气体浓度单位科普：% LEL、% VOL、PPM、mg/m³ 定义与换算关系详解

设备运维 2026-03-03

本文系统介绍工业安全与环境监测常用气体浓度单位 % LEL、% VOL、PPM、mg/m³ 的定义、应用场景及相互换算方法，明确体积浓度、爆炸风险、质量浓度间关系，给出常用气体 LEL 参考值与实用换算公式，便于检测仪读数理解与标准对照。

引言:这四个单位常用于表示气体浓度，特别是在工业安全、环境监测和化学领域。它们分别代表了不同的测量基准：有的表示体积比，有的表示质量浓度，有的表示爆炸危险性。

我们常见于各类报警仪，不知道你有没有看过手持四合一检测仪，今天我们就聊一聊它们的定义、用途及换算关系。

01它们的定义

%lel（爆炸下限百分比）

LEL 是指Lower Explosive Limit（爆炸下限）的缩写。指可燃气体或蒸气与空气的混合物遇火源发生爆炸的最低浓度（通常用体积百分比 %V/V 表示）。

%lel 是指当前浓度占该气体爆炸下限的百分比。这是一个衡量爆炸风险的指标。

列举个示例，假设甲烷的爆炸下限是 5%V/V（即体积比 5%）。如果检测仪显示 20%LEL，意味着当前甲烷浓度是爆炸下限的 20%，即 5 % × 20 % = 1 % 5%×20%=1% 体积浓度。

%vol（体积百分比）

vol是指Volume percent 的缩写。指某种气体的体积占总体积的百分比。

它是最直接的浓度表示法，表示气体在空气中的体积占比。

举个例子：空气中氧气含量通常为 20.9%vol；酒精呼气测试中，0.1%vol 意味着每 100 体积气体中含有 0.1 体积的酒精蒸气。

ppm（百万分比浓度）

PPM是指Parts Per Million 的缩写。表示每百万份体积的空气中含有多少份体积的目标气体。它用于表示极低浓度的气体。

换算关系：1%vol = 10000 ppm。

mg/m³（毫克每立方米）

mg/m³是指Milligrams per cubic meter 的缩写。表示在标准状况下（通常指 0℃ 或 20℃，101.325 kPa），每立方米空气中所含目标气体的质量（毫克）。

它是质量浓度，也是环境检测、职业卫生领域（如GB/Z 2.1-2019工作场所有害因素接触限值）常用的单位。它直接反映吸入的污染物质量。

02它们的换算关系

%vol 与 ppm 的换算

这是最简单的体积比例换算。

ppm = % vol × 10000

ppm 与 mg/m³ 的换算

这是最复杂的换算，因为涉及气体的摩尔质量以及温度压力。
换算公式如下：

mg/m³ = ppm×摩尔质量(M)/ 22.4 解释一下：气体的摩尔质量，单位 g/mol。例如：CO 是 28，H₂S 是 34，CH₄ 是 16。22.4：在标准状况下（0℃，101.325kPa），1 摩尔理想气体的体积。需要注意的是，如果环境不是 0℃（例如很多环保标准采用 20℃或 25℃），需要换算成该温度下的摩尔体积（20℃时约为 24.04 L/mol，25℃时约为 24.45 L/mol）。

实际应用简化版（25℃ 常温常压）：

mg/m³=PPM*M/24.45

%lel 与 %vol 的换算

要将 %lel 换算成具体的体积百分比，你需要知道被测气体的 LEL 值。

举个例子：已知氢气爆炸下限 LEL=4%vol。若报警器显示 50%LEL，则：

50%×4%vol=2%vol

常见气体的 LEL 值参考（%vol）：

甲烷 (CH₄)：5.0 %vol

丙烷 (C₃H₈)：2.1 %vol

氢气 (H₂)：4.0 %vol

一氧化碳 (CO)：12.5 %vol

氨气 (NH₃)：15.0 %vol

快速对比总结

单位	代表含义	应用场景	换算关键点
%lel	爆炸危险性	可燃气体报警器	需知道该气体的LEL值才能换算为%vol。
%vol	体积占比	高浓度气体、氧气、二氧化碳	1%vol = 10000 ppm。
ppm	百万分比（微量）	有毒气体（CO、H₂S）、VOCs 检测	核心单位，连接体积与质量。
mg/m³	质量浓度	职业卫生标准、环保排放标准	换算需依赖摩尔质量和温压条件。