科学界对“ppm”的几种糊涂认识
孙二虎，何洪英，刘东渝
（中国科学院成都生物研究所《应用与环境生物学报》编辑部）
摘 要 对包括编辑学界在内的科学界中至今仍有人把ppm作为单位来使用的原因进行了归纳和分析。认为4种糊涂认识是导致ppm继续存在于科学文献中的主要原因：一是对ppm的语言学缺陷问题无认识；二是对量纲一的量的性质认识有误；三是不了解习惯上将B的质量浓度单位“mg·L-1”写作ppm的特定条件；四是对国际科学界取缔ppm的要求不了解，误以为“不用ppm”的规定是中国的“土政策”。
关键词 ppm；科学文献；质量浓度单位；
计量单位
——发表于《编辑学报》2003，15（1）：26~28
“ppm”（或“PPM”）作为贯彻我国
计量法过程中的一个问题提出至少已经十年[1]；若从世界范围看, 对ppm这个英文缩写词的国际通用性提出质疑的时间可能更早（上世纪70年代初[2]？）。尽管科学界（包括编辑界）为取缔科学单位中的ppm等非法表达方式费了不知多少口舌，但至今仍有一些编辑或作者（中外都有）对ppm有些恋恋不舍；甚至还有人不同意科学界取缔ppm作单位符号的规定，认为“在科技刊物中使用ppm是很自然的事，不应受到任何责难”[3]。有的论文作者知道“ppm”已经非法，但不知何以这个国际上使用很久的单位突然不准用了？若不用ppm又用什么取代？怎样取代？这些看起来已不成问题的问题经常要一个有责任心的编辑去花费时间向作者、读者作反复的说明。因此，我们感到有必要在这里再啃一次这个ppm的酸果，对科学界（不仅仅是编辑界，且不仅仅是中国科学界）关于ppm的4种糊涂认识进行必要的剖析。
第一：对ppm这一缩写词的语言学缺陷问题缺少了解，认定ppm就是10，10-6便是ppm，其含义十分清楚，科技界谁都明白。但事实并非如此。
“ppm是英语parts per million前3个字母的缩写（引者按：原话如此），表示每百万份中所占的份数，……是包括中国在内的世界各国科学技术界广泛用以表示低浓度的一种方式，多年来一直为科学技术界所普遍接受和采用，其含义是十分清楚的，科技界谁都明白ppm是什么。”[3]
但是ppm的语言学意义并非这么确切无疑。
请看David R. Lide 主编的CRC Handbook of Chemistry and Physics（78th Edition）（《CRC化学物理手册》第78版）[4]中在“Basic Constants, Units, and Conversion Factors”（基本常数、单位和换算因数）部分有“Designation of large numbers”（大数据的定义）：
10n U.S.A.（10-n） Other countries（10-n）
106 million（ppm） million（ppm）
109 billion（ppb） milliard（ppm）
1012 trillion（ppt） billion（ppb）
1015 quadrillion（ppq） billiard（ppb）
1018 quintrillion（ppq） trillion（ppt）
为了全文论述方便，我们在表中添加括号内容以表示这些大数字的“10-n”缩写形式。从中可看出，ppm可以是“parts per million”，也可以是“parts per milliard”；ppb可以是“parts per billion”，也可以是“parts per billiard”；ppq可以是“parts per quadrillion”，也可以是“parts per quintrillion”。而且，同为ppb，在美国代表10-9，在其它国家则代表10-12；同为ppt，在美国代表10-12，在其它国家则代表10-18。实际上，文献[4]用“USA”和“other countries”划分是不确切的，这些大数字的意义在欧洲也不尽相同，现列下表示之[5, 6]：
10n 美、法（10-n） 英、德（10-n） 俄（10-n）
106 million（ppm） million（ppm） million（миллион, ppm）
109 billion（ppb） milliard（ppm） milliard（миллиард, ppm）
1012 trillion（ppt） billion（ppb） billion=milliard（биллион=миллиард, ppb=ppm）
1015 quadrillion（ppq） billiard（ppb） trillion（триллион, ppt）
1018 quintillion（ppq） trillion（ppt） quadrillion（квадриллион, ppq）
1024 quadrillion（ppq）
1030 quintillion（ppq）
可以看出，“ppm”之类缩写的意义在欧美各国语言中是极不一致的，即便million似在各国都无分歧，但因“ppm”可以是“10-6”，也可以是“10-9”，有的国家甚至说milliard就是billion，于是把“ppb”也扯进“ppm”里来，由此“株连”下去，从10-6到10-30都可能与ppm发生混淆。顺便指出，“million”一词在华人文化圈内的理解虽无分歧，但表达方法却有极大差别，中国大陆的“兆赫（MHz）”之“兆”，在汉语大数词中为十亿（109）或万亿（1012），“今算术书多以万万为亿，万亿为兆”[7]；据了解，在大陆之外的华人圈中对“兆”的理解并不一致。但目前国家标准既然已将词头“M”的中文名称规范为“兆”，也就不会出现像ppm那样无法可依的状况了。
第二：对量纲一的量的性质认识不足。
对于SI制而言，所谓量纲一的量（过去曾不准确地称为“无量纲量”或“无因次量”），即其量纲可以用SI的七个基本量的量纲积表达，并且该量纲积等于1的量。用SI制量纲公式表达：
dim Q = LαMβTγIδΘεNζJη=1
这个量Q就是“量纲一的量”。可以看出，虽然量纲一量的SI量纲积都同为1，但它们并不一定是同一类量，而是一大批具有不同性质的量的类群，而且它们可以有着各自不同的量纲积形式，例如：
dim w = M1M-1 =1（质量分数，单位为1或kg kg-1及它们的十进分、倍数），
dimφ=L3L-3 =1（体积分数，单位为1或m3 m-3以及其十进分、倍数），
dim d = M1L-3M-1L3 =1（相对密度，单位为1（kg m-3 kg-1m3）及其分、倍数），
dim V= dim（K/Km）= dim（ΦvΦe-1Φeλ-1Φvλ）
= L3L-3M1M-1T2T-2J1J-1 =1〔光视效率，单位为1（lm lm-1 W W-1）〕，等等。
这些隐藏在“量纲1”中的上述丰富内容，绝不是一个简单的纯数值单位（1及其十进分、倍数）所能表达的。换句话说，当我们用某一纯数字（如1，%，10-6等）作为某量的单位时，读者有权要求、我们也有义务在文章中明确表达这个量纲一量的量纲积形式，即应当清楚交待该量的性质。例如我们说“某天然气中的H2S气体的含量为100 ppm”时，读者合理的疑问是：什么样的“含量”？是指φ（H2S）（H2S的体积分数），还是σ(H2S)（H2S的体积浓度）？是w（H2S）（H2S的质量分数），还是x（H2S）（H2S的摩尔分数）？回答这些问题的最科学方法就是使用量符号，而不能仅靠一个纯数值的单位（如%，10-6）。由此可见，即便ppm是一个毫无歧义的纯数，也不能成为“科学界谁都明白”的量纲一量的合法单位。
实际上，在ppm尚未被明文取缔的时候，学术界已发现它的弊病，出于无可奈何，有人对其加以修饰说明补充，如在后面附加一些信息如“m/m”，“V/V”等，甚至写成莫名其妙的“ppmm”，“ppmv”的形式[8]。包括为ppm鸣不平的文献（如[3]）在内，一边说ppm“人人都明白”，一边又用“PPM（W）”、“PPM（V）”之类的符号进行区别。这些做法不仅没有实现“简单明了”的愿望，而且还违背了“绝不能对单位符号进行修饰”这一计量单位国际化的重要原则[8]。