Water quality — Sampling — Part 19: Guidance on sampling of marine sediments

ISO 5667-19:2004 provides guidance for the sampling of sediments in marine areas for analyses of their physical and chemical properties for monitoring purposes and environmental assessments. It encompasses sampling strategy, requirements for sampling devices, observations made and information obtained during sampling, handling sediment samples, and packaging and storage of sediment samples. ISO 5667-19:2004 does not provide guidelines for data treatment and analysis. ISO 5667-19:2004 is not intended to give guidance for sampling of freshwater sediments.

Qualité de l'eau — Échantillonnage — Partie 19: Lignes directrices pour l'échantillonnage des sédiments en milieu marin

L'ISO 5667-19:2004 fournit des lignes directrices pour l'échantillonnage des sédiments marins en vue de l'analyse de leurs propriétés physiques et chimiques à des fins de surveillance et d'évaluation de l'environnement. Elle comprend la stratégie d'échantillonnage, les exigences relatives aux dispositifs d'échantillonnage, les observations et les informations recueillies au cours de l'échantillonnage, la manipulation des échantillons de sédiments, le conditionnement et la conservation des échantillons de sédiments. L'ISO 5667-19:2004 ne donne pas de lignes directrices pour le traitement et l'analyse des données. L'ISO 5667-19:2004 n'a pas pour objectif de fournir des lignes directrices pour l'échantillonnage des sédiments en eaux douces.

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ISO 5667-19:2004 - Water quality -- Sampling
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Standards Content (Sample)

STANDARD 5667-19
First edition

Water quality — Sampling —
Part 19:
Guidance on sampling of marine
Qualité de l'eau — Échantillonnage —
Partie 19: Lignes directrices pour l'échantillonnage des sédiments en
milieu marin

Reference number
ISO 5667-19:2004(E)
ISO 2004

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ISO 5667-19:2004(E)
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Published in Switzerland

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ISO 5667-19:2004(E)
Contents Page
Foreword. iv
Introduction . vi
1 Scope. 1
2 Normative references. 1
3 Terms and definitions. 1
4 Strategies and objectives for sediment sampling . 2
4.1 Sampling programme and plan . 2
4.2 Types of surveys. 2
4.3 Sampling strategy and/or design . 4
4.4 Reference points. 5
5 Sampling procedure. 6
5.1 Vessel requirements during sampling. 6
5.2 Defining the position of sampling points . 6
5.3 Choice of sampling equipment. 6
5.4 Handling of sediment samples . 7
5.5 Sample identification and records . 8
6 Packaging and storage of sediment samples. 8
7 Safety precautions. 9
8 Quality assurance. 9
8.1 General. 9
8.2 Quality assurance protocols. 9
Annex A (informative) Example of a form for reporting — Sampling marine sediments. 10
Annex B (informative) Description of sediment sampling devices . 12
Bibliography . 14

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ISO 5667-19:2004(E)
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 5667-19 was prepared by Technical Committee ISO/TC 147, Water quality, Subcommittee SC 6,
Sampling (general methods).
ISO 5667 consists of the following parts, under the general title Water quality — Sampling:
 Part 1: Guidance on the design of sampling programmes
 Part 2: Guidance on sampling techniques
 Part 3: Guidance on the preservation and handling of samples
 Part 4: Guidance on sampling from lakes, natural and man-made
 Part 5: Guidance on sampling of drinking water and water used for food and beverage processing
 Part 6: Guidance on sampling of rivers and streams
 Part 7: Guidance on sampling of water and steam in boiler plants
 Part 8: Guidance on sampling of wet deposition
 Part 9: Guidance on sampling from marine waters
 Part 10: Guidance on sampling of waste waters
 Part 11: Guidance on sampling of groundwaters
 Part 12: Guidance on sampling of bottom sediments
 Part 13: Guidance on sampling of sludges from sewage and water-treatment works
 Part 14: Guidance on quality assurance of environmental water sampling and handling
 Part 15: Guidance on preservation and handling of sludge and sediment samples
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ISO 5667-19:2004(E)
 Part 16: Guidance on biotesting of samples
 Part 17: Guidance on sampling of suspended sediments
 Part 18: Guidance on sampling of groundwater at contaminated sites
 Part 19: Guidance on sampling of marine sediments
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ISO 5667-19:2004(E)
Analysis of marine sediments plays a major role in monitoring of the aquatic environment and providing
information on the status and development of polluted conditions in sediments because of ability of sediments
to accumulate contaminants. Marine sediments are characterized by a wide range of organic content,
mineralogy and texture.
In ideal sedimentary conditions, i.e. in accumulation areas (deep basins, trenches, etc.), the sediment is
deposited in chronological order, such that changes in the deposition of, for example, contaminants can be
related to an identifiable time period. However, monitoring of marine bottom sediments, involving both
qualitative and quantitative analyses of contaminants, is carried out world-wide in the absence of a common
set of procedures and this International Standard is part of an attempt to remedy this situation.

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Water quality — Sampling —
Part 19:
Guidance on sampling of marine sediments
1 Scope
This part of ISO 5667 provides guidance for the sampling of sediments in marine areas for analyses of their
physical and chemical properties for monitoring purposes and environmental assessments. It encompasses:
 sampling strategy;
 sampling devices;
 observations made and information obtained during sampling;
 handling sediment samples;
 packaging and storage of sediment samples.
This part of ISO 5667 does not provide guidelines for data treatment and analysis which are available from
other references (see the Bibliography).
This part of ISO 5667 is not intended to give guidance for sampling of freshwater sediments.
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 6107 (all parts), Water quality — Vocabulary
3 Terms and definitions
For the purpose of this document, the terms and definitions in ISO 6107 (all parts) and the following apply.
acoustic survey
mapping of bottom topography and sediment stratigraphy by use of sound waves
baseline survey
survey with emphasis on classification and description of conditions in the survey area, which provides the
basis for future monitoring and/or follow-up surveys
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ISO 5667-19:2004(E)
compound or element which, at concentrations above background, are considered to be harmful to the
receiving water body
recipient water body
water body which receives an input of material of either natural or anthropogenic origin
NOTE The term often appears in the context of contamination by, for example, effluent from municipal wastewater
outlets or industrial processed water. Receiving water body surveys describe the state of contamination in a given area.
reference point
sampling point chosen to represent the natural environmental conditions in a given area
replicate samples
series of samples taken simultaneously at the same sampling point in the same manner
representative portion removed from a sample
4 Strategies and objectives for sediment sampling
4.1 Sampling programme and plan
Developing an appropriate sampling plan is one of the most critical steps in monitoring and assessment
studies. The sampling programme is designed in accordance with the individual survey aims and specific data
quality objectives to be achieved. The elements in the sampling strategy include definition of the study area,
the choice of methodology and survey type, location of sampling points and the number of sampling points
required. These will be built into a sampling programme taking account of requirements such as seasons,
discharge patterns, etc.
The required precision of results, local sediment substrate variability, topographical and hydrographical
conditions in the survey area, information on local contamination sources and knowledge from previous
surveys (if any) should all be taken into account. The number of sampling points, their locations and number
of replicate samples to be taken at each sampling point should be established prior to the initiation of the
survey, but appropriate adjustments may be made in the field, particularly in the case of pilot surveys. It is
important to harmonize the design of the trend surveys to the statistical power required of the data, i.e. over
what time scale change is to be measured. In statistical terms, the two sources of variability are sampling error
and measurement error.
See ISO 5667-1 for further information on design of sampling programmes.
4.2 Types of surveys
4.2.1 General
Surveys of sediments may be divided into three main categories according to the objectives and required
precision of results. The strategies related to these categories are summarized in Table 1.
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ISO 5667-19:2004(E)
Table 1 — Strategies for different types of sediment surveys
Survey Strategies
Pilot survey Reconnaissance, few randomly placed samples
Baseline survey Impact assessment, grid or gradient sampling
Temporal trend survey Time changes, repeated sampling of surface
sediments along gradients or sediment cores

4.2.2 Pilot and/or reconnaissance survey
This is an initial assessment of physical and chemical conditions in the bottom sediments in an area where the
contamination source is not known or where there are no existing data pertaining to the receiving water body.
The survey allows a coarse assessment of environmental conditions and can provide the basis for
development of a sampling programme for other surveys as well as long-term surveillance. The requirements
for equipment, sampling methodology and reproducibility are usually relatively simple (see Table 2).
A pilot survey generally requires only a few, randomly placed samples in an area deemed to be a sediment
deposition area. If the objective is to describe the conditions on the seabed, a series of samples should be
required, in both deep and shallow water. The sampling area should cover as much of the survey area as
possible, ideally in the form of sampling points placed in a grid. An acoustic survey of the bottom sediments
should be performed prior to the sediment sampling. Sediment sampling will in any case be required to
confirm the acoustic data. In regions with varying sea floor topography and open to wind and currents, an
acoustic survey or a remote operated vehicle (ROV) reconnaissance, is the only means of determining the
uniformity of sediment deposition. Uneven distribution occurs both in areas of coarse and fine sediment
4.2.3 Baseline survey and/or environmental impact assessment
This is a survey carried out where the contamination source is known, and the aim is to describe the spatial
extent of the zone of contaminant influence (potential biological impact). Such surveys may be carried out
using relatively simple methodology, but there usually are specified requirements for the methodology and
procedures to be used.
For describing the spatial extent of sediment contamination around a known point source, the sampling points
should be placed in a grid or along a gradient of expected contamination. Information on the current regime
should be used to guide the survey grid and can sometimes be anticipated from acoustic and/or hydrographic
data. An acoustic survey of the bottom sediments should be performed prior to the sediment sampling as well
as obtaining information on the hydrographic regime. A contour map should be constructed to indicate the
spatial extent of sediment contamination, requiring a large number of sampling points. At the same time, the
investigation also provides information on how the concentrations in the sediments decrease with distance
from the source. The results can also be used to quantify the total amount of contaminants in the upper
sediment layer.
An environmental assessment should be carried out at locations where changes in environmental conditions
are to be expected, for example in polluted water bodies or at places where activities that can affect the
environment are established. This environmental assessment should be based on a detailed chemical and
physical investigation of the sediments. The investigation provides the basis for characterization of the
environmental conditions in the areas in question, according to specified sediment quality criteria and by
comparison with the sediments in reference areas. Thereafter, follow-up monitoring surveys should be carried
out, their frequency depending upon the particular circumstances.
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ISO 5667-19:2004(E)
4.2.4 Temporal trend survey
This is a survey of the temporal changes in the chemical and/or physical conditions in the sediments to
document either contamination or natural variation over time. The surveys should be carried out using fixed
sampling points and using standardized methodology according to an established programme.
All sampling equipment and procedures should be documented and any field observations and measurements
recorded on an appropriate field sheet/log book. This will facilitate future surveys for the purpose of temporal
trend monitoring.
It is important that the statistical power of the sampling is robust and suited to the requirements of the study.
A trend monitoring investigation follows temporal development of contamination in the receiving water and
may be carried out in one of the following two ways.
a) Surface samples should be taken within a set radius of the reference point according to the aims and
objectives of the survey. Once set, the radius should be adhered to for future surveys within the time
series. This requires accurate positioning, for example using a differential global positioning system
(DGPS). Sampling frequency will be determined by a variety of factors including the rate of sediment
deposition in the area, seasonality and flushing rates.
EXAMPLE For an annual sediment deposition rate of 2 mm, sampling could for practical reasons be carried out
every 5 years (1 cm depth). However, the relevance of sampling at 5-year intervals is highly dependent on the
number of samples taken and the statistical power required to establish trends.
b) Analyses should be carried out on several layers from undisturbed sediment cores. The depth and
intensity of bioturbation (caused by physical disturbance of sediments by animals and gas bubbles)
should be taken into account. If the monitoring is to be based on cores, the samples should normally be
taken along a transect of maximum depth (“deep-spots”) where experience indicates that the sediments
are the least disturbed. However, the suitability of the sampling area should preferably be checked by
doing an acoustic survey. The deepest parts of channel-type formations are not necessarily the best
sampling areas.
EXAMPLE Use of sediment cores in temporal trend monitoring requires data on sedimentation rates (e.g.
achieved by isotope dating of cores). The depth resolution of the sediment sub-sampling will depend on the sediment
accumulation rates. Vertical sampling should take place down to a depth corresponding to non-contaminated
sediments if possible.
Sediments that are physically disturbed by human activities (e.g. trawling) are generally not suitable for
retrospective trend monitoring purposes.
4.3 Sampling strategy and/or design
4.3.1 General
Sampling points should be positioned according to the individual survey objectives, previous surveys in the
area and local sediment type and hydrographic conditions.
Shallow areas with uneven topography generally provide poor material for sampling (fine-grained sediments
are transported or eroded due to waves or currents). Deep areas (basins) and flat bottoms are typical
accumulation areas, where fine-grained sediments potentially carrying contaminants are deposited (no wave
activity and weak currents). Coarse, sandy sediments should be avoided for contamination studies as these
are poorly suited as a sampling medium, although they may be studied as part of wider investigations, for
example for benthic biology.
The number of replicate samples to be taken per sampling point should be chosen with care. A statistical
assessment should be made of the number of replicates required, in accordance with the survey parameters
and the required density of sampling points. Depending upon the outcome of the statistical assessment, at
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ISO 5667-19:2004(E)
least three separate replicate samples may be required to be taken from each sampling point and analysed
separately to assess the extent of variation at the sampling point concerned.
Where it is suspected that contaminated sediments may have an uneven distribution, many replicate samples
may be necessary to ensure a representative picture. This is particularly important close to contamination
sources, in harbour areas and in shallow waters or other areas where the nature of the bottom sediments
shows considerable variation across a relatively small area. If analyses of replicate samples are not possible,
a composite sample should be made of all the replicate samples taken at the sampling point. In the latter case,
an equal aliquot of sediment should be taken from each sample and homogenized prior to analysis.
The spatial extent of contamination may be mapped by placing sampling points in several ways. Positioning of
sampling stations should be carried out according to one of three main principles or in combination:
 random;
 grid;
 gradient.
4.3.2 Random sampling (probabilistic based)
A pre-determined number of samples should be collected. Random sampling designs avoid bias in the results
of sampling by randomly assigning and selecting sampling locations. This sampling strategy is relevant for
pilot surveys and, to some extent, baseline surveys.
4.3.3 Grid sampling
In grid sampling the first sampling location is chosen randomly and all subsequent stations are placed at
regular intervals (e.g. 50 m apart) throughout the study area. The station grid should be adjusted according to
the topographic and hydrographic conditions in an area. Sampling points arranged in a grid often are used for
environmental assessment of sediment quality and for assessing the size of the area of influence, as for
baseline surveys.
4.3.4 Gradient sampling
Sampling points should be arranged in sectors or along selected transects in relation to a contamination
source. The decrease in concentration of contaminants away from the source will indicate the dispersal
pattern of the contaminant. It is essential to consider natural factors which may affect the sediments, such as
grain size, content of organic matter, redox conditions, currents, etc. This sampling strategy is particularly
applicable for baseline studies and for temporal trend monitoring purposes.
4.4 Reference points
For surveys carried out in contaminated areas, reference points may be established outside the affected area.
As far as possible, reference points should represent natural conditions, without any influence of point-source
discharges. An alternative to using a reference point is to measure contaminants in layers down the sediment
core, which represent sediment deposited during a pre-industrial era.
Sampling at reference points, where applicable, should be carried out under conditions as similar as possible
to those at the sampling points (i.e. similar depth and sediment type).
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ISO 5667-19:2004(E)
5 Sampling procedure
5.1 Vessel requirements during sampling
The survey aims and local conditions largely govern the choice of vessel. Sampling in offshore and coastal
areas requires vessels of such a size to allow work to take place in rough weather conditions. Sampling
equipment will also impose survey vessel constraints and needs careful consideration prior to surveying. In
estuaries, fjords and river mouths, small vessels may be appropriate. The vessel requirements should be
related to the type of sampling equipment to be used, storage and sample handling requirements. Survey
vessels should comply with all safety regulations. It is important that the samples remain in an undisturbed
condition, both during and after sampling.
5.2 Defining the position of sampling points
The position of the sampling points should be defined unambiguously, such that other operators can relocate
it. Positions should be defined using geographic co-ordinates with reference to the local geodetic system in
use. Positions should be defined according to the relevant guidelines.
A DGPS with a monitor can be used in open seas. In fjords and coastal areas, the minimum requirement is
radar. In addition to geographic co-ordinates, sampling points may be defined using the direction and distance
from landmarks or fixed points of reference. Water depth should be recorded as chart datum to account for
tidal variation. Positional requirements for accuracy and precision should be stated in the aims and objectives
of the survey. Stability of the positioning of the survey vessel should be ensured by dynamic positioning (DP).
When revisiting sampling points which are poorly defined in terms of position, the water depth and sediment
type should be used as the main criteria for relocating the sampling point.
The accuracy and precision of the position-fixing should be recorded to provide an indication of the accuracy
to which the reference point has been located. In defining the position of sampling points, especially when
using larger vessels, the distance and direction of the sampling position (winch) from the DGPS receiver
should be accurately noted.
5.3 Choice of sampling equipment
The choice of sampling equipment should be based on the sediment type and the survey aims. Some
sampling devices are exclusively suited for fine-grained material, while others can accommodate less
cohesive sediments. Table 2 shows the types of sampling devices to be chosen according to the survey aims
and sediment type.
For investigations of organic micro-pollutants, the sampling core tubes should be made of inert plastics
material [preferably poly(methyl methacrylate) ] or stainless steel. Either stainless steel or plastics materials
[poly(vinyl) chloride (PVC), poly(methyl methacrylate), etc.] should be used for investigations of metal
contamination. When using plastics core tubes, a hard type of plastics material is recommended to reduce
friction between the core tube walls and sand grains. Polycarbonate tubing has the advantage of transparency
[as does poly(methyl methacrylate)], but has superior mechanical strength.
The equipment should be cleaned between each change of sampling location. The sampling device and other
equipment that comes into contact with oily substances should be washed repeatedly with water (either
seawater or freshwater) with, for example, soap until the equipment is clean. In difficult cases or when
studying organic micro-contaminants, organic solvents (acetone, cyclohexane, etc.) may be used during the
washing process. When composite samples are taken, the equipment should be washed in seawater between
each replicate sample within each sampling location.

1) Known as Plexiglas® and Perspex® which are examples of suitable products available commercially. This information
is given for the convenience of users of this part of ISO 5667 and does not constitute an endorsement by ISO of these
6 © ISO 2004 – All rights reserved

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ISO 5667-19:2004(E)
When sampling very soft (fluid) mud, the construction of the sampler should be such that during lowering, free
flow of water through the equipment is ensured to prevent the build-up of a pressure wave in front of the
equipment during lowering to the bottom. Especially when working with grabs, the pressure wave in front of
the advancing grab may displace all fine material before the grab has a chance to function properly.
All sampling equipment should be accompanied by standard operating instructions.
A description of the five main types of sediment sampling devices is given in Annex B. See ISO 5667-12 for
further details.
Table 2 — Choice of sampling device according to survey aims and sediment type
Main aim Requirements Fine sediment Coarse sediment
Pilot survey Undisturbed surface Grab, single corer, box Grab, box corer, piston
sediment corer corer
Baseline survey Undisturbed surface Grab, single corer, piston Grab, box corer, piston
sediment corer, multi-corer, box corer
Temporal trend survey Undisturbed sediment Single corer, piston corer, Not suitable

Première édition

Qualité de l'eau — Échantillonnage —
Partie 19:
Lignes directrices pour l'échantillonnage
des sédiments en milieu marin
Water quality — Sampling —
Part 19: Guidance on sampling of marine sediments

Numéro de référence
ISO 5667-19:2004(F)
ISO 2004

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ISO 5667-19:2004(F)
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Publié en Suisse

ii © ISO 2004 – Tous droits réservés

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ISO 5667-19:2004(F)
Sommaire Page
Avant-propos. iv
Introduction . vi
1 Domaine d'application. 1
2 Références normatives. 1
3 Termes et définitions . 1
4 Stratégies et objectifs pour l'échantillonnage des sédiments . 2
4.1 Programme et plan d'échantillonnage. 2
4.2 Types d'enquêtes. 3
4.3 Stratégie et/ou conception de l'échantillonnage . 5
4.4 Points de référence. 6
5 Mode opératoire d'échantillonnage. 6
5.1 Exigences relatives aux embarcations pendant l'échantillonnage . 6
5.2 Définition de la position des points d'échantillonnage. 6
5.3 Choix de la méthode d'échantillonnage . 7
5.4 Manipulation des échantillons de sédiments. 8
5.5 Identification des échantillons et enregistrements . 8
6 Conditionnement et conservation des échantillons de sédiments . 9
7 Précautions de sécurité. 9
8 Assurance qualité . 10
8.1 Introduction . 10
8.2 Protocoles d'assurance qualité . 10
Annexe A (informative) Rapport — Échantillonnage des sédiments marins . 11
Annexe B (informative) Description des dispositifs pour l'échantillonnage des sédiments. 13
Bibliographie . 15

© ISO 2004 – Tous droits réservés iii

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ISO 5667-19:2004(F)
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
L'ISO 5667-19 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 147, Qualité de l'eau, sous-comité SC 6,
Échantillonnage (méthodes générales).
L'ISO 5667 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Qualité de l'eau —
 Partie 1: Guide général pour l'établissement des programmes d'échantillonnage
 Partie 2: Guide général sur les techniques d'échantillonnage
 Partie 3: Lignes directrices pour la conservation et la manipulation des échantillons d'eau
 Partie 4: Guide pour l'échantillonnage des eaux des lacs naturels et des lacs artificiels
 Partie 5: Guide pour l'échantillonnage de l'eau potable et de l'eau utilisée dans l'industrie alimentaire et
des boissons
 Partie 6: Guide pour l'échantillonnage des rivières et des cours d'eau
 Partie 7: Guide général pour l'échantillonnage des eaux et des vapeurs dans les chaudières
 Partie 8: Guide général pour l'échantillonnage des dépôts humides
 Partie 9: Guide générale pour l'échantillonnage des eaux marines
 Partie 10: Guide pour l'échantillonnage des eaux résiduaires
 Partie 11: Guide général pour l'échantillonnage des eaux souterraines
 Partie 12: Guide général pour l'échantillonnage des sédiments
 Partie 13: Guide pour l'échantillonnage de boues provenant d'installations de traitement de l'eau et des
eaux usées
 Partie 14: Lignes directrices pour le contrôle de la qualité dans l'échantillonnage et la manutention des
eaux environnementales
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ISO 5667-19:2004(F)
 Partie 15: Guide général pour la préservation et le traitement des échantillons de boues et de sédiments
 Partie 16: Lignes directrices pour les essais biologiques des échantillons
 Partie 17: Lignes directrices pour l'échantillonnage des sédiments en suspension
 Partie 18: Lignes directrices pour l'échantillonnage des eaux souterraines sur des sites contaminés
 Partie 19: Lignes directrices pour l'échantillonnage des sédiments en milieu marin
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ISO 5667-19:2004(F)
L'analyse des sédiments marins joue un rôle prépondérant dans la surveillance de l'environnement aquatique
en fournissant des informations sur l'état et le développement des conditions de pollution dans les sédiments,
du fait de leur capacité à accumuler les contaminants. Les sédiments marins sont caractérisés par une grande
diversité de teneurs en matière organique, de minéralogies et de textures.
Dans des conditions sédimentaires idéales, c'est-à-dire dans les zones d'accumulation (bassins océaniques
profonds, fosses, etc.), les sédiments se déposent par ordre chronologique, ce qui permet d'associer à une
période précise les changements survenant dans le dépôt, par exemple, de contaminants. Cependant, la
surveillance des sédiments des fonds marins, qui implique à la fois des analyses qualitatives et quantitatives
des contaminants, s'effectue à l'échelle mondiale en l'absence d'un ensemble commun de modes opératoires,
et la présente Norme internationale tente de remédier en partie à cette situation.

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Qualité de l'eau — Échantillonnage —
Partie 19:
Lignes directrices pour l'échantillonnage des sédiments en
milieu marin
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 5667 fournit des lignes directrices pour l'échantillonnage des sédiments marins en
vue de l'analyse de leurs propriétés physiques et chimiques à des fins de surveillance et d'évaluation de
l'environnement. Elle comprend:
 la stratégie d'échantillonnage;
 les exigences relatives aux dispositifs d'échantillonnage;
 les observations et les informations recueillies au cours de l'échantillonnage;
 la manipulation des échantillons de sédiments;
 le conditionnement et la conservation des échantillons de sédiments.
La présente partie de l'ISO 5667 ne donne pas de lignes directrices pour le traitement et l'analyse des
données; celles-ci sont disponibles dans d'autres documents (voir la Bibliographie).
La présente partie de l'ISO 5667 n'a pas pour objectif de fournir des lignes directrices pour l'échantillonnage
des sédiments en eaux douces.
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 6107-2, Qualité de l'eau — Vocabulaire
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
relevé acoustique
cartographie de la topographie des fonds et de la stratigraphie des sédiments au moyen d'ondes sonores
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ISO 5667-19:2004(F)
enquête de base
évaluation de l'impact environnemental
enquête axée sur la classification et la description des conditions observées dans la zone étudiée, et qui
fournit la base pour une surveillance et/ou des enquêtes de suivi ultérieure(s)
composé ou élément qui, à des concentrations supérieures à celle de fond, est considéré comme nocif pour
masse d'eau réceptrice
masse d'eau qui reçoit des matières, qu'elles soient d'origine naturelle ou anthropogène
NOTE Ce terme est souvent employé dans un contexte lié à une contamination, par exemple effluents des sorties
d'eaux usées municipales ou eaux industrielles traitées. Les enquêtes portant sur les récepteurs décrivent l'état de la
contamination dans une zone donnée.
point de référence
point d'échantillonnage choisi pour représenter les conditions environnementales naturelles dans une zone
séries d'échantillons prélevés en un même point d'échantillonnage, de la même manière et au même moment
partie d'un échantillon, idéalement représentative de l'échantillon dans lequel elle est prélevée
4 Stratégies et objectifs pour l'échantillonnage des sédiments
4.1 Programme et plan d'échantillonnage
L'établissement d'un plan d'échantillonnage adéquat constitue l'une des étapes les plus critiques des études
de surveillance et d'évaluation. Le programme d'échantillonnage est conçu en fonction des objectifs
individuels de l'enquête et des objectifs spécifiques à atteindre en matière de qualité des données. Les
éléments inclus dans la stratégie d'échantillonnage comprennent la définition de la zone étudiée, le choix de
la méthodologie et du type d'enquête, le choix des points d'échantillonnage et le nombre de points
d'échantillonnage requis. Ils sont intégrés à un programme d'échantillonnage en tenant compte des exigences
temporelles telles que les saisons, des modèles de rejet, etc.
Il convient de prendre en considération la fidélité requise pour les résultats, le type de substrat local, les
conditions hydrographiques topographiques de la zone étudiée, les informations concernant les sources
locales de contamination et les connaissances acquises lors d'enquêtes antérieures (le cas échéant). Il
convient de définir le nombre de points d'échantillonnage, leur position et le nombre de réplicats à prélever
pour chaque point d'échantillonnage avant le début de l'enquête, mais il est admis de procéder aux
ajustements nécessaires sur le terrain, en particulier dans le cas d'enquêtes pilotes. Il est important d'établir
les enquêtes de tendance en fonction de la puissance requise pour les données, c'est-à-dire de déterminer
sur quelle échelle temporelle seront mesurés les changements. Cela implique une analyse statistique. En
termes statistiques, les deux sources de variabilité sont l'erreur d'échantillonnage et l'erreur de mesure.
Voir l'ISO 5667-1 pour de plus amples informations sur la conception des programmes d'échantillonnage.
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4.2 Types d'enquêtes
4.2.1 Introduction
Les enquêtes sur les sédiments peuvent être réparties en trois catégories principales, selon les objectifs et la
fidélité requise pour les résultats. Les stratégies correspondant à ces catégories sont résumées dans le
Tableau 1.
Tableau 1 — Stratégies pour les différents types d'enquêtes sur les sédiments
Enquête Stratégies
Enquête pilote Reconnaissance, peu d'échantillons prélevés de manière aléatoire
Enquête de base Évaluation de l'impact, échantillonnage en grille ou selon un gradient
Surveillance des tendances temporelles Changements dans le temps, échantillonnage répété des sédiments
superficiels selon des gradients ou avec des carottes de sédiments
4.2.2 Enquête pilote et/ou de reconnaissance
Il s'agit d'une première évaluation des conditions physiques et chimiques observées dans les sédiments de
fond, dans une zone où la source de contamination est inconnue ou pour laquelle il n'existe pas de données
relatives à l'environnement récepteur. L'enquête permet de réaliser une évaluation grossière des conditions
environnementales et peut servir de base au développement d'un programme d'échantillonnage pour des
enquêtes appliquées mais aussi pour la surveillance à long terme. Les exigences en matière de matériel, de
méthodologie d'échantillonnage et de répétabilité sont généralement relativement simples (voir Tableau 2).
Une enquête de reconnaissance ne requiert généralement que quelques échantillons, prélevés de manière
aléatoire dans une zone considérée comme un fond d'accumulation. Si l'objectif est de décrire les conditions
au fond des mers, il convient de prélever une série d'échantillons, à la fois en eaux profondes et peu
profondes. Il convient que la zone d'échantillonnage englobe autant que possible la zone étudiée, idéalement
sous forme d'un maillage de stations. Il convient de réaliser un relevé acoustique des sédiments du fond
avant l'échantillonnage des sédiments. Cet échantillonnage sera requis dans tous les cas pour valider les
données acoustiques. Un relevé acoustique ou une reconnaissance par engin télécommandé représente le
seul moyen de déterminer l'uniformité ou la microrépartition du dépôt des sédiments, en particulier dans les
régions où la topographie du fond océanique est variable et celles qui sont ouvertes aux vents et aux
courants. La microrépartition se produit à la fois dans les zones où les dépôts de sédiments sont grossiers ou
4.2.3 Enquête de base et/ou évaluation de l'impact environnemental
Il s'agit d'une enquête réalisée lorsque la source de contamination est connue, et dont le but est de
cartographier l'étendue spatiale de la zone d'influence (impact biologique potentiel). Ce type d'enquête peut
être réalisé en utilisant une méthodologie relativement simple, mais des exigences sont généralement
spécifiées en ce qui concerne la méthodologie et les modes opératoires à utiliser.
Afin de cartographier l'étendue spatiale de la zone d'influence autour d'un point source connu, il convient de
placer les points d'échantillonnage en grille ou selon un gradient de la contamination prévue. Il convient
d'utiliser les informations relatives au régime des courants pour déterminer la grille d'enquête. Il est parfois
possible de la déduire des données acoustiques et/ou hydrographiques. Idéalement, il est nécessaire de
réaliser un relevé acoustique des sédiments de fond avant l'échantillonnage des sédiments et d'obtenir des
informations sur le régime hydrographique. Il convient de dresser une carte en courbes de niveau pour
indiquer l'étendue spatiale de la zone d'influence, ce qui requiert un grand nombre de stations. Cette étude
fournit également des informations sur la manière dont les concentrations en sédiments diminuent au fur et à
mesure qu'on s'éloigne de la source. Il est aussi possible d'utiliser les résultats pour déterminer la quantité
totale de contaminants dans la couche supérieure de sédiments.
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ISO 5667-19:2004(F)
Dans les zones où des changements de conditions environnementales sont prévus, par exemple dans des
récepteurs pollués ou dans des zones où sont repérées des activités pouvant avoir un impact sur
l'environnement, il convient de réaliser une évaluation environnementale. Il convient de baser celle-ci sur une
analyse chimique et physique détaillée des sédiments. L'analyse fournit une base pour la caractérisation des
conditions environnementales dans les zones concernées, selon des critères de qualité des sédiments
spécifiés et par comparaison avec les sédiments présents dans les zones de référence. Par la suite, il
convient de réaliser des enquêtes de surveillance complémentaires, selon une fréquence dépendant des
conditions particulières rencontrées.
4.2.4 Surveillance des tendances temporelles
Il s'agit d'une enquête sur les changements, dans le temps, des conditions chimiques et/ou physiques des
sédiments permettant d'obtenir des informations sur la contamination ou sur la variation naturelle en fonction
du temps. Il convient de réaliser ces enquêtes au moyen de points d'échantillonnage fixes et en utilisant une
méthodologie normalisée selon un programme établi.
Il convient de documenter tout le matériel et les modes opératoires d'échantillonnage et de consigner toutes
les observations et les mesures de terrain dans des notes de terrain ou un journal de bord adaptés. Cela
facilite la répétition précise des enquêtes en fonction de l'échelle temporelle selon laquelle sont entreprises
les enquêtes.
Il est important que l'efficacité statistique de l'échantillonnage pour les données de tendance soit bonne et
qu'elle convienne aux exigences de l'étude.
Une analyse de surveillance des tendances suit le développement temporel de la contamination dans l'eau
réceptrice et peut être réalisée de deux manières.
a) Il convient de prélever des échantillons superficiels dans un rayon donné autour du point de référence
selon les buts et les objectifs de l'enquête. Une fois le rayon déterminé, il convient de le respecter lors
des enquêtes ultérieures réalisées dans la même série temporelle. Cela implique un positionnement
précis, au moyen, par exemple, d'un système de positionnement géographique différentiel (DGPS). La
fréquence d'échantillonnage sera déterminée par divers facteurs comme la vitesse de dépôt des
sédiments dans la zone, le caractère saisonnier et les taux de renouvellement de l'eau.
EXEMPLE Pour des raisons pratiques, pour une vitesse de dépôt annuelle des sédiments de 2 mm,
l'échantillonnage peut être réalisé tous les cinq ans (1 cm de profondeur). Cependant, la pertinence d'un
échantillonnage effectué tous les cinq ans dépend beaucoup du nombre d'échantillons prélevés et des moyens
statistiques requis pour établir des tendances.
b) Il convient d'effectuer des analyses sur plusieurs couches dans des carottes de sédiments non perturbés.
Il convient de prendre en considération la profondeur et l'intensité de la bioturbation et de la formation de
gaz entraînant une perturbation physique en raison des bulles. Si la surveillance doit se baser sur des
carottes, il convient que les échantillons soient normalement prélevés le long d'un profil de transect de
profondeur maximale («points profonds») pour lequel l'expérience montre que les sédiments sont le
moins perturbés. Il est recommandé de vérifier si la zone d'échantillonage convient ou non par relevé
acoustique. Les parties les plus profondes des formations de type chenal ne sont pas nécessairement les
meilleurs zones d'échantillonnage.
EXEMPLE L'utilisation de carottes de sédiments pour la surveillance de tendances temporelles exige des données
sur les vitesses de sédimentation (par exemple par datation isotopique des carottes). La résolution de la profondeur
du sous-échantillonnage des sédiments dépend des vitesses d'accumulation des sédiments. Il convient que
l'échantillonnage vertical soit effectué jusqu'à une profondeur correspondant à des sédiments non contaminés.
Les sédiments physiquement perturbés par les activités humaines (par exemple le chalutage) ne conviennent
généralement pas à la surveillance rétrospective des tendances.
4 © ISO 2004 – Tous droits réservés

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4.3 Stratégie et/ou conception de l'échantillonnage
4.3.1 Introduction
Il convient de positionner les stations d'échantillonnage selon les objectifs individuels de l'enquête, les
enquêtes antérieures dans la zone, le substrat local de fond et les conditions hydrographiques.
Les zones peu profondes avec un relief de fond accidenté ne fournissent généralement pas du matériel de
bonne qualité pour l'échantillonnage (fond de transport ou zones d'érosion en raison de l'énergie élevée). Les
zones de relief bas (cuvettes) sont des zones type d'accumulation, où se déposent les sédiments à grains fins
charriant potentiellement des contaminants (zones de basse énergie). Il convient d'éviter les sédiments
sableux grossiers pour les études de contamination, étant donné qu'ils sont peu adaptés à une utilisation
comme milieu d'échantillonnage, bien qu'ils puissent convenir dans le cadre d'analyses plus larges, par
exemple en biologie benthique.
Il convient de choisir avec soin le nombre de réplicats à prendre par point d'échantillonnage. Il convient de
faire une évaluation statistique du nombre de réplicats nécessaires, selon les paramètres de l'enquête et la
densité requise de points d'échantillonnage. En fonction du résultat de l'évaluation statistique, il peut être
requis de prélever jusqu'à trois réplicats séparés pour chaque point d'échantillonnage et de les analyser
séparément pour évaluer l'étendue de la microrépartition au niveau du point d'échantillonnage concerné.
Lorsqu'il est suspecté que les sédiments contaminés peuvent présenter une microrépartition, il peut être
nécessaire de prélever un grand nombre de réplicats pour garantir la représentativité. Cela est
particulièrement important à proximité des sources de contamination, dans les ports, les eaux peu profondes
ou dans les autres zones où la nature des sédiments du fond varie considérablement dans une zone
relativement peu étendue. Si cela n'est pas possible, il convient de regrouper dans un échantillon composite
tous les réplicats prélevés au niveau du point d'échantillonnage. Dans ce dernier cas, il convient de prélever
une partie aliquote égale de sédiments à partir de chaque échantillon et de l'homogénéiser avant les
L'étendue spatiale de la contamination peut être cartographiée en plaçant des points d'échantillonnage de
différentes manières. Il convient d'effectuer le positionnement des stations d'échantillonnage selon l'un des
trois principes essentiels suivants, ou une combinaison de ceux-ci:
 aléatoire;
 en grille;
 selon un gradient.
4.3.2 Échantillonnage aléatoire (probabiliste)
Il convient de recueillir un nombre prédéterminé d'échantillons. Les modèles d'échantillonnage aléatoire
permettent d'éviter d'obtenir des résultats d'échantillonnage biaisés du fait de l'attribution et de la sélection
aléatoires des lieux d'échantillonnage. Cette stratégie d'échantillonnage convient pour des enquêtes pilotes
et, dans une certaine mesure, pour des enquêtes de base.
4.3.3 Échantillonnage en grille
Dans l'échantillonnage en grille, le premier lieu d'échantillonnage est choisi de manière aléatoire et toutes les
stations suivantes sont placées à intervalles réguliers (par exemple à 50 m d'écart) dans toute la zone
étudiée. Il convient d'ajuster le maillage de stations selon les conditions topographiques et hydrographiques
de la zone. Les points d'échantillonnage en grille sont souvent utilisés pour l'évaluation environnementale de
la qualité des sédiments et pour évaluer l'étendue de la zone d'influence, comme dans les enquêtes de base.
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ISO 5667-19:2004(F)
4.3.4 Échantillonnage selon un gradient
Il convient de disposer les points d'échantillonnage en secteurs ou le long de transects sélectionnés en
fonction d'une source de contamination. La diminution de la concentration en contaminants au fur et à mesure
que la distance de la source augmente indique le modèle de dispersion du contaminant. Il est essentiel de
considérer des facteurs naturels pouvant perturber les sédiments, tels que la granulométrie, la teneur en
matière organique, les conditions redox, les courants, etc. Cette stratégie d'échantillonnage est
particulièrement adaptée aux enquêtes de base et à la surveillance des tendances temporelles.
4.4 Points de référence
Pour les enquêtes réalisées dans les zones contaminées, il est admis d'établir des points de référence en
dehors de la zone concernée. Dans la mesure du possible, il convient que les points de référence
représentent les conditions naturelles, sans aucune influence des rejets localisés. Une alternative à
l'utilisation d'un point de référence peut être de mesurer les contaminants dans les couches de la carotte de
sédiments, qui représentent les sédiments déposés pendant une ère préindustrielle.
Il convient d'effectuer l'échantillonnage aux points de référence, le cas échéant, dans des conditions aussi
proches que possible de celles rencontrées aux points d'échantillonnage (c'est-à-dire profondeur et type de
sédiments similaires).
5 Mode opératoire d'échantillonnage
5.1 Exigences relatives aux embarcations pendant l'échantillonnage
Les objectifs de l'enquête et les conditions locales régissent le choix des embarcations. L'échantillonnage
dans les zones côtières et au large exige des embarcations dont les dimensions permettent de travailler dans
des conditions météorologiques défavorables. Le matériel d'échantillonnage impose aussi des contraintes
pour les navires hydrographiques et exige une attention particulière avant l'enquête. Dans les estuaires, les
fjords et les embouchures des rivières, de petites embarcations peuvent convenir. Il convient d'adapter les
exigences relatives aux embarcations au type de matériel d'échantillonnage à utiliser, ainsi qu'aux exigences
de conservation et de manipulation des échantillons, et que les navires hydrographiques soient conformes
aux règlements de sécurité. Il est important que les échantillons ne soient pas perturbés pendant ni après
5.2 Définition de la position des points d'échantillonnage
Il convient de définir la position des points d'échantillonnage de manière univoque, de sorte qu'elle puisse être
retrouvée par d'autres opérateurs. Il convient de définir les positions au moyen de coordonnées
géographiques en f

Questions, Comments and Discussion

Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.