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気体の体積濃度 ppmとは

気体の濃度を表す単位ppm(ピーピーエム)

厚生労働省のホルムアルデヒドの室内濃度指針値では、単位の違う2種類の基準値が示されています。

※厚生労働省のホルムアルデヒドの室内濃度指針値
化学物質名 室内濃度指針値
(μg/m3)
室内濃度指針値
(ppm)
ホルムアルデヒド 100 0.08

”μg/m3”が重量で表示されているのに対し、”ppm”では体積比で表示されています。”ppm”( perts per million)とは、100万分の1という意味があります。

100μg/m3=0.0001g/m3のことで、重量なのでイメージしやすいのですが、“0.08ppm”と書かれても、単位に慣れないと解りにくいと思いますので、ここで気体濃度“1ppm”の小部屋の絵をご覧ください。

室内濃度1ppmの絵

気体の体積が、小部屋の体積の100万分の1の状態になっています。このとき、小部屋の気体濃度は1ppmとなります。

濃度が0.08ppmとは、0.08cm3のホルムアルデヒドがこの小部屋に存在する状態になります。

次の図は、小部屋の体積が先程の2倍になっています。

室内濃度0.5ppmの絵

小部屋の体積は2倍ですが、気体の体積は先程と同じ1cm3です。気体の体積は小部屋体積に対して2百万分の1となりますが、言い換えると”百万分の0.5”の比率となりますので、室内の気体濃度は0.5ppmになります。


気体濃度の単位”ppm”は、一定量の空間にその気体が占める体積比であらわされ、百万分の1の状態を濃度1ppmといいます。

ppmの比較図1

①1ppm:気体の体積は、空間体積に対して100万分の1の体積比です。

②2ppm:気体の体積は、空間体積に対して100万分の2の体積比です。


ppmの比較図2

③2ppm:気体の体積は、空間体積に対して100万分の2の体積比です。


ppmの比較図3

④0.5ppm:気体の体積は、空間体積に対して100万分の0.5の体積比です。

ppm単位の換算(mg/m3からppmへの換算式)について

 作業場などでは、検知管などの簡易測定で評価を行いますが、 その場合に結果がppm単位で表示されることが多いです。 先ほどの厚労省の指針値では、ホルムアルデヒドの室内指針濃度は100μg/m3と0.08ppm(温度25℃の場合)の2種類で表示されていますので、これを例にして換算してみましょう。

簡易手法として、理想気体の状態方程式を使います。

式:PV=w/M×RT

記号 項目 単位
P: 圧力 気圧 1
V: 体積 リットル これから計算で求める値
w: ホルムアルデヒドの質量 g 0.0001
M: ホルムアルデヒドの分子量 g 30(HCOH:1+12+16+1)
R: 定数 - 0.0821
T: 絶対温度 K 25+273.15=298.15

空間1m3中に存在するホルムアルデヒド100μg=0.0001gの体積を求めます。

式:V=w/M×RT/P

=(0.0001/30)×0.0821×298.15/1

=0.00008159リットル

これが空間1m3中にあるホルムアルデヒドの体積になります。

1m3は1000リットルです。単位を揃えて空間1m3に対する体積比を計算します。

0.00008159リットル/1000リットル=0.00000008159

百万分の1の体積比で1ppmになるので、

百万分の1で割り算して、ppm濃度に換算します。

0.00000008159÷(1/1000000)=0.08159≒0.08ppm

ここでは気温25度で計算しましたが、温度で体積濃度は変化します。

温度を変えると、この様な結果になります。

30℃の場合 0.0829ppm

20℃の場合 0.0802ppm

10℃の場合 0.0775ppm

次式は換算式です。

ppmへの換算式

ミリグラムへの換算式

※ホルムアルデヒドの場合は分子量は30