parts per (ποσοστιαία μονάδα)

Οι ποσοστιαίες μονάδες της μορφής parts per... («μέρη στο...») όπως parts per million (= «μέρη στο εκατομμύριο»· συντομογρ. ppm), parts per billion (= «μέρη στο δισεκατομμύριο»· συντομογρ. ppb) κλπ. χρησιμοποιούνται στην επιστήμη και στην τεχνολογία για να υποδηλώσουν περιεκτικότητες και αναλογίες της τάξης του εκατομμυριοστού – στην περίπτωση του ppm, του δισεκατομμυριοστού – στην περίπτωση του ppb κ.ο.κ., αντίστοιχα. Είναι αδιάστατοι αριθμοί γιατί είναι σχέσεις ομοίων ποσοτήτων.

Παραδείγματα :

• Η μέση περιεκτικότητα της ατμόσφαιρας σε διοξείδιο του άνθρακα (CO₂) είναι 385 ppm. Αυτό σημαίνει ότι σε 1.000.000 μέρη ατμοσφαιρικού αέρα (δεν έχει σημασία αν θα είναι γραμμάρια ή χιλιόγραμμα ή λίτρα), τα 385 μέρη είναι CO₂.
• Ένα ειδικό μεταλλικό κράμα μπορεί να διασταλεί κατά 1.2 μικρόμετρα ανά μέτρο μήκους για κάθε βαθμό Κελσίου. Αυτό μπορεί να εκφραστεί ως 1.2 ppm/°C.

Οι συμβολισμοί «μέρη στο...» μπορούν ακόμα να υποδηλώνουν την αλλαγή, τη σταθερότητα ή την αβεβαιότητα στις διάφορες μετρήσεις. Για παράδειγμα, η ακρίβεια στη μέτρηση αποστάσεων πάνω στη γη με τη χρήση laser θα μπορούσε να είναι 1 χιλιοστό ανά χιλιόμετρο απόστασης (1 mm/Km). Αυτό θα μπορούσε να εκφραστεί ως "Ακρίβεια = 1 ppm".

Οι εκφράσεις

• Μέρη στα εκατό (βλ. εκατοστιαίο ποσοστό), συμβολίζεται με % και σπανιότερα με pph. Εκφράζει το ποσό μιας δεδομένης ουσίας σε ένα συνολικό ποσό των 100, ανεξάρτητα από τις μονάδες μέτρησης, εφόσον αυτές παραμένουν οι ίδιες. π.χ. 1 γραμμάριο στα 100 γραμμάρια, pph = 1. Το 1 προς 10² αντιστοιχεί σε 1 σταγόνα νερού σε 5 mL (μια κουταλιά νερού) ή σε 14 λεπτά και 24 δευτερόλεπτα μιας μέρας.
• Μέρη στα χίλια, συμβολίζεται με ‰ και σπανιότερα με ppt γιατί ο συμβολισμός αυτός μπορεί να προκαλέσει σύγχυση, δεδομένου ότι τις περισσότερες φορές εκφράζει μέρη στο τρισεκατομμύριο. Δηλώνει το ποσό μιας δεδομένης ουσίας σε ένα συνολικό ποσό των 1000 ανεξάρτητα από τις μονάδες μέτρησης, εφόσον αυτές παραμένουν ίδιες. π.χ. 1 γραμμάριο ανά χιλιόγραμμο (1 g/Kg), ppt = 1. Το 1 προς 10³ αντιστοιχεί σε 1 σταγόνα νερού σε 50 mL (10 γεμάτες κουταλιές), ή σε 1 λεπτό και 26.4 δευτερόλεπτα μιας μέρας.
• Μέρη στο εκατομμύριο, συμβολίζεται με ppm και δηλώνει το ποσό μιας δεδομένης ουσίας σε ένα συνολικό ποσό του 1000000, ανεξάρτητα από τις μονάδες μέτρησης, εφόσον αυτές παραμένουν ίδιες. π.χ. 1 χιλιοστογραμμάριο ανά χιλιόγραμμο (1 mg/Kg), ppm = 1. Το 1 προς 10⁶ αντιστοιχεί σε 1 σταγόνα νερού σε 50 L, ή σε 1 δευτερόλεπτο ανά 11.5 μέρες.
• Μέρη στο δισεκατομμύριο, συμβολίζεται με ppb και δηλώνει το ποσό μιας δεδομένης ουσίας σε ένα συνολικό ποσό του 1000000000 ανεξάρτητα από τις μονάδες μέτρησης, εφόσον αυτές παραμένουν ίδιες. π.χ. 1 χιλιοστογραμμάριο ανά τόννο (1 mg/tn), ppb = 1. Το 1 προς 10⁹ αντιστοιχεί σε 1 σταγόνα νερού ανά 50 m³ (περίπου 250 βαρέλια), ή σε 1 δευτερόλεπτο ανά περίπου 31.7 χρόνια.
• Mέρη στο τρισεκατομμύριο, συμβολίζεται με ppt και δηλώνει το ποσό μιας δεδομένης ουσίας σε ένα συνολικό ποσό του 1000000000000 ανεξάρτητα από τις μονάδες μέτρησης, εφόσον αυτές παραμένουν ίδιες. π.χ. 1 χιλιοστογραμμάριο ανά κιλοτόννο (1 mg/Ktn), ppt = 1. Το 1 προς 10¹² αντιστοιχεί σε 1 σταγόνα νερού ανά 20 πισίνες Ολυμπιακών διαστάσεων βάθους 2 m (50000 m³) ή σε 1 δευτερόλεπτο ανά περίπου 31700 χρόνια.
• Μέρη στο τετράκις εκατομμύριο, συμβολίζεται με ppq και δηλώνει το ποσό μιας δεδομένης ουσίας σε ένα συνολικό ποσό του 1000000000000000 ανεξάρτητα από τις μονάδες μέτρησης, εφόσον αυτές παραμένουν ίδιες. π.χ. 1 χιλιοστογραμμάριο ανά μεγατόννο (1 mg/Mtn), ppq = 1. Η έκφραση αυτή χρησιμοποιείται συνήθως στην Αναλυτική Χημεία για τα όρια περιεκτικότητας τοξικών ουσιών. Το Γραφείο Περιβαλλοντικής Προστασίας των Η.Π.Α. προτείνει μέγιστη περιεκτικότητα διοξινών και ραδιενεργών ρυπαντών στο πόσιμο νερό τα 30 ppq αλλά συνιστά μέγιστη περιεκτικότητα 0.013 ppq .

Οι παραπάνω εκφράσεις και συμβολισμοί, παρόλο που πρέπει να χρησιμοποιούνται καθολικά και από όλους για ευκολία και σαφήνεια, δε είναι απόλυτα καθιερωμένοι ακόμα και σε επιστημονικά συγγράμματα και τεχνικές εκδόσεις, όπου ανακατεύονται και άλλες εκφράσεις περιεκτικότητας, δημιουργώντας σύγχυση. Για παράδειγμα, στην ατμοσφαιρική χημεία και στους κανονισμούς ατμοσφαιρικής ρύπανσης, οι διάφορες εκφράσεις "pp..." συχνά εκφράζονται ως «μέρη ανά... κατ' όγκο» π.χ. αντί για ppm αναφέρεται η έκφραση ppmv. Τέτοιες εκφράσεις χρησιμοποιούνται για ατμοσφαιρικά αέρια (π.χ. ppmv διοξειδίου του άνθρακα στον αέρα) αλλά για τις περιεκτικότητες των μη ατμοσφαιρικών αερίων, όπως αεροζόλ, νέφοι σταγονιδίων, και σωματιδίων στον ατμοσφαιρικό αέρα, οι περιεκτικότητες είναι εκφρασμένες σε άλλες μονάδες όπως μg/m³ αέρα ή mg/m³ αέρα. Βέβαια, οι τελευταίες αυτές εκφράσεις περιεκτικότητας εξαλείφουν την ανάγκη να ληφθούν υπόψη οι επιδράσεις θερμοκρασίας και πίεσης αλλά ταυτόχρονα δυσκολεύουν τη σύγκριση των ποσοτήτων αφού καθιστούν αναγκαία τη μετατροπή εκφράσεων.

ΑΝΤΙΣΤΟΙΧΙΣΗ ΟΡΙΣΜΕΝΩΝ ΜΟΝΑΔΩΝ SI ΜΕ ΕΚΦΡΑΣΕΙΣ "ΜΕΡΗ ΣΤΟ...
Μέτρηση	Μονάδες SI	Έκφραση "μέρη στο..."	Εκθετική γραφή
Διόρθωση μήκους	2 cm/m	2 %	2 × 10–2
Διόρθωση μήκους	1 nm/m	1 ppb	1 × 10–9
Διόρθωση μήκους	1 µm/m	1 ppm	1 × 10–6
Ευαισθησία συσκευής	2 mV/V	2 ‰	2 × 10–3
Ευαισθησία συσκευής	2 µV/V	2 ppm	2 × 10–6
Ευαισθησία συσκευής	2 nV/V	2 ppb	2 × 10–9
Ευαισθησία συσκευής	2 pV/V	2 ppt	2 × 10–12
Περιεκτικότητα σε μάζα	2 mg/kg	2 ppm	2 × 10–6
Περιεκτικότητα μάζα/μάζα	2 µg/kg	2 ppb	2 × 10–9
Περιεκτικότητα μάζα/μάζα	2 ng/kg	2 ppt	2 × 10–12
Περιεκτικότητα μάζα/μάζα	2 pg/kg	2 ppq	2 × 10–15
Περιεκτικότητα όγκος/όγκο	5.2 µL/L	5.2 ppm	5.2 × 10–6
Περιεκτικότητα mole/mole	5.24 µmol/mol	5.24 ppm	5.24 × 10–6
Σταθερότητα	1 (µA/A)/min.	1 ppm/min.	1 × 10–6/min.
Διόρθωση	5 nΩ/Ω	5 ppb	5 × 10–9
Αβεβαιότητα	9 µg/kg	9 ppb	9 × 10–9
Συντελεστής θερμοκρασίας	0.3 (µHz/Hz)/°C	0.3 ppm/°C	0.3 × 10–6/°C
Συχνότητα	0.35 × 10–9 ƒ	0.35 ppb	0.35 × 10–9

Μη επιτρεπτή χρήση των συμβολισμών «μέρη στο...»

Οι εκφράσεις ppm, ppb κλπ. πρέπει να αντικαθιστούν σχέσεις μεγεθών με παρόμοιες μονάδες. Για παράδειγμα η φράση «η περιεκτικότητα σε τοξική ουσία είναι 1 mg ανά kg λιπώδους ιστού» μπορεί να αντικατασταθεί από τη φράση «η περιεκτικότητα σε τοξική ουσία είναι 1 ppm» γιατί τόσο η μονάδα mg της τοξικής ουσίας, όσο και η μονάδα kg του λιπώδους ιστού είναι μονάδες μάζας.
Στην έκφραση όμως "η ποσότητα του καδμίου ήταν 0.2 ng ανά λίτρο νερού (0.2 ng/L)" δεν επιτρέπεται να αντικαταστήσουμε τις μονάδες "ng/L" με "ppt" διότι η περιεκτικότητα του καδμίου είναι εκφρασμένη σε μάζα ενώ του νερού σε όγκο. Επομένως είναι λανθασμένη η έκφραση "η ποσότητα του καδμίου ήταν 2 ppt". Άλλες περιπτώσεις όπου δεν επιτρέπεται η χρήση των συμβολισμών "μέρη στο..." είναι :

• Δόσεις φαρμακευτικών προϊόντων : 4 mg/kg (με την έννοια 4 mg δραστικής ουσίας ανά kg σωματικού βάρους). Όχι : 4 ppb.
• Περιεκτικότητα αιωρούμενων σωματιδίων στον αέρα : 20 μg/m³. Όχι : 20 ppb.

Δείτε επίσης

• Εκφράσεις περιεκτικότητας και συγκέντρωσης διαλυμάτων

Πηγές

1. Βασιλικιώτης Γ. Σ. "Ποιοτική Ανάλυση", Θεσσαλονίκη 1980.
2. Βασιλικιώτης Γ. Σ. "Ποσοτική Ανάλυση", Θεσσαλονίκη 1980.
3. Μπαζάκης Ι. Α. "Γενική Χημεία", Αθήνα.
4. Μανουσάκης Γ.Ε. "Γενική και Ανόργανη Χημεία", Τόμοι 1ος και 2ος, Θεσσαλονίκη 1981.
5. Μανωλκίδης Κ., Μπέζας Κ. "Στοιχεία Ανόργανης Χημείας", Έκδοση 14η, Αθήνα 1984.
6. Βασιλικιώτης Γ. Σ. "Χημεία Περιβάλλοντος", Θεσσαλονίκη 1986.