ISO 16665:2005
(Main)Water quality — Guidelines for quantitative sampling and sample processing of marine soft-bottom macrofauna
Water quality — Guidelines for quantitative sampling and sample processing of marine soft-bottom macrofauna
ISO 16665:2005 provides guidelines on the quantitative collection and processing of subtidal soft-bottom macrofaunal samples in marine waters. ISO 16665:2005 encompasses: development of the sampling programme; requirements for sampling equipment; sampling and sample treatment in the field; sorting and species identification; storage of collected and processed material. ISO 16665:2005 does not specifically address the following, although some elements may be applicable: bioassay sub-sampling; deep water (> 750 m) or offshore sampling; in situ faunal studies, e.g. recolonisation assays; nonbenthic organisms caught in the sampling device; estuarine sampling; intertidal sampling; meiofaunal sampling and analysis; sampling by dredge and sledge; Self-Contained Underwater Breathing Apparatus (SCUBA) sampling; statistical design. Accuracy of position fixing is determined by the geographical area, equipment used and survey objective.
Qualité de l'eau — Lignes directrices pour l'échantillonnage quantitatif et le traitement d'échantillons de la macrofaune marine des fonds meubles
L'ISO 16665:2005 fournit des lignes directrices sur le prélèvement quantitatif et le traitement d'échantillons de la macrofaune des fonds meubles subtidaux en eaux marines. L'ISO 16665:2005 englobe: le développement du programme d'échantillonnage, les exigences relatives à l'équipement nécessaire pour l'échantillonnage, l'échantillonnage et le traitement des échantillons sur le terrain, le tri et l'identification des espèces, le stockage des matériels collectés et traités. L'ISO 16665:2005 ne traite pas spécifiquement de ce qui suit, bien qu'elle puisse s'appliquer à certains de ces éléments: le sous-échantillonnage pour les essais biologiques, l'échantillonnage en eaux profondes (profondeur supérieure à 750 m) ou au large, les études faunistiques in situ, par exemple les essais de recolonisation, les organismes non benthiques capturés par le dispositif d'échantillonnage, l'échantillonnage en milieu estuarien, l'échantillonnage en zone intertidale, l'échantillonnage et l'analyse de la méiofaune, l'échantillonnage au moyen de dragues et de traîneaux, l'échantillonnage au moyen de scaphandres autonomes et la conception statistique. L'exactitude de la détermination de la position dépend de la zone géographique, de l'équipement utilisé et de l'objectif de l'étude.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 16665
First edition
2005-10-15
Water quality — Guidelines for
quantitative sampling and sample
processing of marine soft-bottom
macrofauna
Qualité de l'eau — Lignes directrices pour l'échantillonnage quantitatif
et le traitement d'échantillons de la macrofaune marine des fonds
meubles
Reference number
ISO 16665:2005(E)
©
ISO 2005
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ISO 16665:2005(E)
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Published in Switzerland
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ISO 16665:2005(E)
Contents Page
Foreword. iv
Introduction . v
1 Scope . 1
2 Terms and definitions. 2
3 Quality and safety. 3
3.1 Health and safety requirements . 3
3.2 Quality assurance and quality control. 4
4 Strategies and objectives for soft-bottom faunal surveys . 5
4.1 Sampling programme and plan . 5
4.2 Positioning of sampling stations . 5
4.3 Reference stations. 6
4.4 Types of surveys. 6
4.5 Change in sampling programme and intercalibration . 10
5 Sampling. 10
5.1 Documentation and field log . 10
5.2 Sampling and sample processing in the field . 11
5.3 Sample fixation . 15
5.4 Background environmental descriptors. 15
6 Sample processing in the laboratory. 18
6.1 Sorting . 18
6.2 Sample residue . 18
7 Taxon determination and quantification .19
7.1 Level of identification and taxon lists. 19
7.2 Quantification. 19
7.3 Reference collection (see also 7.7.8). 20
7.4 Biomass . 20
7.5 Data reporting . 20
7.6 Storage and archiving . 21
7.7 Analytical quality control and quality assurance . 21
Annex A (informative) Processing particularly large samples . 24
Annex B (informative) Sampling devices. 25
Annex C (informative) Biomass measurements. 27
Bibliography . 28
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ISO 16665:2005(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 16665 was prepared by Technical Committee ISO/TC 147, Water quality, Subcommittee SC 5, Biological
methods.
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ISO 16665:2005(E)
Introduction
Analysis of macrofaunal communities in soft-bottom sediments is an integral part of marine environmental
assessment. The faunal composition, in terms of both the species present and their relative abundance,
reflects integrated environmental conditions in the survey area over a period of time. The composition and
structure of soft-bottom macrofaunal communities therefore can be used to characterise environmental
conditions and estimate the extent of environmental impact.
Characterisation of environmental conditions is usually based on quantitative methods, in this case by relating
the numbers of species and individuals captured to a known area of sea floor. For accurate data interpretation,
it is essential to add information on the geophysical/geochemical characteristics or properties of the water
masses and bottom sediments, including nutrients, oxygenation and redox state where appropriate.
For effective data utilisation and quality assurance of the work carried out, it is essential that surveys are
intercomparable temporally, spatially and between operators. This International Standard contributes to
on-going work on quality assurance of data from soft-bottom macrofaunal surveys. These guidelines primarily
aim assisting in standardising monitoring surveys carried out for commercial purposes or in connection with
the EU Water Framework Directive. For this reason, detailed specifications are given in areas of consequence
for data intercompatibility.
Where appropriate, cost-benefit issues have been taken into consideration, and accepted minimal
requirements for general environmental impact assessment have been given. The cited minimum
requirements for accuracy are not intended to satisfy research needs, or to provide a full ecological
understanding of the sampling area. Designers of programmes for research or other studies requiring a
detailed knowledge of soft-bottom macrofauna should consult the guidelines given in Reference [17] for
decisions of survey design and sampling frequency.
This International Standard applies to all areas of the sea floor where it is possible to collect faunal samples
by a grab or coring device. For practical reasons, this applies to animals retained on a mesh screen of 0,5 mm
or 1 mm aperture size.
The sensitivity of the method, here defined as detection of faunal disturbance, change in taxon composition or
faunal mapping, is dependent on the type of environmental influences present in the area and on the level of
competence/standardisation of the personnel.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 16665:2005(E)
Water quality — Guidelines for quantitative sampling and
sample processing of marine soft-bottom macrofauna
1 Scope
This International Standard provides guidelines on the quantitative collection and processing of subtidal
soft-bottom macrofaunal samples in marine waters.
This International Standard encompasses:
development of the sampling programme;
requirements for sampling equipment;
sampling and sample treatment in the field;
sorting and species identification;
storage of collected and processed material.
This International Standard does not specifically address the following, although some elements may be
applicable:
bioassay sub-sampling;
deep water (> 750 m) or offshore sampling;
in situ faunal studies, e.g. recolonisation assays;
nonbenthic organisms caught in the sampling device;
estuarine sampling;
intertidal sampling;
[3]
meiofaunal sampling and analysis ;
sampling by dredge and sledge;
Self-Contained Underwater Breathing Apparatus (SCUBA) sampling;
statistical design.
Accuracy of position fixing is determined by the geographical area, equipment used and survey objective.
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ISO 16665:2005(E)
2 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
2.1
baseline survey
environmental impact assessment
survey with emphasis on characterisation and description of biotic and abiotic conditions in the survey area,
and which forms the basis for future monitoring and/or follow-up surveys
2.2
benthic
associated with the sea floor
2.3
benthic macrofauna
bottom-dwelling animals retained on a mesh screen of 0,5 mm or 1 mm aperture size
2.4
receiving water body
water body which receives an input of material, of either natural or anthropogenic origin
NOTE The term often appears in the context of anthropogenic input, for example, effluent from municipal waste-
water outlets or industrial processed water.
2.5
reference station
one or more sampling stations chosen to represent environmental conditions in a given area, i.e. free from
direct anthropogenic influences
2.6
replicate sample
series of samples taken in the same time frame, at the same sampling station, in the same manner for
statistical validity and comparison
NOTE Replicate samples may include sets of subsamples taken from a larger sample.
2.7
sampling station
precise location where samples are collected
NOTE A sampling station is defined by its geographical position (OS National Grid Reference, latitude, longitude), its
depth (relative to chart datum and normalised to mean low water as given in tide tables) and any other invariant or
physical conditions. The station is delineated using the given level of precision. In cases of doubt when revisiting sampling
stations, emphasis should be placed on landmarks and water depth.
2.8
soft-bottom
areas of sea floor consisting of loose deposited particles including clay, mud, sand and gravel, shells and
maerl, also including mixed substrata with gravels, small stones and pebbles scattered on a bed of finer
material, but excluding cobbles
2.9
soft-bottom fauna
animals living on or completely/partially buried in soft-bottom sediments
2.10
sublittoral
portion of the shore which is either totally immersed or only uncovered by the receding tide infrequently and
then for very short period (i.e. below the littoral zone)
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ISO 16665:2005(E)
2.11
subsample
ideally representative portion removed from a sample, taken for separate analysis
NOTE See Annex A.
3 Quality and safety
3.1 Health and safety requirements
3.1.1 General
All phases of benthic sampling and sample processing should adhere strictly to national and international
health and safety regulations. The main points are listed below.
3.1.2 Laboratory safety facilities
A valid health and safety manual should be freely available in the institute or laboratory and the appropriate
first-aid supplies and emergency facilities (such as eyewash station and shower) should be installed. The
laboratory and storage areas should further be equipped with point-ventilation outlets and preferably have a
monitor for chemical levels in the air.
3.1.3 Vessel safety and operation of field equipment
Vessels used for sampling should be certificated for safety and equipped with experienced crews and onboard
machinery maintained and suited to the operating environment.
Many types of sediment samplers present a serious danger to personnel. All staff should be fully aware of the
appropriate procedures to operate safely around each sampler. Only trained operators, or personnel under
their supervision, should handle equipment on deck.
3.1.4 Behaviour and training
All personnel collecting and handling samples should be given training in the appropriate health and safety
procedures and, where in force, have attained certification status. Refresher training should be carried out
every three years or sooner. Staff should be trained in assessing risks to personnel or equipment and follow
any documented procedures.
3.1.5 Handling of chemicals
Chemicals used for fixing or preserving faunal samples should be stored and handled with the proper
precautions according to health and safety regulations, see 3.1.2 and 3.1.6. Non-drip dispensers should be
used for liquid chemicals.
Common chemicals used in benthic work include the fixative formalin or substitutes, the preservative ethanol
and biological stains such as rose Bengal or methyl green.
WARNING — Formalin is particularly hazardous to health, and prolonged or intense exposure can
cause long-term allergies. A number of less hazardous, but expensive, alternatives to formalin are
available and should be used where possible, especially when dealing with small sample volumes.
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3.1.6 Equipment and protective clothing
Appropriate protective clothing should be made available. These include:
in the field: helmet, safety boots, coveralls, life-jacket/floating suit (depending on the type of vessel),
gloves;
in the laboratory and store: aprons, gloves, goggles, gas-filters.
3.2 Quality assurance and quality control
Quality assurance and quality control measures should be incorporated during all stages of benthic sampling
and sample processing programmes. These principles help to guarantee that all data produced are of a
specified quality, and that all parts of the work are carried out in a standardised and intercomparable manner.
All procedures should therefore be clearly described and carried out openly, such that all of the laboratory’s
activities can be audited internally and externally at any time.
NOTE The overall aim is to assure traceability and full documentation of samples and equipment from beginning to
end from sampling, sample transport, offloading from survey vessel, placement within and retrieval from a sample store to
sample processing, reporting and final archiving.
National and/or international accreditation should be sought if appropriate, required for most commercially-
operative laboratories. Guidance from relevant accreditation bodies should be sought in developing specific
in-house quality systems, work procedures and protocols. It is recommended that laboratories participate in
intercomparative tests or learning schemes to develop expertise and maintain the appropriate skills. This
ensures continued standardisation and reproducibility of results.
Further recommendations on quality assurance practices are given in Reference [17].
EXAMPLE Some examples of national guideline and/or audit schemes for marine benthos are given below:
Germany (http://www.umweltbundesamt.de/wasser/themen/q-blmp.htm);
UK - National Marine Biological Analytical Quality Control Scheme (http://www.nmbaqcs.org/).
Further, within the International Council for the Exploration of the Sea (ICES) are also two relevant Steering
Groups on Quality Assurance of Biological Measurements in the Northeast Atlantic and Baltic Sea,
respectively (see http://www.ices.dk/iceswork/workinggroups.asp).
A quality assurance/quality control scheme should encompass the following:
training and training records;
traceability of work and samples;
standardised practices throughout;
calibration of sampling and sample processing equipment;
in-house and external audit, also referred to as Analytical Quality Control schemes;
literature updates;
reference or voucher collections.
Specific details on analytical quality assurance and quality control are given in 7.7.
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ISO 16665:2005(E)
4 Strategies and objectives for soft-bottom faunal surveys
4.1 Sampling programme and plan
The design of the sampling programme depends on the detailed aims of the survey and the required power of
the data. The programme should be developed with regard to local topographical and hydrographic conditions
in the survey area, information on local contamination sources and knowledge from previous surveys, if any.
The number of sampling stations, their positions and numbers of replicate samples to be taken at each
sampling station should be established prior to the initiation of the survey. The design of the programme has a
strong influence on the options for data treatment and statistical analyses. Prior considerations about data
treatment and reporting should therefore be made. Quality assurance procedures should be incorporated at
this stage.
Guidance and considerations for sampling and statistical design may be found in Reference [17].
4.2 Positioning of sampling stations
4.2.1 General
Sampling stations should be located to satisfy predefined requirements, bearing in mind the objectives of the
study and the likely scale of natural variability in the biota.
For monitoring purposes (except for biodiversity studies — see below), sampling stations should preferably be
positioned in areas of even sandy/muddy bottom sediments. Certain bottom types where it is difficult to obtain
good-quality samples, such as in sediments containing large amounts of stones, hard gravel, twigs and similar
objects, should be avoided. However it may be possible for a diver to sample pockets of sediment in such
areas. Alternatively, supplementary semiquantitative techniques may be used, e.g. underwater photography,
video, remotely operated vehicle (ROV), or benthic dredging. In special cases where habitats within the
sampling area vary strongly, different sampling techniques may be combined, but generally the same gear
should be used for all sampling in one survey.
For biodiversity studies, various bottom types should be included, as appropriate to the aims of the
programme.
Sampling stations can be positioned according to one, or combinations of, the following strategies:
station network, see 4.2.2;
randomly;
stratified;
transect;
single-spot sampling, see 4.2.6.
4.2.2 Station network
Sampling stations are arranged in a regular grid-like pattern. This arrangement is appropriate for overview
surveys and for mapping of distribution of factors of interest, for instance zone of influence around point
source discharges. The survey area should be one of topographic homogeneity, but some adjustments can be
made according to local conditions, for instance in fjords and coastal waters with smaller variations in depth.
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ISO 16665:2005(E)
4.2.3 Random or scattered sampling
In special circumstances, sampling stations may be positioned randomly or scattered. An example of this
might be when no previous knowledge of the area is available as a guide to appropriate stratification, or when
an unbiased value for a whole area is desired.
4.2.4 Stratified sampling
Sampling stations are arranged within locally homogeneous subdivisions of the survey area. The subdivisions
(strata) may be delineated according to depth, sediment types or other factors that vary across the survey
area. Stratification is appropriate in cases where habitat variability can confound patterns of interest. Within-
strata stations may be placed in a network, for instance for zone-of-influence mapping, or randomised for
description of “average” characteristics of the strata. Echo-sounders or appropriate ground discrimination tools
should be used.
4.2.5 Transect sampling
Sampling stations are arranged along linear transects. One approach is to place stations along a known or
anticipated gradient of a factor of interest in a sub-area of minimum habitat variability. This is applicable, for
instance, to trace effects of point-source discharges by establishing the transect in the main current direction
from the source. Another rather different approach is to place stations across possible habitat gradients when
it is not feasible or appropriate to work in strata.
4.2.6 Single-spot (station) sampling
This applies when a small number of stations are placed according to individual assessment. In cases of
known or suspected eutrophication or chemical contamination, sampling stations may be positioned in the
deepest parts of the survey area (depressions, basins), where the earliest signs of disturbance are often seen.
However no formal statistical comparison among areas is possible based on single stations. This is regarded
as an undesirable design, only to be used either when it is just the station in itself that is interesting, or when
the limitation of available resources makes it impossible to sample several stations.
4.3 Reference stations
For surveys carried out in contaminated areas, or those believed to be contaminated, one or more reference
stations should be chosen beyond the affected area. The reference stations should, as far as possible, be
representative of conditions unaffected by effluent sources and allow assessment of natural temporal and
spatial variations in the soft-bottom faunal communities. Reference stations should be used in surveys where
special circumstances demand direct comparison of the fauna with that beyond the disturbed or affected area,
or where knowledge of the extent of natural variation is required.
Reference stations should be located in conditions as similar as possible to those at the regular sampling
stations, i.e. similar depth and sediment type. Multiple reference stations are particularly important in
heterogeneous areas.
Statistical considerations and the required precision of results dictate the number of reference stations and
sample replicates required.
NOTE Some surveys demand a higher number of sample replicates at reference stations than at “ordinary” stations.
4.4 Types of survey
4.4.1 General
Surveys may be divided into three main categories (see Table 1) according to the objectives.
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ISO 16665:2005(E)
Precision of results refers to the expected accuracy of the data obtained, i.e. how representative the samples
are of the environmental conditions. Precision of results is less in heterogeneous relative to homogeneous
sediments or water depth across a sampling area. Therefore, to achieve the same precision, heterogeneous
sediments require higher numbers of sampling stations and/or replicate samples relative to homogeneous
sediments. In addition, precision varies depending on whether the samples are processed quantitatively or
semiquantitatively. The required precision and therefore the sampling and processing intensity is determined
by the individual aims of the survey.
Table 1 — Overview of main categories of survey type
Survey type Objectives User group Precision of results
Pilot survey Gives a general overview of bottom and Regulatory authorities and Low
faunal conditions. Used for simple rapid consultancies. Research
assessment or to give basic information use as precursor to larger
for designing more detailed sampling programme
programmes
Baseline survey/ Characterises conditions in a given area. Mainly regulatory Medium to high,
environmental impact Also maps or identifies the impact of authorities and depending on individual
assessment point-source discharges (spatial extent consultancies. Research requirements
and intensity). Faunal composition is use for mapping,
compared with specified assessment succession/ recolonisation
criteria or simply with other or gradient studies
representative areas
Temporal trend Describes changes in benthic fauna over Mainly regulatory Medium to high,
monitoring time, either for detecting change in authorities and depending on individual
biodiversity or as applied to consultancies. Research requirements
environmental conditions use for environmental and
biodiversity changes over
time (also applied to
climate monitoring)
Note that the different survey types may supplement each other. For example:
a pilot survey may provide information needed to design a sampling programme for a baseline survey/
environmental impact assessment;
any of the surveys when repeated in the same manner and at the same time of year may provide
temporal trend data.
4.4.2 Pilot survey
This is an initial assessment of faunal conditions in the bottom sediments in an area where the contamination
source is not known or where there are no existing data from the area. The survey allows a coarse
assessment of conditions and can provide the basis for development of a sampling programme for applied
surveys, such as baseline/environmental impact assessment surveys as well as long-term surveillance by
temporal trend monitoring. The requirements for equipment, sampling methodology and repeatability are
usually relatively simple, see Table 2.
Pilot surveys can have another important use, namely to help design the size and calculate statistical power
for future monitoring programmes. For this purpose, it is desirable to have the pilot study resemble the
planned monitoring programme as much as possible in terms of the spatial and temporal arrangement of
samples.
A pilot survey generally requires relatively few samples. For applied purposes, the sampling area is chosen in
accumulation areas rather than where net erosion takes place. Sampling stations may be positioned at
random or in a grid. If the objective is to assess the faunal assemblages across
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 16665
Première édition
2005-10-15
Qualité de l'eau — Lignes directrices
pour l'échantillonnage quantitatif et le
traitement d'échantillons de la
macrofaune marine des fonds meubles
Water quality — Guidelines for quantitative sampling and sample
processing of marine soft-bottom macrofauna
Numéro de référence
ISO 16665:2005(F)
©
ISO 2005
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ISO 16665:2005(F)
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Publié en Suisse
ii © ISO 2005 – Tous droits réservés
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Sommaire Page
Avant-propos. iv
Introduction . v
1 Domaine d'application. 1
2 Termes et définitions. 2
3 Qualité et sécurité. 3
3.1 Exigences d'hygiène et de sécurité . 3
3.2 Assurance qualité et contrôle de la qualité . 4
4 Stratégies et objectifs pour les études de la faune des fonds meubles. 5
4.1 Programme et plan d'échantillonnage. 5
4.2 Positionnement des stations de prélèvement . 5
4.3 Stations de référence . 6
4.4 Types d'études. 7
4.5 Changement de programme d'échantillonnage et étalonnage corrélatif. 10
5 Échantillonnage . 11
5.1 Documentation et registre de terrain. 11
5.2 Échantillonnage et traitement des échantillons sur le terrain . 12
5.3 Fixation des échantillons. 16
5.4 Descripteurs environnementaux de fond. 16
6 Traitement des échantillons au laboratoire . 19
6.1 Tri. 19
6.2 Résidus des échantillons. 19
7 Détermination et quantification des taxons. 20
7.1 Niveau d'identification et listes des taxons . 20
7.2 Quantification. 20
7.3 Collection de référence (voir aussi 7.7.8). 21
7.4 Biomasse . 21
7.5 Consignation des données. 22
7.6 Stockage et archivage. 22
7.7 Contrôle qualité analytique et assurance qualité. 22
Annexe A (informative) Traitement des échantillons particulièrement grands . 25
Annexe B (informative) Dispositifs d'échantillonnage . 26
Annexe C (informative) Mesures de la biomasse. 29
Bibliographie . 30
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ISO 16665:2005(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 16665 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 147, Qualité de l'eau, sous-comité SC 5,
Méthodes biologiques.
iv © ISO 2005 – Tous droits réservés
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ISO 16665:2005(F)
Introduction
L'analyse des communautés de macrofaune dans les sédiments des fonds meubles est une partie intégrante
de l'évaluation du milieu marin. La composition de la faune, au regard à la fois des espèces présentes et de
leur abondance relative, reflète les conditions environnementales intégrées dans le secteur de l'étude pendant
une période donnée. La composition et la structure des communautés de la macrofaune des fonds meubles
peuvent par conséquent être utilisées pour caractériser les conditions environnementales et estimer l'étendue
de l'impact environnemental.
La caractérisation des conditions environnementales est généralement basée sur des méthodes quantitatives,
en rapportant dans ce cas le nombre d'espèces et d'individus capturés à une superficie connue du fond marin.
Pour une interprétation exacte des données, il est indispensable d'ajouter des informations sur les
caractéristiques ou les propriétés géophysiques/géochimiques des masses d'eau et des sédiments du fond, y
compris les substances nutritives, l'oxygénation et les conditions redox, le cas échéant.
Afin d'assurer une utilisation efficace des données et l'assurance qualité du travail entrepris, il est
indispensable que les études puissent être comparées dans le temps les unes aux autres, quels que soient le
lieu et les manipulateurs. La présente Norme internationale contribue au travail en cours sur l'assurance
qualité des données émanant des études sur la macrofaune des fonds meubles. Le but premier de ces lignes
directrices est de fournir une assistance pour la normalisation des études de surveillance réalisées à des fins
commerciales ou en relation avec la directive-cadre sur l'eau de l'Union européenne (UE). Pour cette raison,
des spécifications détaillées sont fournies dans les domaines qui sont importants pour l'intercompatibilité des
données.
Les problèmes de rentabilité, lorsqu'ils se posent, sont pris en considération et des exigences minimales
d'acceptation sont fournies pour l'évaluation générale de l'impact environnemental. L'intention des exigences
minimales citées pour l'exactitude n'est pas de satisfaire aux besoins de recherche ni de fournir une
compréhension écologique globale de la zone de prélèvement. Il convient que les concepteurs des
programmes de recherche ou d'autres études exigeant des connaissances détaillées sur la macrofaune des
fonds meubles consultent les directives indiquées dans la référence [17] pour les décisions relatives à la
conception de l'étude et à la fréquence d'échantillonnage.
La présente Norme internationale s'applique à toutes les zones du fond marin où il est possible de recueillir
des échantillons de la faune au moyen d'une benne ou d'un carottier. Pour des raisons d'ordre pratique, ceci
s'applique aux animaux retenus dans des tamis à maille de 0,5 mm ou 1 mm d'ouverture de maille.
La sensibilité de la méthode, définie ici comme la détection des perturbations de la faune et des changements
dans sa composition taxinomique ou dans la cartographie de la faune, dépend du type d'influences
environnementales présentes dans la zone et du niveau de compétence/normalisation du personnel.
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NORME INTERNATIONALE ISO 16665:2005(F)
Qualité de l'eau — Lignes directrices pour l'échantillonnage
quantitatif et le traitement d'échantillons de la macrofaune
marine des fonds meubles
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale fournit des lignes directrices sur le prélèvement quantitatif et le traitement
d'échantillons de la macrofaune des fonds meubles subtidaux en eaux marines.
La présente Norme internationale englobe:
⎯ le développement du programme d'échantillonnage;
⎯ les exigences relatives à l'équipement nécessaire pour l'échantillonnage;
⎯ l'échantillonnage et le traitement des échantillons sur le terrain;
⎯ le tri et l'identification des espèces;
⎯ le stockage des matériels collectés et traités.
La présente Norme internationale ne traite pas spécifiquement de ce qui suit, bien qu'elle puisse s'appliquer à
certains de ces éléments:
⎯ le sous-échantillonnage pour les essais biologiques;
⎯ l'échantillonnage en eaux profondes (> 750 m) ou au large;
⎯ les études faunistiques in situ, par exemple les essais de recolonisation;
⎯ les organismes non benthiques capturés par le dispositif d'échantillonnage;
⎯ l'échantillonnage en milieu estuarien;
⎯ l'échantillonnage en zone intertidale;
[3]
⎯ l'échantillonnage et l'analyse de la méiofaune ;
⎯ l'échantillonnage au moyen de dragues et de traîneaux;
⎯ l'échantillonnage au moyen de scaphandres autonomes;
⎯ la conception statistique.
L'exactitude de la détermination de la position dépend de la zone géographique, de l'équipement utilisé et de
l'objectif de l'étude.
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2 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
2.1
étude de référence
évaluation de l'impact environnemental
étude insistant sur la caractérisation et la description des conditions biotiques et abiotiques de la zone d'étude,
qui sert de référence pour la surveillance ultérieure et/ou pour les études de suivi
2.2
benthique
relatif au fond marin
2.3
macrofaune benthique
animaux des grandes profondeurs retenus dans un tamis à maille de 0,5 mm ou 1 mm d'ouverture de maille
2.4
étendue d'eau réceptrice
étendue d'eau recevant un apport de matière d'origine naturelle ou humaine
NOTE Le terme apparaît souvent dans le contexte d'un apport anthropogène, par exemple un effluent de rejets
d'eaux usées municipales ou d'eaux industrielles traitées.
2.5
station de référence
une ou plusieurs stations de prélèvement sélectionnées pour représenter les conditions environnementales
dans une zone donnée, c'est-à-dire libre de toute influence anthropogène directe
2.6
réplicat
série d'échantillons prélevés dans un même cadre temporel, dans la même station de prélèvement et de la
même manière à des fins de validité statistique et de comparaison
NOTE Les réplicats peuvent inclure des ensembles de sous-échantillons d'un échantillon plus vaste.
2.7
station de prélèvement
emplacement précis où sont recueillis des échantillons
NOTE Une station de prélèvement se définit par sa position géographique (coordonnées selon le système de l'OS,
latitude, longitude), sa profondeur (relative au zéro des cartes et normalisée pour indiquer les eaux basses telles
qu'indiquées dans l'annuaire des marées) et toute autre condition non fluctuante ou physique. La station est délimitée
avec le niveau de fidélité donné. En cas de doute lors d'une nouvelle visite de la station de prélèvement, il convient
d'insister sur les points de repère et la profondeur de l'eau.
2.8
fonds meubles
zones de fond marin consistant de particules meubles déposées y compris de l'argile, de la boue, du sable et
du gravier, des coquillages et du maerl, mais ne comprenant pas de galets, incluant aussi des substrats
mixtes avec des graviers, des petits moellons et cailloux dispersés sur un lit de matériau plus fin
2.9
faune des fonds meubles
ensemble des animaux vivant sur les sédiments des fonds meubles ou entièrement/partiellement enterrés
dans ceux-ci
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2.10
sublittoral
portion du littoral qui est soit totalement immergée, soit uniquement et rarement découverte lors des marées
descendantes et ce, pendant une très courte période (c'est-à-dire sous la zone littorale)
2.11
sous-échantillon
portion idéalement représentative d'un échantillon, prélevée sur celui-ci pour une analyse séparée.
NOTE Voir l'Annexe A.
3 Qualité et sécurité
3.1 Exigences d'hygiène et de sécurité
3.1.1 Généralités
Il convient que toutes les étapes de l'échantillonnage benthique et du traitement des échantillons se
conforment scrupuleusement aux règlements d'hygiène et de sécurité nationaux et internationaux. Les points
principaux sont énumérés ci-dessous.
3.1.2 Installations de sécurité en laboratoire
Il convient qu'un manuel d'hygiène et de sécurité en vigueur soit disponible, et d'un accès libre dans l'institut
ou le laboratoire et que soient installées les fournitures pour les premiers soins et les installations d'urgence
(telles qu'un bassin oculaire et une douche). Il convient que le laboratoire et les zones de stockage soient
équipés en outre d‘aérations et de préférence d'un indicateur des niveaux chimiques de l'air.
3.1.3 Sécurité des embarcations et utilisation de l'équipement sur le terrain
Il convient que les embarcations utilisées pour l'échantillonnage soient certifiées au regard de la sécurité,
manœuvrées par un équipage expérimenté et que les machines embarquées soient entretenues et adaptées
à l'environnement de travail.
Un grand nombre de types d'échantillonneurs de sédiments représentent un risque sérieux pour le personnel.
Il convient que la totalité du personnel soit tout à fait consciente des procédures adéquates pour travailler en
toute sécurité autour de chaque échantillonneur. Il convient que seuls les manipulateurs formés, ou du
personnel placé sous leur responsabilité, utilisent l'équipement sur le pont.
3.1.4 Comportement et formation
Il convient que la totalité du personnel prélevant et manipulant des échantillons soit formée aux procédures
d‘hygiène et de sécurité et, dans les régions où cela est de rigueur, ait obtenu un statut certifié. Il convient que
des stages de perfectionnement soient organisés tous les trois ans ou moins. Il convient que le personnel soit
formé à l'évaluation des risques encourus par le personnel ou l'équipement et qu'il suive toute procédure
ayant été documentée.
3.1.5 Manipulation des produits chimiques
Il convient que les produits chimiques utilisés pour fixer ou conserver les échantillons de la faune soient
stockés et manipulés avec les précautions adéquates selon les règlements d'hygiène et de sécurité (voir 3.1.2
et 3.1.6). Il convient d'utiliser des distributeurs antigouttes pour les produits chimiques liquides.
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Les produits chimiques courants utilisés lors du travail benthique incluent le formol (fixateur) ou des produits
de substitution, l'éthanol (conservateur) et les colorants biologiques tels que le rose Bengale ou le vert de
méthyle.
AVERTISSEMENT — Le formol est particulièrement dangereux pour la santé et une exposition
prolongée ou intense peut entraîner des allergies à long terme. Il existe des produits alternatifs moins
dangereux mais onéreux et il convient de les utiliser lorsque cela est possible, en particulier en cas de
faibles volumes d'échantillons.
3.1.6 Équipement et vêtements de protection
Il convient de mettre des vêtements de protection adéquats à disposition, dont:
⎯ sur le terrain: casque, bottes de sécurité, combinaison, gilet de sauvetage/combinaison permettant de
flotter (selon le type d'embarcation), gants;
⎯ au laboratoire et dans l'entrepôt: tabliers, gants, lunettes de protection, filtres à gaz.
3.2 Assurance qualité et contrôle de la qualité
Il convient d'intégrer des mesures d'assurance qualité et de contrôle de la qualité à toutes les étapes des
programmes d'échantillonnage benthique et de traitement d'échantillons. Ces principes contribuent à garantir
que toutes les données produites sont d'une qualité spécifiée et que toutes les tâches composant le travail
sont réalisées d'une manière normalisée et intercomparable. Par conséquent, il convient de décrire clairement
les procédures et de les mettre en œuvre ouvertement, de telle manière que toutes les activités du laboratoire
puissent être contrôlées lors d'audits internes ou externes à tout moment.
NOTE L'objectif global est d'assurer la traçabilité et la documentation complète des échantillons et de l'équipement
depuis le début jusqu'à la fin, c'est-à-dire dans l'ordre: échantillonnage et transport des échantillons, déchargement de
l'embarcation d'étude, mise en place dans l'entrepôt d'échantillons puis retrait, traitement des échantillons, établissement
des rapports et archivage final.
Il convient de chercher à obtenir une accréditation nationale et/ou internationale, le cas échéant, requis pour
la plupart des laboratoires ayant une activité commerciale. Il convient de demander des lignes directrices
auprès des organismes d'accréditation correspondants lors du développement des systèmes de qualité et des
procédures et protocoles de travail internes spécifiques. Il est recommandé que les laboratoires participent à
des essais intercomparatifs ou à des projets d'apprentissage pour développer les connaissances et conserver
les compétences appropriées. Ceci garantit la normalisation en continu et la reproductibilité des résultats.
D'autres recommandations sur les pratiques d'assurance qualité sont indiquées dans la Référence [17].
EXEMPLE Quelques exemples de lignes directrices nationales et/ou de plans d'audit pour le benthos marin sont
indiqués ci-dessous:
⎯ Allemagne (http://www.umweltbundesamt.de/wasser/themen/q-blmp.htm);
⎯ Royaume-Uni: National Marine Biological Analytical Quality Control Scheme (http://www.nmbaqcs.org/).
De plus, au sein du Conseil international pour l'exploration de la mer (CIEM) se trouvent aussi deux groupes
directeurs pertinents pour l'assurance qualité des mesures biologiques dans l'Atlantique du Nord-Est et la Mer
Baltique, respectivement (voir http://www.ices.dk/iceswork/workinggroups.asp).
Il convient que le plan d'assurance et contrôle de la qualité englobe ce qui suit:
⎯ la formation et les rapports de formation;
⎯ la traçabilité du travail et des échantillons;
⎯ les pratiques normalisées de bout en bout;
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⎯ l'étalonnage de l'équipement servant à l'échantillonnage et au traitement des échantillons;
⎯ les audits internes et externes, appelés aussi plans de contrôle de la qualité des analyses;
⎯ les mises à jour de la documentation;
⎯ les collections de référence ou de spécimens en double.
Des détails spécifiques sur l'assurance de la qualité des analyses et le contrôle de la qualité sont indiqués
en 7.7.
4 Stratégies et objectifs pour les études de la faune des fonds meubles
4.1 Programme et plan d'échantillonnage
La conception du programme d'échantillonnage dépend des objectifs détaillés de l'étude et de la puissance
des données requise. Il convient de développer le programme selon les conditions topographiques et
hydrographiques dans la zone de l'étude, les informations sur les sources locales de contamination et les
acquis des études antérieures, le cas échéant. Il convient d'établir le nombre de stations de prélèvement, leur
position et le nombre de réplicats à prélever pour chaque station de prélèvement avant de commencer l'étude.
La conception du programme a une grande influence sur les options de traitement des données et les
analyses statistiques. Il convient, par conséquent, d'élaborer des considérations préalables au sujet du
traitement et de l'établissement des rapports. Il convient d'intégrer les procédures d'assurance qualité lors de
cette étape.
On peut rechercher des lignes directrices et des points de vue concernant l'échantillonnage et sa conception
statistique dans la Référence [17].
4.2 Positionnement des stations de prélèvement
4.2.1 Généralités
Il convient de situer les stations de prélèvement de manière à satisfaire aux exigences prédéfinies, sans
perdre de vue les objectifs de l'étude et l'échelle possible de la variabilité naturelle du biote.
À des fins de surveillance (à l'exception des études de biodiversité — voir ci-dessous), il convient que les
stations de prélèvement soient positionnées dans des zones de sédiments de fond sableux/boueux. Il
convient d'éviter certains types de fonds pour lesquels il est difficile d'obtenir des échantillons de bonne
qualité, tels que des sédiments contenant une grande quantité de moellons, de graviers durs, de brindilles et
objets similaires. Cependant, un plongeur peut échantillonner des poches de sédiments dans de telles zones.
Il est permis également d'utiliser d'autres techniques semi-quantitatives, par exemple la photographie sous-
marine, la vidéo ou des engins télécommandés ou le dragage benthique. Dans certains cas où les habitats
dans la zone de prélèvement varient grandement, il est permis de combiner plusieurs techniques
d'échantillonnage; mais il convient généralement d'utiliser le même engin pour tous les échantillonnages
d'une même étude.
Pour les études de biodiversité, il convient d'inclure différents types de fonds, suivant les objectifs du
programme.
Les stations de prélèvement peuvent être positionnées selon l'une des stratégies suivantes ou une
combinaison de celles-ci:
⎯ le réseau de stations, voir 4.2.2;
⎯ le hasard;
⎯ la stratification;
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⎯ les transects;
⎯ l'échantillonnage en un point unique, voir 4.2.6.
4.2.2 Réseau de stations
Les stations de prélèvement sont disposées selon un modèle régulier en damier. Cette disposition convient
pour les études globales ou pour la cartographie de la répartition de facteurs donnés, par exemple la zone
d'influence autour de rejets localisés. Il convient que la zone d'étude présente une homogénéité
topographique, mais il est possible d'effectuer certains réglages en fonction des conditions locales, par
exemple dans les fjords ou les eaux côtières dont la profondeur varie plus faiblement.
4.2.3 Échantillonnage aléatoire ou dispersé
Dans des circonstances particulières, il est permis de positionner les stations de prélèvement de manière
aléatoire ou dispersée. Par exemple, lorsque aucune connaissance préalable sur la zone n'est disponible
pour indiquer une stratification adéquate ou lorsqu'une valeur non biaisée pour la totalité de la zone est
souhaitée.
4.2.4 Échantillonnage stratifié
Les stations de prélèvement sont disposées au sein de sous-divisions localement homogènes de la zone
d'étude. Les sous-divisions (strates) peuvent être délimitées en fonction de la profondeur, des types de
sédiment ou d'autres facteurs qui varient dans la zone d'étude. La stratification convient dans les cas où la
variabilité de l'habitat peut ruiner les modèles à l'étude. Dans les strates, les stations peuvent être disposées
en réseau, par exemple pour la cartographie des zones d'influence, ou réparties de manière aléatoire pour la
description des caractéristiques «moyennes» de la strate. Il convient d'utiliser des sondeurs acoustiques ou
des outils adéquats pour la distinction des sols.
4.2.5 Échantillonnage en transects
Les stations de prélèvement sont disposées le long de transects linéaires. Une approche est de disposer des
stations le long d'un gradient connu ou prévu d'un facteur à l'étude dans une sous-zone de variabilité d'habitat
minimale. Ceci s'applique, par exemple, pour suivre les effets de rejets localisés en établissant le transect
dans la direction principale du courant à partir de la source. Une autre approche, assez différente, consiste à
disposer les stations selon les gradients d'habitats possibles lorsqu'il n'est pas envisageable ou approprié de
travailler en strates.
4.2.6 Échantillonnage en un point unique (station)
Ceci s'applique lorsqu'un petit nombre de stations sont disposées selon une évaluation individuelle. Dans des
cas d'eutrophisation ou de contamination chimique connus ou présumés, on peut disposer les stations de
prélèvement dans les parties les plus profondes de la zone d'étude (dépressions, bassins), où sont observés
souvent les premiers signes de perturbation.
Cependant, aucune comparaison statistique formelle n'est possible sur la base de stations uniques. Ceci doit
être considéré comme une solution à éviter, à n'utiliser que lorsque la station est intéressante en elle-même
ou lorsque la limitation des ressources disponibles ne permet pas de prélever des échantillons dans plusieurs
stations.
4.3 Stations de référence
Pour les études faites dans des zones contaminées ou présumées contaminées, il convient de choisir une ou
plusieurs stations de référence au-delà de la zone touchée. Il convient que les stations de référence soient,
dans la mesure du possible, représentatives des conditions non influencées par des sources d'effluents et
qu'elles permettent l'évaluation des variations temporelles et spatiales naturelles dans les communautés
faunistiques des fonds meubles. Il convient d'utiliser des stations de référence pour les études où des
circonstances particulières exigent une comparaison directe de la faune avec celle au-delà de la zone
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