Wyniki dotyczące zanieczyszczeń nie zawsze wykorzystują te same jednostki. Porównywanie raportów, gdy wyniki są wyświetlane w ppm, mg/m3 lub ppmv może być wyzwaniem. Jednak konwersja między tymi jednostkami wymaga zaledwie kilku kroków i odrobiny wiedzy.
Definiowanie pojęcia: PPM
Akronimppmoznacza części na milion. Jedna część na milion oznacza jedną cząstkę substancji spośród miliona wszystkich cząstek. Części na milion odnosi się do liczby cząstek w płynie, niezależnie od tego, czy płyn jest gazem, czy cieczą. Pełny akronim powinien brzmieć:ppmvlub części na milion objętościowo, ale raporty często obniżają v, aby zmienić z ppmv na ppm.
W glebach części na milion oznaczają części na milion na masę, w skrócieppmmlub ppmm. W gazach części na milion są równe liczbie moli materiału (jeden mol substancji równa się 6,022x1023 jednostek substancji). Gdy poziom dwutlenku węgla w atmosferze jest podawany jako 409 ppm, atmosfera zawiera 409 moli dwutlenku węgla w milionie moli powietrza.
Odwrotna konwersja z moli na części na milion (mol na ppm) oznacza, że liczba moli na milion moli substancji równa się częściom na milion.
Części na milion, bezwymiarowa ilość i pomiar, opisuje bardzo małe stężenia materiału w powietrzu lub cieczach. Nawet mniejsze ilości mogą być zgłaszane jako części na miliard (ppb). Można użyć akronimu ppt, alepptmoże oznaczać części na tysiąc lub części na bilion.
Definiowanie terminu: ciśnienie pary
Ciśnienie paryodnosi się do ciśnienia pary (gazu) powyżej fazy ciekłej lub stałej, gdy obie są w równowadze w zamkniętym pojemniku. Równowaga występuje, gdy liczba atomów lub cząsteczek parujących jest równa liczbie atomów lub cząsteczek kondensujących z powrotem do cieczy lub ciała stałego.
Ciśnienie pary zmienia się bezpośrednio wraz z temperaturą. Wraz ze wzrostem temperatury wzrasta prężność pary, a gdy temperatura spada, prężność pary maleje. Prężność par mierzy się za pomocą manometru rtęciowego.
Gdy obie strony manometru są otwarte, kolumna rtęci w rurce manometru w kształcie litery U będzie miała równą wysokość w każdej pionowej części rurki. Zamknięty pojemnik zawierający badany materiał jest przymocowany z jednej strony tuby. Gdy ciśnienie pary w zamkniętym pojemniku wzrasta, ciśnienie pary popycha kolumnę rtęci, która następnie podnosi się po otwartej stronie rury.
Kiedy ciśnienie pary ustabilizuje się, różnica w poziomach rtęci po obu stronach manometru pokazuje prężność pary wyrażoną w milimetrach słupa rtęci (mmHg lub torr).
Ciśnienie cząstkowe
Ciśnienie pary jest mierzone, gdy obecny jest tylko jeden rodzaj gazu. Ciśnienie cząstkowe oznacza ciśnienie jednego gazu w mieszaninie gazów. Na przykład, gdy osoba nadmuchuje balon, balon zawiera kilka różnych gazów, w tym dwutlenek węgla, tlen, azot, argon i parę wodną. Każdy z tych gazów wywiera ciśnienie cząstkowe na balon. Połączone ciśnienia parcjalne utrzymują napełniony balon.
Typowe jednostki sprawozdawcze
Raportowanie środowiskowe wykorzystuje różne jednostki w zależności od próbki materiału. Testy gleby zgłaszają test w miligramach (mg) na kilogram (kg) lub częściach na milion w oparciu o masę (ppmm, również zapisane ppmm). Wyniki dotyczące wody podawane są w miligramach (mg) na litr (l lub l), w oparciu o masę zanieczyszczenia w objętości wody. Zanieczyszczenie wody może być również zgłaszane jako:krety(zapisany również jako mol) zanieczyszczenia na litr w objętości wody, reprezentowany przez M. Wyniki powietrza podają wyniki testu w miligramach na metr sześcienny lub części na milion w oparciu o objętość (ppmv, również zapisane jako ppmv).
Obliczanie stężenia gazu: mmHg do ppm
Aby przeliczyć z milimetrów rtęci na części na milion (mmHg na ppm), użyj wzoru części na milion (ppm) równe prężności pary mierzone w milimetrach słupa rtęci (VP w mmHg) podzielone przez ciśnienie atmosferyczne w milimetrach słupa rtęci (PA w mmHg), a następnie pomnożone przez jeden milion (106).
Matematycznie równanie to
ppm=\frac{VP}{PA}\times 10^6
Na przykład, jeśli aktualny poziom dwutlenku węgla w atmosferze jest mierzony jako 0,311 mmHg, obliczenia części na milion stają się
ppm=\frac{0.311}{760}\times 10^6=409\text{ppm}
Aby przeliczyć ppm na ciśnienie cząstkowe, zmień równanie tak, aby ciśnienie pary w milimetrach słupa rtęci było równe części na milion (ppm) pomnożone przez ciśnienie atmosferyczne (PA), z produktem podzielonym przez milion (106). Na przykład przed Rewolucją Przemysłową poziom dwutlenku węgla w atmosferze wynosił około 280 ppm. Prężność pary w tym czasie można obliczyć jako
VP=\frac{ppm\times PA}{10^6}=\frac{280\times 760}{10^6}=0,213\text{ mmHg}
Te przykłady zakładają standardowe ciśnienie (760 mmHg).
Obliczanie stężenia gazu: ppm do mg/m3
Stężenia gazu można podawać w miligramach na metr sześcienny (mg/m3) zamiast części na milion lub milimetrów rtęci. Użyj wzoru: części na milion równa się 24,45-krotności pomiaru w miligramach na metr sześcienny, a następnie podziel przez gram masy cząsteczkowej substancji. Użyj układu okresowego, aby znaleźć gramową masę cząsteczkową (patrz Zasoby).
Na przykład, dwutlenek węgla ma gramową masę cząsteczkową jednego atomu węgla, 12, plus dwa atomy tlenu, 16x2=32, co daje całkowitą gramową masę cząsteczkową 44 (12+32). Jeśli dwutlenek węgla w klasie jest mierzony na 2500 mg/m3 a dopuszczalny poziom dwutlenku węgla wynosi 1100 ppm lub mniej, czy klasa jest bezpieczna dla dzieci? Korzystając z formuły,
ppm=\frac{24,45\razy 2500}{44=1389\text{ppm}
1,389 ppm dwutlenku węgla wskazuje, że poziom dwutlenku węgla nie jest bezpieczny.
Liczba 24,45 w równaniu to objętość (litry) mola (masy cząsteczkowej w gramach) gazu lub pary przy ciśnieniu jednej atmosfery (760 torów lub 760 mm Hg) i 25°C. Aby obliczyć na podstawie innego ciśnienia i/lub temperatury, wstaw współczynnik konwersji objętość równa się stałej gazu idealnej razy temperatura w kelwinach (temperatura Celsjusza plus 273).