ppm・ppb と濃度の換算方法

ごく薄い濃度を表す ppm や ppb を、パーセントと行き来させます。ppm は 100 万分の 1、ppb は 10 億分の 1 です。溶液の質量を入れると、溶けている量が何 mg になるかも出ます。

水道水の基準や大気の汚染物質のように、ごく薄い濃度を扱うとき、パーセントでは 0 が並んで読みにくくなります。そこで分母を大きく取った単位を使います。

ppm は 100 万分の 1、ppb は 10 億分の 1 です。パーミル(‰)は 1000 分の 1 で、パーセントとの中間にあたります。

並べると次の関係になります。

1パーセント=10パーミル=104ppm=107ppb1 \,\text{パーセント} = 10 \,\text{パーミル} = 10^{4} \,\mathrm{ppm} = 10^{7} \,\mathrm{ppb}

どれも「全体に対する割合」を表しているだけで、中身は同じです。分母の取り方が違うだけなので、換算は 10 の累乗を掛けたり割ったりするだけになります。

既定の入力は 25 ppm、溶液の質量 1000 g です。

パーセントに直すと 0.0025、パーミルなら 0.025、ppb なら 25000 になります。0.0025 パーセントと書くより、25 ppm と書くほうが桁を数えずに済みます。

溶けている量は 25×106×100025 \times 10^{-6} \times 1000 g、つまり 0.025 g で 25 mg です。1 kg の水に 25 mg 溶けている、という読み方になります。

水溶液では mg/L とほぼ同じ

薄い水溶液に限っては、1 ppm はおよそ 1 mg/L と読み替えられます。水 1 L の質量がおよそ 1 kg で、その 100 万分の 1 が 1 mg にあたるからです。

水質の基準が mg/L で書かれていたり ppm で書かれていたりするのは、この読み替えが効くためです。ただし溶液が濃くなったり、水以外の溶媒だったりすると密度が 1 からずれるので、そのまま使えません。

注意

質量の比なのか体積の比なのかを確かめてください。液体や固体ではふつう質量比ですが、大気の分野では体積比を使い、区別するために ppmv と書くことがあります。大気中の二酸化炭素が 420 ppm というのは体積比のほうです。

この計算機は質量の比として扱っています。溶液の質量を入れると、そこに溶けている量が mg で出ます。

桁の感覚

1 ppm がどれくらいかというと、25 m プール 1 杯ぶんの水およそ 490 t に対して、およそ 500 g にあたります。ドラム缶 2 杯半の水に耳かき 1 杯、といった具合です。

身のまわりの基準を並べると感覚がつかめます。水道水の鉛は 0.01 mg/L 以下、つまり 0.01 ppm 以下と決められています。大気中の二酸化炭素はおよそ 420 ppm です。半導体を洗う超純水では、不純物を ppt、すなわち 1 兆分の 1 の単位まで下げます。

扱う分野によって、ちょうどよい単位が 3 桁ずつずれていきます。どの単位が使われているかで、その分野がどれくらいの薄さを問題にしているかが読み取れます。