ppmからug/m3への変換の仕方

質問

0.08ppmからug/m3への変換、160ppmからug/m3への変換の仕方と式が知りたいです。
　どなたか教えてくださると、とても助かります(>_<)

回答No.4

homma-mon

ここでいう「濃度」とは，「体積濃度」で，
「ある温度，圧力で，
　空気の体積 Va に対する
　対象物質の体積 Vs の比」
です．「揮発性有機化合物（Volatile Organic Compounds，略して "VOC"）」の濃度を問題とする場合には，温度，圧力は，通常，25℃，１気圧でしょう．

その濃度を c であらわすことにします．
　　c = Vs／(Vs + Va）

ただ，Vs が Va に対して非常に小さいときには，
　　Vs + Va ≒ Va
ですから，
　　c = Vs／Va
としても，実害はありません．

さて，Vs が Va と同程度ならば，cを 100 倍して，「パーセント」で表現することでしょう．

けれども，Vs が Va の百万分の一程度の微量の場合には，小数点の後に"0"がズラズラっと数個並ぶことになりますので，とても見づらいです．

そこで，c を百万倍した数値を使うことがあります．それが「ppm」です．
十億倍した値は，「ppb」．

ホルムアルデヒド（以下，"FA"と略します）は，沸点が－19.3℃ですから，室温ではガスになります．

で，FA の濃度 c が 0.08 ppm ということは，
　　空気の体積 Va = 1-0.00000008 m3 と
　　pDCBの体積 Vs = 0.00000008 m3 との
　　混合ガス
ということです．しかし，Vaに比べて，Vs がとても小さいですから，
　　Va = 1 m3 と
　　Vs = 0.00000008 m3 と
　　の混合ガス
と言っても問題はなさそうですね．

この Vs の体積の FA はどの程度の重さでしょうか．
25℃，1気圧で，大抵のガスの体積は，
　　1 mol 当たり，24.45 L
です．（この値の導出は末尾に書きました）

この定数を Vo とあらわしましょう．
　　Vo = 24.45 L/mol
　　　 = 24.45 x 10^-3 m3/mol
　　　 = 2.445 x 10^-2 m3/mol

このことを使って，FA の量を mol単位で表しますと，
　　Vs/Vo
です．

FA の分子量を Ms とあらわしておきます．
さて，1 mol の物質の質量は，
　　その物質の分子量に単位 "g" をつけたもの
でした．

すると，Vs の体積の FA の質量 Ws は，

　　Ws = Vs/Vo Ms
　　 = c Va/Vo Ms

この式がご質問の換算式となります．

具体的に数値を入れていきましょう．

【1. ホルムアルデヒドの場合】
　c = 0.08 ppm = 0.08 x 10^-6
　Vo= 2.445 x 10^-2 m3/mol
　Ms= 30.026 g/mol
よって，0.08 ppm の FA を含む空気 1 m3 には，FA は
　Ws= (0.08 x 10^-6) /(2.445 x 10^-2 m3/mol) x 30.026 g/mol
　　= 0.982 x 10^-6 x 10^2 g/m3
1 μg は 10^-6 g ですから，
　Ws= 98.2 x μg/m3

【2. パラジクロロベンゼン（以下，"pDCB" と略します）】
pDCB は箪笥の中の虫除けの白い固体，「パラゾール」の主成分です．
つまり，25℃，1気圧で，固体です．
　「そんなものが空気の中にあるのか？」
という質問があるかしもしれませんね．答えは，
　「はい．あります．」
です．pDCB の分子（百万分の１ミリメートル程度の大きさ）が，固体から少し揮発して，空気中を飛び回っています．そして，ときどき，あなたの鼻にも到着．だから，あの独特の匂いがするのです．揮発性有機化合物（VOC）として問題になるのです．ですから，箪笥の中の空気は，
　　pDCB のガスと空気との混合ガス
なのです．
　c = 160 ppm = 160 x 10^-6
　Vo= 2.445 x 10^-2 m3/mol
　Ms = 147.00 g/mol
ですから，160 ppmの pDCBを含む空気 1 m3 には，pDCBは

　Ws= (160 x 10^-6)/(2.445 x 10^-2 m3/mol) x 147.00 g/mol
　 = 9619.6 x 10^2 x 10^-6 g/m3
= 9.62 x 10^5 x μg/m3
となります．
これは，96.2 mg/m3 です．結構高濃度ですね．
もしかすると，160 ppm ではなく，160 ppb ではありませんか？
つまり，160 x 10^-6 ではなく，
　　　　160 x 10^-9 ではないでしょうか？

【3. VOCの指針】
そもそも，厚生労働省の定めた VOC の室内での指針
<http://www.nihs.go.jp/mhlw/chemical/situnai/hyou.html>
では，
　　FA: １００μg／m3（０．０８ppm）
　　pDCB: ２４０μg／m3（０．０４ppm）
です．ご質問の pDCB の濃度は，この指針のなんと，4千倍です．

【4. Voの算出】
25℃，1気圧での Vo の計算：
　　0℃（273 K），1気圧では，気体の体積は，
　　　　1 mol あたり 22.4 L
　　でした．単位をキチンとあらわすと，
　　　　22.4 L/mol．
　　25℃（298 K），1気圧では，
　　　　22.4 L/mol x 298/273 = 24.45 L/mol
　　となります．

お礼

何度もご回答してくださり、ありがとうございました(*´ω`*)
質問自体がわかりにくくて、すみません。homma-monさんのおかげでなんとかレポートを提出することができました(^O^)v
パラジクロロベンゼンは私の実験結果のミスです(-ω-;)基準から大きく外れてしまいますもんね