Measurement of radioactivity in the environment — Air: radon-222 — Part 11: Test method for soil gas with sampling at depth

ISO 11665-11:2016 describes radon-222 test methods for soil gas using passive and active in-situ sampling at depth comprised between surface and 2 m. ISO 11665-11:2016 gives general requirements for the sampling techniques, either passive or active and grab or continuous, for in-situ radon-222 activity concentrations measurement in soil gas. The radon-222 activity concentration in the soil can be measured by spot or continuous measurement methods (see ISO 11665‑1). In case of spot measurement methods (ISO 11665‑6), the soil gas sampling is active only. On the other hand, the continuous methods (ISO 11665‑5) are typically associated with passive soil gas sampling. The measurement methods are applicable to all types of soil and are determined according to the end use of the measurement results (phenomenological observation, definition or verification of mitigation techniques, etc.) taking into account the expected level of the radon-222 activity concentration. These measurement methods are applicable to soil gas samples with radon activity concentrations greater than 100 Bq/m3. NOTE This part of ISO 11665 is complementary with ISO 11665‑7 for characterization of the radon soil potential.

Mesurage de la radioactivité dans l'environnement — Air: radon 222 — Partie 11: Méthode d'essai pour le gaz du sol avec un prélèvement en profondeur

L'ISO 11665-11:2016 décrit les méthodes d'essai permettant de mesurer le radon 222 dans le gaz du sol avec un prélèvement in situ passif ou actif à une profondeur comprise entre la surface et 2 m. L'ISO 11665-11:2016 spécifie les exigences générales relatives aux techniques de prélèvement, passif ou actif et ponctuel ou en continu, en vue du mesurage in situ de l'activité volumique du radon 222 dans le gaz du sol. L'activité volumique du radon 222 dans le sol peut être mesurée par des méthodes de mesure ponctuelle ou en continu (voir l'ISO 11665‑1). Dans le cas des méthodes de mesure ponctuelle (ISO 11665‑6), le prélèvement de gaz du sol est uniquement actif. En revanche, les méthodes en continu (ISO 11665‑5) sont généralement associées à un prélèvement passif du gaz du sol. Les méthodes de mesure s'appliquent à tous les types de sol et sont déterminées selon l'objectif final des résultats de mesure (observation phénoménologique, détermination ou vérification de techniques d'atténuation, etc.) en tenant compte du niveau attendu de l'activité volumique du radon 222. Ces méthodes de mesure s'appliquent aux échantillons de gaz du sol ayant des valeurs d'activité volumique du radon supérieures à 100 Bq/m3. NOTE L'ISO 11665-11:2016 est complémentaire à l'ISO 11665‑7 pour la caractérisation du potentiel radon des sols.

General Information

Status
Published
Publication Date
12-Apr-2016
Current Stage
9093 - International Standard confirmed
Start Date
28-Oct-2021
Completion Date
28-Oct-2021
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 11665-11
First edition
2016-04-15
Measurement of radioactivity in the
environment — Air: radon-222 —
Part 11:
Test method for soil gas with sampling
at depth
Mesurage de la radioactivité dans l’environnement — Air: radon 222 —
Partie 11: Méthode d’essai pour le gaz du sol avec un prélèvement en
profondeur
Reference number
ISO 11665-11:2016(E)
ISO 2016
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ISO 11665-11:2016(E)
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2016, Published in Switzerland

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the requester.
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ii © ISO 2016 – All rights reserved
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ISO 11665-11:2016(E)
Contents Page

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

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

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

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

3 Terms, definitions and symbols ............................................................................................................................................................ 2

3.1 Terms and definitions ....................................................................................................................................................................... 2

3.2 Symbols ......................................................................................................................................................................................................... 2

4 Principle ........................................................................................................................................................................................................................ 3

5 Equipment ................................................................................................................................................................................................................... 3

6 Sampling ........................................................................................................................................................................................................................ 4

6.1 Sampling objective ............................................................................................................................................................................... 4

6.2 Sampling characteristics ......... ........................................................................................................................................................ 4

6.3 Sampling conditions ........................................................................................................................................................................... 4

6.3.1 General...................................................................................................................................................................................... 4

6.3.2 Location of sampling place .................. .................................................................................................................... 5

6.3.3 Sampling duration .......................................................................................................................................................... 5

6.3.4 Volume of air sampled .................. ......................................................................................................................... ...... 5

6.3.5 Minimal depth of sampling ..................................................................................................................................... 5

7 Detection ....................................................................................................................................................................................................................... 6

8 Measurement ........................................................................................................................................................................................................... 6

8.1 Procedure .................................................................................................................................................................................................... 6

8.2 Influence quantities ............................................................................................................................................................................ 6

8.3 Calibration .................................................................................................................................................................................................. 7

9 Expression of results ........................................................................................................................................................................................ 7

9.1 Radon activity concentration...................................................................................................................................................... 7

9.2 Standard uncertainty ......................................................................................................................................................................... 7

9.3 Decision threshold and detection limit .............................................................................................................................. 7

9.4 Limits of the confidence interval ............................................................................................................................................. 8

10 Test report ................................................................................................................................................................................................................... 8

Annex A (informative) Values of soil-gas volumes available for extraction ..............................................................10

Annex B (normative) Measurement method using an active sampling ........................................................................11

Annex C (normative) Measurement method using a passive sampling ........................................................................18

Annex D (informative) Examples of soil-gas sampling probes for active sampling ..........................................21

Bibliography .............................................................................................................................................................................................................................24

© ISO 2016 – All rights reserved iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 11665-11:2016(E)
Foreword

ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards

bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out

through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical

committee has been established has the right to be represented on that committee. International

organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.

ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of

electrotechnical standardization.

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

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

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

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

Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of

patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of

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

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

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

constitute an endorsement.

For an explanation on the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity

assessment, as well as information about ISO’s adherence to the WTO principles in the Technical

Barriers to Trade (TBT) see the following URL: Foreword - Supplementary information.

The committee responsible for this document is Technical Committee ISO/TC 85, Nuclear energy, nuclear

technologies, and radiological protection, Subcommittee SC 2, Radiological protection.

ISO 11665 consists of the following parts, under the general title Measurement of radioactivity in the

environment — Air: radon-222:

— Part 1: Origins of radon and its short-lived decay products and associated measurement methods

— Part 2: Integrated measurement method for determining average potential alpha energy concentration

of its short-lived decay products

— Part 3: Spot measurement method of the potential alpha energy concentration of its short-lived decay

products

— Part 4: Integrated measurement method for determining average activity concentration using passive

sampling and delayed analysis
— Part 5: Continuous measurement method of the activity concentration
— Part 6: Spot measurement method of the activity concentration
— Part 7: Accumulation method for estimating surface exhalation rate
— Part 8: Methodologies for initial and additional investigations in buildings
— Part 9: Test methods for exhalation rate of building materials
— Part 11: Test method for soil gas with sampling at depth
The following part is under preparation:

— Part 10: Determination of the diffusion coefficient in waterproof materials using activity concentration

measurement
iv © ISO 2016 – All rights reserved
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 11665-11:2016(E)
Introduction

Radon isotopes 222, 220 and 219 are radioactive gases produced by the disintegration of radium

isotopes 226, 224 and 223, which are decay products of uranium-238, thorium-232 and uranium-235,

respectively, and are all found in the Earth’s crust. Solid elements, also radioactive, followed by stable

[1]
lead are produced by radon disintegration .

When disintegrating, radon emits alpha particles and generates solid decay products, which are also

radioactive (polonium, bismuth, lead, etc.). The potential effects on human health of radon lie in its solid

decay products rather than the gas itself. Whether or not they are attached to atmospheric aerosols,

radon decay products can be inhaled and deposited in the bronchopulmonary tree to varying depths

according to their size.

Radon is today considered to be the main source of human exposure to natural radiation. Reference [2]

suggests that, at the worldwide level, radon accounts for around 52 % of global average exposure to

natural radiation. The radiological impact of isotope 222 (48 %) is far more significant than isotope 220

(4 %), while isotope 219 is considered negligible. For this reason, references to radon in this part of

ISO 11665 refer only to radon-222.

Radon activity concentration can vary from one to multiple orders of magnitude over time and space.

Exposure to radon and its decay products varies tremendously from one area to another, as it depends

firstly on the amount of radon emitted by the soil and the building materials in each area and, secondly,

on the degree of containment and weather conditions in the areas where individuals are exposed.

As radon tends to concentrate in enclosed spaces like houses, the main part of the population exposure

is due to indoor radon. Soil gas is recognized as the most important source of residential radon through

infiltration pathways. Other sources are described in other parts of ISO 11665 (building materials) and

ISO 13164 (water).

Measurements of radon in the soil gas are performed for several applications dealing with radon

risk management (drawing up of radon potential maps, defining radon-prone areas, characterization

of radon potential of building sites, characterization of soil contaminated with radium-226, defining

mitigation techniques to be applied in a building, verification of applied mitigation techniques, etc.), and

phenomenological observation (understanding radon transport mechanisms in the soil and from the

soil into the building, identification and analysis of radon entry parameters, gas activity measurement

for survey of CO , volcanic eruption prediction, earthquake prediction, etc.).

The radon activity concentrations in the soil gas not only vary substantially at the season scale but also

from day to day and even from hour to hour. It also varies in space in the horizontal, as well as the

[3][4][5][19]

vertical dimension, depending on the following parameters characterizing the soil properties :

— geochemical parameters of soils (mainly distribution of uranium and radium in soils and rocks and

their localization influencing the radon emanation);

— physical parameters of all present layers of soils (grain size, permeability, porosity and effective

porosity, soil moisture and water saturation, density);

— geological situation (thickness of Quaternary cover, weathering character of the bedrock,

stratification, modification of layers by various antropogeneous activities);
— soil structure (deformation, presence of cracks);

— hydrological and geodynamic processes (transport of gaseous and liquid substances in porous and

fractured environment, radium and radon in underground/fissure water);

— geomorphological situation (location of the area in a valley, on the slopes, or on the top of a hill);

— exogenous/meteorological factors (temperature, pressure, precipitation).
© ISO 2016 – All rights reserved v
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ISO 11665-11:2016(E)

Because of these fluctuations, standardized measurement protocols are needed in order to ensure

accurate and consistent measurement results of radon in the soils to ensure that they can be compared

in time and space.

Depending on the depth, the values usually found in the soil gas are normally between a few hundred

becquerels per cubic metre and several hundred of thousand becquerels per cubic metre. Activity

concentrations can reach several billions of becquerels per cubic metre in radium-rich soils.

Theoretically, the radon activity concentration in the soil gas can be defined for any variable depth below

the ground surface and it generally increases with depth below the surface in an ideal homogeneous

[6]

soil . But there is a minimal depth below the ground surface, at which the parameter can be really

measured. The minimal depth depends on the soil properties at a given place and on the measurement

method used. In particular, it depends on the volume of the soil gas sample. When the depth below the

ground surface is lower than the above mentioned minimal depth, the soil gas sample is diluted with

atmospheric air and the real value of radon activity concentration in the soil gas is underestimated (see

Annex A).

NOTE The origin of radon-222 and its short-lived decay products in the atmospheric environment and other

measurement methods are described generally in ISO 11665-1.
vi © ISO 2016 – All rights reserved
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 11665-11:2016(E)
Measurement of radioactivity in the environment — Air:
radon-222 —
Part 11:
Test method for soil gas with sampling at depth
1 Scope

This part of ISO 11665 describes radon-222 test methods for soil gas using passive and active in-situ

sampling at depth comprised between surface and 2 m.

This part of ISO 11665 gives general requirements for the sampling techniques, either passive or active

and grab or continuous, for in-situ radon-222 activity concentrations measurement in soil gas.

The radon-222 activity concentration in the soil can be measured by spot or continuous measurement

methods (see ISO 11665-1). In case of spot measurement methods (ISO 11665-6), the soil gas sampling

is active only. On the other hand, the continuous methods (ISO 11665-5) are typically associated with

passive soil gas sampling.

The measurement methods are applicable to all types of soil and are determined according to the end

use of the measurement results (phenomenological observation, definition or verification of mitigation

techniques, etc.) taking into account the expected level of the radon-222 activity concentration.

These measurement methods are applicable to soil gas samples with radon activity concentrations

greater than 100 Bq/m .

NOTE This part of ISO 11665 is complementary with ISO 11665-7 for characterization of the radon soil

potential.
2 Normative references

The following documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are

indispensable for its application. For dated references, only the edition cited applies. For undated

references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.

ISO 10381-7, Soil quality — Sampling — Part 7: Guidance on sampling of soil gas

ISO 11665-1, Measurement of radioactivity in the environment — Air: radon-222 — Part 1: Origins of radon

and its short-lived decay products and associated measurement methods

ISO 11665-5, Measurement of radioactivity in the environment — Air: radon-222 — Part 5: Continuous

measurement method of the activity concentration

ISO 11665-6, Measurement of radioactivity in the environment — Air: radon-222 — Part 6: Spot

measurement method of the activity concentration

ISO 11929, Determination of the characteristic limits (decision threshold, detection limit and limits of the

confidence interval) for ionizing radiation measurements — Fundamentals and application

© ISO 2016 – All rights reserved 1
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 11665-11:2016(E)
3 Terms, definitions and symbols
3.1 Terms and definitions

For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 11665-1 and the following apply.

3.1.1
water saturation of soil
part of soil pores filled with water
3.1.2
effective soil porosity

ratio of the volume of soil pores, which is available for transport, and the volume of soil

3.1.3
effective air porosity

ratio of the volume of soil pores filled with air, which is available for transport, and the volume of soil

3.1.4
activity concentration in soil air
activity per unit volume of soil air
3.1.5
active soil-gas sampling
sampling by extracting a certain volume of soil-gas
[SOURCE: ISO 10381-7:2005]
3.1.6
passive soil-gas sampling
sampling performed without employing negative pressure or suction
3.1.7
dead volume

volume which is present between suction opening of the soil-gas probe and the sampling vial or the

detection chamber
3.1.8
soil-gas sampling probe

probe, generally a tube, which is installed directly in soil (one-stage soil-gas sampling), to take soil-

gas samples
3.1.9
one-stage soil-gas sampling

sampling of soil-gas directly from a soil-gas probe placed in soil, without pre-drilling

[SOURCE: ISO 10381-7:2005]
3.2 Symbols

For the purposes of this document, the symbols given in ISO 11665-1 and the following apply.

C Activity concentration, in becquerel per cubic metre
µ Quantity to be measured
µ Background level
ε Correction factor linked to the calibration factor

V Volume of the soil gas extracted from the soil during the soil gas sampling, in cubic metre

V Volume of a sphere of an homogeneous soil, which contains the volume, V , of soil gas available for

soil s
extraction, in cubic metre
2 © ISO 2016 – All rights reserved
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ISO 11665-11:2016(E)
r Radius of the sphere of an homogeneous soil in metre
s Water saturation of soil
n Effective soil porosity
eff
n Effective air porosity
u( ) Standard uncertainty associated with the measurement result
u ( ) Relative uncertainty associated with the measurement result
rel
U Expanded uncertainty calculated by U = k ∙ u( ) with k = 2

C* Decision threshold of the activity concentration, in becquerel per cubic metre

C Detection limit of the activity concentration, in becquerel per cubic metre

Lower and upper limit of the confidence interval, respectively, of the activity concentration, in bec-

C ,C
querel per cubic metre
4 Principle

When the active soil gas sampling is used, the measurement of the radon activity concentration in the

soil gas is based on the following:

— sampling of a volume of soil gas representative of the soil under investigation at time, t, or during

time interval Δt;
— transfer of the soil gas sample into the detection chamber;

— measurement of the physical variable (photons, pulse counts and amplitude, etc.) linked to the

radiation emitted by radon and/or its decay products present in the detection chamber after the

transfer of the soil gas sample.

When the passive soil gas sampling is used, the measurement of the radon activity concentration in the

soil gas is based on the following:

— placing of the detection chamber to the place below the ground surface representative of the soil

under investigation during time interval Δt;

— passive transfer of the soil gas sample into the detection chamber by diffusion;

— measurement of the physical variable linked to the radiation emitted by radon and/or its decay

products present in the detection chamber after the transfer of the soil gas sample.

Several measurement methods meet the requirements of this part of ISO 11665. They are basically

distinguished by the type of the sampling and measurement of the physical quantity.

5 Equipment
The apparatus includes the following:

a) soil-gas sampling probe installed directly in soil if an active sampling is performed;

b) device for placing the detection chamber to the chosen place below the ground surface if a passive

sampling is used;
c) detection chamber;
d) measuring system adapted to the physical quantity.

The necessary equipment for specific measurement methods is specified in Annex B and Annex C.

© ISO 2016 – All rights reserved 3
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ISO 11665-11:2016(E)
6 Sampling
6.1 Sampling objective

The sampling objective is to obtain an air sample representative of the soil without creating a

perturbation of the soil.
6.2 Sampling characteristics
The sampling is passive or active. The sampling is grab or continuous.

The sampling is representative of the radon activity concentration at a given place and at a given depth

(or at a given depth interval) below the ground surface.

Grab sampling is representative of the radon activity concentration in the soil at a given moment.

Continuous sampling is representative of the radon activity concentration in the soil at a given time

interval.

Active sampling is based on the extraction of the soil-gas sample by applying a negative pressure on the

gas-soil sampling probe (using a syringe, pump, etc.).

Passive sampling is based on the transport of the soil gas from the soil into the detection chamber by

diffusion.
6.3 Sampling conditions
6.3.1 General

Sampling shall be carried out as specified in ISO 11665-1 and ISO 10381-7. The sampling location, the

sampling depth (or depth interval) and the sampling time (or time interval) shall be recorded.

The sampling method shall enable that the sampling depth (or depth interval) is well-defined and

cannot be influenced by changes of other parameters (soil permeability, soil moisture, meteorological

conditions, and others).

Circumstances in cold conditions make soil-gas sampling difficult in many ways. Ground frost greatly

limits the mobility of gas in soil and should be considered in planning and carrying out sampling, as

well as interpreting the measurement results. Similarly, water saturated ground can limit mobility (see

ISO 10381-7).

When sampling soil gas close to the surface, the effect of ambient air penetration needs to be considered.

It is considered unlikely that useful samples can be collected at depth less than 0,5 m. To avoid dilution

of the soil-gas sample,
— a minimum depth of 1 m is recommended,

— the sampling method, especially the volume of the soil gas sample, shall correspond to the soil

properties at a given place and to the chosen sampling depth if an active sampling is used,

— all parts of the soil-gas sampling probe shall be perfectly sealed if an active sampling is used,

— a penetration of the ambient air through leakages along the soil-gas sampling probe shall be avoided

if an active sampling is used, and

— a penetration of the ambient air into the chamber of a passive sampling device shall be avoided.

If a passive sampling is used, the preparatory works before placing the detection chamber to the chosen

place below the ground surface shall be performed in order to limit perturbation of the soil. It should be

4 © ISO 2016 – All rights reserved
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ISO 11665-11:2016(E)

considered that any invasive activity can affect migration patterns and acts as a pathway for the gas. A

hand-held auger may be used to bore into the ground.

If a measuring system is used in the field, check that the variations of meteorological conditions which

can be met in the field are in the range of operation conditions.

In case of some active sampling and measurement methods, the soil-gas sample shall be filtered before

the transfer of the sample into the detection chamber. The filtering medium shall stop the aerosol

particles present in the soil gas at the time of sampling, especially the radon decay products and the soil

moisture. When the delay between the soil-gas sampling and the beginning of measurement is longer

than three hours, the filtering of the radon decay products are not needed.

The soil-gas sampling probe shall not include components that trap the radon (desiccants, etc.).

Detailed requirements related to sampling conditions are specified in Annex B and Annex C.

6.3.2 Location of sampling place
Sampling may be carried out in any kind of soil.

The location and number of the sampling points should be planned in advance in accordance with

the aims of the site investigations (for example, verification of the homogeneity of the activity

concentrations in an environment or search for anomalies, etc.).

The spacing of the sampling points is dependent on the nature of the strata (see ISO 10381-7).

6.3.3 Sampling duration

Sampling duration depends on the objectives sought and on the sampling method used (spot, continuous,

or integrated).
6.3.4 Volume of air sampled
The volume of soil-gas sample can be determined accurately for example,

— with a part of the soil-gas sampling probe that enables to determine the volume of the soil-gas

sample directly (syringe),

— with a flow-meter corrected for the temperature and pressure variation (expressed in m at

standard pressure and temperature, 1,013 hPa and 0°C), and

— by deducing it from a pressure measurement when sampling is carried out by applying a negative

pressure via suction.

The extraction of soil gas during sampling reduces pressure in the pore space and hence influences

phase and solution equilibria. To limit these influences, especially when taking point samples, volume

of <1 l and flow rates up to a maximum of 2 l/min are recommended. For soils exhibiting low gas

permeability and a small gas pore volume, even lower flow rates should be used (see ISO 10381-7).

6.3.5 Minimal depth of sampling

The radon activity concentration in the soil gas can be theoretically defined for any variable depth

below the ground surface. But there is a minimal depth below the ground surface at which the

parameter can be really measured. The minimal depth depends on the soil properties at a given place

and on the measurement method used. In particular, it depends on the volume of the soil gas sample.

When the depth below the ground surface is lower than the above mentioned minimal depth, the soil

gas sample is diluted with atmospheric air and the real value of radon activity concentration in the soil

gas is underestimated.
© ISO 2016 – All rights reserved 5
---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO 11665-11:2016(E)

If a homogeneous soil environment is assumed, the minimal sampling depth can be derived using a

spheri
...

DRAFT INTERNATIONAL STANDARD
ISO/DIS 11665-11
ISO/TC 85/SC 2 Secretariat: AFNOR
Voting begins on: Voting terminates on:
2014-09-03 2014-12-03
Measurement of radioactivity in the environment — Air:
radon-222 —
Part 11:
Test method for soil gas with sampling at depth
Mesurage de la radioactivité dans l’environnement — Air: radon 222 —
Partie 11: Méthode d’essai pour le gaz du sol avec un prélèvement en profondeur
ICS: 13.040.01;17.240
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FOR COMMENT AND APPROVAL. IT IS
THEREFORE SUBJECT TO CHANGE AND MAY
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IN ADDITION TO THEIR EVALUATION AS
BEING ACCEPTABLE FOR INDUSTRIAL,
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STANDARDS MAY ON OCCASION HAVE TO
BE CONSIDERED IN THE LIGHT OF THEIR
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WHICH REFERENCE MAY BE MADE IN
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TO SUBMIT, WITH THEIR COMMENTS,
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RIGHTS OF WHICH THEY ARE AWARE AND TO
PROVIDE SUPPORTING DOCUMENTATION. ISO 2014
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ISO/DIS 11665-11:2014(E)
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ISO/DIS 11665-11
Contents

Foreword ..................................................................................................................................................................... v

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

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

3 Terms, definitions and symbols .................................................................................................................. 2

3.1 Terms and definitions ................................................................................................................................... 2

3.2 Symbols .......................................................................................................................................................... 2

4 Principle.......................................................................................................................................................... 3

5 Equipment ...................................................................................................................................................... 4

6 Sampling......................................................................................................................................................... 4

6.1 Sampling objective ........................................................................................................................................ 4

6.2 Sampling characteristics .............................................................................................................................. 4

6.3 Sampling conditions ..................................................................................................................................... 4

6.3.1 General ........................................................................................................................................................... 4

6.3.2 Location of sampling place .......................................................................................................................... 5

6.3.3 Sampling duration ......................................................................................................................................... 5

6.3.4 Volume of air sampled .................................................................................................................................. 5

6.3.5 Minimal depth of sampling ........................................................................................................................... 6

7 Detection ........................................................................................................................................................ 6

8 Measurement ................................................................................................................................................. 6

8.1 Procedure ....................................................................................................................................................... 6

8.2 Influence quantities ....................................................................................................................................... 7

8.3 Calibration ...................................................................................................................................................... 7

9 Expression of results .................................................................................................................................... 8

9.1 Radon activity concentration ....................................................................................................................... 8

9.2 Standard uncertainty ..................................................................................................................................... 8

9.3 Decision threshold and detection limit ....................................................................................................... 8

9.4 Limits of the confidence interval ................................................................................................................. 8

10 Test report ...................................................................................................................................................... 9

Annex A (informative) Values of soil-gas volumes available for extraction ..................................................... 10

Annex B (normative) Measurement method using an active sampling ............................................................. 11

B.1 General ......................................................................................................................................................... 11

B.2 Principle of the measurement method ...................................................................................................... 11

B.3 Equipment .................................................................................................................................................... 11

B.4 Sampling....................................................................................................................................................... 12

B.5 Detection ...................................................................................................................................................... 16

B.6 Interference quantities ................................................................................................................................ 18

B.6.1 Temporal variability ..................................................................................................................................... 18

B.6.2 Inappropriate sampling methods ............................................................................................................... 18

B.6.3 Elimination of Radon-220 ........................................................................................................................... 18

Annex C (normative) Measurement method using a passive sampling ............................................................ 20

C.1 General ......................................................................................................................................................... 20

C.2 Principle of the measurement method ...................................................................................................... 20

C.3 Sampling....................................................................................................................................................... 20

C.4 Detection methods ...................................................................................................................................... 21

C.5 Interference parameters .............................................................................................................................. 21

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ISO/DIS 11665-11

Annex D (informative) Examples of soil-gas sampling probes for active sampling ........................................ 23

D.1 General .......................................................................................................................................................... 23

D.2 Packer probes .............................................................................................................................................. 23

D.3 Other sampling devices .............................................................................................................................. 24

Bibliography .............................................................................................................................................................. 25

iv © ISO 2014 – All rights reserved
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ISO/DIS 11665-11
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 11665-11 was prepared by Technical Committee ISO/TC 85, Nuclear energy, nuclear technologies and

radiological protection, Subcommittee SC 2, Radiological protection.

ISO 11665 consists of the following parts, under the general title Measurement of radioactivity in the

environment — Air: radon-222:

 Part 1: Origins of radon and its short-lived decay products and associated measurement methods

 Part 2: Integrated measurement method for determining average potential alpha energy concentration of

its short-lived decay products

 Part 3: Spot measurement method of the potential alpha energy concentration of its short-lived decay

products

 Part 4: Integrated measurement method for determining average activity concentration using passive

sampling and delayed analysis
 Part 5: Continuous measurement method of the activity concentration
 Part 6: Spot measurement method of the activity concentration
 Part 7: Accumulation method for estimating surface exhalation rate
 Part 8: Methodologies for initial and additional investigations in buildings
 Part 9: Test methods for exhalation rate of building materials

 Part 10: Determination of the diffusion coefficient in waterproof materials using activity concentration

measurement
 Part 11: Test method for soil gas with sampling at depth
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ISO/DIS 11665-11
Introduction

Radon isotopes 222, 220 and 219 are radioactive gases produced by the disintegration of radium isotopes

226, 224 and 223, which are decay products of uranium-238, thorium-232 and uranium-235 respectively, and

are all found in the earth's crust. Solid elements, also radioactive, followed by stable lead are produced by

radon disintegration [1].

When disintegrating, radon emits alpha particles and generates solid decay products, which are also

radioactive (polonium, bismuth, lead, etc.). The potential effects on human health of radon lie in its solid decay

products rather than the gas itself. Whether or not they are attached to atmospheric aerosols, radon decay

products can be inhaled and deposited in the bronchopulmonary tree to varying depths according to their size.

Radon is today considered to be the main source of human exposure to natural radiation. The UNSCEAR

(2006) report [2] suggests that, at the worldwide level, radon accounts for around 52% of global average

exposure to natural radiation. The radiological impact of isotope 222 (48%) is far more significant than isotope

220 (4%), while isotope 219 is considered negligible. For this reason, references to radon in this part of

ISO 11665 refer only to radon-222.

Radon activity concentration can vary from one to multiple orders of magnitude over time and space.

Exposure to radon and its decay products varies tremendously from one area to another, as it depends firstly

on the amount of radon emitted by the soil and the building materials in each area and, secondly, on the

degree of containment and weather conditions in the areas where individuals are exposed.

As radon tends to concentrate in enclosed spaces like houses, the main part of the population exposure is

due to indoor radon. Soil gas is recognized as the most important source of residential radon through

infiltration pathways. Other sources are described in other parts of this standard (building materials) and

ISO 13164 (water).

Measurements of radon in the soil gas are performed for several applications dealing with radon risk

management (drawing up of radon potential maps, defining radon-prone areas, characterisation of radon

potential of building sites, characterisation of soil contaminated with radium-226, defining mitigation

techniques to be applied in a building, verification of applied mitigation techniques, etc.), and

phenomenological observation (understanding radon transport mechanisms in the soil and from the soil into

the building, identification and analysis of radon entry parameters, earthquake prediction, etc.).

The radon activity concentrations in the soil gas not only vary substantially at the season scale but also from

day to day and even from hour to hour. It also varies in space in the horizontal as well as the vertical

dimension depending on many parameters characterizing the soil properties [3, 4, 5, 19]:

 geochemical parameters of soils (mainly distribution of uranium and radium in soils and rocks and their

localization influencing the radon emanation);

 physical parameters of all present layers of soils (grain size, permeability, porosity and effective porosity,

soil moisture and water saturation, density);

 geological situation (thickness of Quaternary cover, weathering character of the bedrock, stratification,

modification of layers by various antropogeneous activities);
 soil structure (deformation, presence of cracks);

 hydrological and geodynamic processes (transport of gaseous and liquid substances in porous and

fractured environment, radium and radon in underground / fissure water);

 geomorphological situation (location of the area in a valley, on the slopes, or on the top of a hill);

vi © ISO 2014 – All rights reserved
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ISO/DIS 11665-11
 exogenous / meteorological factors (temperature, pressure, precipitation).

Because of these fluctuations, standardized measurement protocols are needed in order to ensure accurate

and consistent measurements results of radon in the soils to ensure that they can be compared in time and

space.

Depending of the depth, the values usually found in the soil gas are normally between a few hundreds

becquerels per cubic metre and several hundred of thousand becquerels per cubic metre. Activity

concentrations can reach several billions of becquerels per cubic metre in radium-rich soils.

Theoretically, the radon activity concentration in the soil gas can be defined for any variable depth below the

ground surface and it generally increases with depth below the surface in an ideal homogeneous soil [6]. But

there is a minimal depth below the ground surface, at which the parameter can be really measured. The

minimal depth depends on the soil properties at a given place and on the measurement method used. In

particular, it depends on the volume of the soil gas sample. When the depth below the ground surface is lower

than the above mentioned minimal depth, the soil gas sample is diluted with atmospheric air and the real

value of radon activity concentration in the soil gas is underestimated (see Annex A).

NOTE The origin of radon-222 and its short-lived decay products in the atmospheric environment and other

measurement methods are described generally in ISO 11665-1.
© ISO 2014 – All rights reserved vii
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DRAFT INTERNATIONAL STANDARD ISO/DIS 11665-11
Measurement of radioactivity in the environment — Air: radon-222 —
Part 11: Test method for soil gas with sampling at depth
1 Scope

This part of ISO 11665 describes radon-222 test methods for soil gas using passive and active in-situ

sampling at depth comprised between surface and 2 m.

This part of ISO 11665 gives general requirements for the sampling techniques, either passive or active and

grab or continuous, for in-situ radon-222 activity concentrations measurement in soil gas.

The radon-222 activity concentration in the soil can be measured by spot or continuous measurement

methods (see ISO 11665-1). In case of spot measurement methods (ISO 11665-6), the soil gas sampling is

active only. On the other hand, the continuous methods (ISO 11665-5) are typically associated with passive

soil gas sampling.

The measurement methods are applicable to all types of soil, and are determined according to the end use of

the measurement results (phenomenological observation, definition or verification of mitigation techniques,

etc.) taking into account the expected level of the radon-222 activity concentration.

These measurement methods are applicable to soil gas samples with radon activity concentrations greater

than 100 Bq/m3.

NOTE This part of ISO 11665 is complementary with part 7 for characterisation of the radon soil potential.

2 Normative references

The following referenced documents are indispensable for the application 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 11665-1, Measurement of the radioactivity in the environment — Air: Radon-222 — Part 1: Origins of

radon and its short-lived decay products and associated measurement methods.

ISO 11665-5, Measurement of the radioactivity in the environment — Air: Radon-222 — Part 5: Continuous

measurement method of the activity concentration.

ISO 11665-6, Measurement of the radioactivity in the environment — Air: Radon-222 — Part 6: Spot

measurement method of the activity concentration.

ISO/IEC Guide 98-3, Uncertainty of measurement — Part 3: Guide to the expression of uncertainty in

measurement (GUM: 1995).

ISO 11929, Determination of the characteristic limits (decision threshold, detection limit and limits of the

confidence interval) for ionizing-radiation measurements — Fundamentals and application.

ISO 10381-7, Soil quality — sampling — Part 7: Guidance on sampling of soil gas.

IEC 61577-1, Radiation protection instrumentation — Radon and radon decay product measuring

instruments — Part 1: General principles.

IEC 61577-2, Radiation protection instrumentation — Radon and radon decay product measuring

instruments — Part 2: Specific requirements for radon measuring instruments.
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ISO/DIS 11665-11
3 Terms, definitions and symbols
3.1 Terms and definitions

For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 11665-1 and the following apply.

3.1.1
water saturation of soil
part of soil pores filled with water
3.1.2
soil porosity
ratio of the volume of soil pores and the volume of soil
3.1.3
effective soil porosity
ratio of the volume of soil pores filled with air and the volume of soil
3.1.4
activity concentration in soil air
activity per unit volume of soil air
3.1.5
active soil-gas sampling
sampling by extracting a certain volume of soil-gas
[ISO 10381-7:2005]
3.1.6
passive soil-gas sampling
sampling performed without employing negative pressure
3.1.7
dead volume

volume which is present between suction opening of the soil-gas probe and the sampling vial or the detection

chamber
3.1.8
soil-gas sampling probe

probe, generally a tube, which is installed directly in soil (one-stage soil-gas sampling), to take soil-gas

samples
3.1.9
one-stage soil-gas sampling

sampling of soil-gas directly from a soil-gas probe placed in soil, without pre-drilling

[ISO 10381-7:2005]
3.2 Symbols

For the purposes of this document, the following symbols and those given in ISO 11665-1 apply.

C Activity concentration, in becquerel per cubic metre
Quantity to be measured
Background level
Correction factor linked to the calibration factor
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ISO/DIS 11665-11

Volume of the soil gas extracted from the soil during the soil gas sampling, in cubic metre

V Volume of a sphere of an homogeneous soil, which contains the volume V of soil gas available for

soil s
extraction, in cubic metre
Radius of the sphere of an homogeneous soil in metre
Water saturation of soil, in percent
Soil porosity, in percent
Effective soil porosity, in percent
eff
Standard uncertainty associated with the measurement result
u 
Relative uncertainty associated with the measurement result
u  
rel
Expanded uncertainty calculated by U ku  with k = 2
 Decision threshold of the activity concentration, in becquerel per cubic metre
# Detection limit of the activity concentration, in becquerel per cubic metre
 

lower and upper limit of the confidence interval, respectively, of the activity concentration, in

C ,C
becquerel per cubic metre
4 Principle

When the active soil gas sampling is used, the measurement of the radon activity concentration in the soil gas

is based on:

 sampling of a volume of soil gas representative of the soil under investigation at time t, or during time

interval t;
 transfer of the soil gas sample into the detection chamber;

 measurement of the physical variable (photons, pulse counts and amplitude, etc.) linked to the radiation

emitted by radon and/or its decay products present in the detection chamber after the transfer of the soil

gas sample.

When the passive soil gas sampling is used, the measurement of the radon activity concentration in the soil

gas is based on:

 placing of the detection chamber to the place below the ground surface representative of the soil under

investigation during time interval t;

 passive transfer of the soil gas sample into the detection chamber by diffusion;

 measurement of the physical variable linked to the radiation emitted by radon and/or its decay products

present in the detection chamber after the transfer of the soil gas sample.

Several measurement methods meet the requirements of this standard. They are basically distinguished by

the type of the sampling and measurement of the physical quantity.
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ISO/DIS 11665-11
5 Equipment
The apparatus includes:

 a soil-gas sampling probe installed directly in soil if an active sampling is performed;

 a device for placing the detection chamber to the chosen place below the ground surface if a passive

sampling is used;
 a detection chamber;
 a measuring system adapted to the physical quantity.

The necessary equipment for specific measurement methods is specified in Annexes B and C.

6 Sampling
6.1 Sampling objective

The sampling objective is to obtain an air sample representative of the soil without creating a perturbation of

the soil.
6.2 Sampling characteristics
The sampling is passive or active. The sampling is grab or continuous.

The sampling is representative of the radon activity concentration at a given place and at a given depth (or at

a given depth interval) below the ground surface.

Grab sampling is representative of the radon activity concentration in the soil at a given moment.

Continuous sampling is representative of the radon activity concentration in the soil at a given time interval.

Active sampling is based on the extraction of the soil-gas sample by applying a negative pressure on the

gas-soil sampling probe (using a syringe, pump, etc.).

Passive sampling is based on the transport of the soil gas from the soil into the detection chamber by diffusion.

6.3 Sampling conditions
6.3.1 General

Sampling shall be carried out as specified in ISO 11665-1 and ISO 10381-7. The sampling location, the

sampling depth (or depth interval) and the sampling time (or time interval) shall be recorded.

The sampling method shall enable that the sampling depth (or depth interval) is well-defined and cannot be

influenced by changes of other parameters (soil permeability, soil moisture, meteorological conditions, and

others).

Circumstances in cold conditions make soil-gas sampling difficult in many ways. Ground frost greatly limits the

mobility of gas in soil and should be considered in planning and carrying out sampling as well as interpreting

the measuring results. Similarly water saturated ground can limit mobility (see ISO 10381-7).

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ISO/DIS 11665-11

When sampling soil gas close to the surface, the effect of ambient air penetration needs to be considered. It is

considered unlikely that useful samples can be collected at depth less than 0,5 m. To avoid dilution of the

soil-gas sample:
 a minimum depth of 1 m is recommended;

 the sampling method, especially the volume of the soil gas sample, shall correspond to the soil properties

at a given place and to the chosen sampling depth if an active sampling is used;

 all parts of the soil-gas sampling probe shall be perfectly sealed if an active sampling is used;

 a penetration of the ambient air through leakages along the soil-gas sampling probe shall be avoided if an

active sampling is used;

 a penetration of the ambient air into the detection chamber of a passive sampling device shall be avoided.

If a passive sampling is used, the preparatory works before placing the detection chamber to the chosen place

below the ground surface shall be performed in order to limit perturbation of the soil. It should be considered

that any invasive activity can affect migration patterns and will act as a pathway for the gas. A hand-held

auger may be used to bore into the ground.

If a measuring system is used in the field, check that the variations of meteorological conditions which can be

met in the field are in the range of operation conditions.

In case of some active sampling and measuring methods, the soil-gas sample shall be filtered before the

transfer of the sample into the detection chamber. The filtering medium shall stop the aerosol particles present

in the soil gas at the time of sampling, especially the radon decay products, and the soil moisture. When the

delay between the soil-gas sampling and the beginning of measurement is larger than 3 hours, the filtering of

the radon decay products are not needed.

The soil-gas sampling probe shall not include components that trap the radon (desiccants, etc.).

Detailed requirements related to sampling conditions are specified in Annexes B and C.

6.3.2 Location of sampling place
Sampling may be carried in any kind of soil.

The location and number of the sampling points should be planned in advance in accordance with the aims of

the site investigations (for example, verification of the homogeneity of the activity concentrations in an

environment, or search
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 11665-11
Première édition
2016-04-15
Mesurage de la radioactivité dans
l’environnement — Air: radon 222 —
Partie 11:
Méthode d’essai pour le gaz du sol
avec un prélèvement en profondeur
Measurement of radioactivity in the environment — Air:
radon-222 —
Part 11: Test method for soil gas with sampling at depth
Numéro de référence
ISO 11665-11:2016(F)
ISO 2016
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ISO 11665-11:2016(F)
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© ISO 2016, Publié en Suisse

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sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie, l’affichage sur

l’internet ou sur un Intranet, sans autorisation écrite préalable. Les demandes d’autorisation peuvent être adressées à l’ISO à

l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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Tel. +41 22 749 01 11
Fax +41 22 749 09 47
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www.iso.org
ii © ISO 2016 – Tous droits réservés
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ISO 11665-11:2016(F)
Sommaire Page

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

Introduction ................................................................................................................................................................................................................................vi

1 Domaine d’application ................................................................................................................................................................................... 1

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

3 Termes, définitions et symboles .......................................................................................................................................................... 2

3.1 Termes et définitions ......................................................................................................................................................................... 2

3.2 Symboles ...................................................................................................................................................................................................... 2

4 Principe .......................................................................................................................................................................................................................... 3

5 Appareillage .............................................................................................................................................................................................................. 4

6 Prélèvement .............................................................................................................................................................................................................. 4

6.1 Objectif du prélèvement .................................................................................................................................................................. 4

6.2 Caractéristiques du prélèvement ............................................................................................................................................ 4

6.3 Conditions de prélèvement .......................................................................................................................................................... 4

6.3.1 Généralités ............................................................................................................................................................................ 4

6.3.2 Emplacement du lieu de prélèvement ........................................................................................................... 5

6.3.3 Durée de prélèvement ................................................................................................................................................. 5

6.3.4 Volume d’air prélevé ..................................................................................................................................................... 5

6.3.5 Profondeur minimale de prélèvement .......................................................................................................... 6

7 Détection ....................................................................................................................................................................................................................... 6

8 Mesurage....................................................................................................................................................................................................................... 7

8.1 Mode opératoire .................................................................................................................................................................................... 7

8.2 Grandeurs d’influence....................................................................................................................................................................... 7

8.3 Étalonnage .................................................................................................................................................................................................. 7

9 Expression des résultats............................................................................................................................................................................... 8

9.1 Activité volumique du radon ....................................................................................................................................................... 8

9.2 Incertitude-type ..................................................................................................................................................................................... 8

9.3 Seuil de décision et limite de détection ............................................................................................................................. 8

9.4 Extrémités de l’intervalle de confiance .............................................................................................................................. 8

10 Rapport d’essai ....................................................................................................................................................................................................... 9

Annexe A (informative) Valeurs des volumes de gaz du sol disponibles pour l’extraction ......................10

Annexe B (normative) Méthode de mesure utilisant un prélèvement actif ..............................................................11

Annexe C (normative) Méthode de mesure utilisant un prélèvement passif ..........................................................19

Annexe D (informative) Exemples de sondes de prélèvement de gaz du sol pour un

prélèvement actif ..............................................................................................................................................................................................22

Bibliographie ...........................................................................................................................................................................................................................25

© ISO 2016 – Tous droits réservés iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 11665-11:2016(F)
Avant-propos

L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes

nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est

en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude

a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,

gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO, participent également aux travaux.

L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui

concerne la normalisation électrotechnique.

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

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

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

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

iso.org/directives).

L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de

droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable

de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant

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

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

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

Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données

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

engagement.

Pour une explication de la 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’OMC concernant les obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: Avant-propos -

Informations supplémentaires.

Le comité chargé de l’élaboration du présent document est le comité technique ISO/TC 85, Énergie

nucléaire, technologies nucléaires, et radioprotection, sous-comité SC 2, Radioprotection.

L’ISO 11665 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Mesurage de la radioactivité

dans l’environnement — Air: radon 222:

— Partie 1: Origine du radon et de ses descendants à vie courte, et méthodes de mesure associées

— Partie 2: Méthode de mesure intégrée pour la détermination de l’énergie alpha potentielle volumique

moyenne de ses descendants à vie courte

— Partie 3: Méthode de mesure ponctuelle de l’énergie alpha potentielle volumique de ses descendants à

vie courte

— Partie 4: Méthode de mesure intégrée pour la détermination de l’activité volumique moyenne du radon

avec un prélèvement passif et une analyse en différé
— Partie 5: Méthode de mesure en continu de l’activité volumique
— Partie 6: Méthode de mesure ponctuelle de l’activité volumique

— Partie 7: Méthode d’estimation du flux surfacique d’exhalation par la méthode d’accumulation

— Partie 8: Méthodologies appliquées aux investigations initiales et complémentaires dans les bâtiments

— Partie 9: Méthode de détermination du flux d’exhalation des matériaux de construction

— Partie 11: Méthode d’essai pour le gaz du sol avec un prélèvement en profondeur

iv © ISO 2016 – Tous droits réservés
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ISO 11665-11:2016(F)
La partie suivante est en cours d’élaboration:

— Partie 10: Détermination du coefficient de diffusion dans des matériaux imperméables par mesurage de

l’activité volumique
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ISO 11665-11:2016(F)
Introduction

Les isotopes 222, 220 et 219 du radon sont des gaz radioactifs produits par la désintégration des

isotopes 226, 224 et 223 du radium, lesquels sont respectivement des descendants de l’uranium 238, du

thorium 232 et de l’uranium 235, et sont tous présents dans l’écorce terrestre. Des éléments solides, eux

[1]

aussi radioactifs, suivis par du plomb stable sont produits par la désintégration du radon .

Lorsqu’il se désintègre, le radon émet des particules alpha et génère des descendants solides qui sont

eux aussi radioactifs (polonium, bismuth, plomb, etc.). Les effets potentiels du radon sur la santé

humaine sont liés à ses descendants solides plutôt qu’au gaz lui-même. Qu’ils soient ou non attachés à

des aérosols atmosphériques, les descendants du radon peuvent être inhalés et déposés dans l’arbre

broncho-pulmonaire, à différentes profondeurs, suivant leur taille.

Le radon est aujourd’hui considéré comme la principale source d’exposition de l’homme au rayonnement

naturel. Le rapport de l’UNSCEAR (2006) [2] suggère qu’au niveau mondial, le radon intervient pour

environ 52 % de l’exposition moyenne globale au rayonnement naturel. L’impact radiologique de

l’isotope 222 (48 %) est nettement plus important que celui de l’isotope 220 (4 %), l’isotope 219 est

quant à lui considéré comme négligeable. Pour cette raison, les références au radon dans la présente

partie de l’ISO 11665 désignent exclusivement le radon 222.

L’activité volumique du radon peut varier d’un à plusieurs ordres de grandeur dans le temps et l’espace.

L’exposition au radon et à ses descendants varie considérablement d’un lieu à un autre car elle dépend

tout d’abord de la quantité de radon émise par le sol et les matériaux de construction en ces lieux, et

ensuite, du degré de confinement et des conditions météorologiques des lieux où sont exposées les

personnes.

Comme le radon a tendance à se concentrer dans les espaces clos tels que les maisons, la majeure partie

de l’exposition de la population provient du radon présent dans l’atmosphère intérieure des bâtiments.

Le gaz issu du sol est considéré comme la source la plus importante de radon résidentiel via des

voies d’infiltration. D’autres sources sont décrites dans d’autres parties de l’ISO 11665 (matériaux de

construction) et dans l’ISO 13164 (eau).

Des mesurages du radon dans le gaz du sol sont effectués pour plusieurs applications traitant de la

gestion du risque lié au radon (établissement de cartes de potentiel radon, détermination de zones

prioritaires vis-à-vis du radon, caractérisation du potentiel radon de sites à construire, caractérisation

des sols contaminés par du radium 226, détermination des techniques de remédiation devant être mises

en œuvre dans un bâtiment, vérification des techniques de remédiation appliquées, etc.) ainsi que pour

l’observation phénoménologique (compréhension des mécanismes de transport du radon dans le sol

et du sol vers les bâtiments, identification et analyse des paramètres d’entrée du radon, mesurage de

l’activité des gaz pour l’étude du CO , prévision des éruptions volcaniques, prévision des séismes, etc.).

L’activité volumique du radon dans le gaz du sol varie de façon notable non seulement d’une saison à

l’autre, mais aussi d’un jour à l’autre et même d’une heure à l’autre. Elle varie également dans l’espace,

aussi bien dans la dimension horizontale que verticale, selon les caractéristiques suivantes relatives

[3][4][5][19]
aux propriétés du sol :

— paramètres géochimiques des sols (principalement, distribution de l’uranium et du radium dans les

sols et les roches et leur localisation influençant l’émanation de radon);

— paramètres physiques de toutes les couches présentes dans les sols (granulométrie, perméabilité,

porosité et porosité réelle, humidité et saturation en eau du sol, masse volumique);

— situation géologique (épaisseur de la couverture quaternaire, nature de l’érosion de la roche-mère,

stratification, modification des couches par diverses activités humaines);
— structure du sol (déformation, présence de fissures);

— processus hydrologiques et géodynamiques (transport de substances gazeuses et liquides dans un

environnement poreux et fracturé, radium et radon dans les eaux souterraines/de diaclase);

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ISO 11665-11:2016(F)

— situation géomorphologique (position de la zone dans une vallée, sur des pentes ou au sommet d’une

colline);
— facteurs exogènes/météorologiques (température, pression, précipitations).

En raison de ces fluctuations, des protocoles de mesure normalisés sont nécessaires pour assurer des

résultats de mesure du radon dans les sols précis et cohérents et pouvoir les comparer dans le temps et

l’espace.

Selon la profondeur, les valeurs généralement obtenues dans le gaz du sol sont normalement comprises

entre quelques centaines de becquerels par mètre cube et plusieurs centaines de milliers de becquerels

par mètre cube. Les valeurs d’activité volumique peuvent atteindre plusieurs milliards de becquerels

par mètre cube dans les sols riches en radium.

En théorie, l’activité volumique du radon dans le gaz du sol peut être définie pour toute profondeur

variable sous la surface du sol et, en général, elle augmente avec la profondeur depuis la surface dans

[6]

un sol homogène idéal . Toutefois, il existe une profondeur minimale à laquelle le paramètre peut

vraiment être mesuré. La profondeur minimale dépend des propriétés du sol en un lieu donné et de la

méthode de mesure utilisée. Elle dépend en particulier du volume de l’échantillon de gaz du sol. Lorsque

la profondeur sous la surface du sol est inférieure à la profondeur minimale mentionnée ci-dessus,

l’échantillon de gaz du sol est dilué par l’air atmosphérique et la valeur réelle de l’activité volumique du

radon dans le gaz du sol est sous-estimée (voir l’Annexe A).

NOTE L’origine du radon 222 et de ses descendants à vie courte dans l’environnement atmosphérique ainsi

que les autres méthodes de mesure sont décrites de manière générale dans l’ISO 11665-1.

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NORME INTERNATIONALE ISO 11665-11:2016(F)
Mesurage de la radioactivité dans l’environnement — Air:
radon 222 —
Partie 11:
Méthode d’essai pour le gaz du sol avec un prélèvement en
profondeur
1 Domaine d’application

La présente partie de l’ISO 11665 décrit les méthodes d’essai permettant de mesurer le radon 222 dans

le gaz du sol avec un prélèvement in situ passif ou actif à une profondeur comprise entre la surface et 2 m.

La présente partie de l’ISO 11665 spécifie les exigences générales relatives aux techniques de

prélèvement, passif ou actif et ponctuel ou en continu, en vue du mesurage in situ de l’activité volumique

du radon 222 dans le gaz du sol.

L’activité volumique du radon 222 dans le sol peut être mesurée par des méthodes de mesure ponctuelle

ou en continu (voir l’ISO 11665-1). Dans le cas des méthodes de mesure ponctuelle (ISO 11665-6), le

prélèvement de gaz du sol est uniquement actif. En revanche, les méthodes en continu (ISO 11665-5)

sont généralement associées à un prélèvement passif du gaz du sol.

Les méthodes de mesure s’appliquent à tous les types de sol et sont déterminées selon l’objectif final

des résultats de mesure (observation phénoménologique, détermination ou vérification de techniques

d’atténuation, etc.) en tenant compte du niveau attendu de l’activité volumique du radon 222.

Ces méthodes de mesure s’appliquent aux échantillons de gaz du sol ayant des valeurs d’activité

volumique du radon supérieures à 100 Bq/m .

NOTE La présente partie de l’ISO 11665 est complémentaire à l’ISO 11665-7 pour la caractérisation du

potentiel radon des sols.
2 Références normatives

Les documents ci-après, dans leur intégralité ou non, sont des références normatives indispensables à

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 10381-7, Qualité du sol — Échantillonnage — Partie 7: Lignes directrices pour l’échantillonnage des

gaz du sol

ISO 11665-1, Mesurage de la radioactivité dans l’environnement — Air: radon 222 — Partie 1: Origine du

radon et de ses descendants à vie courte, et méthodes de mesure associées

ISO 11665-5, Mesurage de la radioactivité dans l’environnement — Air: radon 222 — Partie 5: Méthode de

mesure en continu de l’activité volumique

ISO 11665-6, Mesurage de la radioactivité dans l’environnement — Air: radon 222 — Partie 6: Méthode de

mesure ponctuelle de l’activité volumique

ISO 11929, Détermination des limites caractéristiques (seuil de décision, limite de détection et extrémités

de l’intervalle de confiance) pour mesurages de rayonnements ionisants — Principes fondamentaux et

applications
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ISO 11665-11:2016(F)
3 Termes, définitions et symboles
3.1 Termes et définitions

Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 11665-1 ainsi que les

suivants s’appliquent.
3.1.1
saturation en eau du sol
proportion de pores du sol remplis d’eau
3.1.2
porosité totale du sol

rapport du volume des pores du sol, qui sont disponibles pour le transport, au volume total du sol

3.1.3
porosité efficace

rapport du volume des pores du sol remplis d’air, qui sont disponibles pour le transport, au volume

total du sol
3.1.4
activité volumique dans l’air du sol
activité par unité de volume d’air du sol
3.1.5
échantillonnage actif des gaz du sol
échantillonnage par extraction d’un certain volume de gaz du sol
[SOURCE: ISO 10381-7:2005]
3.1.6
échantillonnage passif des gaz du sol
échantillonnage effectué sans utiliser de dépression ni d’aspiration
3.1.7
volume mort

volume présent entre la bouche d’aspiration de la sonde de prélèvement de gaz du sol et le flacon

d’échantillonnage ou la chambre de détection
3.1.8
sonde de prélèvement de gaz du sol

sonde, généralement un tube, installée directement dans le sol (prélèvement de gaz du sol en une étape)

en vue de prélever des échantillons de gaz du sol
3.1.9
échantillonnage des gaz du sol en une étape

échantillonnage des gaz du sol réalisé directement à partir d’une sonde placée dans le sol, sans préforage

[SOURCE: ISO 10381-7:2005]
3.2 Symboles

Pour les besoins du présent document, les symboles donnés dans l’ISO 11665-1 ainsi que les suivants

s’appliquent.
C Activité volumique, en becquerels par mètre cube
µ Grandeur à mesurer
µ Niveau de bruit de fond
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ISO 11665-11:2016(F)
ε Facteur de correction lié au facteur d’étalonnage

V Volume de gaz du sol extrait du sol pendant le prélèvement de gaz du sol, en mètres cubes

V Volume d’une sphère d’un sol homogène, qui contient le volume V de gaz du sol disponible

sol s
pour l’extraction, en mètres cubes
r Rayon de la sphère d’un sol homogène, en mètres
s Saturation en eau du sol
n Porosité totale du sol
eff
n Porosité efficace
u( ) Incertitude-type associée au résultat de mesure
u ( ) Incertitude relative associée au résultat de mesure
rel
U Incertitude élargie calculée par U = k ∙ u( ) avec k = 2
C* Seuil de décision de l’activité volumique, en becquerels par mètre cube
C Limite de détection de l’activité volumique, en becquerels par mètre cube

Extrémités inférieure et supérieure de l’intervalle de confiance de l’activité volumique, en

C ,C
becquerels par mètre cube
4 Principe

Lorsqu’un échantillonnage actif de gaz du sol est effectué, le mesurage de l’activité volumique du radon

dans le gaz du sol est effectué selon les étapes suivantes:

— le prélèvement d’un volume de gaz du sol représentatif du sol étudié au temps t, ou pendant

l’intervalle de temps Δt;
— le transfert de l’échantillon de gaz du sol dans la chambre de détection;

— le mesurage de la variable physique (photons, nombre et amplitude des impulsions, etc.) liée au

rayonnement émis par le radon et/ou ses descendants présents dans la chambre de détection après

le transfert de l’échantillon de gaz du sol.

Lorsqu’un échantillonnage passif de gaz du sol est effectué, le mesurage de l’activité volumique du

radon dans le gaz du sol est effectué selon les étapes suivantes:

— la mise en place de la chambre de détection à un emplacement sous la surface du sol représentatif

du sol étudié pendant l’intervalle de temps Δt;

— le transfert passif par diffusion de l’échantillon de gaz du sol dans la chambre de détection;

— le mesurage de la variable physique liée au rayonnement émis par le radon et/ou ses descendants

présents dans la chambre de détection après le transfert de l’échantillon de gaz du sol.

Plusieurs méthodes de mesure satisfont aux exigences de la présente partie de l’ISO 11665. Elles se

distinguent essentiellement par le type de prélèvement et de mesurage de la grandeur physique.

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ISO 11665-11:2016(F)
5 Appareillage
L’appareillage comprend les éléments suivants:

a) une sonde de prélèvement de gaz du sol installée directement dans le sol en cas d’échantillonnage

actif;

b) un dispositif permettant de placer la chambre de détection à l’emplacement choisi sous la surface

du sol en cas d’échantillonnage passif;
c) une chambre de détection;
d) un système de mesure adapté à la grandeur physique.

L’appareillage nécessaire pour des méthodes de mesure particulières est spécifié dans l’Annexe B et

l’Annexe C.
6 Prélèvement
6.1 Objectif du prélèvement

Le prélèvement ou échantillonnage a pour objectif d’obtenir un échantillon d’air représentatif du sol

sans engendrer de perturbation du sol.
6.2 Caractéristiques du prélèvement

Le prélèvement ou échantillonnage est passif ou actif. Le prélèvement est ponctuel ou continu.

Le prélèvement est représentatif de l’activité volumique du radon à un emplacement donné et à une

profondeur donnée (ou à un intervalle de profondeur donné) sous la surface du sol.

Le prélèvement ponctuel est représentatif de l’activité volumique du radon dans le sol à un moment donné.

Le prélèvement en continu est représentatif de l’activité volumique du radon dans le sol pendant un

intervalle de temps donné.

Le prélèvement actif est basé sur l’extraction de l’échantillon de gaz du sol par l’application d’une

pression négative au niveau de la sonde de prélèvement de gaz du sol (à l’aide d’une seringue, d’une

pompe, etc.).

Le prélèvement passif est basé sur le transport du gaz du sol par diffusion, du sol vers la chambre de

détection.
6.3 Conditions de prélèvement
6.3.1 Généralités

Le prélèvement doit être effectué comme spécifié dans l’ISO 11665-1 et l’ISO 10381-7. L’emplacement du

prélèvement, la profondeur (ou l’intervalle de profondeur) de prélèvement et l’heure (ou l’intervalle de

temps) du prélèvement doivent être enregistrés.

La méthode de prélèvement doit permettre que la profondeur (ou l’intervalle de profondeur) de

prélèvement soit bien définie et ne puisse pas être influencée par les variations d’autres paramètres

(perméabilité du sol, humidité du sol, conditions météorologiques et autres).

Le froid rend difficile le prélèvement de gaz du sol. Le gel au sol limite sensiblement la mobilité du gaz

dans le sol et il convient d’en tenir compte lors de la planification et de la réalisation du prélèvement

ainsi que lors de l’interprétation des résultats de mesurage. De même, la mobilité peut être limitée par

un sol saturé en eau (voir l’ISO 10381-7).
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ISO 11665-11:2016(F)

Lors du prélèvement de gaz du sol à proximité de la surface, l’effet de la pénétration de l’air ambiant doit

être pris en compte. On estime qu’il est peu probable que des échantillons utiles puissent être prélevés à

une profondeur inférieure à 0,5 m. Pour éviter la dilution de l’échantillon de gaz du sol:

— une profondeur minimale de 1 m est recommandée;

— la méthode de prélèvement, notamment le volume de l’échantillon de gaz du sol, doit correspondre

aux propriétés du sol à un emplacement donné et à la profondeur de prélèvement choisie en cas de

prélèvement actif;

— tous les éléments de la sonde de prélèvement de gaz du sol doivent être parfaitement étanches en cas

de prélèvement actif;

— une pénétration de l’air ambiant par des fuites le long de la sonde de prélèvement de gaz du sol doit

être évitée en cas de prélèvement actif; et

— une pénétration de l’air ambiant dans la chambre d’un dispositif de prélèvement passif doit être évitée.

Lorsqu’un prélèvement passif est utilisé, les travaux préparatoires avant la mise en place de la chambre

de détection à l’emplacement choisi sous la surface du sol doivent être effectués de façon à limiter la

perturbation du sol. Il convient de considérer que toute action intrusive dans le sol peut influencer les

schémas de migration et représenter une voie de migration pour le gaz. Une tarière manuelle peut être

utilisée pour forer un trou dans le sol.

Lorsqu’un système de mesure est utilisé sur le terrain, vérifier que les variations des conditions

météorologiques pouvant être rencontrées sur le terrain se situent dans la plage des conditions de

fonctionnement.

En cas de méthodes de prélèvement actif et de mesure, l’échantillon de gaz de sol doit être filtré avant

le transfert de l’échantillon dans la chambre de détection. Le milieu filtrant doit arrêter les particules

d’aérosol présentes dans le gaz du sol au moment du prélèvement, notamment les descendants du radon,

et l’humidité du sol. Lorsque le délai entre l
...

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