ISO 18400-301:2023
(Main)Soil quality — Sampling — Part 301: Sampling and on site semi-quantitative determinations of volatile organic compounds in field investigations
Soil quality — Sampling — Part 301: Sampling and on site semi-quantitative determinations of volatile organic compounds in field investigations
This document provides specific requirements and recommendations on soil sampling and semi-quantitative measurements in field investigations for volatile organic compounds (VOCs) that are not explicitly covered in the existing ISO 18400 series. In addition, it provides information on the preparation steps (choosing a sampling strategy, defining a sampling plan); describes sampling techniques (drilling techniques, sampling devices and procedures) and field measurements; and gives advice on conservation, packaging, transport and delivery to the laboratory in the context of VOCs (see soil sampling process described in Figure 2). VOCs to which this document can be applied include: — volatile aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, ethylbenzene, naphthalene; — aliphatic ethers such as methyl tert.-butyl ether(MTBE), ethyl tert.-butyl ether (ETBE) and tert.-amyl methyl ether (TAME); — volatile halogenated hydrocarbons such as tetrachloroethene and, trichloroethene. The document does not cover the volatile non-organic compounds. However, some information about these is provided in Annex D. This document provides requirements and guidance on the selection of drilling and sampling techniques for determining VOCs and how to use them. It clarifies the applicability and limits of the drilling and sampling techniques, taking into account the physical, chemical or biological reactions that can occur in soil. This document gives requirements and recommendations on the use of instrumental measurement techniques for determination of VOC concentrations in air, firstly in relation to worker safety, and subsequently for semi-quantitative measurements of volatiles during soil sampling. The following subjects are outside the scope of this document: — direct quantitative measurement of volatile compounds by field analysis laboratories; — investigations and evaluation of soil gas quality (these are dealt with ISO 18400 204); — safety risk assessment; and — analytical procedures.
Qualité du sol — Échantillonnage — Partie 301: Échantillonnage et mesures semi-quantitatives sur site des composés organiques volatils dans le cadre d’investigations sur le terrain
Le présent document fournit des exigences et des recommandations spécifiques relatives au prélèvement d’échantillons de sol et aux analyses semi-quantitatives dans le cadre d’investigations sur le terrain des composés organiques volatils (COV) qui ne sont pas explicitement couverts dans la série de normes existantes ISO 18400. En outre, il fournit des informations sur les étapes de préparation (choix de la stratégie d’échantillonnage, définition d’un plan d’échantillonnage); décrit les techniques d’échantillonnage (techniques de forage, dispositifs d’échantillonnage et modes opératoires de prélèvement) et les mesurages sur le terrain; et donne des recommandations sur la conservation, l’emballage, le transport et la livraison au laboratoire dans le contexte des COV (voir description du processus de prélèvement des échantillons de sol à la Figure 2). Les COV auxquels le présent document peut être appliqué comprennent: — les hydrocarbures aromatiques volatils tels que le benzène, le toluène, l’éthylbenzène, le naphtalène; — les éthers aliphatiques tels que l’éther méthylique tert-butylique (MTBE), l’éther éthylique tert-butylique (ETBE) et l’éther méthylique tert-amylique (TAME); — les hydrocarbures halogénés volatils tels que le tétrachloroéthylène et le trichloroéthylène. Le document ne couvre pas les composés volatils non organiques. Toutefois, des informations sur ces composés sont fournies dans l’Annexe D. Le présent document fournit des exigences et des recommandations relatives au choix de techniques de forage et d’échantillonnage adaptées pour l’analyse des COV et à la manière de les appliquer. Il clarifie l’applicabilité et les limites des techniques de forage et d’échantillonnage, en prenant en compte les réactions physiques, chimiques ou biologiques qui peuvent avoir lieu dans le sol. Le présent document fournit des exigences et des recommandations relatives à l’utilisation des techniques instrumentales de mesurage des COV dans l’air, d’abord en lien avec la sécurité des opérateurs, puis pour l’analyse semi-quantitative des composés volatils durant le prélèvement d’un échantillon de sol. Les sujets suivants ne relèvent pas du domaine d’application du présent document: — analyse quantitative directe de composés volatils par des laboratoires d’analyse sur le terrain; — investigations et évaluation de la qualité des gaz du sol (qui sont couvertes dans l’ISO 18400 204); — évaluation des risques pour la sécurité; et — modes opératoires d’analyse.
General Information
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 18400-301
First edition
2023-09
Soil quality — Sampling —
Part 301:
Sampling and on site semi-
quantitative determinations of
volatile organic compounds in field
investigations
Qualité du sol — Échantillonnage —
Partie 301: Échantillonnage et mesures semi-quantitatives sur site
des composés organiques volatils dans le cadre d’investigations sur le
terrain
Reference number
© ISO 2023
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Website: www.iso.org
Published in Switzerland
ii
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 2
4 General aspects . 2
4.1 Using data from VOCs sampling . 2
4.2 Behaviour of volatile organic compounds (VOCs) . 3
4.3 Sampling strategy . 4
4.4 Sampling plan . 4
4.5 Sampling station . 4
4.6 Health and safety . . 5
5 Taking soil samples in the field. 6
5.1 General . 6
5.2 Drilling techniques to take undisturbed soil samples . 7
5.2.1 General . 7
5.2.2 Windowless core sampler . 8
5.2.3 Commentary on sampling from a windowless core sampler . 8
5.2.4 Window core sampler . 9
5.2.5 Sonic/Rota-sonic drilling . 10
5.2.6 Filling of boreholes . 11
5.3 Soil sampling techniques . 11
5.3.1 General . 11
5.3.2 Cutting cylinder filled in-situ and sealed .12
5.3.3 Small coring devices filled ex-situ and sealed (metal coring ring or
disposable plastic corer) . 13
5.3.4 Vial pre-filled with methanol . 17
5.3.5 Glass jar with no field preservation . 19
5.3.6 Advantages and limitations of sampling techniques .20
6 On site semi-quantitative measurement of volatile organic compounds .25
6.1 General . 25
6.2 Advantages and limitations of portable equipment . 26
7 Field storage and transport of samples .28
8 Cleaning of sampling equipment .28
9 Quality assurance and quality control .28
10 Data quality evaluation .29
11 Recording and reporting .29
Annex A (informative) Procedures for application of soil sampling techniques .30
Annex B (Informative) On site semi-quantitative measurement of volatiles organic
compounds types of measuring devices .37
Annex C (informative) Protocol for using a photo-ionisation detector .43
Annex D (informative) Sampling and on site semi-quantitative determinations of non-
organic volatile compounds in field investigations .47
Bibliography .51
iii
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 document 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).
ISO draws attention to the possibility that the implementation of this document may involve the use
of (a) patent(s). ISO takes no position concerning the evidence, validity or applicability of any claimed
patent rights in respect thereof. As of the date of publication of this document, ISO had not received
notice of (a) patent(s) which may be required to implement this document. However, implementers are
cautioned that this may not represent the latest information, which may be obtained from the patent
database available at www.iso.org/patents. ISO shall not be held responsible for identifying any or all
such patent rights.
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of 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
www.iso.org/iso/foreword.html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 190, Soil quality, Subcommittee SC 7,
Impact assessment.
A list of all parts in the ISO 18400 series can be found on the ISO website.
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
Introduction
Soil samples, especially those containing volatile organic compounds (VOCs), are subject to change as
a result of physical, chemical or biological reactions that can take place between the time of sampling
and the start of the analysis. The nature and intensity of these reactions is often such that, if the
necessary precautions are not taken during sampling, transport, storage and laboratory preparation,
the determined concentrations will be different from what they were at the time of sampling.
VOCs are flammable and typically toxic, carcinogenic, narcotic, or otherwise harmful to humans and
other biota and terrestrial and aquatic ecosystems, and can cause degradation of certain artificial
materials, including plastics. Human exposure can be by inhalation, ingestion (direct and indirect) and
dermal contact.
Volatile organic compounds (VOCs) are organic compounds that are volatile under normal
environmental/atmospheric conditions, although they can be found in the ground in the solid, liquid and
[1]
dissolved phase form as well as in the gaseous phase (ISO 11074:2015/Amd.1:2020 , 6.1.25 modified).
A knowledge of how VOCs can be present in the ground (organic phase, adsorbed phase, dissolved phase
and vapour phase), their distribution between soil matrix (i.e. solid, liquid and gaseous), and how they
can behave in soil is important. This is necessary in order to reduce uncertainties and to understand
how reliable determinations of concentrations in soil are likely to provide a realistic picture of potential
risks in any particular situation but also to better design remediation strategies.
Research and field experience have shown that:
a) depending on the management context, some sampling techniques are giving reliable results while
others can lead to underestimating results;
b) if soil samples for VOC analysis are incorrectly collected and handled during field sampling, storage
and laboratory preparation, a significant proportion of the volatiles compounds can be lost.
Therefore, it is important that the applied sampling techniques, and procedures for conservation,
packaging, transport, delivery to the laboratory and laboratory preparation are well chosen, in relation
to the degree of accuracy expected.
The decision maker and project leader in charge of investigations are responsible for choice of a soil
sampling method that will provide representative soil samples and reduce uncertainties for subsequent
interpretation. The selection of appropriate techniques and procedures depends on the objectives
of the investigations, the soil characteristics, the nature of the volatiles compounds being targeted
and possible organizational constraints in the field. Such attention and care assists in the collection
of representative samples so that the analytical results later provide a reliable basis for estimating
potential risks. In general, investigations performed on a sample in the laboratory can provide evidence
for the sample only. Whether this can be transferred to the soil or site of interest and how far it can be
valid should be considered carefully; however this is not within the scope of this document.
The main objective of this document is to help all stakeholders (technicians, project leaders, owner,
authorities and laboratories) carry out adequate determination of VOCs when VOCs are known to be
present or suspected in the soil. It provides requirements and guidance on the selection of relevant
methods that can be used for taking soil samples, minimizing in the process the possible loss of VOCs
before, during and after collection of soil samples. This document distinguishes two main approaches to
the collection of soil samples (in-situ sampling methods and ex-situ sub-sampling methods) and clarifies
their use, their applicability and limits. The description of each method takes into account the physical,
chemical or biological reactions that can occur in soil and how it influences VOCs determination. For
example, this document can provide field operators, project leaders and laboratories, an overview of
relevant methods for measuring VOCs concentrations in soil, that minimize the possible loss of VOCs
before, during and after sample collection.
This document also lists the main measurement instruments for semi-quantitative determination of
VOCs during soil sampling (e.g. photoionization detector).
v
This document can be used when preparing field investigations or to analyse the results of such
investigations. In particular, planning the sampling and measurement procedures can require
considerable time, resources, competent staff and quality control during their implementation.
This investigation can be part of a broader environmental investigation or can be limited to only VOCs.
Laboratories adopt procedures that will yield accurate results for the sample as presented to the
laboratory. The sampling methods described are suitable for use in connection with, amongst others,
[2] [3] [4]
the analytical methods described in ISO 15009, ISO 16558-1 and ISO 22155 .
International Standards within the total investigation program are shown in Figure 1.
vi
NOTE 1 The numbers in circles define the key elements (1 to 7) of the investigation program.
NOTE 2 This figure displays a generic process which can be amended when necessary.
NOTE 3 The step requiring undertaking a sample pretreatment to produce a laboratory sample (see
ISO 18400-201 “Physical pretreatment in the field”) is not applicable in the context of VOC sampling.
NOTE 4 When a vial with methanol is used, preservation of sample is done on site, not in the laboratory.
vii
NOTE 5 Step 5 “extraction” consists of agitating the soil sample with the methanol. It is done once the sample
is at the laboratory.
NOTE 6 The role of this document is illustrated in Figure 2.
Figure 1 — Links between the essential elements of an investigation programme
Figure 2 — Soil sampling process described in this standard in the context of VOCs
viii
INTERNATIONAL STANDARD ISO 18400-301:2023(E)
Soil quality — Sampling —
Part 301:
Sampling and on site semi-quantitative determinations of
volatile organic compounds in field investigations
1 Scope
This document provides specific requirements and recommendations on soil sampling and semi-
quantitative measurements in field investigations for volatile organic compounds (VOCs) that are
not explicitly covered in the existing ISO 18400 series. In addition, it provides information on the
preparation steps (choosing a sampling strategy, defining a sampling plan); describes sampling
techniques (drilling techniques, sampling devices and procedures) and field measurements; and gives
advice on conservation, packaging, transport and delivery to the laboratory in the context of VOCs (see
soil sampling process described in Figure 2).
VOCs to which this document can be applied include:
— volatile aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, ethylbenzene, naphthalene;
— aliphatic ethers such as methyl tert.-butyl ether(MTBE), ethyl tert.-butyl ether (ETBE) and tert.-
amyl methyl ether (TAME);
— volatile halogenated hydrocarbons such as tetrachloroethene and, trichloroethene.
The document does not cover the volatile non-organic compounds. However, some information about
these is provided in Annex D.
This document provides requirements and guidance on the selection of drilling and sampling techniques
for determining VOCs and how to use them. It clarifies the applicability and limits of the drilling and
sampling techniques, taking into account the physical, chemical or biological reactions that can occur
in soil.
This document gives requirements and recommendations on the use of instrumental measurement
techniques for determination of VOC concentrations in air, firstly in relation to worker safety, and
subsequently for semi-quantitative measurements of volatiles during soil sampling.
The following subjects are outside the scope of this document:
— direct quantitative measurement of volatile compounds by field analysis laboratories;
— investigations and evaluation of soil gas quality (these are dealt with ISO 18400 204);
— safety risk assessment; and
— analytical procedures.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 11074, Soil quality — Vocabulary
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 11074 and the following apply:
ISO and IEC maintain terminology databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at https:// www .electropedia .org/
3.1
small coring device
instrument used to obtain small cores of soil for analyses
Note 1 to entry: The instrument can either be an apparatus that is used to take metal coring ring (see 5.3.3.2) or
a disposable plastic corer (see 5.3.3.3).
3.2
cutting cylinder
cylindrical device with removable top and base forced into the surface of the ground/exposed soil to
obtain an undisturbed sample
Note 1 to entry: Cutting cylinders can be reused if the size and shape is standardized between sampling institutes
and laboratories. A commonly used specification is a stainless-steel cutting cylinder that has an internal diameter
of 38 mm and a length of 200 mm which yields a sample volume of 226 ml.
[SOURCE: ISO 11074:2015/Amd.1:2020, 4.4.7 modified — the brackets have been removed; a note to
entry has been added.]
3.3
sampling technique
all appropriate procedures and sampling devices to obtain samples in the field for soil description and
laboratory testing and analysis
Note 1 to entry: The manner of selection of the sampling technique is to be described in the sampling plan.
[SOURCE: ISO 11074:2015, 4.4.29 modified — “and describe samples of soil or soil material, either in
the field or during transportation and in laboratory“ has been replaced by “samples in the field for soil
description and laboratory testing and analysis”.]
4 General aspects
4.1 Using data from VOCs sampling
Depending on the management context under consideration, the soil sampling strategy shall be chosen
to ensure that the samples are representative of the volume of soil concerned and that the resulting
data are sufficient in number and quality to meet the intended objective.
Where the aim of the investigation is to assess the health and safety risks from inhalation of vapours,
risk assessments are based primarily on concentrations measured in soil gas or in ambient air (e.g.
in a confined space), but it is common practice, and sometimes necessary, to also measure VOCs in
groundwater and soil.
For soils, the applied sampling technique depends on the objectives of the investigations, the soil
characteristics, the nature of the volatiles compounds being targeted and any organisational constraints
in the field. This choice should also be based on an understanding and consideration of the factors that
can compromise the analytical results by causing loss, or occasionally addition of VOCs.
Research studies have shown that if soil samples for VOC analysis are incorrectly collected and handled
during field sampling, storage and laboratory preparation, a significant proportion of the volatile
compounds can be lost.
American studies (Hewitt 1996 and 1999) show that loss by volatilisation occurs mostly within minutes
to hours, while loss by biodegradation can extend over some days to several weeks. They show losses of
10 % to 15 % in just 5 min of exposure of the soil to air. These losses are greater than 90 % for TCE in
less than 40 min.
The application of suitable sampling techniques and procedures for conservation is therefore required
to preserve the sample, limit the loss of compounds through volatilisation or biodegradation.
If these aspects are carefully considered in the sampling plan, the collected sample should meet the
requirement of representativeness. The analytical results consequently are likely to provide a reliable
basis for estimating potential risks.
Results from soil sampling are only valid for the sample taken. They should be transposed to the
soil environment or the studied site with caution and with the help of additional information and
observations.
The decision maker and project leader in charge of investigations are responsible of the selection of
a soil sampling method that will provide representative soil samples and reduce uncertainties for
subsequent interpretation.
It is assumed that methanol immersion and use of a small coring device yield equivalent results.
Publications of performance studies on the use of these two methods are available. French trials have
also made it possible to compare (in order of magnitude) the sampling methods (metal coring ring,
glass jar with no field preservation and vial prefilled with methanol).
NOTE For more information, see References [19] to [25].
4.2 Behaviour of volatile organic compounds (VOCs)
Before defining a soil sampling strategy, it is necessary to understand the behaviour of volatile
compounds in soil. Particular attention to the following characteristics is needed:
a) VOCs are most likely to be present in soil following incidents such as spillages or leaks;
b) VOCs can be present in solution in water, in the vapour phase, sorbed to soil particles, present
between particles as a non-aqueous phase liquid (NAPL);
c) VOCs can be preferentially associated with soil organic matter, including plant remains, or
preferentially present in soil pore spaces and finer soil fractions;
d) concentrations of VOCs are likely to vary according to the types of soil (e.g. sand, clays), soil
properties (e.g. grain size, moisture, organic matter) and in particular in the transition zone
between two soil horizons;
e) concentrations of VOCs can vary by orders of magnitude over very short distances (e.g. a few
centimetres).
Soil conditions with the highest potential for vapour intrusion (dry granular soil – high vapour
permeability) are also the most difficult in which to accurately measure VOC concentrations.
Conversely, moist homogenous fine soil (e.g. clay) are the easiest soil types in which to accurately
measure concentrations, but typically represent the lowest potential for vapour intrusion due to their
low vapour permeability.
Particular attention should be paid to the likely small-scale variations in concentrations and how VOCs
can be present. It should be kept in mind, that the results received from the investigation of a sample
are valid for the sample only. Transferring them to the soil or the site under investigation should be
done with great care and with the aid of additional information and observations.
4.3 Sampling strategy
The sampling strategy specifies context, objectives and the samples to collect (e.g. number and type)
and where to collect them from (location, depth, etc.).
[9]
NOTE For general guidance on sampling strategies, see ISO 18400-104 .
4.4 Sampling plan
Soil samples are subject to modifications as a result of physical, chemical or biological reactions that
can take place between the time of sampling and the start of the analysis. Especially when targeting
VOCs, these shall be minimised. Therefore, precautions should be taken during the sampling process,
transport and storage and laboratory preparation.
The possible observed modifications in the soil sample and losses can be linked mainly to the following
factors:
— volatilization during drilling and sampling activities that result in a disturbance of soil structure, or
aeration of soil samples and alteration of ambient vapour pressure;
— diffusion through the sample container during storage/shipping;
— biodegradation and chemical degradation during storage/shipping;
— volatilization losses during laboratory operations, for example, sampling methods that involve
sample handling or sub-sampling in the laboratory.
These processes can influence sample results by either lowering concentrations or producing detectable
biodegradation or chemical degradation products not present in the initial sample.
An important part of the sampling plan is to consider the importance of these changes. The sampling
plan should specify, in consultation with the laboratory performing the analysis, procedures for
sampling; and for preservation, storage and transport of samples; and any requirements specific to the
method (s) of analysis to be employed.
When determining VOCs, single, undisturbed samples are usually collected for laboratory use: these
samples are high quality discrete samples that are collected at a specified depth under controlled
conditions that limit any physical or chemical disturbance of the sample. Specifically, none of the
constituents of the sample should have been altered during the sampling process.
Assessment of a situation usually involves a lot of information about different media. For example, it
could involve cross-referencing soil samples with measurements (in situ and/or in the laboratory), soil
gas results, visual and field observations (colour, etc.).
All information about type of samples and applied sampling techniques should be described in the
sampling plan.
[6]
NOTE For general guidance on sampling plans, see ISO 18400-101 .
4.5 Sampling station
Sampling in accordance with this document usually requires good working conditions, as far as possible
shielded from the weather (rain, wind, hot sun, etc.) at a designated location (sampling station). It
requires dexterity, careful attention to the detailed application of the procedures and careful recording
of everything that is done.
The sampling station should provide, a sheltered environment which allows samples to be collected,
field measurements to be made, and soil descriptions to be carried out. It should also minimise the
potential for cross-contamination, for example, from exhaust fumes, smoking and perfume.
A sampling station should ordinarily be established so that:
a) the material to be sampled can be accessed;
b) equipment can be laid out;
c) equipment can be cleaned if necessary;
d) samples can be transferred to temporary on-site storage;
e) samples can be prepared for transport off site; and
f) all operations and observations can be recorded (see Clause 11).
If a sampling station is not established, the reason should be recorded, and the potential impact on the
reliability of sampling noted. When the sampling is carried out from an in-situ surface or disturbed
recovered material, the sampling operation should be completed as close to the sampling location as
possible once the sample has been taken into the sampling device.
NOTE The arrangements for sampling from a core obtained with windowless sampler or similar require
special attention (see 5.2.2).
4.6 Health and safety
A health and safety risk assessment shall be undertaken prior to investigation which looks into the
risks associated with the sampling techniques that are to be used, as well as other site-specific risks
associated with intrusive site investigation, when dealing with soil containing VOCs.
Field operators should have appropriate first aid training.
All necessary measures shall be taken when selecting and applying sampling techniques to protect
health and safety of those carrying out the work, anyone entering the site (with or without permission),
and the general public (e.g. the occupants of neighbouring properties) and to avoid harm to the
environment.
Risks associated with sampling soil containing VOCs which can be associated with direct contact and
inhalation of toxic and potentially carcinogenic substances, shall be minimized by:
— appropriate design of the sampling techniques (use of drilling and sampling techniques to limit soil
exposure to the atmosphere);
— provision of suitable personal protective equipment (PPE), such as chemical resistant gloves, eye
protection and respiratory equipment where necessary;
— ceasing drilling and sealing the bored hole (this may be permanently or temporarily whilst advice
is sought) if anything untoward is encountered (e.g. unexpectedly high concentrations of VOCs or
positive gas flows) during drilling.
Before carrying out any intrusive sampling, checks for services should be made.
Appropriate training shall be given to ensure that personnel understand the precautions required
when sampling soil containing VOCs and when using specific sampling methods, such as sampling into
vials containing methanol or jars with no field preservation.
Methanol (toxic and flammable liquid) can present risks for the environment, health and safety. Vials
containing methanol should thus be used according to a standard protocol in order to prevent exposure.
When immersion in methanol (toxic and flammable liquid) is chosen as the sample preservation
method, then it is the responsibility of the user to establish appropriate safety and health practices
and to ensure compliance with national regulatory conditions. These include undertaking sampling in
a well-ventilated area, and access to washing and first aid facilities, including the provision of an eye
wash. Field operators should have appropriate first aid training.
[8]
NOTE 1 For general guidance on safety, see ISO 18400-103 .
NOTE 2 More information on the potential effects of contaminated soil on human exposure can be found in
[5]
ISO 15800 .
NOTE 3 A French trial has also made it possible to assess operator exposure in the field during soil sampling.
See Reference [29].
5 Taking soil samples in the field
5.1 General
The drilling and sampling technique should be chosen taking into account:
— the objectives of the investigation;
— the required analytical data quality objectives which includes detection limits;
— the concentration range of interest if known;
— the soil’s characteristics : type of soil (made ground, gravels, compact soil, dry sand, bedrock,…);
— the access conditions;
— the presence of asbestos and other hazardous substances;
— what VOCs are likely to be present based on the conceptual site model and the preliminary
investigation.
As highlighted in Figure 3, implementing soil sampling techniques usually consists of two steps:
a) gaining access to the chosen depth at the sampling point using the relevant drilling equipment;
b) taking soil samples with an in-situ sampling method or an ex-situ sub-sampling method.
The following soil sampling techniques can be used in the context of VOCs - soil sample is taken and
preserved in:
— a cutting cylinder filled in-situ that is immediately gas-tight sealed and sent to a laboratory;
— a small coring device (metal coring ring or disposable plastic corer), filled ex-situ that is immediately
gas-tight sealed and sent to a laboratory;
— a vial pre-filled with methanol (soil extruded ex-situ from a syringe or an appropriate coring tool)
sent to a laboratory.
Publications of performance studies on the use of these methods are available (see References [21] to
[26]).
Sampling into a glass jar with no preservation is not recommended to determine VOCs but where such
a method is necessary, due to the specifics of the soil type or design of the investigation, every effort
should be made to minimise as far as practical the loss of volatiles to atmosphere prior to sampling.
NOTE Sampling into a glass jar can lead to a recurrent underestimation of the results (i.e. VOC content in
soils). This phenomenon is of varying magnitude according to the nature of the soils, the compounds present
such as halogenated VOCs, etc. However, in certain special cases, a glass jar without field preservation can be
used, provided that this is justified and the reasons recorded. The conditions of application and limitations of
this method are presented in 5.3.1 and 5.3.5.
Key
more suitable for VOCs
a
Sampling technique used in certain special cases.
Figure 3 — Drilling and sampling techniques
5.2 Drilling techniques to take undisturbed soil samples
5.2.1 General
This subclause provides specific information on possible drilling techniques to preserve the soil
structure and collect undisturbed soil samples in the context of VOCs.
It provides information on how to select the appropriate drilling and sampling equipment when
sampling and measuring VOCs. In this context, special attention shall be paid to the preservation of the
sample to minimize VOCs losses and ensure the safety and health of the operator and the protection of
the environment.
[7]
NOTE For more information about drilling techniques, see ISO 18400-102 .
A key consideration for choosing a drilling technique is the ability to take soil samples representative
of in-situ conditions. Samples submitted for laboratory analysis shall be capable of being tested for
physical and chemical properties and for this reason the sample shall not be physically altered by the
drilling technique.
The drilling techniques recommended in this subclause allow minimal soil disturbance and limit the
loss of VOCs. Drilling techniques such as the windowless core sampler are effective for volatiles, as they
allow for:
— collection of an undisturbed sample from the extruded core;
— preservation of the integrity of the samples and minimization of losses of VOCs;
— limitation of cross contamination;
— limitation of soil exposure to the atmosphere.
5.2.2 Windowless core sampler
Windowless core samplers (see Figure 4) are appropriate for use when VOCs are investigated.
A conventional windowless core sampler, while not generally maintaining the strict integrity of the
soil sample (possible loss of solids, water and/or NAPL), is considered the best practical technique for
limiting the loss of volatile compounds.
Note that this drilling technique requires more handling and time before sampling (extraction of the
core, cutting of the plastic liner), than a window core sampler or other drilling techniques with no
plastic liner.
Figure 4 — Windowless core sampler with a plastic liner
Strict sample integrity can be provided by a windowless core sampler coupled with cryogenic core
sampler (e.g. nitrogen freezing of soils). This technique, which has been the subject of research work, is
however rarely used in an operational context of investigation of contaminated sites. As such, it is not
described here.
5.2.3 Commentary on sampling from a windowless core sampler
As indicated in 5.2.1, windowless sampling is generally preferred when the objective is the
determination of VOCs. There should be little, if any, loss of volatiles during drilling and when the
material to be sampled is contained within a plastic liner which can be extracted from the metal casing
at the designated sampling station prior to the sample being taken. It is (conceptually) possible to cap
the ends of the liner temporarily if necessary. Some interaction between the liner and some VOCs cannot
be ruled out so sampling needs to be done expeditiously.
The minimum diameter for a plastic liner should be 3 cm. The sending of liners to laboratory should
be avoided because of several practical problems in preservation during transport and laboratory
sampling, e.g. cooling.
No other samples should be taken from the core and geotechnical examination of the core should only
be carried out when all samples required for determination of VOCs have been taken. The geotechnical
logging of the core should only be carried out when all samples required for determination of VOCs
have been taken. After this operation, other soil samples can be collected from the core (that has been
exposed to the atmosphere) but only to determine non-volatile compounds.
If the core is not retained in a plastic liner, no attempt should be made before sampling to screen the
exposed surface, for example using a PID (photo ionization detector) device to locate high and low
levels of measures, or to describe the material cored, as this will delay sampling and is likely to lead to
loss of VOCs.
As the plastic liner is not compatible with halogenated VOCs, the soil core should not be left in contact
with the plastic for too long, e.g. core sections from the plastic liner should not be stored and sent to the
laboratory for analysis.
However, if the core is retained in the liner, headspace screening can be carried out on the unsampled
soil, using a PID that is inserted in holes made in the liner in order to orientate the areas to be sampled
(see B.1.2 and Figure B.2).
Whichever practice is used to open the liner, the sample should be taken as soon as possible once the
liner has been opened.
NOTE 1 Field screening, such as use of a PID (photo-ionization detector), can be used on the remaining
material after samples are collected, to inform the analysis plan. If the sample liner is split open (see NOTE 2), the
core is retained in the liner whilst sampling is carried out.
NOTE 2 It is customary to split the liner open along its full length either with a single cut from a blade or with
two parallel cuts so that a thin strip of material is exposed. Splitting the liner requires skill and the right tool(s).
It can be made easier by having a frame in which the core can sit with the knife(s) held by the frame.
NOTE 3 Splitting the liner along its full length has the disadvantage that VOCs can be lost along the full length
whilst sampling is carried out at a specific location along the core. Thus, opening small windows in the liner
where sampling is to be carried out immediately prior to sampling is preferable.
NOTE 4 An alternative approach, when the material in the core is suitable, is to saw, taking care to avoid
heating, an intact core (including plastic liner) into several sections (e.g. four), and sampling vertically into the
cut ends (duplicate samples can be taken from adjacent cut faces). It could be possible to sample the original top
and bottom of the core provided these are temporarily sealed and exposed material is first removed to create a
fresh surface (e.g. using a bulb-planter or similar). Alternatively, a short section of the core could be removed by
sawing to expose a new surface. The task is made easier by use of a supporting frame (saw horse).
NOTE 5 After collecting samples for determination of VOCs, headspace screening can be carried out on the
unsampled soil, followed by logging of the core (see 6.1 for a procedure that can be used).
NOTE 6 When selecting a screening method, such as a PID, the capabilities and limitations of the method is
clearly understood (for example an 11,7 eV lamp is required to screen for certain chlorinated solvents instead of
the standard 10,6 eV lamp) – see B.1.
5.2.4 Window core sampler
The window core sampler (see Figure 5) is not the most appropriate technique to obtain samples for
testing for volatiles: a part of soil (external soil core) is exposed to the atmosphere just before sampling,
which can cause loss of compounds by volatilization.
As this technique is not able to completely preserve the soil structure (compression and following
expansion while pushing the sampler into the ground and drawing it back), it should be used only with
justification (should be recorded and reported) and with caution for the subsequent sampling in some
specific situations. It can be used, for example, when access is difficult for other techniques in a building
as it can be in the form of a small and easily transportable tool.
...
NORME ISO
INTERNATIONALE18400-301
Première édition
2023-09
Qualité du sol — Échantillonnage —
Partie 301:
Échantillonnage et mesures semi-
quantitatives sur site des composés
organiques volatils dans le cadre
d’investigations sur le terrain
Soil quality — Sampling —
Part 301: Sampling and on site semi-quantitative determinations of
volatile organic compounds in field investigations
Numéro de référence
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y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
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CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: +41 22 749 01 11
E-mail: copyright@iso.org
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives .2
3 Termes et définitions . 2
4 Aspects généraux . 2
4.1 Exploitation des données relatives à l’échantillonnage des COV . 2
4.2 Comportement des composés organiques volatils (COV) . . 3
4.3 Stratégie d’échantillonnage . 4
4.4 Plan d’échantillonnage . 4
4.5 Zone de prélèvement . 5
4.6 Santé et sécurité . 5
5 Prélèvement des échantillons de sol sur le terrain . 6
5.1 Généralités . 6
5.2 Techniques de forage pour prélever des échantillons de sol non remaniés . 8
5.2.1 Généralités . 8
5.2.2 Carottier sans fenêtre . 9
5.2.3 Remarques sur l’échantillonnage au moyen d’un carottier sans fenêtre . 9
5.2.4 Carottier à fenêtre . . 10
5.2.5 Forage sonique/rotosonique . 11
5.2.6 Remplissage des trous de forage .12
5.3 Techniques d’échantillonnage de sol .12
5.3.1 Généralités .12
5.3.2 Cylindre de carottage rempli in situ et scellé .13
5.3.3 Petits dispositifs de carottage remplis ex situ et scellés (emporte-pièce
métallique ou échantillonneur à usage unique) . 14
5.3.4 Flacon pré-rempli de méthanol . 18
5.3.5 Flacon en verre sans moyen de préservation sur le terrain . 21
5.3.6 Avantages et limites des techniques d’échantillonnage .22
6 Mesurage semi-quantitatif de composés organiques volatils sur site .26
6.1 Généralités . 26
6.2 Avantages et limites des appareils portatifs . 27
7 Stockage sur le terrain et transport des échantillons .29
8 Nettoyage de l’équipement d’échantillonnage .29
9 Assurance qualité et contrôle qualité .29
10 Évaluation de la qualité des données .30
11 Enregistrement et notification .30
Annexe A (informative) Modes opératoires d’application des techniques d’échantillonnage
de sol .31
Annexe B (Informative) Types de dispositifs de mesure pour le mesurage semi-quantitatif
de composés organiques volatils sur site .39
Annexe C (informative) Protocole d’utilisation d’un détecteur à photo-ionisation .45
Annexe D (informative) Échantillonnage et mesures semi-quantitatives sur site des
composés volatils non organiques dans le cadre d’investigations sur le terrain .49
Bibliographie .53
iii
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’ISO attire l’attention sur le fait que la mise en application du présent document peut entraîner
l’utilisation d’un ou de plusieurs brevets. L’ISO ne prend pas position quant à la preuve, à la validité et
à l’applicabilité de tout droit de propriété revendiqué à cet égard. À la date de publication du présent
document, l’ISO n’avait pas reçu notification qu’un ou plusieurs brevets pouvaient être nécessaires à sa
mise en application. Toutefois, il y a lieu d’avertir les responsables de la mise en application du présent
document que des informations plus récentes sont susceptibles de figurer dans la base de données de
brevets, disponible à l’adresse www.iso.org/patents. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de 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, la signification des termes et expressions
spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de la conformité, ou pour toute 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 www.iso.org/iso/foreword.html.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 190, Qualité du sol, sous-comité SC 7,
Évaluation des impacts.
Une liste de toutes les parties de la série ISO 18400 se trouve sur le site Web de l’ISO.
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/members.html.
iv
Introduction
Les échantillons de sol, notamment ceux contenant des composés organiques volatils (COV), sont
enclins à se modifier par suite de réactions physiques, chimiques ou biologiques pouvant survenir
entre le moment de l’échantillonnage et le début de l’analyse. La nature et l’intensité de ces réactions
sont souvent telles que, si les précautions nécessaires ne sont pas prises pendant l’échantillonnage,
le transport, le stockage et la préparation en laboratoire, les concentrations déterminées différeront de
celles qu’elles étaient au moment de l’échantillonnage.
Les COV sont inflammables et généralement toxiques, cancérigènes, narcotiques, ou nocifs pour les
personnes ainsi que pour les écosystèmes terrestres et aquatiques et autres biotes, et peuvent dégrader
certains matériaux artificiels, dont le plastique. L’exposition des personnes peut se faire par inhalation,
ingestion (directe et indirecte) et par contact avec la peau.
Les composés organiques volatils (COV) sont des composés organiques qui sont volatils dans des
conditions environnementales/atmosphériques normales, bien qu’ils puissent être présents dans
[1]
le sol en phase solide, liquide et dissoute, ainsi qu’en phase gazeuse (ISO 11074:2015/Amd.1:2020,
6.1.25 modifié).
Il est important de savoir sous quelle forme les COV peuvent être présents dans le sol (phase organique,
phase adsorbée, phase dissoute et phase vapeur) et de connaître leur distribution entre les phases du sol
(solide, liquide et gazeuse), ainsi que leur comportement dans le sol. Cela est nécessaire afin de réduire
les incertitudes et de déterminer si les concentrations mesurées dans le sol sont fiables et permettent
d’avoir une représentation réaliste des risques potentiels dans un contexte particulier, mais aussi de
mieux concevoir les stratégies de dépollution.
Les études issues de la recherche et l’expérience sur le terrain ont montré que:
a) selon le contexte de gestion, certaines techniques d’échantillonnage fournissent des résultats
fiables, tandis que d’autres peuvent conduire à une sous-estimation des résultats;
b) si les échantillons de sol voués à l’analyse des COV sont incorrectement prélevés et manipulés lors
de l’échantillonnage sur le terrain, du stockage et de la préparation en laboratoire, une proportion
significative des composés volatils peut être perdue.
Il est donc important de bien choisir les techniques d’échantillonnage appliquées et les modes
opératoires de conservation, d’emballage, de transport, de livraison au laboratoire et de préparation en
laboratoire, en fonction du degré d’exactitude attendu.
Le décideur et le chef de projet en charge des investigations sont responsables du choix de la
méthode d’échantillonnage du sol afin de fournir des échantillons de sol représentatifs et de réduire
les incertitudes pour l’interprétation ultérieure. La sélection de techniques et de modes opératoires
appropriés dépend des objectifs des investigations, des caractéristiques du sol, de la nature des composés
volatils ciblés et des éventuelles contraintes organisationnelles sur le terrain. Une étude attentive de
ces aspects lors du plan d’échantillonnage facilite le prélèvement d’échantillons représentatifs de sorte
que les résultats d’analyse donneront ensuite une base fiable pour estimer les risques potentiels. En
général, les investigations menées sur un échantillon en laboratoire ne peuvent donner un résultat que
pour cet échantillon. Il convient d’examiner avec attention si ce résultat peut ou non être transposé au
sol ou au site étudié et dans quelle mesure il peut être valide. Cet aspect n’est toutefois pas couvert par
le domaine d’application du présent document.
Le présent document vise principalement à aider toutes les parties prenantes (techniciens, chefs
de projet, propriétaires, autorités et laboratoires) à déterminer correctement la concentration
des COV lorsque leur présence dans le sol est avérée ou suspectée. Il fournit des exigences et des
recommandations pour la sélection des méthodes pertinentes qui peuvent être utilisées pour prélever
des échantillons de sol, réduisant ainsi le plus possible la perte potentielle de COV avant, pendant et
après le prélèvement d’échantillons de sol. Le présent document différencie deux approches principales
pour le prélèvement des échantillons de sol (les méthodes d’échantillonnage in situ et les méthodes de
sous-échantillonnage ex situ) et clarifie leur utilisation, leur applicabilité et leurs limites. La description
v
de chaque méthode prend en compte les réactions physiques, chimiques ou biologiques qui peuvent
survenir dans le sol et la manière dont elle influence l’analyse des COV. Par exemple, ce document peut
fournir aux opérateurs sur le terrain, aux chefs de projet et aux laboratoires une vue d’ensemble des
méthodes adaptées pour mesurer les concentrations de COV dans les sols, en réduisant au minimum les
pertes possibles de COV avant, durant et après le prélèvement des échantillons de sol.
Le présent document répertorie également les principaux appareils de mesure permettant une analyse
semi-quantitative des COV durant le prélèvement d’un échantillon de sol (par exemple, détecteur à
photo-ionisation).
Le présent document peut être utilisé lors de la préparation des investigations de terrain ou pour
analyser les résultats de ces investigations. La planification des modes opératoires de prélèvement et
de mesure peut notamment exiger un temps et des ressources considérables, du personnel compétent
et un contrôle de la qualité pendant leur mise en œuvre.
Cette investigation peut faire partie d’une investigation environnementale plus vaste ou peut être
limitée uniquement aux COV. Les laboratoires choisissent des modes opératoires qui donneront des
résultats exacts pour l’échantillon tel qu’il est reçu au laboratoire. Les méthodes d’échantillonnage
décrites sont appropriées pour une utilisation conjointe avec, entre autres, les méthodes d’analyse
[2] [3] [4]
décrites dans l’ISO 15009 , l’ISO 16558-1 et l’ISO 22155 .
Les Normes internationales qui traitent de certains éléments du programme d’investigation sont
présentées à la Figure 1.
vi
NOTE 1 Les chiffres encerclés définissent les éléments clés (1 à 7) du programme d’investigation.
NOTE 2 Cette figure présente un processus générique qui peut être modifié si nécessaire.
NOTE 3 L’étape exigeant d’entreprendre un prétraitement d’échantillon pour produire un échantillon pour
laboratoire (voir ISO 18400-201 «Prétraitement physique sur le terrain») n’est pas applicable dans le contexte de
l’échantillonnage des COV.
vii
NOTE 4 En cas d’utilisation d’un flacon avec du méthanol, la préservation de l’échantillon est réalisée sur site
et non en laboratoire.
NOTE 5 L’étape 5 «extraction» consiste à mettre sous agitation l’échantillon de sol dans le méthanol. Cette
étape est réalisée après réception de l’échantillon au laboratoire.
NOTE 6 Le rôle de ce document est illustré à la Figure 2.
Figure 1 — Liens entre les éléments essentiels d’un programme d’investigation
Figure 2 — Processus de prélèvement d’échantillons de sol décrit dans la présente norme
dans le contexte des COV
viii
NORME INTERNATIONALE ISO 18400-301:2023(F)
Qualité du sol — Échantillonnage —
Partie 301:
Échantillonnage et mesures semi-quantitatives sur
site des composés organiques volatils dans le cadre
d’investigations sur le terrain
1 Domaine d’application
Le présent document fournit des exigences et des recommandations spécifiques relatives au
prélèvement d’échantillons de sol et aux analyses semi-quantitatives dans le cadre d’investigations sur
le terrain des composés organiques volatils (COV) qui ne sont pas explicitement couverts dans la série
de normes existantes ISO 18400. En outre, il fournit des informations sur les étapes de préparation
(choix de la stratégie d’échantillonnage, définition d’un plan d’échantillonnage); décrit les techniques
d’échantillonnage (techniques de forage, dispositifs d’échantillonnage et modes opératoires de
prélèvement) et les mesurages sur le terrain; et donne des recommandations sur la conservation,
l’emballage, le transport et la livraison au laboratoire dans le contexte des COV (voir description du
processus de prélèvement des échantillons de sol à la Figure 2).
Les COV auxquels le présent document peut être appliqué comprennent:
— les hydrocarbures aromatiques volatils tels que le benzène, le toluène, l’éthylbenzène, le naphtalène;
— les éthers aliphatiques tels que l’éther méthylique tert-butylique (MTBE), l’éther éthylique tert-
butylique (ETBE) et l’éther méthylique tert-amylique (TAME);
— les hydrocarbures halogénés volatils tels que le tétrachloroéthylène et le trichloroéthylène.
Le document ne couvre pas les composés volatils non organiques. Toutefois, des informations sur ces
composés sont fournies dans l’Annexe D.
Le présent document fournit des exigences et des recommandations relatives au choix de techniques de
forage et d’échantillonnage adaptées pour l’analyse des COV et à la manière de les appliquer. Il clarifie
l’applicabilité et les limites des techniques de forage et d’échantillonnage, en prenant en compte les
réactions physiques, chimiques ou biologiques qui peuvent avoir lieu dans le sol.
Le présent document fournit des exigences et des recommandations relatives à l’utilisation des
techniques instrumentales de mesurage des COV dans l’air, d’abord en lien avec la sécurité des
opérateurs, puis pour l’analyse semi-quantitative des composés volatils durant le prélèvement d’un
échantillon de sol.
Les sujets suivants ne relèvent pas du domaine d’application du présent document:
— analyse quantitative directe de composés volatils par des laboratoires d’analyse sur le terrain;
— investigations et évaluation de la qualité des gaz du sol (qui sont couvertes dans l’ISO 18400 204);
— évaluation des risques pour la sécurité; et
— modes opératoires d’analyse.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur
contenu, des exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique.
Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les
éventuels amendements).
ISO 11074, Qualité du sol — Vocabulaire
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et les définitions de l’ISO 11074 ainsi que les 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: disponible à l’adresse https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse https:// www .electropedia .org/
3.1
petit dispositif de carottage
instrument utilisé pour obtenir de petites carottes de sol pour analyses
Note 1 à l'article: L’instrument peut être soit un emporte-pièce métallique (voir 5.3.3.2), soit un échantillonneur à
usage unique (voir 5.3.3.3).
3.2
cylindre de carottage
dispositif cylindrique à couvercle et fond amovibles, introduit en force dans la surface de la terre/du sol
exposé pour obtenir un échantillon non remanié
Note 1 à l'article: Les cylindres de carottage peuvent être réutilisés si la taille et la forme sont normalisées entre
les établissements et les laboratoires d’échantillonnage. Une spécification fréquemment appliquée est un cylindre
de carottage en acier inoxydable présentant un diamètre interne de 38 mm et une longueur de 200 mm, ce qui
donne un volume de prélèvement de 226 ml.
[SOURCE: ISO 11074:2015/Amd.1:2020, 4.4.7 modifié — les parenthèses ont été supprimées; une note à
l’article a été ajoutée.]
3.3
technique d’échantillonnage
tout mode opératoire et tout dispositif d’échantillonnage permettant d’obtenir des échantillons sur le
terrain pour la description du sol et les essais et l’analyse en laboratoire
Note 1 à l'article: Le plan d’échantillonnage doit comporter une description de la méthode de sélection de la
technique d’échantillonnage.
[SOURCE: ISO 11074:2015, 4.4.29 modifié — «et de décrire des échantillons de sol ou de matériau du sol,
que ce soit sur le terrain, au cours du transport ou en laboratoire» a été remplacé par «des échantillons
sur le terrain pour la description du sol et les essais et l’analyse en laboratoire».]
4 Aspects généraux
4.1 Exploitation des données relatives à l’échantillonnage des COV
En fonction du contexte de gestion considéré, la stratégie d’échantillonnage du sol doit être choisie de
manière à garantir que les échantillons sont représentatifs du volume de sol concerné et que le nombre
et la qualité des données résultantes sont suffisants pour répondre à l’objectif visé.
Lorsque l’objectif de l’investigation est d’évaluer les risques pour la santé et la sécurité liés à l’inhalation
de vapeurs, la détermination du risque repose principalement sur les concentrations mesurées dans
les gaz du sol ou dans l’air ambiant (par exemple dans un espace confiné), mais il est courant, et parfois
nécessaire, de mesurer également les COV dans les eaux souterraines et le sol.
Pour les sols, la technique d’échantillonnage appliquée dépend des objectifs des investigations,
des caractéristiques du sol, de la nature des composés volatils ciblés et de toute contrainte
organisationnelle sur le terrain. Il convient que ce choix s’appuie également sur une compréhension et
une prise en compte des facteurs susceptibles de compromettre les résultats d’analyse en entraînant
des pertes ou, parfois, l’ajout de COV.
Les études ont montré que si les échantillons de sol voués à l’analyse des COV sont incorrectement
prélevés et manipulés lors de l’échantillonnage sur le terrain, du stockage et de la préparation en
laboratoire, une proportion significative des composés volatils peut être perdue.
Les études américaines (Hewitt 1996 et 1999) montrent que la perte par volatilisation se produit
majoritairement en quelques minutes à quelques heures, alors que la perte par biodégradation peut
s’étendre sur une durée de quelques jours à quelques semaines. Elles mettent en évidence des pertes de
10 % à 15 % en à peine 5 min d’exposition des sols à l’air. Ces pertes sont > 90 % pour le TCE en moins
de 40 min.
L’application de techniques d’échantillonnage et de modes opératoires de conservation adaptés est donc
requise pour préserver l’échantillon, limiter la perte de composés par volatilisation ou biodégradation.
Une étude attentive de ces aspects lors du plan d’échantillonnage facilitera le prélèvement d’échantillons
représentatifs, de sorte que les résultats d’analyse donneront ensuite une base fiable pour estimer les
risques potentiels.
Les résultats issus de l’échantillonnage du sol ne sont valables que pour l’échantillon prélevé. Il convient
de les transposer au milieu sol ou au site étudié avec prudence et à l’aide d’informations et d’observations
complémentaires.
Le décideur et le chef de projet en charge des investigations sont responsables du choix de la méthode
d’échantillonnage du sol afin de fournir des échantillons de sol représentatifs et de réduire les
incertitudes pour l’interprétation ultérieure.
Il est présumé que l’immersion dans le méthanol et l’utilisation d’un petit dispositif de carottage donnent
des résultats équivalents. Des publications des études de performance relatives à l’utilisation de ces
deux méthodes sont disponibles. Des essais français ont également permis d’apporter des éléments de
comparaison (en ordre de grandeur) des méthodes d’échantillonnage (emporte-pièce métallique, flacon
en verre sans préservation sur le terrain et flacon pré-rempli de méthanol).
NOTE Pour plus d’informations, voir les Références [19] à [25].
4.2 Comportement des composés organiques volatils (COV)
Avant de définir une stratégie d’échantillonnage d’un sol, il est nécessaire de comprendre le
comportement des composés volatils dans le sol. Une attention particulière doit être accordée aux
caractéristiques suivantes:
a) les COV se retrouvent dans le sol le plus souvent après des incidents tels que des déversements ou
des fuites;
b) les COV peuvent être présents en solution dans l’eau, en phase vapeur, être adsorbés sur des
particules du sol, ou être présents entre les particules sous la forme d’un liquide en phase non
aqueuse (NAPL, de l’anglais «non-aqueous phase liquid»);
c) les COV peuvent être préférentiellement associés à la matière organique du sol, notamment celle
issue de la décomposition de végétaux, ou être préférentiellement présents dans les espaces poreux
et les fractions plus fines du sol;
d) les concentrations de COV sont susceptibles de varier selon le type de sol (par exemple, sable,
argiles), les propriétés du sol (par exemple, granulométrie, humidité, matière organique) et
notamment dans les zones de transition entre différents types de sols;
e) les concentrations de COV peuvent varier de plusieurs ordres de grandeur sur de très courtes
distances (par exemple, sur quelques centimètres).
Les conditions de sol ayant le plus fort potentiel d’intrusion de vapeur (sol granulaire sec, perméabilité
élevée à la vapeur) sont également les plus difficiles à échantillonner pour mesurer les concentrations de
COV avec exactitude. À l’inverse, les sols fins humides homogènes (par exemple, l’argile) sont les types de
sols dans lesquels il est le plus simple de mesurer les concentrations avec exactitude, mais représentent
généralement le plus faible potentiel d’intrusion de vapeur en raison de leur faible perméabilité à la
vapeur.
Il convient d’accorder une attention particulière aux probables variations de concentration à petite
échelle et à la forme sous laquelle les COV peuvent être présents. Il convient de garder à l’esprit que les
résultats reçus de l’investigation d’un échantillon ne sont valables que pour l’échantillon. Il convient
de les transposer au sol ou au site étudié avec prudence et à l’aide d’informations et d’observations
complémentaires.
4.3 Stratégie d’échantillonnage
La stratégie d’échantillonnage spécifie le contexte, les objectifs et les échantillons à prélever
(par exemple, nombre et type) et l’endroit où les prélever (position, profondeur, etc.).
[9]
NOTE Pour des recommandations générales sur les stratégies d’échantillonnage, voir l’ISO 18400-104 .
4.4 Plan d’échantillonnage
Les échantillons de sol peuvent subir des modifications par suite de réactions physiques, chimiques
ou biologiques pouvant survenir entre le moment de l’échantillonnage et le début de l’analyse.
En particulier, lors du ciblage des COV, ceux-ci doivent être réduits le plus possible. Il convient donc que
des précautions soient prises pendant le processus d’échantillonnage, le transport et le stockage et la
préparation en laboratoires.
Les possibles modifications de l’échantillon de sol et les pertes peuvent être principalement liées aux
facteurs suivants:
— volatilisation lors des activités de forage et de prélèvement qui induisent un remaniement de la
structure du sol ou une aération des échantillons de sol et des modifications de la pression de vapeur
ambiante;
— diffusion hors du conteneur d’échantillon pendant le stockage/l’expédition;
— biodégradation et dégradation chimique pendant le stockage/l’expédition;
— pertes par volatilisation au cours des opérations de laboratoire, par exemple les méthodes
d’échantillonnage qui impliquent la manipulation ou le sous-échantillonnage des échantillons en
laboratoire.
Ces réactions peuvent influencer les résultats des échantillons soit en abaissant les concentrations,
soit en formant des produits détectables qui n’étaient pas présents dans l’échantillon initial par
biodégradation ou dégradation chimique.
Une part importante du plan d’échantillonnage vise à examiner l’importance de ces modifications.
Il convient que le plan d’échantillonnage spécifie, en consultation avec le laboratoire effectuant l’analyse,
les modes opératoires d’échantillonnage, ainsi que de préservation, de stockage et de transport des
échantillons, ainsi que toutes les exigences spécifiques à la ou aux méthodes d’analyse à utiliser.
Dans le cas d’une analyse des COV, des échantillons unitaires et non remaniés sont généralement prélevés
pour le laboratoire: ces échantillons sont des échantillons distincts de bonne qualité qui sont prélevés
à une profondeur spécifiée dans des conditions contrôlées qui limitent tout remaniement physique ou
chimique de l’échantillon. En particulier, il convient qu’aucun des composants de l’échantillon ne soit
altéré lors du processus d’échantillonnage.
L’évaluation d’une situation implique généralement beaucoup d’informations sur différents milieux.
Par exemple, elle peut impliquer des renvois à des échantillons de sol avec des mesurages (in situ et/ou
en laboratoire), des résultats sur les gaz du sol, des observations visuelles et sur le terrain (couleur, etc.).
Il convient d’indiquer toutes les informations concernant les types d’échantillons et les techniques
d’échantillonnage utilisées dans le plan d’échantillonnage.
[6]
NOTE Pour des recommandations générales sur les plans d’échantillonnage, voir l’ISO 18400-101 .
4.5 Zone de prélèvement
L’échantillonnage effectué conformément au présent document requiert habituellement de bonnes
conditions de travail, protégées dans la mesure du possible des conditions météorologiques (pluie, vent,
soleil, etc.) à un endroit identifié (zone de prélèvement). Il exige de la rigueur, une attention particulière
à l’application des modes opératoires et une traçabilité de tout ce qui est réalisé.
Il convient que la zone de prélèvement soit située dans un environnement abrité qui permette de
prélever des échantillons, d’effectuer des mesurages sur le terrain et de réaliser des descriptions du sol.
Il convient également qu’elle réduise le plus possible le risque de contamination croisée, par exemple
due aux gaz d’échappement, au tabagisme et aux parfums.
Il convient habituellement d’identifier une zone de prélèvement de sorte à pouvoir:
a) accéder au matériau à prélever;
b) installer l’équipement;
c) nettoyer l’équipement si nécessaire;
d) transférer les échantillons vers une zone de stockage temporaire sur site;
e) préparer les échantillons pour leur transport hors du site; et
f) enregistrer toutes les opérations et observations (voir Article 11).
Si une zone de prélèvement n’est pas établie, il convient que le motif soit enregistré et l’impact potentiel
sur la fiabilité de l’échantillonnage noté. Lorsque le prélèvement est effectué sur une surface in situ
ou sur un matériau récupéré remanié, il convient de terminer l’opération d’échantillonnage aussi
près que possible de la zone de prélèvement après que l’échantillon a été prélevé dans le dispositif
d’échantillonnage.
NOTE Les dispositions de prélèvement d’une carotte de sol obtenue avec un carottier sans fenêtre ou un
équipement similaire exigent une attention particulière (voir 5.2.2).
4.6 Santé et sécurité
Une évaluation des risques pour la santé et la sécurité doit être réalisée avant toute investigation afin
d’identifier les risques associés aux techniques d’échantillonnage qui seront utilisées, ainsi que les
autres risques propres au site encourus lors d’une investigation intrusive, en présence de COV dans les
sols.
Il convient que les opérateurs sur le terrain aient été formés aux premiers secours.
Lors du choix et de l’application des techniques d’échantillonnage, toutes les mesures nécessaires
doivent être prises pour préserver la santé et assurer la sécurité des personnes exécutant les travaux,
de toute personne pénétrant sur le site (avec ou sans autorisation) et du public de manière générale
(par exemple, les occupants de sites voisins) et pour éviter de nuire à l’environnement.
Les risques associés au prélèvement d’échantillons de sol contenant des COV, qui peuvent être associés à
un contact direct et une inhalation de substances toxiques et potentiellement cancérigènes doivent être
réduits le plus possible:
— par une conception appropriée des techniques d’échantillonnage (recours à des techniques de forage
et d’échantillonnage permettant de limiter l’exposition du sol à l’atmosphère);
— par la mise à disposition d’un équipement de protection individuelle (EPI), tel que des gants résistant
aux produits chimiques, des protections oculaires et un équipement respiratoire si nécessaire;
— en arrêtant la foration et en rebouchant le sondage (cela peut être de manière permanente ou
temporaire dans l’attente d’instructions) si quoi que ce soit d’indésirable est rencontré (par exemple,
des concentrations inattendues de COV ou des débits de gaz positifs) pendant le forage.
Avant d’effectuer un échantillonnage intrusif, il convient de respecter les consignes suivantes.
Une formation appropriée doit être délivrée aux membres du personnel pour qu’ils prennent
connaissance des précautions requises lors du prélèvement d’échantillons de sol contenant des COV ou
lors de l’utilisation de méthodes d’échantillonnage spécifiques, telles qu’un prélèvement dans un flacon
contenant du méthanol ou un flacon sans moyen de préservation sur le terrain.
Le méthanol (liquide toxique et inflammable) peut présenter des risques pour l’environnement, la santé
et la sécurité. Il convient donc d’utiliser les flacons contenant du méthanol conformément à un protocole
normalisé afin d’éviter toute exposition.
Lorsque l’immersion dans du méthanol (liquide toxique et inflammable) est choisie comme méthode
de préservation de l’échantillon, il est de la responsabilité de l’utilisateur d’établir des pratiques
appropriées en matière de santé et de sécurité et de s’assurer du respect des conditions réglementaires
nationales. Le fait de réaliser l’échantillonnage dans une zone bien ventilée et l’accès à des installations
de rinçage et de premiers secours, notamment la mise à disposition de rince-œil, sont des exemples de
mesures à mettre en œuvre. Il convient que les opérateurs sur le terrain aient été formés aux premiers
secours.
[8]
NOTE 1 Pour des recommandations générales sur la sécurité, voir l’ISO 18400-103 .
NOTE 2 De plus amples informations concernant l’impact potentiel du sol contaminé sur l’exposition des
[5]
personnes peuvent être obtenues dans l’ISO 15800 .
NOTE 3 Un essai français a également permis d’évaluer l’exposition des opérateurs sur le terrain pendant
l’échantillonnage du sol. Voir la Référence [29].
5 Prélèvement des échantillons de sol sur le terrain
5.1 Généralités
Il convient de choisir la technique de forage et d’échantillonnage en tenant compte des éléments
suivants:
— les objectifs de l’investigation;
— les objectifs de qualité des résultats d’analyse, notamment les limites de détection;
— la gamme de concentration étudiée, si elle est connue;
— les caractéristiques du sol: type de sol (sol remanié, graviers, sols compacts, sable sec,
substrat rocheux, etc.);
— les conditions d’accès;
— la présence d’amiante et d’autres substances dangereuses;
— quels COV sont susceptibles d’être présents en fonction du schéma conceptuel du site et des
investigations préliminaires.
Comme cela est mis en lumière à la Figure 3, la mise en œuvre des techniques d’échantillonnage de sol
comprend habituellement deux étapes:
a) l’accès à la profondeur choisie pour le point d’échantillonnage avec un équipement de forage adapté;
b) le prélèvement des échantillons de sol au moyen d’une méthode d’échantillonnage in situ ou d’une
méthode de sous-échantillonnage ex situ.
Les techniques d’échantillonnage de sol suivantes peuvent être utilisées dans le contexte des COV.
L’échantillon de sol est prélevé et conservé dans:
— un cylindre de carottage rempli in situ, qui est immédiatement scellé afin d’être étanche aux gaz et
envoyé au laboratoire;
— un petit dispositif de carottage (emporte-pièce métallique ou échantillonneur à usage unique)
rempli ex situ, qui est immédiatement scellé afin d’être étanche aux gaz et envoyé au laboratoire;
— un flacon pré-rempli de méthanol (sol extrait ex situ à partir d’une seringue ou d’un outil de carottage
approprié) envoyé au laboratoire.
Des publications des études de performance relatives à l’utilisation de ces méthodes sont disponibles
(voir Références [21] à [26]).
L’échantillonnage dans un flacon en verre sans moyen de préservation n’est pas recommandé pour
mesurer les COV mais lorsqu’une telle méthode est nécessaire, du fait des spécificités du type de sol ou
de la conception de l’investigation, il convient de tout mettre en œuvre pour réduire le plus possible et
autant que possible les pertes de composés volatils vers l’atmosphère avant l’échantillonnage.
NOTE L’échantillonnage dans un flacon en verre peut conduire à une sous-estimation récurrente des
résultats (c’est-à-dire de la teneur en COV dans les sols). Ce phénomène est d’une ampleur variable selon la
nature des sols, les composés présents tels que les COV halogénés, etc. Cependant, dans certains cas particuliers,
un flacon en verre sans moyen de préservation sur le terrain peut être utilisé, à condition que cela soit justifié et
que les raisons soient enregistrées. Les conditions d’application et les limites de cette méthode sont présentées
en 5.3.1 et 5.3.5.
Légende
plus adapté aux COV
a
Technique d’échantillonnage utilisée dans certains cas particuliers.
Figure 3 — Techniques de forage et d’échantillonnage
5.2 Techniques de forage pour prélever des échantillons de sol non remaniés
5.2.1 Généralités
Le présent paragraphe donne des informations spécifiques sur les techniques de forage possibles pour
préserver la structure du sol et prélever des échantillons de sol non remaniés dans le contexte des COV.
Il donne des informations sur la manière de choisir l’équipement de forage et de prélèvement adéquat
dans le cas d’un prélèvement et d’un mesurage des COV. Dans ce contexte, une attention particulière
doit être accordée à la préservation de l’échantillon pour réduire le plus possible les pertes de COV et
garantir la sécurité et la santé de l’opérateur ainsi que la protection de l’environnement.
[7]
NOTE Pour plus d’informations sur les techniques de forage, voir l’ISO 18400-102 .
Un aspect déterminant pour le choix d’une technique de forage est la capacité à prélever des échantillons
de sol représentatifs des conditions in situ. Les propriétés physiques et chimiques des échantillons
destinés à être analysés en laboratoire doivent pouvoir être évaluées et les échantillons ne doivent donc
pas être physiquement modifiés par la technique de forage.
Les techniques de forage recommandées dans le présent paragraphe permettent un remaniement de
sol minimal et limitent les pertes de COV. Des techniques de forage telles que le carottier sans fenêtre
sont efficaces pour les composés volatils car elles permettent:
— le prélèvement d’un échantillon non remanié à partir de la carotte de sol extraite;
— la préservation de l’intégrité des échantillons et la limitation le plus possible des pertes de COV;
— une limitation de la contamination croisée;
— une limitation de l’exposition du sol à l’atmosphère.
5.2.2 Carottier sans fenêtre
Les carottiers sans fenêtre (voir Figure 4) sont appropriés pour la recherche des COV.
Le carottier sans fenêtre classique, s’il ne conserve généralement pas la stricte intégrité de l’échantillon
de sol (pertes possibles de matériaux solides, d’eau et/ou de NAPL), est cependant considéré comme la
technique optimale p
...
Questions, Comments and Discussion
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