Question du mois

Mais qu’est-ce donc qu’une ppm ou une ppb ?

On trouve dans les revues apicoles des résultats de laboratoire donnant les quantités de divers ingrédients trouvés dans le miel, la cire, l’eau… Ces résultats sont souvent exprimés en «ppm» ou «ppb». Que signifient ces dénominations ?

Lors d’une AG du SNA, le docteur Bonmatin avait expliqué que parler en ppm ou ppb était une façon commode d’exprimer la quantité, petite, d’une substance disséminée dans une autre matière beaucoup plus abondante. C’est un taux, un rapport, une sorte de pourcentage. Même si on lui donne un nom, c’est un nombre « sans dimension », disent les savants.

Donnons un exemple. La teneur de l’air en CO2 est de 0,03%.

Cela signifie que dans 100 litres d’air il y a 0,03 litres de CO2. Multiplions par 100 : dans 10 000 litres d’air il y a 3 litres de CO2. N’ayons pas peur, multiplions encore une fois par 100 : dans 1 000 000 (un million) de litres d’air, il y a 300 litres de CO2. C’est toujours la même proportion, mais au vu de cette dernière expression, on dira que la teneur de l’air en CO2 est de 300 ppm (parties par million), ou que l’air contient 300 ppm de CO2. Lorsqu’il s’agit de volumes, il faudrait préciser « ppm volume ». Sachons que la teneur de l’atmosphère en CO2 a considérablement augmenté depuis le début de l’ère industrielle et serait actuellement plutôt de l’ordre de 400 ppm (volume).

On peut aussi raisonner « en masse ». On trouve que dans un million de grammes d’air, c’est-à-dire 1 000 kg d’air, il y a 456 grammes de CO2 (à peu près 1 livre). On dira que l’air contient 456 ppm de CO2. Quand il s’agit de masse, il n’est pas nécessaire de préciser ppm masse.

Cette façon de s’exprimer laisse supposer que les ppm ont une sorte d’existence, alors qu’elles sont seulement un rapport entre 2 quantités, elles sont sans unité, sans dimension. Et il n’est pas interdit de mixer les 2 sortes de ppm : combien de grammes ou milligrammes de CO2 par litre d’air ? Le calcul donne 0,588 mg de CO2 par litre d’air. On ne peut plus alors s’exprimer en ppm parce que nous avons des unités de nature différente, des milligrammes et des litres. On est obligé de dire mg de CO2/l d’air.

Et les ppb ?

L’analyse chimique a réalisé de grands progrès, et mesure maintenant sans difficulté des parties par milliard. Curieusement, partie par milliard s’abrège en ppb. Le docteur Bonmatin cité plus haut donnait quelques exemples pour illustrer l’extraordinaire petitesse de ce rapport.

1 ppb, c’est une longueur de 150 mètres comparée à la distance Mais qu’est-ce donc qu’une ppm ou une ppb ?

Terre-Soleil. (150 millions de kilomètres ou 150 milliards de mètres). 150/150 000 000 000 = 1 ppb longueur. Ou encore c’est 3 secondes dans la vie d’un centenaire. Le centenaire a vécu 100X365X24X60X60 = 3 milliards de secondes environ et 3/3 000 000 000 = 1 ppb temps, (aux années bissextiles près !).

Enfin la masse d’une pièce de monnaie de 4 grammes comparée à la masse de la Tour Eiffel (8 000 tonnes), c’est 4 grammes/8 000 000 000 grammes = 0,5 ppb. (Ou encore 1 centime tiré d’une retraite chapeau de 4 000 000 d’euros, c’est 2,5 ppb monnaie !).

Pourquoi le milliardième s’abrège-t-il en ppb ?

« 2 et 2 font 4, et 10 fois 100 font mille, et 1 000 fois 1 000 font 1 million » chantent les enfants en sortant de l’école. Et après ? Mille millions valent… euh … 1 billion ? … ou … 1 milliard ? Et un million de millions, ne serait-ce pas 1 billion… ou 1 trillion ? Le Bureau International des Poids et Mesures (BIPM) fixe les normes, et, c’est bien connu, les normes, ça change ! Un million, c’est dix à la puissance six (106) ; un billion était la quantité mille millions, soit dix à la puissance neuf (109), comme le milliard ; on disait un trillion pour un million de millions (ou mille milliards) soit 1012 et un quatrillion pour 1015. C’était la règle dite « règle latine ». Les puissances de 10 y augmentent de 3 en 3.

Cette règle a été remplacée par la règle des « 6 N ». Les puissances de 10 augmentent de 6 en 6. Si million est resté million (106), le million de millions ou mille milliards s’appelle billion, et vaut 1012. Le trillion est passé à 1018 (1 milliard de milliards) et 1 quatrillion, c’est 1024.

L’ennui, et il est d’importance, c’est que la nouvelle règle ne s’applique pas de l’autre côté de l’Atlantique. La vieille règle latine y est toujours en vigueur. Le milliard n’y existe pas. Làbas, milliard se dit billion, comme autrefois chez nous. Un riche Américain, possédant un milliard de dollars n’est pas milliardaire, mais billionaire. Le billion américain vaut 109. Pour désigner la fraction un milliardième c’est-à-dire 1/109 ou 10-9, on dit aux Etats-Unis. « one billionth » (prononcez à l’anglaise), et 1 partie par milliard se dit « one part per billion » et s’abrège en 1 ppb. Cette abréviation s’est imposée au monde entier. 1 ppb, c’est donc 1 milliardième (1/109 ou 10-9).

Pour conclure

L’analyse détecte aujourd’hui des quantités de l’ordre quelques millièmes de milliardième, soit quelques vrais billionièmes (10-12). Mais comment abrégera-t-on puisque ppb est déjà employé pour 10-9 ? La chasse à la ppb (la plus petite bête !) est ouverte.

On pouvait naguère dire qu’un miel était exempt d’antibiotique parce que la finesse de l’analyse ne descendait guère endessous de la ppm. Actuellement on peut y trouver 0,3 ppb de chloramphénicol. Il est vrai que c’est la Limite de Détection (LD). D’autres contaminants que l’on croyait absents sont maintenant repérés, avec des quantités de l’ordre de la ppb et il devient nécessaire de fixer une Limite Maximale Résiduelle (LMR).

J’ose espérer que ce déluge de chiffres ne vous aura pas trop rebuté. Peut-être même intéressé, puisque vous avez réussi à me lire jusqu’ici ? J’ai fouiné dans quelques dictionnaires, encyclopédies, le Quid 2000, Internet, l’Afnor… Ces différentes sources ne sont pas toujours d’accord entre elles.

Il faudra certainement un jour tout remettre à plat. Le risque d’erreur sera moindre en exprimant, par exemple, la quantité résiduelle de thymol dans une cire par : 30 mg de thymol par kg de cire plutôt que : la cire contient 30 ppm de thymol. Il faudra imposer le Système International d’unités (SI), utiliser les puissances de 10, les préfixes réglementaires pour les multiples et les sous-multiples, et n’accorder les dérogations qu’au compte-gouttes. Vaste programme !

Pour ceux qui voudraient retrouver les 456 ppm masse de CO2 dans l’air, ou les 0,588 mg de CO2/l d’air, je leur indique que 1 litre de CO2 pèse 1,96 gramme et que 1 litre d’air pèse 1,29 gramme.

Michel L’Excellent – Loire-Atlantique ©