【分享】科学界对“ppm”的几种糊涂认识

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]。

第三：不了解过去习惯上把B的质量浓度单位“mg L-1”看作ppm的特定条件，把某些条件下可以把ppm改为“mg L-1”的特殊规范措施误解为“国家编辑规范却禁止用ppm表示浓度，而是要求用单位体积所含的溶质的质量来表示”。
在实验操作中，人们在配置低浓度水溶液时，特别是在实验条件要求不是很高的情况下（如生物学常规实验中的培养基制备、低浓度溶液配制等），常常在实验中忽略不计固体溶质对溶液总体积的影响，并常用一个纯分数单位如“%”、“‰”等表达某溶质的质量浓度，故而产生诸如“NaCl 3%”，“1% CuSO4”之类的说法。如上所说，科技工作者也自觉不自觉地感到这种表达的不准确或不完备性，因而产生诸如“重量体积百分数”或“%（W/V）”之类说明。如“3% NaCl”的实质是“ρ（NaCl）=3 g /（100 mL）”。同样，100 mg/L NaCl水溶液，由于近似于100 mg/kg，因而常常被写作“100 ppm的NaCl”。因此，当科学编辑者在遇到这种情况下的ppm时，可以直接用“mg/L”代替[9]。我们知道，科学实验方法的如实报道是获得科学共同体认可的基本要求，怎样操作怎样写是最为科学的态度，正如“3 g/mL”的NaCl水溶液，规范的操作应使用3 g NaCl用水定容至100 mL，而实际中我们常常见一些青年科技工作者的方法却是“称3 g NaCl丢入100 mL水中”。对于编辑者来说，如果实验已完成，就不必再去追究这后一种方法是否合理的问题，而科学的做法是让作者在论文中如实写出自己的操作。至于取缔用“3%”、“ppm”之类的量纲一单位代替非量纲一单位的表达方法，则必须加以修改。我们特别要指出的是，有些作者的“ppm”所代表的“mg/L”单位已被滥用到极不合理的地步，例如发酵液， 土壤溶液或混悬液，其密度与纯水溶液相差极大，此时再用ppm取代“mg/L”，其间可说是“差之千里”！有人用天然气H2S的ppm例子证明不能将ppm直接改为“mg/L”，这是非常正确的，但说国家编辑规范“要求用单位体积所含质量来表示”[3]（这些话里的不准确概念姑且不论）却是无根据的道听途说。


第四：认为取缔ppm是中国自搞一套的土政策。

坚持认为中国推行法定计量单位是“不与国际接轨”的土政策的人目前怕是不多了。但一遇具体问题，有些编辑同行又常怀疑GB 3100～3102－93这一法规性标准的国际性特征。例如“如果我国编辑学界坚决不准用ppm表示浓度，那就必须根据……换算”，“但国家编辑规范却禁止用ppm表示浓度”这些话就明显表露了这种怀疑。对此，我们只准备说3点：① 取缔ppm绝不是中国人的发明，而是20世纪80年代中期以来国际科学界的普遍要求，至迟在90年代初SI规范就明确作出了“Abbreviations such as ppm, pphm and ppb shall not be used”（不能使用ppm, pphm和ppb这类缩写）[10]的规定。② 对取缔ppm规范的国际性的怀疑态度产生根源，除了未认真学习、掌握有关计量规范的原因外，还有受来自于国外行业期刊影响的原因。我们曾著文论及某些国际期刊轻视SI规范的荒谬做法[11]。这里还想再强调的是：我们不能因为有的外国文献现在还有ppm（包括本文引证的文献[4]在内）之类的非法计量单位出现，就怀疑国家计量规范的国际性，正如我们不能因为中央电视台“亩”“斤”不断，就怀疑GB3100～3102－93的法规性一样。③ 取缔ppm作量纲一量的单位符号是国际学术界且首先是国际自然科学界的要求，而与是否“人文刊物”无关，因而“科技刊物不是人文刊物，不能用人文刊物的标准来进行统一”[3]之类的说法不能成为ppm作为计量单位的合理性理由。


参考文献

[1] GB 3100～3102－93：量和单位
[2] 陈浩元，刘天和. 辩《ppm辩》. 编辑学报，1996，8（4）：223～224
[3] 王协琴. 科技刊物中的PPM应用及换算. 科技报刊研究（四川）， 2001（2）：21
[4] Lide DR. Handbook of Chemistry and Physics. 78 ed. Boca Raton，New York: CRC Press，1997
[5] 上海译文出版社编. 新英汉字典. 上海：上海译文出版社，2000
[6] 刘泽荣编. 俄汉大字典. 北京：商务印书馆，1961
[7] 中华大字典. 北京：中华书局，1978（据1935版重印）
[8] 陈浩元主编. 科技书刊标准化18讲. 北京：北京师范大学出版社，1998
[9] 李寿星. ppm应如何改为法定单位. 中国科技期刊研究，1999，10（2）：153
[10] ISO 31-0：1992（E）.Quantities and units ——Part 0：General principles：2.3.3
[11] 张浙川，刘雪梅，孙二虎. 进一步增强我国科技期刊编辑界计量法官年的几点意见. 中国科技期刊研究，2000，11（4）：263～265

我国，可能只有从事分析检测人员和论文编写者才知道ppm被废除了，许多人还在使用该单位。
有关部门还需要加大宣传力度！