В результатах определения загрязняющих веществ не всегда используются одни и те же единицы измерения. Сравнение отчетов, когда результаты представлены в ppm, мг / м3 или ppmv может быть сложной задачей. Но для преобразования между этими единицами требуется всего несколько шагов и немного базовых знаний.
Определение термина: PPM
Аббревиатурапромиллеозначает частей на миллион. Одна часть на миллион означает одну частицу вещества среди миллиона всех частиц. Части на миллион относятся к количеству частиц в жидкости, независимо от того, является ли она газом или жидкостью. Полный акроним должен бытьppmv, или частей на миллион по объему, но в отчетах часто опускается v для изменения с ppmv на ppm.
В почвах части на миллион означает части на миллион по массе, сокращенноppmmили ppmм. В газах части на миллион равны количеству молей вещества (один моль вещества равен 6,022х1023 единиц вещества). Когда уровень углекислого газа в атмосфере составляет 409 частей на миллион, атмосфера содержит 409 молей углекислого газа на миллион молей воздуха.
Обратное преобразование из молей в доли на миллион (моль в промилле) означает, что количество молей на миллион молей вещества равно частям на миллион.
Части на миллион, безразмерная величина и измерение, описывает очень небольшие концентрации вещества в воздухе или жидкостях. Даже меньшие количества могут быть указаны как части на миллиард (ppb). Можно использовать аббревиатуру ppt, ноpptможет означать части на тысячу или части на триллион.
Определение термина: давление пара
Давление газаотносится к давлению пара (газа) над жидкой или твердой фазой, когда они находятся в равновесии в закрытом контейнере. Равновесие возникает, когда количество испаряющихся атомов или молекул равно количеству атомов или молекул, конденсирующихся обратно в жидкость или твердое тело.
Давление пара напрямую зависит от температуры. При повышении температуры давление пара увеличивается, а при понижении температуры давление пара уменьшается. Давление паров измеряется ртутным манометром.
Когда обе стороны манометра открыты, столбик ртути в U-образной трубке манометра будет иметь одинаковую высоту в каждой вертикальной части трубки. К одной стороне пробирки прикрепляют закрытый контейнер с исследуемым материалом. Когда давление пара в закрытом контейнере увеличивается, давление пара толкает столб ртути, который затем поднимается на открытой стороне трубки.
Когда давление пара стабилизируется, разница в уровнях ртути по обеим сторонам манометра показывает давление пара, выраженное в миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст. или торр).
Частичное давление
Давление пара измеряется, когда присутствует только один тип газа. Парциальное давление означает давление одного газа в смеси газов. Например, когда человек надувает воздушный шар, он содержит несколько разных газов, включая углекислый газ, кислород, азот, аргон и водяной пар. Каждый из этих газов создает парциальное давление на баллон. Комбинированное парциальное давление поддерживает надувание баллона.
Типовые отчетные единицы
В экологической отчетности используются разные единицы в зависимости от отобранного материала. Испытания почвы отражают результаты испытаний в миллиграммах (мг) на килограмм (кг) или частях на миллион в зависимости от массы (ppmm, также записывается ppm).м). Результаты по воде указываются в миллиграммах (мг) на литр (л или л), исходя из массы загрязнителя в объеме воды. О загрязнении воды также можно сообщать какродинки(также обозначается как моль) загрязняющего вещества на литр в объеме воды, представленном М. Результаты измерения воздуха представляют результаты испытаний в миллиграммах на кубический метр или в частях на миллион в зависимости от объема (ppmv, также записывается как ppmv).
Расчет концентрации газа: от мм рт. Ст. До ppm
Чтобы преобразовать миллиметры ртутного столба в доли на миллион (мм рт. Ст. В промилле), используйте формулу: части на миллион (промилле) равны давлению пара. измеряется в миллиметрах ртутного столба (VP в мм рт. ст.), разделенных на атмосферное давление в миллиметрах ртутного столба (Па в мм рт. ст.), затем умножается на единицу миллион (106).
Математически уравнение выглядит так:
ppm = \ frac {VP} {PA} \ times 10 ^ 6
Например, если текущий уровень углекислого газа в атмосфере измеряется как 0,311 мм рт.
ppm = \ frac {0,311} {760} \ times 10 ^ 6 = 409 \ text {ppm}
Чтобы преобразовать ppm в парциальное давление, измените уравнение так, чтобы давление пара в миллиметрах ртутного столба равнялось частей на миллион (ppm), умноженных на атмосферное давление (PA), с произведением, деленным на один миллион (106). Например, уровень углекислого газа в атмосфере до индустриальной революции составлял около 280 частей на миллион. Давление пара в это время можно рассчитать как
VP = \ frac {ppm \ times PA} {10 ^ 6} = \ frac {280 \ times 760} {10 ^ 6} = 0,213 \ text {мм рт. Ст.}
В этих примерах предполагается стандартное давление (760 мм рт. Ст.).
Расчет концентрации газа: от ppm до мг / м3
Концентрации газа могут указываться в миллиграммах на кубический метр (мг / м3), а не в миллионных долях или миллиметрах ртутного столба. Используйте формулу: части на миллион равны 24,45-кратному измерению в миллиграммах на кубический метр, а затем разделите его на молекулярную массу вещества в граммах. Используйте таблицу Менделеева, чтобы найти молекулярную массу в граммах (см. Ресурсы).
Например, двуокись углерода имеет молекулярную массу в граммах одного атома углерода, 12 плюс два атома кислорода, 16x2 = 32, для общей молекулярной массы в граммах, равной 44 (12 + 32). Если углекислый газ в классе измеряется на уровне 2500 мг / м3 и допустимый уровень углекислого газа составляет 1100 частей на миллион или меньше, безопасен ли класс для детей? Используя формулу,
ppm = \ frac {24,45 \ times 2500} {44 = 1,389 \ text {ppm}
1389 ppm углекислого газа, показывает, что уровень углекислого газа небезопасен.
Число 24,45 в уравнении - это объем (литры) моля (грамм молекулярной массы) газа или пара при давлении в одну атмосферу (760 торр или 760 мм рт. Ст.) И температуре 25 ° C. Для расчета на основе другого давления и / или температуры введите коэффициент преобразования объема, равный постоянной идеального газа, умноженной на температуру в Кельвинах (температура по Цельсию плюс 273).