ISO 18772:2008
(Main)Soil quality — Guidance on leaching procedures for subsequent chemical and ecotoxicological testing of soils and soil materials
Soil quality — Guidance on leaching procedures for subsequent chemical and ecotoxicological testing of soils and soil materials
ISO 18772:2008 provides guidance on the appropriate use of leaching tests on soil and soil materials, in order to determine the leaching behaviour in the framework of impact assessment, or for compliance and comparison purposes, including information on the following: the choice of leaching tests, depending on the nature of the problem to be solved and the specific features of the different tests; the interpretation of the test results; the limitations of the tests. In this respect, it is important to keep in mind that leaching tests do not aim to simulate real field conditions, but are designed to address the contact between a solid and a liquid phase for different purposes that are described in ISO 18772:2008. ISO 18772:2008 only concerns natural, contaminated and agricultural soils and soil materials. Questions relating to the leaching of wastes are not covered by ISO 18772:2008. It also does not cover the subject of bioavailability of contaminants to living organisms, which is covered by ISO 17402.
Qualité du sol — Lignes directrices relatives aux modes opératoires de lixiviation en vue d'essais chimiques et écotoxicologiques ultérieurs des sols et matériaux du sol
L'ISO 18772:2008 donne des indications sur l'utilisation appropriée des essais de lixiviation appliqués à des sols et des matériaux du sol afin de déterminer le comportement à la lixiviation dans le cadre d'une évaluation d'impact ou à des fins de conformité ou de comparaison. Il donne notamment des informations concernant ce qui suit: le choix des essais de lixiviation en fonction de la nature du problème à résoudre et des caractéristiques propres aux différents essais; l'interprétation des résultats d'essai; les limites des essais. À cet effet, il est important d'être conscient que les essais de lixiviation n'ont pas pour but de simuler des conditions réelles sur site, mais qu'ils sont conçus pour étudier le contact entre une phase solide et une phase liquide, et ce à différentes fins décrites dans l'ISO 18772:2008. L'ISO 18772:2008 concerne uniquement les sols naturels, contaminés et agricoles, et les matériaux du sol. Les questions relatives à la lixiviation des déchets ne sont pas traitées par l'ISO 18772:2008. Elle ne concerne pas non plus la biodisponibilité des contaminants pour les organismes vivants, ce sujet étant traité par l'ISO 17402.
General Information
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 18772
First edition
2008-02-15
Soil quality — Guidance on leaching
procedures for subsequent chemical and
ecotoxicological testing of soils and soil
materials
Qualité du sol — Lignes directrices relatives aux modes opératoires de
lixiviation en vue d'essais chimiques et écotoxicologiques ultérieurs des
sols et matériaux du sol
Reference number
ISO 18772:2008(E)
©
ISO 2008
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ISO 18772:2008(E)
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ISO 18772:2008(E)
Contents Page
Foreword. iv
Introduction . v
1 Scope .1
2 Normative references .1
3 Terms and definitions .2
4 General approach .3
4.1 Aim of leaching tests.3
4.2 How to choose leaching tests .4
4.3 Usefulness of leaching tests to understand and characterise different mechanisms
occurring in soil.7
5 Case 1: Application of leaching tests to determine the leaching behaviour of soil in the
framework of impact assessment.8
5.1 Presentation and description of the assessment methodology.8
6 Case 2: Compliance and comparison purposes .13
7 Description of test methods .14
7.1 Laboratory methods for basic characterisation and compliance/quality control testing.14
7.2 Large-scale columns and lysimeter.25
8 Example: how to use leaching test results to assess the impact of soil on groundwater .26
8.1 General.26
8.2 Use of leaching behaviour determination in subsequent transfer and impact assessment .27
Annex A (informative) Schematic representation of a contaminated site with relevant targets.28
Annex B (informative) Comparison at different scales of testing
(laboratory, lysimeter and field scale) .29
Bibliography .32
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ISO 18772:2008(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 18772 was prepared by Technical Committee ISO/TC 190, Soil quality, Subcommittee SC 7, Soil and site
assessment.
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ISO 18772:2008(E)
Introduction
Current soil and soil-materials management (risk assessment practices or regulations) is often based only on
the total amount of contaminants in soil. However, total composition is inadequate for the assessment of
several types of impacts such as impacts on soil, groundwater and surface water due to leaching and
subsequent transport of contaminants (inorganic, organic and natural radionuclides) with water. Indeed, for
many constituents, a significant fraction of the total content is essentially non-leachable, that is to say non-
removable when it comes into contact with a liquid.
Thus, a key aspect to assess the possible management solutions for soil and soil materials in relation to the
presence of contaminant is the release-to-the-water phase. This can be addressed with leaching tests which
can be used to characterise the source term when performing impact assessment and also for the
determination of a leached amount of contaminants when checking compliance with respect to existing limits
or for comparison purposes (e.g. quality control, treatment efficiency).
These statements are relevant for natural, contaminated and agricultural soils and also for soil materials.
Leaching tests, particularly those developed for soil and soil materials, are suitable for the following
applications:
a) Application of leaching tests to determine the leaching behaviour in the framework of impact assessment
Generally, impact assessment is based on the source/pathway/receptor framework.
⎯ Source: assess the release, identify speciation of constituents and retention mechanisms.
⎯ Receptor: determine the potential targets.
⎯ Pathway: estimate the transfer of the source towards the target (e.g. underground water, surface water,
plants, soil organisms, ecosystems).
In this process, leaching tests are used to characterise the source term (so-called characterisation tests) in
accordance with a given scenario (e.g. contamination of the groundwater due to a contaminated site or a soil
amended with sludges), which can either be generic or site-specific.
Leaching tests may also be used as a tool to assess bioavailability (see ISO 17402).
b) Application of leaching tests for compliance and comparison
Based on the background information on the soil and soil materials sampled (e.g. origin, nature of constituents
and contaminants, existing documented information, leaching behaviour), relatively simple and quick leaching
tests can be performed for compliance and comparison purposes. In contrast to characterisation tests, this
type of test is not designed to provide information on leaching mechanisms and controlling factors. However, it
should be possible to link the information obtained with compliance tests to the more elaborate
characterisation tests.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 18772:2008(E)
Soil quality — Guidance on leaching procedures for
subsequent chemical and ecotoxicological testing of soils and
soil materials
1 Scope
This International Standard provides guidance on the appropriate use of leaching tests on soil and soil
materials, in order to determine the leaching behaviour in the framework of impact assessment, or for
compliance and comparison purposes, including information on the following:
⎯ the choice of leaching tests, depending on the nature of the problem to be solved and the specific
features of the different tests;
⎯ the interpretation of the test results;
⎯ the limitations of the tests.
In this respect, it is important to keep in mind that leaching tests do not aim to simulate real field conditions,
but are designed to address the contact between a solid and a liquid phase for different purposes that are
described in this International Standard.
This International Standard only concerns natural, contaminated and agricultural soils and soil materials.
Questions relating to the leaching of wastes are not covered by this International Standard. It also does not
cover the subject of bioavailability of contaminants to living organisms, which is covered by ISO 17402.
Leaching tests are designed and used for characterisation of the source term. It may be possible to address
transport aspects with leaching tests if some basic requirements are known (e.g. hydrodynamic), thus allowing
the determination of key transport parameters (e.g. retardation factors, particle-facilitated transport,
attenuation processes).
In this International Standard, when the term “soil” is only quoted to simplify the writing, the broader term “soil
and soil materials” shall be considered.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this International Standard. For
dated references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO/TS 21268-1, Soil quality — Leaching procedures for subsequent chemical and ecotoxicological testing of
soil and soil materials — Part 1: Bach test using a liquid to solid ratio of 2 l/kg dry matter
ISO/TS 21268-2, Soil quality — Leaching procedures for subsequent chemical and ecotoxicological testing of
soil and soil materials — Part 2: Bach test using a liquid to solid ratio of 10 l/kg dry matter
ISO/TS 21268-3:2007, Soil quality — Leaching procedures for subsequent chemical and ecotoxicological
testing of soil and soil materials — Part 3: Up-flow percolation test
ISO/TS 21268-4, Soil quality — Leaching procedures for subsequent chemical and ecotoxicological testing of
soil and soil materials — Part 4: Influence of pH on leaching with initial acid/base addition
EN 12920, Characterization of waste — Methodology for the determination of the leaching behaviour of waste
under specificied conditions
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ISO 18772:2008(E)
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
3.1
contaminants
substance or agent present in the soil as a result of human activity
NOTE There is no assumption in this definition that harm results from the presence of the contaminant.
[ISO 11074:2005]
3.2
eluate
solution obtained after the laboratory leaching procedure of a soil in contact with a leachant
3.3
leachant
liquid used in a leaching test
3.4
leachate
liquid that has percolated through soil under field conditions
3.5
leaching
dissolution and movement of dissolved substances caused by the movement and quality (e.g. pH, ionic
strength) of water or other liquids in the soil
NOTE 1 In pedology, leaching is defined as the movement of dissolved substances caused by the movement of water
or other liquids in the soil.
NOTE 2 Adapted from ISO 11074:2005.
3.6
leaching behaviour
release and time change in release from the soil upon contact with a leachant as affected by the conditions
specified in the scenario, especially within the specified time frame
3.7
liquid to solid ratio
L/S
ratio between the total amount of liquid (L in litres), which in this extraction is in contact with the soil sample,
and the dry mass of the sample (S in kilograms of dry matter)
NOTE L/S is expressed in l/kg.
3.8
lysimeter
large-scale experiment set-up to simulate scenario-specific exposure conditions under more controlled
conditions than in full-scale field conditions
3.9
multiparametric test
test aimed at measuring the influence of interrelated specific parameters on the release from a soil in the
considered scenario
2 © ISO 2008 – All rights reserved
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ISO 18772:2008(E)
3.10
parametric test
test aimed at measuring an intrinsic property of a soil or to measure the influence of a specific parameter on
the release from a soil in the considered scenario
NOTE This does not exclude the fact that other parameters may be influenced at the same time.
3.11
percolation
transport of infiltration water through a layer of soil
3.12
release
emission of constituents from a soil which pass through the external surface of a soil mass as specified in the
considered scenario
3.13
scenario
case defined by a set of normal and exceptional conditions relevant to a particular disposal or utilisation
situation for soil for the determination of the leaching behaviour within a specified time frame
3.14
simulation test
test aimed at simulating the combined effect of various parameters on the release in the scenario under
consideration
3.15
soil material
material coming from soil and displaced and/or modified by human activity, including excavated soil, dredged
materials, manufactured soils, and treated soils and fill materials
1)
[ISO 17402:— ]
3.16
source term
set of information characterising the release of constituents from soil
3.17
transfer term
set of information characterising the transfer of the source term through the soil and/or the groundwater
4 General approach
4.1 Aim of leaching tests
The aim of performing a leaching test is to determine the expected constituent concentrations in solution when
the leachant is placed in contact with a sample specimen under specified conditions. Many factors that
influence dissolution and subsequent release of organic and inorganic constituents from a soil can be
assessed through leaching tests.
Two main categories of leaching tests can be identified: static and dynamic tests. Among these categories, a
wide variety of test procedures is available in literature, depending on a limited set of test conditions (e.g. pH
of the leachant, liquid to solid ratio, contact time). The first question to emerge then is to know how to select
the appropriate leaching test. It shall be considered that this question can be reformulated in some situations
as how to select the appropriate set of leaching tests.
1) To be published.
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ISO 18772:2008(E)
4.2 How to choose leaching tests
4.2.1 For which purposes are leaching tests performed?
The first question is to determine whether leaching tests are performed to determine the leaching behaviour in
the framework of impact assessment, or for compliance and comparison purposes. In the first case, the
general approach to assess the leaching behaviour of contaminants from soils can be relevantly derived from
the methodology described in EN 12920. The second case implies that background information to which
leaching test results are to be compared is available (e.g. regulation, variability study, treatment efficiency).
This general approach is illustrated in Figure 1.
Figure 1 — General approach for the selection of the type of leaching tests
The aim of Table 1 is to allow easier identification of how to make the connection between the two cases of
approach (cases 1 and 2) and the situations that stakeholders face up to in terms of soil management
strategies.
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ISO 18772:2008(E)
Table 1 — Examples of management strategies and knowledge needed to fulfil the purpose
Management Related
Problem Description
strategy case
Impact Do the leaching properties of soil Case 1 No quality criteria are generally available that are
assessment, make it possible to comply with related directly to the leaching of organic compounds
including water quality criteria downstream from soil. However, quality criteria are available for
beneficial use/ of the site? groundwater and drinking water. In order to comply with
utilisation these criteria, the leaching properties of the soil shall be
determined and used as input for site-specific impact
assessment.
What is the present release of Case 1 The release of contaminants from the soil under
contaminants (snapshot) and what present conditions may be determined. The measured
is the impact on groundwater? release may be used to evaluate the present impact on
groundwater. This provides a first impression of the soil
properties with respect to leaching and whether the soil
is suitable for beneficial use/utilisation.
What is the maximal leachable Case 1 The maximal amount of contaminants that are available
amount of contaminant? for leaching may be determined according to a defined
time frame. For most soils (and other kinds of materials)
there is no correlation between the total solid content of
contaminants (either inorganic or hydrophobic for
organic ones) and the leachable amount.
How will the release of contami- Case 1 In risk assessment, it may be valuable to know if
nants change with time? leaching from the source term is almost constant for a
longer period or if it decreases within a shorter time
period. The leachate or eluate quality may be estimated
as a function of time.
May the release of contaminant Case 1 It shall be identified if there is a risk that the
change significantly due to exter- environment may influence the properties of the soil
nal influence over time? (e.g. pH changes) and whether the consequences of
these changes with respect to leaching of contaminants
from the soil should be known.
Disposal, or Do the leaching properties comply Case 2 Leaching-based acceptance criteria generally only
beneficial use/ with leaching-based regulatory concerned inorganic compounds. Soils for disposal or
utilisation criteria or with an available beneficial use/utilisation containing organic compounds
variability frame of leaching are still evaluated based on the total solid content.
characteristics?
Treatment Does this treatment process Case 2 Leaching properties may be determined for a given soil
change the leaching properties of before and after a treatment in order to determine the
the soil so that leaching criteria for ability of this treatment to make the soil comply with
disposal are fulfilled? acceptance criteria in disposal or beneficial
use/utilisation.
Does this treatment process Case 1 Leaching properties may be determined for a given
change the leaching properties? material before and after treatment of the soil in order to
evaluate if the treatment process is effective with
respect to reducing the release of contaminants.
Is it possible to improve the Case 1 By knowing the processes that control the release of
environmental properties of this contaminants from the soil, it may be possible to design
soil with respect to the release of or optimise the effective treatment processes.
contaminant by leaching?
Agricultural To what extent will the added Case 1 Leaching the soil sample after the addition of fertiliser
practices fertilisers or soil improvers be or soil improver will provide information for assessing
leached out of the soil? First the amount remaining in the soil after exposure in the
assessment field (it will help in defining whether a new treatment is
needed).
To what extent will the added Case 2 After having established a relationship between
fertilisers or soil improvers be laboratory testing and field exposure (see above),
leached out of the soil? Routine routine testing can be designed and performed.
testing
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ISO 18772:2008(E)
4.2.2 Hierarchy in testing
A hierarchy in test use is promoted, in which more realistic and sophisticated tests are used to determine the
leaching behaviour in the framework of impact assessment, whereas for quality control in soil processing or
quality variations within a specific source of soil or, more generally, for compliance verification, more simplified
tests are used.
The different kind of leaching tests can be gathered in three main categories, classified in ascending order of
representativity and complexity.
a) Compliance and quality control (QC) leaching tests
These tests can be used for an initial screening of the release of soil constituents to water (contact times
generally of one to a few days) or for checking compliance with respect to existing limit values or for the
intercomparison and classification of different types of soils. This kind of test does not cover, and hence
cannot allow, the assessment of the leaching behaviour of a soil in a given scenario. For typical
compliance and QC tests, see ISO/TS 21268-1 and ISO/TS 21268-2.
b) Basic characterisation
This type of test can provide the intrinsic properties of soils to be used in subsequent modelling of release
prediction.
⎯ Parametric tests. These tests are intended for measuring an intrinsic property of a material or the
effects (correlated) of specific parameters on release, on the basis of a contaminated material in an
envisaged scenario. ISO/TS 21268-4 describes a typical parametric test.
NOTE Diffusion coefficients, solubility or physical properties are examples of intrinsic properties of
materials.
Temperature, pH-value, liquid/solid ratio, redox potential, chemical properties or leaching-agent flow
rate are examples of specific parameters which influence the behaviour towards leaching.
⎯ Multiparametric tests. These tests are intended for measuring the combined effect of different
parameters on release in the relevant scenario. For a typical multiparametric leaching test, see
ISO/TS 21268-3.
For the first characterisation of a soil with these kinds of leaching tests, a direct use of test results, such
as multiplication by a factor to extrapolate from laboratory scale to field scale, is generally not possible.
c) Simulation tests
These tests are aimed at reproducing, as well as possible, the field conditions and/or conditions when
checking, on a large scale, the behaviour towards leaching predicted on the basis of the previous
parametric or multiparametric tests. Lysimetric tests (so-called lysimeters) or large-scale column tests are
examples of simulation tests.
Further information is given in 7.1.4.
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ISO 18772:2008(E)
4.3 Usefulness of leaching tests to understand and characterise different mechanisms
occurring in soil
Soils are made up of three distinct phases: the solid matrix itself, the liquid phase (sometimes including the
non-aqueous liquid phases) and the gaseous phase. Soil is also an ecosystem where biological activity takes
place. The behaviour of the soil constituents (inorganic constituents consisting of major, minor and trace
elements and organic constituents consisting of compounds of varying volatility and water solubility) within
these porous media is governed by very diverse mechanisms, among which can be cited:
a) mobilisation and release of constituents and their chemical or mineralogical form;
b) pattern of water circulation through the granular bed (convection, dispersion, preferential flow) which
regulates both the transfer and transport of constituents;
c) possible transport of dissolved constituents, especially constituents associated with organic carbon, and
substances bound to fine particles (e.g. colloids, clay particles) within the granular bed;
d) physico-chemical interactions of the liquid phase with the solid matrix (e.g. mineral oxides, organic
matter): adsorption/desorption, diffusion in stagnant water or other liquid or solid phases, diverse
physico-chemical reactions (precipitation/dissolution, complexing, acid/base neutralisation,
oxido-reduction, carbonation, ionic association/dissociation, etc.);
e) possible biological interactions (action of micro-organisms, mainly biodegradation or bioaccumulation).
The usefulness of leaching tests to the understanding and characterisation of the above mechanisms is
presented in Table 2 (in this table each mechanism is referenced by the letter of the above list).
Table 2 — Usefulness of leaching tests to understand and characterise
different mechanisms occurring in soil
Compliance and Simulation tests/
Mechanism Parametric tests Multiparametric tests
quality control tests lysimeters
a) x x x x
a a
b) — — x x
b c
c) — — x x
c
d) — x —
x
d c
e) — —
x x
a
With hydrodynamic characterisation, scenario information and modelling.
b
Without filtration device.
c
Previous information obtained with parametric and/or multiparametric tests, together with modelling, are needed to help in
interpreting results and in qualifying the mechanisms.
d
For example, by carrying out two tests in parallel, the first under biotic conditions and the second under abiotic conditions (all other
test conditions being equivalent), it is possible to determine the effect of biological activity on the release.
© ISO 2008 – All rights reserved 7
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ISO 18772:2008(E)
5 Case 1: Application of leaching tests to determine the leaching behaviour of soil
in the framework of impact assessment
5.1 Presentation and description of the assessment methodology
5.1.1 General
These issues are addressed according to the following 7-step procedure. More detailed information related to
the methodology can be found in EN 12920.
⎯ Step 1: Definition of the problem and the solution sought
⎯ Step 2: Description of the scenario
⎯ Step 3: Description of the source
⎯ Step 4: Determination of the influence of parameters on leaching behaviour
⎯ Step 5: Modelling of the leaching behaviour
⎯ Step 6: Behavioural model validation
⎯ Step 7: Conclusions
In that case, more than one test is needed to predict the release from soil under field conditions within a
certain time frame. The outcome of this assessment is a source description in terms of release, as a function
of time and external influences, for a given scenario.
5.1.2 Step 1: Definition of the problem and the solution sought
This step consists of describing what kind of soil is under study, what is the framework of the assessment (e.g.
regulation requirements) and what is the question to be answered (e.g. release of organic contaminants within
a certain time frame of a soil located in a contaminated site and for which the exposure conditions are well
known). In this step, the time scale, expected results and constituents under investigation shall be defined.
Examples of questions to be answered are given in Table 1.
5.1.3 Step 2: Description of the scenario
5.1.3.1 General
This step consists of the description of the following:
⎯ usual and exceptional exposure conditions of the soil in the studied scenario which may influence
properties (e.g. release) within the chosen time frame;
⎯ identification and relevance of the main influencing factors (and their related parameters) (e.g. rain and
infiltration rate into the soil).
8 © ISO 2008 – All rights reserved
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ISO 187
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 18772
Première édition
2008-02-15
Qualité du sol — Lignes directrices
relatives aux modes opératoires de
lixiviation en vue d'essais chimiques et
écotoxicologiques ultérieurs des sols et
matériaux du sol
Soil quality — Guidance on leaching procedures for subsequent
chemical and ecotoxicological testing of soils and soil materials
Numéro de référence
ISO 18772:2008(F)
©
ISO 2008
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ISO 18772:2008(F)
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ISO 18772:2008(F)
Sommaire Page
Avant-propos. iv
Introduction . v
1 Domaine d'application. 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions. 2
4 Approche générale . 4
4.1 But des essais de lixiviation. 4
4.2 Comment choisir les essais de lixiviation . 4
4.3 Utilité des essais de lixiviation pour comprendre et caractériser les différents
mécanismes intervenant dans le sol . 7
5 Cas 1: application d'essais de lixiviation pour déterminer le comportement à la lixiviation
d'un sol dans le cadre d'une évaluation d'impact . 8
5.1 Présentation et description de la méthode d'évaluation . 8
6 Cas 2: essais de conformité et de comparaison . 14
7 Description des méthodes d'essai. 14
7.1 Méthodes de laboratoire pour les essais de caractérisation de base et de
conformité/contrôle qualité . 14
7.2 Colonnes à grande échelle et lysimètre . 26
8 Exemple: utilisation des résultats des essais de lixiviation pour évaluer l'impact du sol
sur les eaux souterraines . 28
8.1 Généralités . 28
8.2 Utilisation de la détermination du comportement à la lixiviation dans l'évaluation
ultérieure du transfert et de l'impact. 28
Annexe A (informative) Représentation schématique d'un site contaminé
avec les cibles pertinentes . 30
Annexe B (informative) Comparaison à différentes échelles d'essai (en laboratoire, en lysimètre et
à échelle réelle) . 32
Bibliographie . 35
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ISO 18772:2008(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 18772 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 190, Qualité du sol, sous-comité SC 7, Évaluation
des sols et des sites.
iv © ISO 2008 – Tous droits réservés
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ISO 18772:2008(F)
Introduction
La gestion actuelle des sols et des matériaux du sol (pratiques d'évaluation des risques ou réglementation)
repose souvent uniquement sur la quantité totale de contaminants dans le sol. La composition totale n'est
toutefois pas adaptée pour évaluer plusieurs types d'impacts, comme les impacts sur le sol, les eaux
souterraines et les eaux superficielles dus à la lixiviation et au transport des contaminants qui s'ensuit
(contaminants inorganiques, organiques et radionucléides naturels) avec l'eau. De fait, une fraction
significative de la teneur totale en de nombreux constituants est en grande partie non lixiviable, c'est-à-dire
qu'elle n'est pas mobilisée au contact d'un liquide.
Ainsi, un aspect clé de l'évaluation des solutions de gestion possibles pour les sols et les matériaux du sol par
rapport à la présence de contaminants est leur relargage dans la phase aqueuse. Pour cela, il est possible de
procéder à des essais de lixiviation visant à caractériser le terme source lors d'une évaluation d'impact et à
déterminer la quantité de contaminants lixiviée lors d'un contrôle de conformité vis-à-vis de limites existantes,
ou à des fins de comparaison (contrôle qualité et efficacité du traitement, par exemple).
Ces informations concernent les sols naturels, contaminés et agricoles, et aussi les matériaux du sol.
Les essais de lixiviation et, en particulier, ceux développés pour les sols et les matériaux du sol sont
appropriés pour les applications suivantes.
a) Application des essais de lixiviation dans le but de déterminer le comportement à la lixiviation dans le
cadre d'une évaluation d'impact.
Une évaluation d'impact est généralement basée sur le schéma source/voie de transfert/récepteur.
⎯ Source: évaluer le relargage, identifier la spéciation des constituants et les mécanismes de rétention.
⎯ Récepteur: déterminer les cibles potentielles.
⎯ Voie de transfert: estimer le transfert depuis la source vers la cible (par exemple eaux souterraines, eaux
superficielles, plantes, organismes du sol, écosystèmes).
Au cours de ce processus, les essais de lixiviation servent à caractériser le terme source (essais dits de
caractérisation) suivant un scénario donné (contamination des eaux souterraines par un site pollué ou un sol
sur lequel des boues ont été épandues, par exemple), lequel peut être générique ou spécifique à un site.
Les essais de lixiviation peuvent également être un outil d'évaluation de la biodisponibilité (voir l'ISO 17402).
b) Application des essais de lixiviation à des fins de conformité ou de comparaison.
À partir d'informations contextuelles sur le sol et les matériaux du sol échantillonnés (par exemple origine,
nature des constituants et des contaminants, informations documentées existantes, comportement à la
lixiviation), il est possible de réaliser des essais de lixiviation relativement simples et rapides à des fins de
conformité ou de comparaison. Contrairement aux essais de caractérisation, ce type d'essais n'a pas pour but
de fournir des informations sur les mécanismes de lixiviation et les facteurs les contrôlant. Il devrait cependant
être possible de lier les informations obtenues lors d'essais de conformité aux essais de caractérisation, plus
élaborés.
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NORME INTERNATIONALE ISO 18772:2008(F)
Qualité du sol — Lignes directrices relatives aux modes
opératoires de lixiviation en vue d'essais chimiques et
écotoxicologiques ultérieurs des sols et matériaux du sol
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale donne des indications sur l'utilisation appropriée des essais de lixiviation
appliqués à des sols et des matériaux du sol afin de déterminer le comportement à la lixiviation dans le cadre
d'une évaluation d'impact ou à des fins de conformité ou de comparaison. Il donne notamment des
informations concernant ce qui suit:
⎯ le choix des essais de lixiviation en fonction de la nature du problème à résoudre et des caractéristiques
propres aux différents essais;
⎯ l'interprétation des résultats d'essai;
⎯ les limites des essais.
À cet effet, il est important d'être conscient que les essais de lixiviation n'ont pas pour but de simuler des
conditions réelles sur site, mais qu'ils sont conçus pour étudier le contact entre une phase solide et une phase
liquide, et ce à différentes fins décrites dans la présente Norme internationale.
La présente Norme internationale concerne uniquement les sols naturels, contaminés et agricoles, et les
matériaux du sol. Les questions relatives à la lixiviation des déchets ne sont pas traitées par la présente
Norme internationale. Elle ne concerne pas non plus la biodisponibilité des contaminants pour les organismes
vivants, ce sujet étant traité par l'ISO 17402.
Les essais de lixiviation sont conçus et utilisés pour caractériser le terme source. Il peut être possible de
traiter les aspects relatifs au transport au moyen d'essais de lixiviation si certaines exigences fondamentales
sont connues (hydrodynamiques par exemple) et permettent de ce fait de déterminer des paramètres de
transport clés (facteurs retardants, transport facilité par les particules, processus d'atténuation par exemple).
Lorsque le terme «sol» est utilisé seul à titre de simplification dans la présente Norme internationale, il doit
être compris au sens plus large de «sol et matériau du sol».
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application 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/TS 21268-1, Qualité du sol — Modes opératoires de lixiviation en vue d'essais chimiques et
écotoxicologiques ultérieurs des sols et matériaux du sol — Partie 1: Essai en bâchée avec un rapport
liquide/solide de 2 l/kg de matière sèche
ISO/TS 21268-2, Qualité du sol — Modes opératoires de lixiviation en vue d'essais chimiques et
écotoxicologiques ultérieurs des sols et matériaux du sol — Partie 2: Essai en bâchée avec un rapport
liquide/solide de 10 l/kg de matière sèche
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ISO 18772:2008(F)
ISO/TS 21268-3, Qualité du sol — Modes opératoires de lixiviation en vue d'essais chimiques et
écotoxicologiques ultérieurs des sols et matériaux du sol — Partie 3: Essai de percolation à écoulement
ascendant
ISO 21268-4, Qualité du sol — Modes opératoires de lixiviation en vue d'essais chimiques et
écotoxicologiques ultérieurs des sols et matériaux du sol — Partie 4: Essai de dépendance au pH avec ajout
initial d'acide/base
EN 12920, Caractérisation des déchets — Méthodologie pour la détermination du comportement à la
lixiviation d'un déchet dans des conditions spécifiées
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
3.1
contaminants
substance ou agent présent(e) dans le sol du fait de l'activité humaine
NOTE La présente définition ne pose pas l'hypothèse de l'existence d'un danger dû à la présence du contaminant.
[ISO 11074:2005]
3.2
éluat
solution obtenue après la lixiviation en laboratoire d'un sol en contact avec un lixiviant
3.3
lixiviant
liquide utilisé lors d'un essai de lixiviation
3.4
lixiviat
liquide ayant percolé à travers un sol en situation réelle
3.5
lixiviation
dissolution et mouvement de substances dissoutes causés par le mouvement et la qualité (pH et force ionique,
par exemple) de l'eau ou d'autres liquides dans le sol
NOTE 1 En pédologie, la lixiviation est définie comme le mouvement de substances dissoutes causé par la percolation
de l'eau ou d'autres liquides dans le sol.
NOTE 2 Adapté de l'ISO 11074:2005.
3.6
comportement à la lixiviation
relargage et variation dans le temps du relargage à partir du sol lors du contact avec un lixiviant, en fonction
des conditions spécifiées dans le scénario, en particulier à l'horizon de temps spécifié
3.7
rapport liquide/solide
L/S
rapport entre la quantité totale de liquide (L, en litres), qui est en contact avec l'échantillon de sol au cours de
cette extraction, et la masse sèche de l'échantillon (S, en kilogrammes de matière sèche)
NOTE Le rapport L/S est exprimé en l/kg.
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ISO 18772:2008(F)
3.8
lysimètre
montage expérimental à grande échelle destiné à simuler des conditions d'exposition propres à un scénario,
dans des conditions plus contrôlées que dans des conditions sur site en vraie grandeur
3.9
essai multiparamétrique
essai dont le but est de mesurer l'influence de paramètres spécifiques interdépendants sur le relargage à
partir d'un sol, dans le cadre du scénario considéré
3.10
essai paramétrique
essai dont le but est de mesurer une propriété intrinsèque d'un sol, ou de mesurer l'influence d'un paramètre
spécifique sur le relargage à partir d'un sol, dans le cadre du scénario considéré
NOTE Cela n'exclut pas que d'autres paramètres puissent être influencés en même temps.
3.11
percolation
transport d'eau d'infiltration à travers une couche de sol
3.12
relargage
émission, à partir d'un sol, de constituants qui traversent la surface extérieure d'un sol, tel que spécifié dans le
cadre du scénario considéré
3.13
scénario
cas défini par un ensemble de conditions normales et exceptionnelles applicables à un mode d'élimination ou
à une utilisation de sol, pour la détermination du comportement à la lixiviation, à un horizon de temps spécifié
3.14
essai de simulation
essai visant à simuler l'effet combiné de différents paramètres sur le relargage, dans le cadre du scénario
considéré
3.15
matériau du sol
matériau provenant du sol et déplacé et/ou modifié par l'activité humaine, y compris les déblais, les résidus de
dragage, les sols synthétiques, les sols traités et les matériaux de remblayage
1)
[ISO 17402:— ]
3.16
terme source
ensemble d'informations caractérisant le relargage de constituants à partir d'un sol
3.17
terme transfert
ensemble d'informations caractérisant le transfert du terme source à travers le sol et/ou les eaux souterraines
1) À publier.
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ISO 18772:2008(F)
4 Approche générale
4.1 But des essais de lixiviation
La réalisation d'un essai de lixiviation a pour but de déterminer les concentrations attendues des constituants
en solution lorsque le lixiviant est placé en contact avec un échantillon, dans des conditions spécifiques. De
nombreux facteurs influençant la dissolution et le relargage ultérieur de constituants organiques et
inorganiques à partir d'un sol peuvent être évalués au moyen d'essais de lixiviation.
Il est possible d'identifier deux catégories principales d'essais de lixiviation: les essais statiques et les essais
dynamiques. Des modes opératoires très variés sont donnés par la littérature pour ces catégories d'essais, en
fonction d'un ensemble limité de conditions d'essais (par exemple le pH du lixiviant, le rapport liquide sur
solide, le temps de contact). La première question qui se pose alors est celle du choix de l'essai de lixiviation
approprié. Dans certaines situations, cette question doit être reformulée et se poser en termes du choix de
l'ensemble approprié d'essais de lixiviation.
4.2 Comment choisir les essais de lixiviation
4.2.1 Quel est le but des essais de lixiviation?
La première question consiste à déterminer si les essais de lixiviation sont effectués pour déterminer le
comportement à la lixiviation dans le cadre d'une évaluation d'impact, ou à des fins de conformité ou de
comparaison. Dans le premier cas, l'approche générale pour évaluer le comportement à la lixiviation de
contaminants du sol peut être tirée de manière appropriée de la méthodologie décrite dans l'EN 12920. Le
second cas implique l'existence d'informations contextuelles auxquelles devront être comparés les résultats
des essais de lixiviation (par exemple réglementation, étude de variabilité, efficacité du traitement).
Cette approche générale est illustrée à la Figure 1.
Figure 1 — Approche générale pour le choix du type d'essais de lixiviation
4 © ISO 2008 – Tous droits réservés
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Le Tableau 1 a pour but d'aider à identifier plus facilement le moyen de faire le lien entre les deux cas de
figure d'approche (cas 1 et cas 2) et les situations auxquelles sont confrontées les parties prenantes en
matière de stratégies de gestion des sols.
Tableau 1 — Exemples de stratégies de gestion et connaissances nécessaires
Stratégie Cas
Problème Description
de gestion correspondant
Évaluation Les propriétés de lixiviation du sol Cas 1 Il n'existe généralement aucun critère de qualité
d'impact, y permettront-elles de se conformer directement lié à la lixiviation de composés
compris aux critères de qualité de l'eau en organiques d'un sol. Des critères de qualité sont
valorisation/ aval du site? cependant disponibles en ce qui concerne les eaux
utilisation souterraines et l'eau potable. Pour être conformes à
ces critères, les propriétés de lixiviation du sol
doivent être déterminées et utilisées comme
données pour une évaluation d'impact spécifique à
un site.
Quel est le relargage actuel de Cas 1 Le relargage de contaminants à partir du sol dans
contaminants («image instanta- les conditions actuelles peut être déterminé. Le
née») et quel en est l'impact sur relargage mesuré peut servir à évaluer l'impact
les eaux souterraines? actuel sur les eaux souterraines, ce qui fournit une
première impression des propriétés du sol en
matière de lixiviation et d'adéquation du sol à sa
valorisation/son utilisation.
Quelle est la quantité maximale de Cas 1 La quantité maximale de contaminants susceptibles
contaminants lixiviables? d'être lixiviés peut être déterminée conformément à
un horizon de temps défini. Pour la plupart des sols
(et autres types de matériaux), il n'existe pas de
corrélation entre la teneur totale en solides des
contaminants (inorganiques ou, s'ils sont orga-
niques, hydrophobes) et la quantité qui peut être
lixiviée.
Quelle sera l'évolution dans le Cas 1 Dans le cadre d'une évaluation des risques, il peut
temps du relargage des contami- être utile de savoir si la lixiviation du terme source
nants? est sensiblement constante pendant une longue
période, ou si elle diminue au cours d'une période
plus réduite. La qualité du lixiviat ou de l'éluat peut
être estimée en fonction du temps.
Le relargage des contaminants Cas 1 Il faut identifier s'il existe un risque que
peut-il changer de manière signifi- l'environnement influence les propriétés du sol
cative dans le temps sous l'effet (changements de pH, par exemple), et s'il convient
d'une influence extérieure? de connaître les conséquences de ces chan-
gements sur la lixiviation des contaminants du sol.
Élimination Les propriétés de lixiviation sont- Cas 2 Les critères d'acceptation basés sur la lixiviation ne
ou elles conformes aux critères concernaient généralement que les composés
valorisation/ réglementaires en la matière ou à inorganiques. Les sols à mettre au rebut ou à
utilisation un cadre existant de variabilité de valoriser/utiliser contenant des composés orga-
ces propriétés? niques continuent d'être évalués sur la base de la
teneur totale en solides.
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Tableau 1 (suite)
Stratégie Cas
Problème Description
de gestion correspondant
Traitement Le procédé de traitement modifie- Cas 2 Les propriétés de lixiviation peuvent être
t-il les propriétés de lixiviation du déterminées pour un sol donné avant et après
sol de manière à respecter les traitement afin de déterminer la capacité du
critères de lixiviation dans le cadre traitement considéré à rendre le sol conforme aux
d'une élimination? critères d'acceptation pour une élimination ou une
valorisation/utilisation.
Le procédé de traitement modifie- Cas 1 Les propriétés de lixiviation peuvent être
t-il les propriétés de lixiviation? déterminées pour un matériau donné avant et
après traitement du sol afin d'évaluer si le procédé
de traitement réduit efficacement le relargage de
contaminants.
Est-il possible d'améliorer les Cas 1 La connaissance des processus qui contrôlent le
propriétés environnementales du relargage des contaminants du sol peut permettre
sol considéré, quant au relargage de concevoir ou d'optimiser les procédés de
de contaminants par lixiviation? traitement efficaces.
Pratiques Dans quelle mesure les intrants Cas 1 La lixiviation de l'échantillon de sol après addition
agricoles tels que les engrais ou les d'engrais ou d'amendements fournira des
amendements vont-ils être lixiviés informations permettant d'évaluer la quantité
du sol? Première évaluation restante dans le sol après exposition en situation
(cela aidera à déterminer si un nouveau traitement
est nécessaire).
Dans quelle mesure les intrants Cas 2 Une fois la relation établie entre les essais en
tels que les engrais ou les laboratoire et les conditions réelles (voir ci-dessus),
amendements vont-ils être lixiviés des essais de routine peuvent être conçus et
du sol? Essais de routine réalisés.
4.2.2 Hiérarchie des essais
Il est conseillé de procéder aux essais suivant une hiérarchie, selon laquelle des essais plus réalistes et
sophistiqués sont utilisés pour déterminer le comportement à la lixiviation dans le cadre d'une évaluation
d'impact, tandis que des essais plus simplifiés sont utilisés pour le contrôle qualité lors du traitement des sols,
pour le suivi des variations de qualité d'une source de sol spécifique ou, plus généralement, à des fins de
vérification de conformité.
Les différents types d'essais de lixiviation peuvent être rassemblés en trois catégories principales, classées
par ordre croissant de représentativité et de complexité.
a) Essais de lixiviation pour vérification de conformité ou contrôle qualité (CQ)
Ces essais peuvent être utilisés pour effectuer une estimation initiale du relargage dans l'eau des
constituants du sol (le temps de contact variant habituellement de un à plusieurs jours), pour vérifier la
conformité à des valeurs limites existantes ou comparer entre eux et classer différents types de sol. Ce
type d'essai ne couvre pas et, par conséquent, ne permet pas d'évaluer le comportement à la lixiviation
d'un sol dans un scénario donné. Pour obtenir des informations sur des essais type de conformité et de
CQ, consulter l'ISO/TS 21268-1 et l'ISO/TS 21268-2.
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b) Caractérisation de base
Ce type d'essais peut donner accès aux propriétés intrinsèques des sols, utilisées par la suite pour la
modélisation prédictive du relargage.
⎯ Essais paramétriques. Ces essais ont pour but de mesurer une propriété intrinsèque d'un matériau
ou les effets (corrélés) de paramètres spécifiques sur le relargage, en se basant sur un matériau
contaminé dans le cadre d'un scénario envisagé. L'ISO/TS 21268-4 décrit un essai paramétrique
type.
NOTE Les coefficients de diffusion, la solubilité ou les propriétés physiques sont des exemples de propriétés
intrinsèques des matériaux.
La température, le pH, le rapport liquide/solide, le potentiel rédox, les propriétés chimiques ou le
débit d'agent lixiviant sont des exemples de paramètres spécifiques influençant le comportement vis-
à-vis de la lixiviation.
⎯ Essais multiparamétriques. Ces essais ont pour but de mesurer l'effet combiné de différents
paramètres sur le relargage, dans le cadre du scénario considéré. Pour un essai multiparamétrique
type, consulter l'ISO/TS 21268-3.
Pour la première caractérisation d'un sol au moyen de ces types d'essais de lixiviation, il n'est
généralement pas possible d'utiliser directement les résultats en les multipliant par exemple par un
facteur pour extrapoler de l'échelle du laboratoire à l'échelle réelle.
c) Essais de simulation
Ces essais visent à reproduire le plus parfaitement possible les conditions réelles et/ou les conditions
lorsqu'on vérifie, sur une grande échelle, le comportement vis-à-vis de la lixiviation, prédit à partir des
essais paramétriques ou multiparamétriques précédents. Les essais lysimétriques (également appelés
lysimètres) ou les essais en colonne à grande échelle sont des exemples d'essais de simulation.
De plus amples informations sont données en 7.1.4.
4.3 Utilité des essais de lixiviation pour comprendre et caractériser les différents
mécanismes intervenant dans le sol
Les sols sont constitués de trois phases distinctes: la matrice solide elle-même, la phase liquide (qui peut
parfois inclure des phases liquides non aqueuses) et la phase gazeuse. Le sol est également un écosystème
dans lequel se déroule une activité biologique. Le comportement des constituants du sol (constituants
inorganiques composés d'éléments majeurs, mineurs et d'éléments traces, et constituants organiques
comprenant des composés de solubilité dans l'eau et de volatilité diverses) au sein de ces milieux poreux est
gouverné par des mécanismes très variés, parmi lesquels:
a) la mobilisation et le relargage de constituants et leurs formes chimiques et minéralogiques;
b) le schéma de la circulation de l'eau à travers le lit granulaire (convection, dispersion, écoulement
préférentiel), qui régulera le transfert et le transport des constituants;
c) le transport possible des constituants dissous, spécialement des constituants associés à du carbone
organique, et des substances liées à des particules fines (colloïdes ou particules argileuses, par
exemple) à l'in
...
Questions, Comments and Discussion
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