg).

Le concentrazioni di gas possono essere riportate in milligrammi per metro cubo (mg/m3) anziché parti per milione o millimetri di mercurio. Usa la formula parti per milione uguale a 24,45 volte la misura in milligrammi per metro cubo, quindi dividi per il peso molecolare del grammo della sostanza. Utilizzare la tavola periodica per trovare il peso molecolare grammo (vedi Risorse).

Ad esempio, l'anidride carbonica ha un peso grammolecolare di un atomo di carbonio, 12, più due atomi di ossigeno, 16x2=32, per un peso grammolecolare totale di 44 (12+32). Se l'anidride carbonica in una classe viene misurata a 2.500 mg/m³ e l'anidride carbonica accettabile è di 1.100 ppm o meno, l'aula è sicura per i bambini? Usando la formula,

1.389 ppm di anidride carbonica, mostra che il livello di anidride carbonica non è sicuro.

Il numero 24.45 nell'equazione è il volume (litri) di una mole (peso grammomolecolare) di un gas o vapore quando la pressione è un'atmosfera (760 torr o 760 mm Hg) e 25°C. Per calcolare in base a una pressione e/o temperatura diversa, inserire il fattore di conversione volume uguale alla costante del gas ideale per la temperatura in Kelvin (temperatura Celsius più 273).