Soil quality — Guidance on the choice and evaluation of bioassays for ecotoxicological characterization of soils and soil materials

This document is one of the family of standards (ISO 15799, ISO 19204) providing guidance on the characterization of soils and soil materials in relation to their retention and habitat functions and uses. It is appropriate to use it in conjunction with the two other standards in this family. It provides guidance on the choice and evaluation of tests applied for ecotoxicological characterization of soils and soil materials. Recommendations for test strategies with respect to the protection of ground and surface waters and the maintenance of the habitat function of soil are included. The tests recommended represent a minimum test battery that can be complemented by additional tests, or even be replaced by others, according to the intended uses or protection goals envisaged. The effect values indicated in this document do not refer to regulation but represent the lowest level at which an adverse effect is considered likely to occur.

Qualité du sol — Lignes directrices relatives aux choix et à l'évaluation des essais appliqués pour la caractérisation écotoxicologique des sols et des matériaux de type sol

Le présent document fait partie de la famille de normes (ISO 15799, ISO 19204) fournissant des recommandations relatives à la caractérisation des sols et des matériaux de type sol par rapport à leurs fonctions d'habitat et de rétention ainsi qu'à leurs utilisations. Il est approprié de l'utiliser conjointement avec les deux autres normes de cette famille. Il fournit des recommandations relatives au choix et à l'évaluation des essais appliqués pour la caractérisation écotoxicologique des sols et des matériaux de type sol. Des recommandations relatives à des stratégies d'essai pour la protection des eaux superficielles et souterraines et le maintien de la fonction d'habitat du sol sont incluses. Les essais recommandés représentent une batterie minimale d'essais pouvant être complétée par des essais supplémentaires ou même être remplacée par d'autres essais en fonction des utilisations prévues ou des objectifs de protection envisagés. Les valeurs d'effet indiquées dans le présent document ne se réfèrent pas à la réglementation, mais représentent le niveau le plus faible auquel une réponse est supposée entraîner un effet préjudiciable.

General Information

Status
Published
Publication Date
30-Oct-2019
Current Stage
6060 - International Standard published
Start Date
31-Oct-2019
Completion Date
31-Oct-2019
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ISO 17616:2019 - Soil quality -- Guidance on the choice and evaluation of bioassays for ecotoxicological characterization of soils and soil materials
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ISO 17616:2019 - Qualité du sol -- Lignes directrices relatives aux choix et a l'évaluation des essais appliqués pour la caractérisation écotoxicologique des sols et des matériaux de type sol
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Standards Content (sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 17616
Second edition
2019-10
Soil quality — Guidance on the choice
and evaluation of bioassays for
ecotoxicological characterization of
soils and soil materials
Qualité du sol — Lignes directrices relatives aux choix et
à l'évaluation des essais appliqués pour la caractérisation
écotoxicologique des sols et des matériaux de type sol
Reference number
ISO 17616:2019(E)
ISO 2019
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ISO 17616:2019(E)
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2019

All rights reserved. Unless otherwise specified, or required in the context of its implementation, no part of this publication may

be reproduced or utilized otherwise in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting

on the internet or an intranet, without prior written permission. Permission can be requested from either ISO at the address

below or ISO’s member body in the country of the requester.
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CP 401 • Ch. de Blandonnet 8
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Fax: +41 22 749 09 47
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Website: www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2019 – All rights reserved
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ISO 17616:2019(E)
Contents Page

Foreword ........................................................................................................................................................................................................................................iv

Introduction ..................................................................................................................................................................................................................................v

1 Scope ................................................................................................................................................................................................................................. 1

2 Normative references ...................................................................................................................................................................................... 1

3 Terms and definitions ..................................................................................................................................................................................... 1

3.1 Assessment ................................................................................................................................................................................................. 1

3.2 Types of soil and other soil materials ................................................................................................................................. 2

3.3 Terms relating to Soil characteristics .................................................................................................................................. 2

3.4 Land and sites .......................................................................................................................................................................................... 3

4 Principles and applications of test batteries .......................................................................................................................... 3

5 Testing strategy and interpretation of test results according to the use and re-use of

soils / soil materials and soil functions ........................................................................................................................................ 4

5.1 Monitoring of soil treatment success .................................................................................................................................. 4

5.2 Assessment of the ecotoxic potential of soils / soil materials ....................................................................... 4

5.2.1 General...................................................................................................................................................................................... 4

5.2.2 Choice of test battery and evaluation of test results for assessing retention

function .................................................................................................................................................................................... 5

5.2.3 Choice of test battery and evaluation of test results for assessing habitat

function .................................................................................................................................................................................... 8

Annex A (informative) Tests with soil eluate — Expression of results ..........................................................................10

Bibliography .............................................................................................................................................................................................................................11

© ISO 2019 – All rights reserved iii
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ISO 17616:2019(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.

The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are

described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the

different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the

editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/ directives).

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. Details of

any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or

on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/ patents).

Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not

constitute an endorsement.

For an explanation on the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and

expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the

World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see the following

URL: www .iso .org/ iso/ foreword .html.

This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 190, Soil quality, Subcommittee SC 4,

Biological characterization.

This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 17616:2008), which has been technically

revised. The main changes compared to the previous edition are as follows:
[10]

— definitions for “soil use” and “ecosystem service” have been added to Clause 3;

— end points of ecotoxicity tests (e.g. mortality, reproduction, growth, genotoxicity, and other

functional activities), as well as the overall principles and application of test batteries have been

clarified in Clause 4;
— sub-chronic toxicity tests have been added;
— Figure 1 was revised;

— Tables 1 and 2 (test batteries for retention and habitat function assessment, respectively) have been

revised (test categories, test organisms added/deleted, references updated).

Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A

complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/ members .html.
iv © ISO 2019 – All rights reserved
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ISO 17616:2019(E)
Introduction

The characterization of contaminated soils can be based on strategies considering chemical analyses

and/or bioassays. ISO 15799 provides guidance on the selection of experimental methods for the

assessment of the ecotoxic potential of soils and soil materials (e.g. excavated and remediated soils,

refills, embankments) with respect to their intended use or re-use, and possible adverse effects on

aquatic and soil dwelling organisms.

An assessment strategy giving instructions for the choice and evaluation of test results is hence

proposed. The evaluation of the bioassays outcome is based on empirically-derived critical dilution

levels that take into account the sensitivity of the test system and the intended use/re-use of the site

under investigation. This approach intends to contribute to an effective and comparable assessment

[1]

within the ecotoxicological characterization of contaminated soil or soil materials . The test systems

included in this approach are not mandatory and may be replaced or accomplished by other test methods.

Nevertheless, the selected test systems have proved to appropriately characterize contaminated soils

[2],[3]

and soil materials with respect to their ecotoxic properties , both towards aquatic and terrestrial

organisms, the latter being responsible for maintaining essential soil functions.

© ISO 2019 – All rights reserved v
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 17616:2019(E)
Soil quality — Guidance on the choice and evaluation of
bioassays for ecotoxicological characterization of soils and
soil materials
1 Scope

This document is one of the family of standards (ISO 15799, ISO 19204) providing guidance on the

characterization of soils and soil materials in relation to their retention and habitat functions and

uses. It is appropriate to use it in conjunction with the two other standards in this family. It provides

guidance on the choice and evaluation of tests applied for ecotoxicological characterization of soils

and soil materials. Recommendations for test strategies with respect to the protection of ground and

surface waters and the maintenance of the habitat function of soil are included. The tests recommended

represent a minimum test battery that can be complemented by additional tests, or even be replaced

by others, according to the intended uses or protection goals envisaged. The effect values indicated

in this document do not refer to regulation but represent the lowest level at which an adverse effect is

considered likely to occur.
2 Normative references
There are no normative references in this document.
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.

ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:

— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at http:// www .electropedia .org/
3.1 Assessment
3.1.1
soil-related assessment

assessment of the ecotoxic potential of soils (3.2.1), soil substrates and soil materials (3.2.2) based on

chemical analyses, biological tests and field inventories (monitoring) such as that mentioned in the

[4]
TRIAD approach

Note 1 to entry: TRIAD means an assessment approach based on a combination of chemical (i.e. residue analysis),

ecotoxicological (i.e. laboratory ecotoxic tests) and ecological (i.e. monitoring) data.

3.1.2
risk

expression of the probability that an adverse effect on soil (3.2.1) functions will occur under defined

conditions and the magnitude of the consequences of the effect occurring
© ISO 2019 – All rights reserved 1
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ISO 17616:2019(E)
3.1.3
LID-value
lowest-ineffective-dilution value

lowest value of the dilution factor above which the test gives an ecotoxicological relevant reduction

(e.g. 20 % inhibition of luminescence)

EXAMPLE A LID 8 corresponds to a dilution of soil extract of 1 : 8 (i.e 1 part of soil extract: 7 parts of

dilution water).

Note 1 to entry: The exact definitions are given in the standard of the respective bioassay. According to

[5] [6]

ISO 13829 for the umu-test, it is the “DLi value” (explanation in Annex D). According to ISO 16240 3.4, it is the

“decisive D value”.
min

Note 2 to entry: For further information on results expression and interpretation based on LID values see

Annex A of this document.
3.2 Types of soil and other soil materials
3.2.1
soil

upper layer of the Earth’s crust composed of mineral particles, organic matter, water, air and organisms

[SOURCE: ISO 15799:2019, 3.1.1]
3.2.2
soil material

material coming from soil (3.2.1) and displaced and/or modified by human activity, including excavated

soil, dredged materials, manufactured soils, remediated treated soils or fill materials

[SOURCE: ISO 17402:2008, 3.16]
3.3 Terms relating to Soil characteristics
3.3.1
habitat function

ability of soils (3.2.1)/ soil materials (3.2.2) to serve as a habitat for microorganisms, plants, soil-living

animals and their interactions (i.e. biocenose)
[SOURCE: ISO 15799:2019, 3.2.1]
3.3.2
retention function

ability of soils (3.2.1)/ soil materials (3.2.2) to adsorb pollutants in such a way that they cannot be

mobilised via the water pathway and translocated into the food chain

Note 1 to entry: The habitat and retention functions include the following soil functions according to

[7]
ISO 11074:2015 , 3.3.31:
— control of substance and energy cycles as components of ecosystems;
— basis for the life of plants, animals and man;
— carrier of genetic reservoir;
— basis for the production of agricultural products;

— buffer inhibiting movement of water, contaminants or other agents into the ground water.

[SOURCE: ISO 15799:2019, 3.2.2]
2 © ISO 2019 – All rights reserved
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ISO 17616:2019(E)
3.3.3
contaminant
substance or agent present in the soil (3.2.1) as a result of human activity

Note 1 to entry: There is no assumption in this definition that harm results from the presence of the contaminant.

Note 2 to entry: See also pollutant (3.2.3) and potentially harmful substance (3.2.5) definitions in ISO 15799:2019

[9]
[SOURCE: ISO 15176:2002 , 3.2.6, modified — Note 2 to entry added.]
3.3.4
pollutant

substances, which due to their properties, amount or concentration cause negative impacts on the soil

(3.2.1) function or soil use
[9]
Note 1 to entry: Adapted from ISO 15176:2002 3.2.7.
3.4 Land and sites
3.4.1
re-use
useful and harmless utilisation of soil materials (3.2.2)

Note 1 to entry: In the context of this document re-use means the transfer of soil materials to another location for

use in agriculture, horticulture, forestry, gardens, recreational areas and construction sites.

[9]
[SOURCE: ISO 15176:2002 , 3.4.1; ISO 15799:2019, 3.3.1]
3.4.2
soil use
use of the ecosystem services (3.4.3) that soil (3.2.1) provides
3.4.3
ecosystem service

service that is (directly or indirectly) provided by an ecosystem to benefit people

[SOURCE: Based on Millennium Ecosystem Assessment]
4 Principles and applications of test batteries

The sensitivity of organisms (e.g. bacteria, plants, animals) to toxicants may vary significantly from one

species to another. Thereby, it is admitted that only the results of several ecotoxicity tests can give a

clear indication of the toxic effects of soil or soil materials. As such, the combination of ecotoxicity tests,

defined as a battery, shall include organisms belonging to various trophic levels, several biological

responses or end points (e.g. mortality, reproduction, growth, genotoxicity, as well as other functional

activities), in order to take into account the variability of species sensitivity within the studied

compartment.

The ecotoxicity tests included in batteries should at least have the following characteristics:

— sensitivity;
— practicability;
— compliance with standardized methods;
— high cost efficiency;

— representativeness of the soil ecosystem and/or of the selected application scenario (i.e. habitat or

retention functions).
© ISO 2019 – All rights reserved 3
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ISO 17616:2019(E)

Depending on the use of the soil or soil material (e.g. the agricultural use of waste) or the protection

goal (i.e. habitat or retention functions), the applied test battery can differ (see Clause 5 in ISO 15799

[1]

for guidance on test selection criteria) . Nevertheless, the selected tests should allow the identification

of the most sensitive trophic level(s) and give information on the toxic effects induced by solid samples.

The evaluation of results from the ecotoxicological tests should take into consideration the application

purposes (further details on the field of application in ISO 15799, Clause 4), which can broadly be for:

— monitoring and control of the success of soil treatment (off-site, on-site, in situ) (see 5.1),

— assessment of soil / soil material quality or contamination effects according to its use or re-use

(see 5.2).

Irrespective of the application purpose, the ecotoxicological characterization of soils and soil materials

[1]

depends on the soil use/re-use and soil functions requiring protection , as aforementioned. Overall, it

can essentially rely on the:

— assessment of mobile and bioavailable potentially harmful substances, in cases where the soil/

soil material (see 3.2.1 and 3.2.2) can affect the ground and/or surface water, as well as in cases

where pollutants are added to soils (e.g. agricultural use of wastes like sludge, composts, etc.) (i.e.

retention function), and/or

— assessment of the ecotoxic potential of soils and soil materials (see 3.2.1 and 3.2.2) and possible

adverse effects on soil-dwelling organisms (i.e. habitat function).

5 Testing strategy and interpretation of test results according to the use and re-

use of soils / soil materials and soil functions
5.1 Monitoring of soil treatment success

For evaluating the efficiency of soil treatments, the procedure below may be followed at different stages:

a) before the treatment – perform the ecotoxicological assessment of the soil sample(s) using a test

battery (5.2);

b) monitoring during the soil treatment process – perform a simple test selected from the battery

above [e.g. the most sensitive and practical test used among the battery applied in 5.1 a)];

c) at the end of the treatment – perform a new assessment with the same test battery used in 5.1 a), in

order to judge the success of the treatment.
5.2 Assessment of the ecotoxic potential of soils / soil materials
5.2.1 General

If soils or soil materials are assessed with respect to their intended use or re-use, the tests (see

ISO 15799) appropriate to evaluate their quality regarding the retention (see Table 1) and/or habitat

functions (see Table 2) should be applied. A strategy for the assessment of the ecotoxicological

characterization of soils and soil materials is proposed in Figure 1. The chemical characterization of

soils should always be conducted to increase the reliability of interpretations of the ecotoxicological

results obtained upon the selected test battery.

The test battery usually includes a set of acute and chronic/sub-chronic toxicity tests. If acute toxicity

is detected, it is not necessary to perform other tests. On the other hand, if no acute effect is detected,

chronic/sub-chronic toxicity and genotoxicity test(s) shall be conducted.

The assessment of soil and soil materials may be influenced by the collection, handling and storage

methods followed. Thereby, standardized procedures should be conducted in accordance with

[11]
ISO 18400-206 .
4 © ISO 2019 – All rights reserved
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ISO 17616:2019(E)

5.2.2 Choice of test battery and evaluation of test results for assessing retention function

5.2.2.1 Acute and chronic/sub-chronic assays for assessing the ecotoxic potential of soil/soil

materials

In a first approach, acute and sub-chronic tests using luminescent bacteria, algae and daphnids (see

Table 1) are recommended to assess the retention function of soils through the testing of soil/soil

material eluates. Depending on the legal requirements, other standardized bioassays may be

...

NORME ISO
INTERNATIONALE 17616
Deuxième édition
2019-10
Qualité du sol — Lignes directrices
relatives aux choix et à l'évaluation
des essais appliqués pour la
caractérisation écotoxicologique des
sols et des matériaux de type sol
Soil quality — Guidance on the choice and evaluation of bioassays for
ecotoxicological characterization of soils and soil materials
Numéro de référence
ISO 17616:2019(F)
ISO 2019
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ISO 17616:2019(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2019

Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette

publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,

y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut

être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.

ISO copyright office
Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
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Tél.: +41 22 749 01 11
Fax: +41 22 749 09 47
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Publié en Suisse
ii © ISO 2019 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 17616:2019(F)
Sommaire Page

Avant-propos ..............................................................................................................................................................................................................................iv

Introduction ..................................................................................................................................................................................................................................v

1 Domaine d'application ................................................................................................................................................................................... 1

2 Références normatives ................................................................................................................................................................................... 1

3 Termes et définitions ....................................................................................................................................................................................... 1

3.1 Évaluation .................................................................................................................................................................................................... 1

3.2 Types de sols et autres matériaux de type sol ............................................................................................................. 2

3.3 Termes relatifs aux caractéristiques du sol .................................................................................................................... 2

3.4 Terrains et sites ...................................................................................................................................................................................... 3

4 Principes et applications des batteries d'essais .................................................................................................................. 3

5 Stratégie d’essai et interprétation des résultats d’essai en fonction de l’utilisation

et de la réutilisation des sols/des matériaux de type sol et des fonctions du sol.............................4

5.1 Surveillance du succès de traitement de sol .................................................................................................................. 4

5.2 Évaluation du potentiel écotoxique des sols/des matériaux de type sol ............................................. 4

5.2.1 Généralités ............................................................................................................................................................................ 4

5.2.2 Choix de la batterie d’essais et évaluation des résultats d’essai pour

évaluer la fonction de rétention .......................................................................................................................... 5

5.2.3 Choix de la batterie d’essais et évaluation des résultats d’essai pour

évaluer la fonction d’habitat .................................................................................................................................. 8

Annexe A (informative) Essais avec un éluat du sol — Expression des résultats ................................................11

Bibliographie ...........................................................................................................................................................................................................................12

© ISO 2019 – Tous droits réservés iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 17616:2019(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 (IEC) en ce qui

concerne la normalisation électrotechnique.

Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont

décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents

critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été

rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www

.iso .org/ directives).

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. Les détails concernant

les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de

l’élaboration du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de

brevets reçues par l’ISO (voir www .iso .org/ brevets).

Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données

pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un

engagement.

Pour une explication de la nature volontaire des normes, de la signification des termes et expressions

spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de la conformité, ou pour toute autre information au sujet de

l’adhésion de l’ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les

obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: www .iso .org/ iso/ fr/ avant -propos.

Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 190, Qualité du sol, sous-comité SC 4,

Caractérisation biologique.

Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 17616:2008), qui a fait l'objet d'une

révision technique. Les principales modifications par rapport à l’édition précédente sont les suivantes:

[10]

— ajout à l’Article 3 des définitions de l’ «utilisation du sol» et du «service écosystémique» ;

— précision, dans l’Article 4, des critères d’effet pour les essais d’écotoxicité (par exemple, mortalité,

reproduction, croissance, génotoxicité et autres activités fonctionnelles), ainsi que les principes

généraux et l’application des batteries d’essais;
— ajout d’essais de toxicité sub-chronique;
— révision de la Figure 1;

— révision des Tableaux 1 et 2 (batterie d’essais pour l’évaluation de la fonction de rétention et

d’habitat, respectivement) (catégories d’essai, organismes d’essai ajoutés/supprimés, références

mises à jour).

Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent

document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes

se trouve à l’adresse www .iso .org/ fr/ members .html.
iv © ISO 2019 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 17616:2019(F)
Introduction

La caractérisation des sols contaminés peut être fondée sur des stratégies considérant des analyses

chimiques et/ou des essais biologiques. L’ISO 15799 fournit des recommandations relatives à la

sélection des méthodes expérimentales permettant l’évaluation du potentiel écotoxique des sols et

des matériaux de type sol (par exemple terres excavées ayant fait l'objet d'une remédiation, remblais,

talus) par rapport à leur utilisation ou réutilisation prévue et aux possibles effets préjudiciables sur les

organismes aquatiques et vivant dans le sol.

Une stratégie d'évaluation fournissant des instructions relatives au choix et à l'évaluation des résultats

d’essai est donc proposée. L’évaluation des résultats des essais biologiques repose sur des taux de

dilution critiques, obtenus de façon empirique, qui tiennent compte à la fois de la sensibilité du système

d'essai et de l'utilisation/la réutilisation envisagée du site étudié. Cette approche est destinée à

contribuer à la réalisation d'une évaluation efficace et comparable dans le cadre de la caractérisation

[1]

écotoxicologique d'un sol contaminé ou de matériaux de type sol contaminés . Les systèmes

d'essai inclus dans cette approche ne sont pas de caractère obligatoire et peuvent être remplacés ou

complétés par d'autres méthodes d'essai. Néanmoins, les systèmes d'essai sélectionnés ont prouvé

qu'ils caractérisaient adéquatement les sols et les matériaux de type sol contaminés, par rapport à

[2],[3]

leurs propriétés écotoxiques , vis-à-vis des organismes aquatiques et terrestres, ces derniers étant

responsables du maintien des fonctions essentielles du sol.
© ISO 2019 – Tous droits réservés v
---------------------- Page: 5 ----------------------
NORME INTERNATIONALE ISO 17616:2019(F)
Qualité du sol — Lignes directrices relatives aux choix et
à l'évaluation des essais appliqués pour la caractérisation
écotoxicologique des sols et des matériaux de type sol
1 Domaine d'application

Le présent document fait partie de la famille de normes (ISO 15799, ISO 19204) fournissant des

recommandations relatives à la caractérisation des sols et des matériaux de type sol par rapport

à leurs fonctions d'habitat et de rétention ainsi qu'à leurs utilisations. Il est approprié de l'utiliser

conjointement avec les deux autres normes de cette famille. Il fournit des recommandations relatives

au choix et à l'évaluation des essais appliqués pour la caractérisation écotoxicologique des sols et des

matériaux de type sol. Des recommandations relatives à des stratégies d'essai pour la protection des

eaux superficielles et souterraines et le maintien de la fonction d'habitat du sol sont incluses. Les essais

recommandés représentent une batterie minimale d'essais pouvant être complétée par des essais

supplémentaires ou même être remplacée par d'autres essais en fonction des utilisations prévues ou des

objectifs de protection envisagés. Les valeurs d'effet indiquées dans le présent document ne se réfèrent

pas à la réglementation, mais représentent le niveau le plus faible auquel une réponse est supposée

entraîner un effet préjudiciable.
2 Références normatives
Le présent document ne contient aucune référence normative.
3 Termes et définitions

Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.

L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en

normalisation, consultables aux adresses suivantes:

— ISO Online Browsing Platform (OBP): disponible à l’adresse https:// www .iso .org/ obp

— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http:// www .electropedia .org/
3.1 Évaluation
3.1.1
évaluation d’un sol

évaluation du potentiel écotoxique des sols (3.2.1), des substrats du sol et des matériaux de type sol

(3.2.2), fondée sur des analyses chimiques, des essais biologiques et des inventaires sur le terrain

[4]
(surveillance) telle qu'elle est mentionnée dans l'approche TRIADE

Note 1 à l'article: TRIADE signifie approche évaluative fondée sur une combinaison de données chimiques (c’est-

à-dire analyse des résidus), écotoxicologiques (c’est-à-dire essais d’écotoxicité en laboratoire) et écologiques

(c’est-à-dire surveillance).
3.1.2
risque

expression de la probabilité d'apparition d'un effet préjudiciable sur les fonctions du sol (3.2.1) dans des

conditions définies ainsi que l'ampleur des conséquences dudit effet
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ISO 17616:2019(F)
3.1.3
DMSE
dilution minimale sans effet

valeur minimale du facteur de dilution au-delà de laquelle l'essai présente une réduction pertinente

d'un point de vue écotoxicologique (par exemple inhibition de la luminescence de 20 %)

EXEMPLE Une DMSE égale à 8 correspond à une dilution d'extrait de sol de 1:8 (c’est-à-dire 1 partie d'extrait

de sol: 7 parties d'eau de dilution).

Note 1 à l'article: Les définitions exactes sont indiquées dans la norme correspondant à l'essai biologique

[5]

respectif. Selon l'ISO 13829 applicable à l’essai umu, il s'agit de la «valeur DLi» (explication à l’Annexe D) . Selon

[6]
le paragraphe 3.4 de 'ISO 16240 , il s'agit de la «valeur décisive D ».
min

Note 2 à l'article: Pour plus d'informations sur l’expression et l’interprétation des résultats basée sur les DMSE,

voir l'Annexe A du présent document.
3.2 Types de sols et autres matériaux de type sol
3.2.1
sol

couche supérieure de la croûte terrestre composée de particules minérales, de matière organique,

d'eau, d'air et d'organismes
[SOURCE: ISO 15799:2019, 3.1.1]
3.2.2
matériau du sol

matériau provenant du sol (3.2.1) et déplacé et/ou modifié par l'activité humaine, comprenant les terres

excavées, les matériaux de dragage, les sols artificiels, les sols traités et les matériaux de remblai

[SOURCE: ISO 17402:2008, 3.16]
3.3 Termes relatifs aux caractéristiques du sol
3.3.1
fonction d’habitat

aptitude des sols (3.2.1)/matériaux du sol (3.2.2) à assurer l'habitat des micro-organismes, des plantes,

des animaux vivant dans le sol, et leurs interactions (biocénoses)
[SOURCE: ISO 15799: 2019, 3.2.1]
3.3.2
fonction de rétention

aptitude des sols (3.2.1)/matériaux du sol (3.2.2) à adsorber les polluants de manière à ce qu’ils ne soient

pas mobilisés par le cheminement de l’eau ni transférés à la chaîne alimentaire

Note 1 à l'article: Les fonctions d'habitat et de rétention comprennent les fonctions du sol suivantes conformément

[7]
à l'ISO 11074:2015 , 3.3.31:

— le contrôle des cycles des substances et de l'énergie en tant que compartiments des écosystèmes;

— le support vital pour les plantes, les animaux et l'homme;
— le vecteur de réserve génétique;
— la base pour la production de produits agricoles;

— la constitution d’un tampon empêchant le transfert via l'eau, de contaminants ou d'autres agents vers les

nappes phréatiques.
[SOURCE: ISO 15799:2019, 3.2.2]
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3.3.3
contaminant

substance ou agent présent dans le sol (3.2.1) et résultant de l’activité humaine

Note 1 à l'article: Cette définition n’implique nullement que la présence de contaminant a un effet négatif.

Note 2 à l'article: Voir également les définitions de polluant (3.2.3) et de substance potentiellement dangereuse

(3.2.5) dans l’ISO 15799.
[9]
[SOURCE: ISO 15176:2002 , 3.2.6, modifiée — Ajout de Note 2 à l’article.]
3.3.4
polluant

substance qui, de par ses propriétés, sa quantité ou sa concentration, a des effets négatifs sur les

fonctions du sol (3.2.1) ou l'utilisation du sol
[9]
Note 1 à l'article: Adapté de l'ISO 15176:2002 , définition 3.2.7.
3.4 Terrains et sites
3.4.1
réutilisation
utilisation sans risque et avec profit des matériaux du sol (3.2.2)

Note 1 à l'article: Dans le cadre du présent document, le terme «réutilisation» signifie le transfert des matériaux

du sol vers d’autres lieux pour une utilisation dans l’agriculture, l’horticulture, l’exploitation forestière, les

jardins, les zones de loisirs et les chantiers.
[9]
[SOURCE: ISO 15176:2002 , 3.4.1; ISO 15799, 3.3.1]
3.4.2
utilisation du sol
utilisation des services écosystémiques (3.4.3) assurés par le sol (3.2.1)
3.4.3
service écosystémique

service qui est (directement ou indirectement) assuré par un écosystème au bénéfice de personnes

[SOURCE: D’après l’Évaluation des écosystèmes pour le millénaire]
4 Principes et applications des batteries d'essais

La sensibilité des organismes (par exemple bactéries, végétaux, animaux) aux toxiques peut varier de

manière significative d’une espèce à une autre. De ce fait, il est admis que seuls les résultats de plusieurs

essais d'écotoxicité peuvent donner une indication claire des effets toxiques du sol ou de matériaux

de type sol. Ainsi, la combinaison d'essais d'écotoxicité, définie comme une batterie, doit inclure des

organismes appartenant à différents niveaux trophiques, plusieurs réponses biologiques ou critères

d'effet (par exemple, mortalité, reproduction, croissance, génotoxicité et autres activités fonctionnelles),

afin de tenir compte de la variabilité de la sensibilité des espèces au sein du compartiment étudié.

Il convient que les essais d'écotoxicité incluent au moins les caractéristiques suivantes:

— sensibilité;
— applicabilité;
— conformité aux protocoles normalisés;
— rentabilité élevée;
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— représentativité de l’écosystème du sol et/ou du scénario d’application sélectionné (c’est-à-dire

fonctions d’habitat ou de rétention).

Selon l’utilisation du sol ou du matériau de type sol (par exemple, utilisation agricole des déchets) ou

l’objectif de protection (par exemple, fonctions d’habitat ou de rétention), la batterie d’essais appliquée

peut différer (pour des recommandations sur les critères de sélection d’essai, voir l’Article 5 de

[1]

l’ISO 15799) . Néanmoins, il convient que les essais sélectionnés permettent d'identifier le(s) niveau(x)

trophique(s) le(s) plus sensible(s) et de fournir des informations sur les effets toxiques induits par les

échantillons solides.

Il convient que l’évaluation des résultats des essais écotoxicologiques tienne compte des objectifs de

l’application (plus de détails sur le domaine d’application dans l’ISO 15799, Article 4), qui peuvent être

généralement applicables:

— à la surveillance et au contrôle du succès d'un traitement de sol (hors site, sur site, in situ) (voir 5.1),

— à l'évaluation de la qualité du sol/matériau de type sol ou des effets de contamination selon son

utilisation ou réutilisation (voir 5.2).

Quel que soit l’objectif de l’application, la caractérisation écotoxicologique des sols et des matériaux

de type sol dépend de l’utilisation/la réutilisation du sol et des fonctions du sol destinées à être

[1]

protégées , comme il est susmentionné. En général, elle repose principalement sur:

— l'évaluation des substances potentiellement dangereuses mobiles et biodisponibles, dans les cas

où le sol/le matériau de type sol (voir 3.2.1 et 3.2.2) peut affecter les eaux souterraines et/ou

superficielles, et dans les cas où des polluants sont ajoutés aux sols (par exemple utilisation agricole

des déchets tels que boue, composts, etc.) (c’est-à-dire fonction de rétention), et/ou

— l'évaluation du potentiel écotoxique des sols et des matériaux de type sol (voir 3.2.1 et 3.2.2) et des

possibles effets préjudiciables sur les organismes vivant dans le sol (c’est-à-dire fonction d’habitat).

5 Stratégie d’essai et interprétation des résultats d’essai en fonction
de l’utilisation et de la réutilisation des sols/des matériaux de type sol et
des fonctions du sol
5.1 Surveillance du succès de traitement de sol

Pour évaluer l’efficacité des traitements de sol, le mode opératoire ci-dessous peut être suivi à

différents stades:

a) avant le traitement – effectuer l’évaluation écotoxicologique de l’échantillon ou des échantillons de

sol à l’aide d’une batterie d'essais (5.2);

b) suivi du processus de traitement de sol - effectuer un essai simple sélectionné à partir de la batterie

ci-dessus [par exemple l’essai le plus sensible et le plus pratique de la batterie appliquée en 5.1 a)];

c) à la fin du traitement – effectuer une nouvelle évaluation avec la même batterie d’essais que celle

utilisée en 5.1 a), afin de juger du succès du traitement.
5.2 Évaluation du potentiel écotoxique des sols/des matériaux de type sol
5.2.1 Généralités

Si des sols ou des matériaux de type sol sont évalués quant à leur utilisation ou à leur réutilisation

prévue, il convient d'appliquer les essais (voir l'ISO 15799) appropriés pour évaluer leur qualité en

ce qui concerne les fonctions de rétention (voir le Tableau 1) et/ou d'habitat (voir le Tableau 2). Une

stratégie relative à l'évaluation de la caractérisation écotoxicologique des sols et des matériaux de type

sol est proposée à la Figure 1. Il convient de toujours effectuer la caractérisation chimique des sols pour

augmenter la fiabilité de l’interprétation des résultats écotoxicologiques.
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La batterie d'essais inclut généralement un ensemble d’essais de toxicité aiguë et chronique/

subchronique. Si une toxicité aiguë est détectée, il n'est pas nécessaire d'effectuer d'autres essais. En

revanche, si aucune toxicité aiguë n'est détectée, des essais de toxicité chronique/subchronique et de

génotoxicité doivent être effectués.

L’évaluation des sols et des matériaux de type sol peut être affectée par les méthodes de prélèvement, de

manipulation et de conservation suivies. Par conséquent, il convient d’appliquer des modes opératoires

[11]
normalisés conformément à l’ISO 18400-206 .

5.2.2 Choix de la batterie d’essais et évaluation des résultats d’essai pour évaluer la fonction

de rétention

5.2.2.1 Essais aigus et chroniques/subchroniques pour évaluer le potentiel écotoxique du sol /

des matériaux du sol

Pour évaluer la fonction de rétention des sols, il est recommandé, dans un premier temps, d'effectuer

des essais de toxicité aiguë et sub-chronique en utilisant des bactéries luminescentes, des algues et

des daphnies (voir le Tableau 1) lors des essais sur des éluats de sol/de matériau de sol. En fonction

des exigences légales, d'autres essais biologiques normalisés peuvent être sélectionnés (pour choisir

d’autres essais, voir le Tableau 1 ou l’Annexe A de l’ISO 15799).

Pour l’évaluation des effets, des critères de toxicité sont également indiqués dans le Tableau 1. Les critères

de toxicité sont fournis sous forme de valeurs de DMSE ou de pourcentages d’inhibition ou de mortalité.

Si ces valeurs sont dépassées, alors un potentiel écotoxicologique est mis en évidence, indiquant que les

polluants du sol sont solubles dans l’eau, biodisponibles et entraînés par le cheminement de l’eau. Si l’on

obtient au moins un résultat d’essai positif, l’utilisation du sol ou du matériau de type sol est limitée ou

les exigences de remédiation ne sont pas satisfaites (voir la Figure 1).
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Figure 1 — Logigramme décrivant une stratégie d’évaluation du potentiel écotoxicologique

des sols et des matériaux de type sol
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Tableau 1 — Essais biologiques permettant l'évaluation du potentiel écotoxique et génotoxique

des composés extractibles par un liquide potentiellement présents dans des sols ou

des matériaux de type sol (fonction de rétention)
Catégorie Niveau Espèce Valeur de Effet biologique
Référence Critère d’effet
a,b b
d’essai trophique d’essai DMSE significatif
Inhibition
c [12]
Décomposeur Vibrio fischeri ISO 11348 de l'émission DMSE > 8 20 % d'inhibition
Essais
de lumière
d’écotoxicité
aiguë
Consomma-
[13]
Daphnia magna ISO 6341 Immobilisation DMSE > 4 20 % d'inhibition
teur primaire
Inhibition
[14]
Lemna minor ISO 20079 — 25 % d'inhibition
de la croissance
Producteur
primaire
Raphidocelis Inhibition
[15]
ISO 8692 DMSE > 4 25 % d'inhibition
Essais
subcapitata de la croissance
d’écotoxicité
20 % de mortalité
chronique/ Ceriodaphnia Mortalité et
[16]
ISO 20665 —
dubia reproduction
subchronique
30 % d'inhibition
Consomma-
teur primaire
20 % de mortalité
Brachionus Mortalité et
[17]
ISO 20666 —
calicyflorus reproduction
30 % d'inhibition
Salmonella cho-
Taux d'induction
[5]
leraesuis subsp. ISO 13829 D W 3 —
du gène umuC
choleraesuis
Taux d'induction
Salmonella cho- du gène umuC dans
[5]
Décomposeur leraesuis subsp. ISO 13829 un extrait aqueux D W 3 —
choleraesuis concentré 1:15
(eau: sol)
Salmonella Taux d'induction Valeur
Essais de [6]
typhimurium ISO 16240 de colonies décisive —
génotoxicité
TA 98 et TA 100 mutantes D W 2
min
Augmentation
statistiquement
significative de
Augmentation la fréquence des
Producteur
[18]
Vicia faba ISO 29200 de la fréquence — micronoyaux dans
primaire
des micronoyaux le sol/le matériau
de type sol par
rapport au témoin
négatif.

NOTE Les essais indiqués en caractères gras font partie d'une batterie minimale d'essais.

Les valeurs de DMSE sont pertinentes pour un rapport liquide/sol (L/S) de 2:1. D’autres recommandations relatives à la préparation

[19] [20] [21]

des éluats de sol peuvent être obtenues dans l’EN ISO/TS 21268-1 , l’EN ISO/TS 21268-2 ou l’EN 14735 .

Critère de toxicité établi sur la base d’un essai sur une grande diversité de sols contaminés et non contaminés. Il convient de garantir

[22],[23]
qu'aucune évaluation positive erronée n'est obtenue .
c [24]
Reclassée en tant qu’Aliivibrio fischeri (Beijerinck 1889) Urbanczyk et al. .

Les nutriments extraits des sols et de certains matériaux de type sol peuvent interférer avec les effets

d’inhibiteurs de la croissance des microalgues, étant donné qu’un excédent de macronutriments

essentiels, tels que les nitrates et les phosphates, peut stimuler le métabolisme et les performances

physiologiques des microalgues. On doit, par conséquent, tenir compte du fait que la toxicité des

polluants peut être masquée par des substances favorisant la croissance des algues. La composition

du sol doit également être prise en compte lors de l'analyse des résultats. L’inclusion d’un sol/matériau

de type sol de référence ayant une teneur en nutriments et matière organique similaire à celle du sol/

matériau de type sol contaminé peut permettre de déceler l’influence de ces facteurs interférant sur la

réponse des algues.
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5.2.2.2 Évaluation du potentiel génotoxique et mutagène des échantillons de sol/de matériaux

de type sol

Il convient également d’évaluer le potentiel génotoxique du ou des sol(s) et matériau(x) de type sol, car

les effets génotoxiques peuvent se manifester bien en dessous des niveaux seuils de toxicité pour les

[25]

essais de toxicité aiguë et (sub)chronique (voir le Tableau 1). Il est recommandé d'employer une

[5]

procédure par étapes comprenant des essais umu sur extraits eau: sol 2:1 et sur extraits aqueux

concentrés 15 fois. L'extrait aqueux concentré doit être soumis à essai de façon complémentaire, si

aucun effet génotoxique n'a été déterminé sur l'éluat du sol.

Si ni l'éluat du sol/du matériau de type sol ni l'éluat concentré ne présentent de génotoxicité, mais qu'en

raison d'une analyse chimique ou d'une utilisation antérieure du site, il est suspecté que des substances

mutagènes extractibles par l'eau sont présentes, il convient de compléter l'évaluation par le test

[6]

d’Ames . Il est recommandé d'utiliser les souches Salmonella typhimurium TA 98 et TA 100 avec et sans

activation métabolique.

5.2.3 Choix de la batterie d’essais et évaluation des résultats d’essai pour évaluer la fonction

d’habitat

La fonction d'habitat des sols peut être caractérisée par les essais recommandés dans l’Annexe A de

l’ISO 15799. Cependant, une liste d’essais normalisés sélectionnés est proposée dans le Tableau 2, essais

dont la légitimitéa été démontrée pour évaluer la qualité du sol ainsi que pour fournir des expressions

pertinentes des paramètres d’essai, appropriés pour être utilisés comme critères de toxicité. D'autres

méthodes d'essai, qui ne sont pas encore harmonisées ou suffisamment validées, peuvent tout aussi

bien être appropriées. Il convient de les ajouter à la batterie d'essais proposée comme méthodes

supplémentaires, ou elles peuvent en remplacer d'autres pour des raisons économiques ou écologiques.

Si le résultat d'un essai est positif parmi la batterie d’essais minimale, il convient d'entreprendre une

évaluation détaillée, en prenant en compte les données analytiques (par exemple, concentrations

en métaux) et les propriétés physico-chimiques du sol, en particulier sa texture du sol et son pH. Si

plusieurs essais terrestres donnent des effets positifs, la fonction d'habitat du sol est significativement

restreinte.
Tableau 2 — Vue d'ensemble des organismes du sol pertinents et des sy
...

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