Hvordan beregne PPM fra damptrykk

Innhold

• Definere begrepet: PPM
• Definere begrepet: Damptrykk
• Typiske rapporteringsenheter
• Beregning av gasskonsentrasjon: mmHg til ppm
• Beregning av gasskonsentrasjon: ppm til mg / m3

Forurensningsresultater bruker ikke alltid de samme enhetene. Sammenligning av rapporter når resultatene vises i ppm, mg / m³ eller ppmv kan være utfordrende. Men å konvertere mellom disse enhetene krever bare noen få trinn og litt bakgrunnskunnskap.

Definere begrepet: PPM

Forkortelsen spm betyr deler per million. En del per million betyr en partikkel av et stoff blant en million partikler totalt. Deler per million refererer til antall partikler i en væske, enten væsken er gass eller væske. Det fulle akronymet skal være ppmv, eller deler per million volum, men rapporter mister ofte v for å endre fra ppmv til ppm.

I jord betyr deler per million deler per million etter masse, forkortet ppmm eller ppm_m. I gasser tilsvarer deler per million antall mol materiale (en mol av et stoff tilsvarer 6.022x10²³ enheter av stoffet). Når karbondioksydnivået i atmosfæren er rapportert som 409 ppm, inneholder atmosfæren 409 mol karbondioksid i en million mol luft.

Den omvendte konverteringen, fra mol til deler per million (mol til ppm), betyr at antall mol per million mol stoff tilsvarer deler per million.

Deler per million, en dimensjonsløs mengde og måling, beskriver veldig små konsentrasjoner av et materiale i luft eller væsker. Selv mindre mengder kan rapporteres som deler per milliard (ppb). Forkortelsen ppt kan brukes, men ppt kan bety deler per tusen eller deler per billion.

Definere begrepet: Damptrykk

Damptrykk refererer til trykket til en damp (gass) over dens væske- eller faste fase når de to er i likevekt i en lukket beholder. Likevekt oppstår når antallet atomer eller molekyler som fordamper tilsvarer antallet atomer eller molekyler som kondenserer tilbake til væsken eller faststoffet.

Damptrykk endres direkte med temperaturen. Når temperaturen øker, øker damptrykket, og når temperaturen synker, reduseres damptrykket. Damptrykket måles ved hjelp av et kvikksølvmanometer.

Når begge sider av manometeret er åpne, vil en kvikksølvsøyle i det U-formede manometerrøret ha samme høyde i hver loddrett del av røret. En lukket beholder som inneholder materialet som testes, er festet til den ene siden av røret. Når damptrykket i den lukkede beholderen øker, skyver trykket fra dampen søylen av kvikksølv som deretter stiger på den åpne siden av røret.

Når damptrykket stabiliserer seg, viser forskjellen i kvikksølvnivåer på de to sidene av manometeret damptrykket, rapportert i millimeter kvikksølv (mmHg eller torr).

Delvis Trykk

Damptrykk måles når bare en type gass er til stede. Partielt trykk betyr trykket til en gass i en blanding av gasser. For eksempel, når en person sprenger en ballong, inneholder ballongen flere forskjellige gasser inkludert karbondioksid, oksygen, nitrogen, argon og vanndamp. Hver av disse gassene påfører et delvis trykk mot ballongen. De kombinerte deltrykkene holder ballongen oppblåst.

Typiske rapporteringsenheter

Miljørapportering bruker forskjellige enheter basert på materialet som ble prøvet. Jordprøver rapporterer test som milligram (mg) per kilogram (kg) eller deler per million basert på masse (ppmm, også skrevet ppm_m). Vannresultat rapporteres som milligram (mg) per liter (L eller l), basert på forurensningsmasse i et volum vann. Vannforurensning kan også rapporteres som mol (også skrevet som mol) forurensning per liter i et volum vann, representert av M. Luftresultater rapporterer testresultatene som milligram per kubikkmeter eller deler per million basert på volum (ppmv, også skrevet som ppm_v).

Beregning av gasskonsentrasjon: mmHg til ppm

For å konvertere fra millimeter kvikksølv til deler per million (mmHg til ppm), bruker du formeldelene per million (ppm) tilsvarer damptrykket målt i millimeter kvikksølv (VP i mmHg) delt på atmosfæretrykk i millimeter kvikksølv (PA i mmHg), multipliser deretter med en million (10⁶).

Matematisk er ligningen ppmv = (VP ÷ PA) x10⁶. For eksempel, hvis det gjeldende atmosfæriske karbondioksydnivået måles som 0,311 mmHg, blir beregningen av deler per million ppm = (0,311 ÷ 760) x10⁶ eller 409 ppm.

For å konvertere ppm til delvis trykk, omorganiser ligningen slik at damptrykk i millimeter kvikksølv tilsvarer deler per million (ppm) multiplisert med atmosfæretrykket (PA), med produktet delt med en million (10)⁶). For eksempel var nivået før den industrielle revolusjonen atmosfærisk karbondioksid omtrent 280 ppm. Damptrykket på det tidspunktet kan beregnes som PV = (ppmxPA) ÷ 10⁶ eller VP = (280x760) ÷ 10⁶= 212 800 ÷ 106 = 0,2128 eller 0,213 mmHg.

Disse eksemplene antar standardtrykk (760 mmHg).

Beregning av gasskonsentrasjon: ppm til mg / m3

Gasskonsentrasjoner kan rapporteres i milligram per kubikkmeter (mg / m3) snarere enn deler per million eller millimeter kvikksølv. Bruk formeldelene per million tilsvarer 24,45 ganger målingen i milligram per kubikk, og del deretter med stoffets gram molekylvekt. Bruk den periodiske tabellen for å finne gram molekylvekt (se Ressurser).

For eksempel har karbondioksyd en gram molekylvekt på ett karbonatom, 12 pluss to oksygenatomer, 16x2 = 32, for en total gram molekylvekt på 44 (12 + 32). Hvis karbondioksid i et klasserom måles til 2500 mg / m³ og akseptabelt karbondioksid er 1100 ppm eller mindre, er klasserommet trygt for barn? Ved å bruke formelen, ppm = (24.45x2.500) ÷ 44 = 61,125 ÷ 44 = 1 389 ppm karbondioksid, viser at karbondioksidnivået ikke er sikkert.

Tallet 24.45 i ligningen er volumet (liter) av en mol (gram molekylvekt) av en gass eller damp når trykket er en atmosfære (760 torr eller 760 mm Hg) og 25 ° C. For å beregne basert på et annet trykk og / eller temperatur, setter konverteringsfaktorvolumet lik ideell gasskonstant ganger temperatur i Kelvin (Celsius temperatur pluss 273).