Mkusanyiko unapima kiasi cha kiyeyusho kilichoyeyushwa katika myeyusho. Mkusanyiko wa uzito = uzito wa kiyeyusho ÷ ujazo wa myeyusho. mg 100 za chumvi katika L 1 ya maji = mkusanyiko wa mg/L 100. Thamani za juu = myeyusho wenye nguvu zaidi.

• Mkusanyiko = uzito/ujazo
• g/L = gramu kwa lita (msingi)
• mg/L = miligramu kwa lita
• Namba ya juu = kiyeyusho zaidi

Mkusanyiko wa uzito: uzito wa kiyeyusho kwa kila ujazo. Vitengo: g/L, mg/L, µg/L. Moja kwa moja na bila utata. g/L 1 = mg/L 1000 = µg/L 1,000,000. Hutumika katika ubora wa maji, kemia ya kliniki, ufuatiliaji wa mazingira.

• g/L = gramu kwa lita
• mg/L = miligramu kwa lita
• µg/L = microgramu kwa lita
• Kipimo cha moja kwa moja, hakuna utata

ppm (sehemu kwa milioni) ≈ mg/L kwa maji. ppb (sehemu kwa bilioni) ≈ µg/L. Asilimia w/v: 10% = 100 g/L. Rahisi kuelewa lakini inategemea muktadha. Kawaida katika upimaji wa ubora wa maji.

• ppm 1 ≈ mg/L 1 (maji)
• ppb 1 ≈ µg/L 1 (maji)
• 10% w/v = 100 g/L
• Muktadha: myeyusho wa maji

Vitengo vya kawaida: g/L, mg/L, µg/L, ng/L. Wazi na bila utata. Kila kiambishi awali = mizani ya ×1000. Inatumika kote katika kemia, sayansi ya mazingira, upimaji wa kliniki.

• g/L = kitengo cha msingi
• mg/L = miligramu kwa lita
• µg/L = microgramu kwa lita
• ng/L, pg/L kwa uchambuzi wa mabaki

ppm, ppb, ppt hutumiwa mara kwa mara. Kwa myeyusho hafifu ya maji: ppm 1 ≈ mg/L 1, ppb 1 ≈ µg/L 1. EPA hutumia mg/L na µg/L kwa viwango. WHO hutumia ppm kwa urahisi.

• ppm = sehemu kwa milioni
• ppb = sehemu kwa bilioni
• Sahihi kwa myeyusho hafifu ya maji
• Viwango vya EPA katika mg/L, µg/L

Hutajwa kama sawa na CaCO₃. Vitengo: gpg (chembe kwa galoni), °fH (Kifaransa), °dH (Kijerumani), °e (Kiingereza). Zote hubadilishwa kuwa mg/L kama CaCO₃. Kiwango cha matibabu ya maji.

• gpg: ugumu wa maji wa Marekani
• °fH: digrii za Kifaransa
• °dH: digrii za Kijerumani
• Zote kama sawa na CaCO₃

Mkusanyiko = uzito/ujazo. C = m/V. Vitengo: g/L = kg/m³. Ubadilishaji: zidisha kwa 1000 kwa mg/L, kwa 1,000,000 kwa µg/L. ppm ≈ mg/L kwa maji (msongamano ≈ 1 kg/L).

• C = m/V (mkusanyiko)
• g/L 1 = mg/L 1000
• mg/L 1 ≈ ppm 1 (maji)
• %w/v: uzito% = (g/100mL)

Fomula ya kupunguza nguvu: C1V1 = C2V2. Mkusanyiko wa awali x ujazo = mkusanyiko wa mwisho x ujazo. mL 10 za mg/L 100 zilizopunguzwa nguvu hadi mL 100 = mg/L 10. Uhifadhi wa uzito.

• C1V1 = C2V2 (kupunguza nguvu)
• Uzito huhifadhiwa katika kupunguza nguvu
• Mfano: 10x100 = 1x1000
• Muhimu kwa maandalizi ya maabara

Umumunyifu = mkusanyiko wa juu zaidi. Inategemea joto. NaCl: g/L 360 kwa 20°C. Sukari: g/L 2000 kwa 20°C. Kuzidi umumunyifu → mchanga.

• Umumunyifu = mkusanyiko wa juu zaidi
• Inategemea joto
• Ujaaaji wa kupita kiasi unawezekana
• Kuzidi → mchanga

Viwango vya maji ya kunywa: vikomo vya EPA kwa vichafuzi. Risasi: kiwango cha hatua cha µg/L 15 (ppb 15). Arseniki: µg/L 10 (ppb 10) kiwango cha juu. Nitrati: mg/L 10 (ppm 10) kiwango cha juu. Muhimu kwa afya ya umma.

• Risasi: <µg/L 15 (EPA)
• Arseniki: <µg/L 10 (WHO)
• Nitrati: <mg/L 10
• Klorini: mg/L 0.2-2 (matibabu)

Vipimo vya damu katika g/dL au mg/dL. Glucose: mg/dL 70-100 ni kawaida. Cholesterol: <mg/dL 200 inapendekezwa. Hemoglobini: g/dL 12-16. Utambuzi wa kimatibabu unategemea viwango vya mkusanyiko.

• Glucose: mg/dL 70-100
• Cholesterol: <mg/dL 200
• Hemoglobini: g/dL 12-16
• Vitengo: g/dL, mg/dL ni vya kawaida

Ubora wa hewa: PM2.5 katika µg/m³. Uchafuzi wa udongo: mg/kg. Maji ya juu: ng/L kwa oganiki za mabaki. Viwango vya ppb na ppt kwa viuatilifu, dawa. Ugunduzi wa hisia za juu unahitajika.

• PM2.5: <µg/m³ 12 (WHO)
• Viuatilifu: ng/L hadi µg/L
• Metali nzito: kiwango cha µg/L
• Oganiki za mabaki: ng/L hadi pg/L

g/L × 1000 = mg/L. mg/L × 1000 = µg/L. Haraka: kila kiambishi awali = mizani ya ×1000. mg/L 5 = µg/L 5000.

• g/L → mg/L: ×1000
• mg/L → µg/L: ×1000
• µg/L → ng/L: ×1000
• Hatua rahisi za ×1000

Kwa maji: ppm 1 = mg/L 1. 1% w/v = 10 g/L = 10,000 ppm. ppm 100 = 0.01%. Asilimia ya haraka!

• ppm 1 = mg/L 1 (maji)
• 1% = 10,000 ppm
• 0.1% = 1,000 ppm
• 0.01% = 100 ppm

C1V1 = C2V2. Kupunguza nguvu mara 10, ujazo wa mwisho ni mkubwa mara 10. mg/L 100 zilizopunguzwa nguvu mara 10 = mg/L 10. Rahisi!

• C1V1 = C2V2
• Punguza nguvu mara 10: V2 = 10V1
• C2 = C1/10
• Mfano: mg/L 100 hadi mg/L 10

Sampuli ya maji ina risasi ya µg/L 12. Je, ni salama (kiwango cha hatua cha EPA: µg/L 15)?

µg/L 12 < µg/L 15. Ndiyo, iko chini ya kiwango cha hatua cha EPA. Pia inaweza kuelezwa kama ppb 12 < ppb 15. Salama!

Punguza nguvu mL 50 za mg/L 200 hadi mL 500. Mkusanyiko wa mwisho?

C1V1 = C2V2. (200)(50) = C2(500). C2 = 10,000/500 = mg/L 20. Kupunguza nguvu mara 10!

Tengeneza salini ya 0.9%. Gramu ngapi za NaCl kwa lita?

0.9% w/v = g 0.9 kwa mL 100 = g 9 kwa mL 1000 = g/L 9. Salini ya kifizikia!

Maji ya bahari yana takriban g/L 35 za chumvi zilizoyeyushwa (chumvi 3.5%). Zaidi ni NaCl, lakini pia Mg, Ca, K, SO4. Bahari ya Chumvi: g/L 280 (28%) yenye chumvi kiasi kwamba unaelea! Ziwa Kuu la Chumvi: g/L 50-270 kulingana na kiwango cha maji.

ppm (sehemu kwa milioni) ilijulikana miaka ya 1950 kwa uchafuzi wa hewa na ubora wa maji. Kabla ya hapo, % au g/L zilitumika. Sasa ni kiwango cha vichafuzi vya mabaki. Rahisi kuelewa: ppm 1 = tone 1 katika lita 50!

Glucose ya damu ya kufunga: mg/dL 70-100 (mg/L 700-1000). Hiyo ni 0.07-0.1% tu ya uzito wa damu! Ugonjwa wa kisukari hugunduliwa kwa >mg/dL 126. Mabadiliko madogo ni muhimu—udhibiti mkali na insulin/glucagon.

Klorini ya bwawa: mg/L 1-3 (ppm) kwa usafi. Juu zaidi = kuungua kwa macho. Chini zaidi = ukuaji wa bakteria. Mabafu ya moto: ppm 3-5 (joto zaidi = bakteria zaidi). Mkusanyiko mdogo, athari kubwa!

Laini: <mg/L 60 CaCO3. Wastani: 60-120. Gumu: 120-180. Gumu sana: >mg/L 180. Maji gumu husababisha mrundikano wa magadi, hutumia sabuni zaidi. Maji laini ni bora kwa kuosha, lakini yanaweza kutu mabomba!

Kiwango cha hatua cha risasi cha EPA: µg/L 15 (ppb 15) katika maji ya kunywa. Kilipunguzwa kutoka ppb 50 mwaka 1991. Hakuna kiwango salama cha risasi! Mgogoro wa Flint, Michigan: viwango vilifikia ppb 4000 katika kesi mbaya zaidi. Inasikitisha.

Harufu Mbaya Kubwa ya London ya 1858—wakati harufu za maji taka ya Mto Thames zilipofunga Bunge—ilichochea tafiti za kwanza za kimfumo za ubora wa maji. Miji ilianza vipimo vya kemia vya kienyeji kwa uchafuzi.

Mbinu za awali zilikuwa za ubora au nusu-kiasi: rangi, harufu, na vipimo vya mchanga vya kienyeji. Mapinduzi ya nadharia ya vijidudu (Pasteur, Koch) yalisukuma mahitaji ya viwango bora vya maji.

• 1858: Harufu Mbaya Kubwa inalazimisha London kujenga mifereji ya kisasa ya maji taka
• Miaka ya 1890: Vipimo vya kwanza vya kemia kwa ugumu, alkalinity, na kloridi
• Vitengo: chembe kwa galoni (gpg), sehemu kwa 10,000

Kuweka klorini kwenye maji (kiwanda cha kwanza cha Marekani: Jersey City, 1914) kulihitaji dozi sahihi—kidogo sana hakikuua vijidudu, kingi sana kilikuwa sumu. Hii ilisukuma kupitishwa kwa mg/L (sehemu kwa milioni) kama kitengo cha kawaida.

Spectrophotometry na mbinu za titrimetric ziliwezesha upimaji sahihi wa mkusanyiko. Mashirika ya afya ya umma yaliweka vikomo vya maji ya kunywa katika mg/L.

• 1914: Klorini iliongezwa kwa dozi ya mg/L 0.5-2 kwa kuua vijidudu
• 1925: Huduma ya Afya ya Umma ya Marekani inaweka viwango vya kwanza vya maji
• mg/L na ppm zikawa zinabadilishana kwa myeyusho hafifu ya maji

Silent Spring (1962) na migogoro ya mazingira (moto wa Mto Cuyahoga, Mfereji wa Upendo) zilichochea udhibiti wa viuatilifu, metali nzito, na vichafuzi vya viwandani kwa viwango vya µg/L (ppb).

Atomic absorption spectroscopy (AAS) na gas chromatography (GC) ziliwezesha ugunduzi chini ya µg/L 1. Sheria ya Maji Salama ya Kunywa ya EPA (1974) iliamuru Viwango vya Juu vya Vichafuzi (MCLs) katika µg/L.

• 1974: Sheria ya Maji Salama ya Kunywa inaunda viwango vya kitaifa vya MCL
• 1986: Marufuku ya risasi; kiwango cha hatua kiliwekwa kwa µg/L 15 (ppb 15)
• 1996: Kikomo cha arseniki kilipunguzwa kutoka 50 hadi 10 µg/L

Vyombo vya kisasa vya LC-MS/MS na ICP-MS hugundua dawa, PFAS, na viharibifu vya endokrini kwa viwango vya ng/L (ppt) na hata pg/L (ppq).

Mgogoro wa maji wa Flint (2014-2016) ulifichua mapungufu: risasi ilifikia ppb 4000 (mara 267 ya kikomo cha EPA). WHO na EPA huendelea kusasisha miongozo kadiri hisia za uchambuzi zinavyoboreka.

• Miaka ya 2000: PFAS 'kemikali za milele' ziligunduliwa kwa viwango vya ng/L
• 2011: WHO inasasisha miongozo kwa vichafuzi zaidi ya 100
• Miaka ya 2020: Ugunduzi wa kawaida kwa pg/L; changamoto mpya katika microplastics, nanomaterials

Kwa myeyusho hafifu ya maji (kama maji ya kunywa), ppm 1 ≈ mg/L 1. Hii inachukua msongamano wa myeyusho = 1 kg/L (kama maji safi). Kwa viyeyusho vingine au myeyusho mikali, ppm na mg/L hutofautiana kwa sababu msongamano ≠ 1. ppm ni uwiano wa uzito/uzito au ujazo/ujazo; mg/L ni uzito/ujazo. Daima tumia mg/L kwa usahihi!

g/L (mkusanyiko wa uzito) na mol/L (mkusanyiko wa molar) ni kiasi tofauti. Ubadilishaji unahitaji uzito wa molekuli: mol/L = (g/L) / (MW katika g/mol). Mfano: g/L 58.44 za NaCl = mol/L 1. Lakini g/L 58.44 za glucose = mol/L 0.324 (MW tofauti). Unahitaji kujua dutu!

%w/v = asilimia uzito/ujazo = gramu kwa mL 100. 10% w/v = g 10 kwa mL 100 = g 100 kwa mL 1000 = g/L 100. Ubadilishaji wa moja kwa moja! Tofauti na %w/w (uzito/uzito, inahitaji msongamano) na %v/v (ujazo/ujazo, inahitaji msongamano wa zote mbili). Daima taja ni % gani unamaanisha!

Tumia C1V1 = C2V2. C1 = mkusanyiko wa awali, V1 = ujazo wa awali, C2 = mkusanyiko wa mwisho, V2 = ujazo wa mwisho. Mfano: punguza nguvu mg/L 100 mara 10. C2 = mg/L 10. Unahitaji V1 = mL 10, V2 = mL 100. Ongeza mL 90 za kiyeyusho kwa mL 10 za mkusanyiko.

Ugumu wa maji hutokana na ayoni za Ca2+ na Mg2+, lakini uzito tofauti wa atomiki hufanya ulinganisho wa moja kwa moja kuwa mgumu. Kubadilisha kuwa sawa na CaCO3 kunatoa mizani ya kawaida. mmol/L 1 ya Ca2+ = mg/L 100 kama CaCO3. mmol/L 1 ya Mg2+ = mg/L 100 kama CaCO3. Ulinganisho wa haki licha ya ayoni halisi tofauti!

Inategemea muktadha. Ubora wa maji: kiwango cha µg/L (ppb) hadi ng/L (ppt). Mazingira: ng/L hadi pg/L. Kliniki: mara nyingi ng/mL hadi µg/mL. 'Mabaki' kwa ujumla inamaanisha <mg/L 1. Mabaki ya juu sana: <µg/L 1. Vyombo vya kisasa hugundua femtogramu (fg) katika utafiti!