体积比浓度

用两种液体配制溶液时，为了操作方便，有时用两种液体的体积比表示浓度，叫做体积比浓度。例如配制1∶4的硫酸溶液，就是指1体积硫酸跟4体积水配制成的溶液。体积比浓度只在对浓度要求不太精确时使用。体积比浓度属于非法定单位，将被法定计量单位体积分数代替。物质B的体积分数B是纯物质B跟混合物在相同温度和压强下的体积的比，它没有量纲。

气体的体积比浓度和摩尔比浓度介绍了气体的体积比浓度和摩尔比浓度的基本概念，和他们在气休分析中的使用情况及相互换算。1

体积比浓度和摩尔比浓度体积比和摩尔比浓度有分数、百分数和百万分数等几种表示形式。

1、体积分数

气体混合物中，组分i的体积分数ψi外是组分i 的体积v1除以混合物的总体积v。

2、摩尔分数

摩尔分教是物质的量分数的习惯叫法。国家标准允许使用摩尔分数。气体混合物中。组分i的摩尔分数x1是组分i的物质的量ni除以混合物的物质的量。1

体积比和摩尔比浓度的使用气体分析中，气体浓度的表示形式与分析方法有关。例如，当采用气相色谱法分析气体时，气体浓度就与选用的标准气的浓度单位有关，若标准气的浓度是体积比，则气体分析结果也是体积比；标准气是摩尔比，分析结果也是摩尔比。

通常在纯气检验或气体中微量组分的检验时，都使用体积比浓度。这是因为一般来说，纯气中杂质或气体中微量组分含量很少，其非理想性对该系统气体带来的影响很小，可以忽略。例如，许多与气体分析有关的国家标准，气体分析量值大多都是采用体积比浓度来表示。

在气体常量组分 (含量100%~0.1%) 的测定时，就应该使用摩尔比浓度来表示。随称量法配气技术的发展，摩尔比浓度的使用也日渐增多。对于称量法配气技术，许多国家包括我国在内都制订了相应的标准。可以预计，在气体分析中，使用摩尔比浓度将逐渐普及。1

天然气组成分析中气体浓度的表示国际上许多国家都制订了天然气组成分析的标准、这些标准大多都规定：以称量法配制的标准气分析天然气，这样气体组成以摩尔比浓度来表示。

由于称量法 技术尚未普及，天然气组成分析也还没有正式的国家标准，因此，在天然气的分析上，气体组成的表示形式还不统一。一些科研单位相继开展了称量法技术的研究。可以预计，天然气的分析，将逐渐使用以称量法为基础的标准气，气体组成也势必统一到以摩尔比浓度来表示的轨道上来。1

技术测量近地面NO2体积混合比浓度方法分析了消光系数和有效观测距离的关系，提出了利用能见度信息获取有效观测距离，进而将MAX-DOAS测量的水平方向NO2斜柱浓度转换为体积混合比浓度的方法。 并在合肥开展了相应的观测实验，成功实现了基于MAX-DOAS的NO2体积混合比浓度测量。通过与主动式长程差分吸收光谱仪测量的NO2浓度进行对比，结果呈现出较好的一致性，说明了方法的可行性。研究为MAX-DOAS监测近地面NO2体积混合比浓度提供了一种简单有效的方法，拓展了MAX-DOAS的应用领域。2

能见度资料在测量NO2混合比浓度中的应用利用能见度资料来计算大气消光系数，进而获取MAX-DOAS的有效观测距离。 能见度数据采用能见度仪测量，仪器根据气溶胶粒子的前向散射特性，测量出以 “气象光学视程” 表示的能见度。以“气象光学视程” 表示的能见度V与大气消光系数σ550nm的关系为：

式中σ550nm代表在550nm处的大气消光系数，550nm是能见度测量的参考波长。对于MAX-DOAS测量NO2的波段，通常和能见度仪的参考波长不重合，测量波长为410nm。为此需要利用Angstrom波长指数A，将550nm处的大气消光系数σ550nm转换为410nm处的大气消光系数σ410nm。计算出410nm处的大气消光系数σ410nm，可以计算出光子传输长度L410nm。

利用水平方向NO2 DSCD0◦ 除以传输长度L410nm，可以计算出传输长度内近地面NO2的平均体积混合比浓度 c：

式中DSCD0◦ 单位为cm-2，L410nm单位为cm，2.5×1010为单位换算因子，NO2体积混合比浓度c单位为ppb (1ppb=1.91µg/m3)。2

近地面NO2混合比浓度计算MAX-DOAS测量的水平方向NO2差值斜柱浓度，并不能直接反映近地面NO2变化情况。给出了2012年5月27日MAX-DOAS水平方向NO2差值斜柱浓度和LP-DOAS测量的NO2体积混合比浓度趋势对比，其相关性R2仅为0.605。这是因为NO2差值斜柱浓度受近地面NO2浓度和MAX-DOAS的有效观测距离的共同影响。为反映近地面NO2变化趋势，利用能见度信息将MAX-DOAS测量的水平方向斜柱浓度转化为体积混合比浓度。由于观测波长不一致,转化中需要利用Angstrom波长指数。针对观测地区的地理位置和周边环境，文献指出该类型地区Angstrom波长指数变化范围为1.24—1.37。

为验证结果的可信度，将MAX-DOAS观测结果和LP-DOAS数据进行了对比，结果可以看出MAX-DOAS观测结果和LP-DOAS结果在趋势和量级上都接近。对两种仪器的观测进行了线性回归的相关性分析，2012年5月27日和28日的R2分别为93.8%和90.1%。较高的相关性说明了利用能见度信息将MAX-DOAS测量的水平方向斜柱浓度转化为体积混合比浓度的方法是可行的。2

本词条内容贡献者为:

张静 - 副教授 - 西南大学