ISO 18311:2016
(Main)Soil quality — Method for testing effects of soil contaminants on the feeding activity of soil dwelling organisms — Bait-lamina test
Soil quality — Method for testing effects of soil contaminants on the feeding activity of soil dwelling organisms — Bait-lamina test
ISO 18311:2016 specifies a technique for determining the effects of anthropogenic impacts (e.g. substances) in the context of the prevailing environmental conditions on the feeding activity of soil organisms in the field. In addition, the use of this method for monitoring the biological quality of soil is described (see Annex A). The breakdown of organic matter by soil invertebrates and microorganisms is a crucial process that determines important soil functions such as nutrient availability for plants and the maintenance of soil fertility. In addition, decomposing plant litter provides habitats and food for a wide range of organisms, thus supporting biodiversity and ecosystem services [33][34]. ISO 18311:2016 is applicable to all soils in which soil organisms are active. The use of the bait-lamina test is independent from whether there is a litter layer or not. The sampling design of field studies in general is specified in ISO 23611‑6 (see also Reference [20]). The design can vary according to the aim of the study as well as conditions (e.g. soil properties, contamination, etc.) of the site to be investigated. ISO 18311:2016 is not applicable for semi-terrestrial or very shallow soils. It can be difficult to use it under extreme climatic or geographical conditions (e.g. in high mountains).
Qualité du sol — Méthode pour tester les effets des contaminants du sol sur l'activité alimentaire des organismes vivant dans le sol — Test Bait-lamina
ISO 18311:2016 spécifie une technique permettant de déterminer, sur le terrain, les effets d'impacts anthropogéniques (par exemple, substances), eu égard aux conditions environnementales ambiantes, sur l'activité alimentaire des organismes du sol. Elle décrit également l'utilisation de cette méthode pour la surveillance de la qualité biologique des sols (voir l'Annexe A). La dégradation de la matière organique par les invertébrés et les microorganismes du sol est un processus fondamental qui détermine des fonctions importantes du sol, telles que la disponibilité d'éléments nutritifs pour les végétaux et la préservation de la fertilité des sols. De plus, la décomposition de la litière végétale fournit des habitats et de la nourriture à une grande diversité d'organismes qui concourent à la biodiversité et délivrent des services écosystémiques[33][34]. ISO 18311:2016 s'applique à tous les sols dans lesquels des organismes du sol sont actifs. L'utilisation de l'essai avec bandelettes appâtées ne dépend pas de la présence d'une litière. Le plan d'échantillonnage applicable aux études sur le terrain en général est décrit dans l'ISO 23611‑6 (voir également la Référence [20]). La stratégie peut varier en fonction de l'objectif de l'étude, ainsi que des conditions (par exemple, les propriétés du sol, la contamination, etc.) du site à étudier. ISO 18311:2016 ne s'applique pas aux sols potentiellement inondables ou très superficiels. Son application peut se révéler difficile dans des conditions climatiques ou géographiques extrêmes (par exemple, en haute montagne).
General Information
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 18311
First edition
2016-01-15
Soil quality — Method for testing
effects of soil contaminants on the
feeding activity of soil dwelling
organisms — Bait-lamina test
Qualité du sol — Méthode pour tester les effets des contaminants
du sol sur l’activité alimentaire des organismes vivant dans le sol —
Test Bait-lamina
Reference number
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ISO 18311:2016(E)
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Principle . 2
5 Reagents and material . 3
5.1 Bait material . 3
5.2 Reagents. 3
6 Apparatus (equipment). 3
7 Procedure. 3
7.1 General . 3
7.2 Preparation of the bait-lamina strips . 4
7.3 Experimental design and test performance . 5
7.4 Examination of the bait-lamina strips . 7
8 Expression of results . 8
9 Validity of the test . 8
10 Statistical analysis . 8
11 Test report . 8
Annex A (informative) Use of the bait-lamina method for monitoring the biological quality
of soils .10
Annex B (informative) Examples are taken from one study performed in the Brazilian
[30]
Amazon forest in which the removal of the litter layer was used as stressor .11
Bibliography .14
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ISO 18311:2016(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 ISO/TC 190, Soil quality, Subcommittee SC 4,
Biological methods.
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ISO 18311:2016(E)
Introduction
Ecotoxicological test systems are applied to obtain information about the effects of contaminants in
[38]
soil and are proposed to complement conventional chemical analysis . In addition to laboratory
tests with individual species from important organism groups (e.g. earthworms, enchytraeids, or
collembolans), functional tests can be used to assess the activity of the whole soil organism community
in situ in the field and, thus, the habitat function of soil. They are potentially useful for the evaluation
[1][11][12][26][28]
of the effects of chemicals on the soil , as well as for the long-term monitoring of the
[16][18][34]
biological quality of soils (see Annex A) . Data for these purposes are gained by standardised
methods since they can form the basis for far-reaching decisions (e.g. whether a given site should be
remediated or not). In fact, the lack of such standardised methods is one of the most important reasons
why functional methods have been so far relatively rarely used for the assessment of contaminated
soils or for soil monitoring purposes.
The bait-lamina test is an approach which is used to measure the feeding activity of soil organisms in
[23][35][36]
situ .
The important advantage of the bait-lamina method is its simplicity. Minimal training, special skill, or
equipment is necessary. In contrast to the measurement of other functional parameters, like organic
[22][25][27]
matter breakdown determined in a litterbag test , the bait-lamina method does not disturb the
soil substrate, needs only short exposure periods (few days up to few weeks), and is rapidly evaluated.
In temperate regions, the applicability and usefulness of the bait-lamina test for the comparison and
assessment of the influence of land use or chemicals on the feeding activity of soil communities has
[2][14][28][31]
been demonstrated several times . In addition, bait-lamina tests have also been applied in
[13][15][30]
the tropics .
In addition to measures such as microbial respiration or litter decomposition, feeding activity is one
[7][13]
of several functional parameters applicable for the assessment of the biological status of soils .
Recently, the bait-lamina test was used successfully in several case studies at which an environmental
[8][21]
risk assessment for polluted soils was performed . As a result of these works, the bait-lamina test
was included into the tool box for site-specific risk assessment [e.g. the TRIAD approach (see ISO 19204)].
In fact, it became part of the recommended battery of tests for the ecological risk assessment of soils in
[9]
Great Britain . In addition, in the context of a European soil monitoring programme, the method was
[4]
recommended for this purpose as well by the members of an EU Working Group .
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 18311:2016(E)
Soil quality — Method for testing effects of soil
contaminants on the feeding activity of soil dwelling
organisms — Bait-lamina test
1 Scope
This International Standard specifies a technique for determining the effects of anthropogenic impacts
(e.g. substances) in the context of the prevailing environmental conditions on the feeding activity of soil
organisms in the field. In addition, the use of this method for monitoring the biological quality of soil is
described (see Annex A). The breakdown of organic matter by soil invertebrates and microorganisms
is a crucial process that determines important soil functions such as nutrient availability for plants and
the maintenance of soil fertility. In addition, decomposing plant litter provides habitats and food for a
[33][34]
wide range of organisms, thus supporting biodiversity and ecosystem services .
This International Standard is applicable to all soils in which soil organisms are active. The use of the
bait-lamina test is independent from whether there is a litter layer or not. The sampling design of field
studies in general is specified in ISO 23611-6 (see also Reference [20]). The design can vary according
to the aim of the study as well as conditions (e.g. soil properties, contamination, etc.) of the site to be
investigated.
This International Standard is not applicable for semi-terrestrial or very shallow soils. It can be difficult
to use it under extreme climatic or geographical conditions (e.g. in high mountains).
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 11074, Soil quality — Vocabulary
ISO 23611-6, Soil quality — Sampling of soil invertebrates — Part 6: Guidance for the design of sampling
programmes with soil invertebrates
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 23611-6, ISO 11074, and the
following apply.
3.1
exposure time
period in which the bait-lamina strips are exposed in the field, usually in the mineral soil (3.2)
EXAMPLE In temperate zones: 10 d to 20 d; in tropical areas: 4 d to 8 d.
3.2
soil
topsoil with or without a litter layer (3.3)
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3.3
litter layer
layer of mainly dead plant organic material present on the surface of the topsoil, which is composed of
debris in different stages of decomposition
Note 1 to entry: Examples are leaves in orchards or forests or “turf” derived from permanent grass grown in
[5]
meadows .
3.4
contaminant
substance or agent present in the soil (3.2) as a result of human activity
3.5
contaminated site
site with areas of high concentrations of substances hazardous to soil (3.2) and soil functions (3.7)
Note 1 to entry: In many countries, contaminated sites are registered publicly as a consequence of a specific
legislation.
3.6
soil water content
mass of water evaporating from the soil (3.2) when dried to constant mass at 105 °C divided by the dry
mass of the soil and multiplied by 100
3.7
soil functions
description of the significance of soils (3.2) to man and the environment
Note 1 to entry: Important soil functions in the context of this International Standard include the following:
— control of substance and energy cycles as compartment of ecosystems;
— basis for the life of plants, animals, and man.
3.8
biodiversity
variability among living organisms from all sources, and the ecological complexes of which they are part
Note 1 to entry: This includes diversity within species, between species, and of ecosystems.
3.9
ecosystem services
benefits that humans recognise as obtained from ecosystems that support, directly or indirectly, their
survival and quality of life
Note 1 to entry: These include provisioning, regulating, and cultural services that directly benefit people and the
supporting services needed to maintain the direct services.
4 Principle
In this functional test, the feeding activity of soil animals is measured. The term “bait lamina” refers to
small perforated plastic strips that are inserted into the soil. An artificial mixture or natural organic
material (= bait) is exposed to soil organisms (e.g. earthworms, Collembola, Diplopoda, Enchytraeidae)
in the apertures of the strip. In principle, the loss of the bait material is assessed by counting the empty
apertures of the bait-lamina strips after a certain exposure time. The number of empty apertures (i.e.
areas from which the bait material has been removed) as well as their vertical distribution along the
strip are evaluated, and it is assumed that this reflects the feeding activity of soil animals.
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ISO 18311:2016(E)
5 Reagents and material
5.1 Bait material
Organic material used as bait for soil organisms, e.g. a mixture of cellulose powder (70 %, preferably of
nutrient quality), finely ground wheat bran (25 %), and activated carbon powder (5 %).
5.2 Reagents
5.2.1 Hydrochloric acid (10 %), for cleaning of bait-lamina strips at contaminated sites (see 7.2).
6 Apparatus (equipment)
6.1 Bait-lamina strips
Plastic strips (PVC, of grey colour) of 120 mm × 6 mm × 1 mm, which have a pointed tip at the lower end.
In the lower part (85 mm) of each strip 16 bi-conical apertures of 1,5 mm diameter are drilled, which
are 5 mm apart from each other (see also Figure 1). The apertures should be numbered, starting with
number 1 (soil depth = 0,5 cm) and ending with number 16 (soil depth = 8,0 cm).
Bait-lamina strips are commercially available, either with bait-filled or with empty apertures.
6.2 Sharp tool
Tool formed like a thin screw-driver, long nail file or a barbecue skewer which is used to drill a small slit
into the soil in which the individual bait-lamina strips is inserted when the soil is too dry or compact.
7 Procedure
7.1 General
When testing the effects of soil contaminants on the feeding activity of soil dwelling organisms, usually
the bait strips are exposed at the potentially contaminated sites as well as at a reference site. The latter
is defined as a site which in terms of soil properties, land use, or climatic conditions does not differ from
the site to be assessed, except that it is not contaminated.
NOTE The use of the bait-lamina test for monitoring the biological status of soils is described in Annex A.
The test should be performed at times of the year where soil organisms are active (i.e. when unfavourable
environmental conditions such as low soil water content and/or extremely high temperatures do not
[8]
drive them into diapause). In detail, a soil temperature of 5 °C to 15 °C is recommended . The soil
water content should be sufficient for invertebrate activity (i.e. >20 %). Environmental conditions such
[24]
as climate or soil water content are expected to strongly influence the results , therefore the method
should preferably be applied for comparing the biological activity between closely situated plots (e.g.
contaminated sites versus reference areas). When performing this test in the field, the site should be
characterized (e.g. concerning climate such as precipitation, temperature, and land use). However, such
a characterization is not covered by this International Standard.
In addition, pH (ISO 10390), particle size distribution (ISO 11277) dry bulk density (ISO 11272), organic
carbon content (ISO 10694), nitrogen content (ISO 13878) actual soil moisture (ISO 11461 or ISO 11465),
and water holding capacity (ISO 11268-2) shall be measured. These parameters should be determined
in the same soil layer (i.e. the uppermost 8 cm of the mineral soil) or, if applicable, separately in the
uppermost mineral soil layer, the organic horizons, and the litter layer, in which the bait-lamina strips
are exposed. These parameters have to be determined once at the beginning of the test (exception: soil
moisture, this should be measured also at the end of the test).
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ISO 18311:2016(E)
If the study is performed at a contaminated site, it is recommended to determine the identity and
concentration of the main contaminants.
7.2 Preparation of the bait-lamina strips
In the lower part (85 mm) of each bait-lamina strip 16 bi-conical apertures of 1,5 mm diameter are
drilled at 5 mm intervals (see also Figure 1). These apertures are the place where the bait is filled-in.
Their bi-conical form secures the stability of the bait-material inside the apertures. Different mixtures
can be used as bait-material, but the following mixture is recommended: cellulose (70 %), finely ground
wheat bran (25 %), and activated carbon (5 %). The latter component’s black colour facilitates the
differentiation between the bait material and soil particles when assessing the feeding activity at the
end of the test. It is very important to grind the bran as fine and homogenous as possible. Therefore, it is
recommended to sieve the grounded bran (mesh size: 0,25 mm). By doing so, not only the homogeneity
of the bait-material but also its stability in the apertures of the bait-lamina strips is improved.
The three components of the bait material shall be well mixed before water is added. The amount of
water cannot be given in detail but it should be enough in order to create a paste. Bait material shall be
sufficiently moist to hold together and fill the apertures of the plastic strip. Too much water can lead to
cracking upon drying causing the bait to fall out of apertures. Both, too dry and too wet baits, are not
stable. This work shall be performed by hand (see Figure 2). After air-drying of the strips, they shall be
visually inspected. All baits which show holes, small fissures, or ruptures shall be treated with the paste
of bait-material again until optically all baits are intact. The whole procedure does secure that the bait-
material remains intact inside the apertures of the plastic strips, in particular when they are inserted
into the soil. Prepared strips may be stored under dry conditions in plastic bags for up to six months.
Before starting a test, their integrity (no mould, holes, fissures, or ruptures in the baits) shall be checked.
Dimensions in millimetres
[24]
Figure 1 — Schematic view of individual bait-lamina strips
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ISO 18311:2016(E)
Figure 2 — Three individual materials (left: activated carbon; above: finely ground wheat bran;
below: cellulose) and the mixture of the three components at right: the bait
Figure 3 — Filling of bait-material into the bait-lamina strips
7.3 Experimental design and test performance
The prepared bait-lamina strips are exposed in the soil for an appropriate period of time, depending
mainly on the climate, the soil properties, and the composition and abundance of the soil organism
community at the test site. On average, the exposure time lasts 10 d to 20 d in temperate zones (e.g.
References [8] and [12]) and 4 d to 8 d (partly 14 d) in tropical areas, e.g. Reference [30]. However,
there are experiences that these numbers can differ considerably: e.g. at coniferous forest sites in
[29]
Germany, with an acid soil with little macro-fauna, an exposure time of 49 d was used , and since
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ISO 18311:2016(E)
only 13 % were consumed after this period, an even longer time would have been better. In a European
ring test performed at various grasslands, exposure times of 56 d and 112 d (including summer) were
[12] [32]
suitable while in a Polish forest bait-lamina were exposed for 33 d and 42 .
Because of these differences, it is recommended to determine the exposure time in a screening or
preliminary test, exposing a few bait-lamina strips (e.g. 5 to 10) for different periods of time in order to
[11]
identify the duration in which at least 30 % but preferably not all bait slits are pierced . For example,
at a tropical forest site the strips were exposed for 2 d, 4 d, 8 d, and 12 d. Based on the results of this
[30]
screening test, the optimal exposure duration was set to 7 d .
At the beginning of the test, the strips are inserted vertically by hand in the soil in a way that the
uppermost aperture is just beneath the soil surface. The depth of the insertion of the strips shall be
determined carefully, since it is often not really clear where the soil surface actually starts [e.g. due to
a litter layer or extended roots (turf)]. The main criterion is that each bait aperture is accessible to soil
organisms and that the way of exposure of all strips is similar. In dry soils as well as in those with high
clay content, the insertion by hand is often not possible. In such cases, a metallic tool shall be used [e.g.
a thin screw-driver, nail file, or barbeque skewer (see 6.2)]. However, it shall be ensured that the slits
made with this tool are not larger than the thickness of the plastic strip itself. The strips should always
be in close contact with the surrounding soil.
Finally, the location of the strips shall be marked since due to their colour and small size individual bait-
lamina strips are often difficult to find, especially after long exposure periods (see Figure 4).
Figure 4 — Bait-lamina strips at a forest site, showing how deeply they were inserted and their
marking by a band (height of the litter layer: 2 cm to 3 cm)
The question on how many strips have to be used at one site depends very much on the objective of
the study as well as the practical circumstances. Most often, the following approach is used, which has
originally been proposed by References [8], [35], [36]. It is usually used for the comparison of sites which
differ only in one factor (e.g. contamination, management): At each site, at least one plot [size: at least
10 m × 10 m, often much larger (up to 1 ha)], in which three to five subplots of bait-lamina are delimited,
each consisting of a group of 16 strips, inserted in a 4 × 4 grid within an area of about 30 cm × 30 cm.
Following recommendations by Reference [20], the statistical power is higher by decreasing the number
of strips per group (e.g. from 16 to eight), keeping the number of groups of bait-lamina strips per plot
similar (e.g. five) and increasing the number of plots (at least three). Such a design has recently been
used in the EU project EcoFINDERS when comparing two different agricultural measures at farm sites.
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ISO 18311:2016(E)
The number of bait-lamina strips and/or of subplots of bait-lamina strips can be increased considerably,
meaning that their sampling is performed at several points in time (e.g. once per week). However, this
design has not been used in reality yet.
7.4 Examination of the bait-lamina strips
At the end of the exposure period, bait-lamina strips are carefully retrieved from the soil by hand and
cleaned from soil or organic particles. Afterwards (still in the field), they are visually assessed by
holding the strips against the light and the empty apertures are counted (see Figure 5). Number and
place, i.e. between No 1 (soil depth = 0,5 cm) and No 16 (soil depth = 8,0 cm) are recorded immediately
in a form. An aperture is counted as “pierced” if at least half of the bait has been taken. Measurement
parameters are the total number and the vertical distribution of empty apertures:
— the total number of “pierced” bait (i.e. apertures from which at least half of the organic bait material
has been removed) is taken as a measure of the feeding activity, often given in per cent of the total
of filled apertures for a group of strips exposed together (e.g. per subplot or plot);
— the vertical distribution of the feeding activity, i.e. the number of “pierced” baits at a given soil
depth, e.g. per cm depth, or, more often, per upper (0,5 cm to 4,0 cm soil depth) versus lower (4,5 cm
to 8,0 cm) soil layers.
NOTE 1 Either in the field or in the laboratory the visual assessment can be facilitated by using a portable or
bench-top light box for examining the strips. However, experience shows that this is not essential.
NOTE 2 The number of pierced baits is five, four, and seven (from top to bottom).
Utilized bait-lamina strips can be reused if refilled after soaking and cleaning in water. If used at
contaminated sites, cleaning in hydrochloric acid (10 %), followed by two runs in water, is recommended.
In case of doubt, used strips should be disposed.
Figure 5 — Visual examination of an individual bait-lamina strip at the end of a test
(Photograph: H. Hoefer)
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ISO 18311:2016(E)
8 Expression of results
In the bait-lamina test, the main end point is the feeding activity. Results of the bait-lamina test are
usually expressed as follows:
— description of the mean feeding activity (± standard deviation) as percentage of pierced baits, e.g.
on reference versus impacted plots (typically in a barplot);
— visualization of the amount of feeding in the various depths, i.e. between the soil surface and the soil
in a depth of 8 cm.
Examples are given in Annex B.
9 Validity of the test
[37]
In contrast to other field studies, e.g. the earthworm field test , information on the “normal”
operative range (NOR) of the feeding activity is still limited, since it depends on various abiotic (e.g.
soil properties, climate) and biotic (e.g. the composition of the soil organism community) factors. In the
meantime, the following criterion is proposed in order to consider a bait-lamina test as valid: at least
30 % of the baits are pierced at one of the 16 depth levels of the reference plots.
10 Statistical analysis
The main end point is the feeding activity. It can be assessed either as total rate or as depth profile
measured at a potentially contaminated site in comparison to a reference site. The GLM (General
Linear Model) analysis for binomial distribution is the preferable approach for data evaluation.
However, depending on the design used, different statistical options are possible. For example, effects
of management activities on total feeding activity at one site can be compared with a reference
site by using an ANOVA. Effects of management on the vertical distribution of feeding activity and
its interact
...
FINAL
INTERNATIONAL ISO/FDIS
DRAFT
STANDARD 18311
ISO/TC 190/SC 4
Soil quality — Method for testing
Secretariat: AFNOR
effects of soil contaminants on the
Voting begins
on: 201509-09 feeding activity of soil dwelling
organisms — Bait-lamina test
Voting terminates
on: 201511-09
Qualité du sol — Méthode pour tester les effets des contaminants du
sol sur l’activité alimentaire des organismes vivant dans le sol — Test
de Bait-lamina
RECIPIENTS OF THIS DRAFT ARE INVITED TO
SUBMIT, WITH THEIR COMMENTS, NOTIFICATION
OF ANY RELEVANT PATENT RIGHTS OF WHICH
THEY ARE AWARE AND TO PROVIDE SUPPOR TING
DOCUMENTATION.
IN ADDITION TO THEIR EVALUATION AS
Reference number
BEING ACCEPTABLE FOR INDUSTRIAL, TECHNO
ISO/FDIS 18311:2015(E)
LOGICAL, COMMERCIAL AND USER PURPOSES,
DRAFT INTERNATIONAL STANDARDS MAY ON
OCCASION HAVE TO BE CONSIDERED IN THE
LIGHT OF THEIR POTENTIAL TO BECOME STAN
DARDS TO WHICH REFERENCE MAY BE MADE IN
©
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Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Principle . 2
5 Reagents and material . 3
5.1 Bait material . 3
5.2 Reagents. 3
6 Apparatus (equipment). 3
7 Procedure. 3
7.1 General . 3
7.2 Preparation of the baitlamina strips . 4
7.3 Experimental design and test performance . 5
7.4 Examination of the baitlamina strips . 7
8 Expression of results . 8
9 Validity of the test . 8
10 Statistical analysis . 8
11 Test report . 8
Annex A (informative) Use of the bait-lamina method for monitoring the biological quality
of soils .10
Annex B (informative) Examples are taken from one study performed in the Brazilian
[33]
Amazon forest in which the removal of the litter layer was used as stressor .11
Bibliography .13
© ISO 2015 – All rights reserved iii
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ISO/FDIS 18311:2015(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 nongovernmental, 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 ISO/TC 190, Soil quality, Subcommittee SC 4,
Biological methods.
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ISO/FDIS 18311:2015(E)
Introduction
Ecotoxicological test systems are applied to obtain information about the effects of contaminants in
soil and are proposed to complement conventional chemical analysis (see Reference [2]). In addition
to laboratory tests with individual species from important organism groups (e.g. earthworms,
enchytraeids, or collembolans), functional tests can be used to assess the activity of the whole soil
organism community in situ in the field and, thus, the habitat function of soil. They are potentially useful
for the evaluation of the effects of chemicals on the soil (see References [4], [15], [16], [29], and [31]) as
well as for the long-term monitoring of the biological quality of soils (see Annex A and References [20],
[21], and [37]). Data for these purposes are gained by standardised methods since they can form the
basis for farreaching decisions (e.g. whether a given site should be remediated or not). In fact, the lack
of such standardised methods is one of the most important reasons why functional methods have been
so far relatively rarely used for the assessment of contaminated soils or for soil monitoring purposes.
The bait-lamina test is an approach which is used to measure the feeding activity of soil organisms in
situ (see References [26], [38], and [39]).
The important advantage of the bait-lamina method is its simplicity. Minimal training, special skill, or
equipment is necessary. In contrast to the measurement of other functional parameters, like organic
matter breakdown determined in a litterbag test (see References [25], [28], and[30]), the baitlamina
method does not disturb the soil substrate, needs only short exposure periods (few days up to few
weeks), and is rapidly evaluated.
In temperate regions, the applicability and usefulness of the bait-lamina test for the comparison and
assessment of the influence of land use or chemicals on the feeding activity of soil communities has been
demonstrated several times (see References [5], [18], and [31] In addition, baitlamina tests have also
[17][19][33]
been applied in the tropics.
In addition to measures such as microbial respiration or litter decomposition, feeding activity is one
[11][17]
of several functional parameters applicable for the assessment of the biological status of soils.
Recently, the bait-lamina test was used successfully in several case studies at which an environmental
[12][24]
risk assessment for polluted soils was performed. As a result of these works, the authors
recommended to include the bait-lamina test into the tool box for site-specific risk assessment [e.g.
the TRIAD approach (ISO 19204)]. In fact, it became part of the recommended battery of tests for the
[13]
ecological risk assessment of soils in Great Britain. In addition, in the context of a European soil
monitoring programme, the method was recommended for this purpose as well by the members of an
[7]
EU Working Group.
© ISO 2015 – All rights reserved v
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FINAL DRAFT INTERNATIONAL STANDARD ISO/FDIS 18311:2015(E)
Soil quality — Method for testing effects of soil
contaminants on the feeding activity of soil dwelling
organisms — Bait-lamina test
1 Scope
This International Standard specifies a technique for determining the effects of anthropogenic impacts
(e.g. substances) in the context of the prevailing environmental conditions on the feeding activity of soil
organisms in the field. In addition, the use of this method for monitoring the biological quality of soil is
described (see Annex A). The breakdown of organic matter by soil invertebrates and microorganisms
is a crucial process that determines important soil functions such as nutrient availability for plants and
the maintenance of soil fertility. In addition, decomposing plant litter provides habitats and food for a
[36][37]
wide range of organisms, thus supporting biodiversity and ecosystem services.
This International Standard is applicable to all soils in which soil organisms are active. The use of the
bait-lamina test is independent from whether there is a litter layer or not. The sampling design of field
studies in general is specified in ISO 23611-6 (see also Reference [23]). The design can vary according
to the aim of the study as well as conditions (e.g. soil properties, contamination, etc.) of the site to be
investigated.
This International Standard is not applicable for semi-terrestrial or very shallow soils. It can be difficult
to use it under extreme climatic or geographical conditions (e.g. in high mountains).
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 11074, Soil quality — Vocabulary
ISO 236116, Soil quality — Sampling of soil invertebrates — Part 6: Guidance for the design of sampling
programmes with soil invertebrates
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 23611-6, ISO 11074, and the
following apply.
3.1
exposure time
period in which the bait-lamina strips are exposed in the field, usually in the mineral soil (3.2)
EXAMPLE In temperate zones: 10 d to 20 d; in tropical areas: 4 d to 8 d.
3.2
soil
topsoil with or without a litter layer (3.3)
© ISO 2015 – All rights reserved 1
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ISO/FDIS 18311:2015(E)
3.3
litter layer
layer of mainly dead plant organic material present on the surface of the topsoil, which is composed of
debris in different stages of decomposition
Note 1 to entry: Examples are leaves in orchards or forests or “turf” derived from permanent grass grown in
[8]
meadows.
3.4
contaminant
substance or agent present in the soil (3.2) as a result of human activity
3.5
contaminated site
site with areas of high concentrations of substances hazardous to soil (3.2) and soil functions (3.7)
3.6
soil water content
mass of water evaporating from the soil (3.2) when dried to constant mass at 105 °C divided by the dry
mass of the soil and multiplied by 100
3.7
soil functions
description of the significance of soils (3.2) to man and the environment
Note 1 to entry: Important soil functions in the context of this International Standard include the following:
— control of substance and energy cycles as compartment of ecosystems;
— basis for the life of plants, animals, and man.
3.8
biodiversity
variability among living organisms from all sources, and the ecological complexes of which they are part
Note 1 to entry: This includes diversity within species, between species, and of ecosystems.
3.9
ecosystem services
benefits that humans recognise as obtained from ecosystems that support, directly or indirectly, their
survival and quality of life
Note 1 to entry: These include provisioning, regulating, and cultural services that directly benefit people and the
supporting services needed to maintain the direct services.
4 Principle
In this functional test, the feeding activity of soil animals is measured. The term “bait lamina” refers to
small perforated plastic strips that are inserted into the soil. An artificial mixture or natural organic
material (= bait) is exposed to soil organisms (e.g. earthworms, Collembola, Diplopoda, Enchytraeidae)
in the apertures of the strip. In principle, the loss of the bait material is assessed by counting the empty
apertures of the bait-lamina strips after a certain exposure time. The number of empty apertures (i.e.
areas from which the bait material has been removed) as well as their vertical distribution along the
strip are evaluated, and it is assumed that this reflects the feeding activity of soil animals.
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ISO/FDIS 18311:2015(E)
5 Reagents and material
5.1 Bait material
Organic material used as bait for soil organisms, e.g. a mixture of cellulose powder (70 %, preferably of
nutrient quality), finely ground wheat bran (25 %), and activated carbon powder (5 %).
5.2 Reagents
5.2.1 Hydrocloric acid (10 %), for cleaning of baitlamina strips at contaminated sites (see 7.2).
6 Apparatus (equipment)
6.1 Bait-lamina strips
Plastic strips (PVC, of grey colour) of 120 mm × 6 mm × 1 mm, which have a pointed tip at the lower end.
In the lower part (85 mm) of each strip 16 biconical apertures of 1,5 mm diameter are drilled, which
are 5 mm apart from each other (see also Figure 1). The apertures should be numbered, starting with
number 1 (soil depth = 0,5 cm) and ending with number 16 (soil depth = 8,0 cm).
Bait-lamina strips are commercially available, either with bait-filled or with empty apertures.
6.2 Sharp tool
Tool formed like a thin screw-driver, long nail file or a barbecue skewer which is used to drill a small slit
into the soil in which the individual bait-lamina strips is inserted when the soil is too dry or compact.
7 Procedure
7.1 General
When testing the effects of soil contaminants on the feeding activity of soil dwelling organisms, usually
the bait strips are exposed at the potentially contaminated sites as well as at a reference site. The latter
is defined as a site which in terms of soil properties, land use, or climatic conditions does not differ from
the site to be assessed, except that it is not contaminated.
NOTE The use of the baitlamina test for monitoring the biological status of soils is described in Annex A.
The test should be performed at times of the year where soil organisms are active (i.e. when unfavourable
environmental conditions such as low soil water content and/or extremely high temperatures do not
[13]
drive them into diapause). In detail, a soil temperature of 5 °C to 15 °C is recommended. The soil
water content should be sufficient for invertebrate activity (i.e. >20 %). Environmental conditions such
as climate or soil water content are expected to strongly influence the results (see Reference [27]),
therefore the method should preferably be applied for comparing the biological activity between closely
situated plots (e.g. contaminated sites versus reference areas). When performing this test in the field,
the site should be characterized (e.g. concerning climate such as precipitation, temperature, and land
use). However, such a characterization is not covered by this International Standard.
In addition, pH (ISO 10390), particle size distribution (ISO 11277) dry bulk density (ISO 11272), organic
carbon content (ISO 10694), nitrogen (ISO 13878) actual soil moisture (ISO 11461 or ISO 11465), and
water holding capacity (ISO 11268-2) shall be measured. These parameters should be determined in the
same soil layer (i.e. the uppermost 8 cm of the mineral soil) or, if applicable, separately in the uppermost
mineral soil layer, the organic horizons, and the litter layer, in which the bait-lamina strips are exposed.
These parameters have to be determined once at the beginning of the test (exception: soil moisture, this
should be measured also at the end of the test).
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ISO/FDIS 18311:2015(E)
If the study is performed at a contaminated site, it is recommended to determine the identity and
concentration of the main contaminants.
7.2 Preparation of the bait-lamina strips
In the lower part (85 mm) of each baitlamina strip 16 biconical apertures of 1.5 mm diameter are
drilled at 5 mm intervals (see also Figure 1). These apertures are the place where the bait is filled-in.
Their bi-conical form secures the stability of the bait-material inside the apertures. Different mixtures
can be used as bait-material, but the following mixture is recommended: cellulose (70 %), finely ground
wheat bran (25 %), and activated carbon (5 %). In addition, its black colour facilitates the differentiation
between the bait material and soil particles when assessing the feeding activity at the end of the test. It
is very important to grind the bran as fine and homogenous as possible. Therefore, it is recommended to
sieve the grounded bran (mesh size: 0,25 mm). By doing so, not only the homogeneity of the bait-material
but also its stability in the apertures of the bait-lamina strips is improved.
The three components of the bait material shall be well mixed before water is added. The amount of
water cannot be given in detail but it should be enough in order to create a paste. Bait material shall
be sufficiently moist to hold together and fill the apertures of the plastic strip. Too much water can
lead to cracking upon drying causing the bait to fall out of apertures. In both cases, the baits are not
stable. This work shall be performed by hand (see Figure 2). After air-drying of the strips, they shall
be visually inspected. All baits which show holes, small fissures, or ruptures shall be treated with the
paste of bait-material again until optically all baits are intact. The whole procedure does secure that
the bait-material remain intact inside in the apertures of the plastic strips, in particular when they are
inserted into the soil. Prepared strips may be stored under dry conditions in plastic bags for up to six
months. Before starting a test, their integrity (no mould, holes, fissures, or ruptures in the baits) shall
be checked. Utilized bait-lamina strips can be reused if refilled after soaking and cleaning in water.
If used at contaminated sites, cleaning in hydrochloric acid (10 %), followed by two runs in water, is
recommended. In case of doubt, used strips should be disposed.
Dimensions in millimetres
[16][27]
Figure 1 — Schematic view of individual bait-lamina strips
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ISO/FDIS 18311:2015(E)
Figure 2 — Three individual materials (left: activated carbon; above: finely ground wheat bran;
below: cellulose) and the mixture of the three components at right: the bait
Figure 3 — Filling of bait-material into the bait-lamina strips
7.3 Experimental design and test performance
The prepared baitlamina strips are exposed in the soil for an appropriate period of time, depending
mainly on the climate, the soil properties, and the composition and abundance of the soil organism
community at the test site. On average, the exposure time lasts 10 d to 20 d in temperate zones (e.g.
References [1], [12], and [16]) and 4 d to 8 d (partly 14 d) in tropical areas, e.g. Reference [33]. However,
there are experiences that these numbers can differ considerably: e.g. at coniferous forest sites in
Germany, with an acid soil with few macro-fauna, an exposure time of 49 d was used (see Reference [32]),
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ISO/FDIS 18311:2015(E)
and since only 13 % were fed after, an even longer time would have been better. In a European ring test
performed at various grasslands, exposure times of 56 d and 112 d (including summer) were suitable (see
Reference [11]) while in a Polish forest bait-lamina were exposed for 33 d and 42 d (see Reference [35]).
Because of these differences, it is recommended to determine the exposure in a screening or preliminary
test, exposing a few bait-lamina strips (e.g. 5 to 10) for different periods of time in order to identify the
[15]
duration in which at least 30 % but preferably not all bait slits are pierced. For example, at a tropical
forest site the strips were exposed for 2 d, 4 d, 8 d, and 12 d. Based on the results of this screening test,
[33]
the optimal exposure duration was set to 7 d.
At the beginning of the test, the strips are inserted vertically by hand in the soil in a way that the
uppermost aperture is just beneath the soil surface. The depth of the insertion of the strips shall be
determined carefully, since it is often not really clear where the soil surface actually starts [e.g. due to
a litter layer or extended roots (turf)]. The main criterion is that each bait aperture is accessible to soil
organisms and that the way of exposure of all strips is similar. In dry soils as well as in those with high
clay content, the insertion by hand is often not possible. In such cases, a metallic tool shall be used [e.g.
a thin screw-driver, nail file, or barbeque skewer (see 6.2)]. However, it shall be ensured that the slits
made with this tool are not larger than the thickness of the plastic strip itself. The strips should always
be in close contact with the surrounding soil.
Finally, the location of the strips shall be marked since due to their colour and small size individual bait-
lamina strips are often difficult to find, especially after long exposure periods (see Figure 4).
Figure 4 — Bait-lamina strips at a forest site, showing how deeply they were inserted and their
marking by a band (height of the litter layer: 2 cm to 3 cm)
The question on how many strips have to be used at one site depends very much on the objective of
the study as well as the practical circumstances. Most often, the following approach is used, which has
originally been proposed by References [38], [39], and [12]. It is usually used for the comparison of sites
which differ only in one factor (e.g. contamination, management): At each site, at least one plot [size:
at least 10 m × 10 m, often much larger (up to 1 ha)], three to five subplots of bait-lamina are exposed,
each consisting of a group of 16 strips, inserted in a 4 × 4 grid within an area of about 30 cm × 30 cm.
Following recommendations by Reference [23], the statistical power is higher by decreasing the number
of strips per group (e.g. from 16 to eight), keeping of number of groups of baitlamina strips per plot
similar (e.g. five) and increasing the number of plots (at least three). Such a design has recently been
used in the EU project EcoFINDERS when comparing two different agricultural measures at farm sites.
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ISO/FDIS 18311:2015(E)
The number of bait-lamina strips and/or of subplots of bait-lamina strips can be increased considerably,
meaning that their sampling is performed at several points in time (e.g. once per week). However, this
design has not been used in reality yet.
7.4 Examination of the bait-lamina strips
At the end of the exposure period, bait-lamina strips are carefully retrieved from the soil by hand and
cleaned from soil or organic particles. Afterwards (still in the field), they are visually assessed by holding
the strips against the light and the empty apertures are counted (see Figure 5). Number and place, i.e.
between No 1 (soil depth = 0,5 cm) and No 16 (soil depth = 8,0 cm) are recorded immediately in a form.
An aperture is counted as “pierced” if at least half of the bait has been fed. Measurement parameters are
the total number and the vertical distribution of empty apertures:
— the total number of “pierced” bait (i.e. apertures from which at least half of the organic bait material
has been removed) is taken as a measure of the feeding activity, often given in per cent of the total
of filled apertures for a group of strips exposed together (e.g. per subplot or plot);
— the vertical distribution of the feeding activity, i.e. the number of “pierced” baits at a given soil
depth, e.g. per cm depth, or, more often, per upper (0,5 cm to 4,0 cm soil depth) versus lower (4,5 cm
to 8,0 cm) soil layers.
NOTE 1 Either in the field or in the laboratory the visual assessment can be facilitated by using a portable or
benchtop light box for examining the strips. However, experience shows that this is not essential.
NOTE 2 The number of pierced baits is five, four, and seven (from top to bottom).
Figure 5 — Visual examination of an individual bait-lamina strip at the end of a test
(Photograph: H. Hoefer)
Utilized bait-lamina strips can be reused if refilled after soaking and cleaning in water. If used at
contaminated sites, cleaning in hydrochloric acid (10 %), followed by two runs in water, is recommended.
In case of doubt, used strips should be disposed.
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ISO/FDIS 18311:2015(E)
8 Expression of results
In the bait-lamina test, the main end point is the feeding activity. Results of the bait-lamina test are
usually expressed as follows:
— description of the mean feeding activity (± standard deviation) as percentage of pierced baits, e.g.
on reference versus impacted plots (typically in a barplot,);
— visualization of the amount of feeding in the various depths, i.e. between the soil surface and the soil
in a depth of 8 cm.
Examples are given in Annex B.
9 Validity of the test
In contrast to other field studies, e.g. the earthworm field test (see Reference [1]), information on the
“normal” operative range (NOR) of the feeding activity is still limited, since it depends
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 18311
Première édition
2016-01-15
Qualité du sol — Méthode pour tester
les effets des contaminants du sol sur
l’activité alimentaire des organismes
vivant dans le sol — Test Bait-lamina
Soil quality — Method for testing effects of soil contaminants on the
feeding activity of soil dwelling organisms — Bait-lamina test
Numéro de référence
ISO 18311:2016(F)
©
ISO 2016
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ISO 18311:2016(F)
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www.iso.org
ii © ISO 2016 – Tous droits réservés
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ISO 18311:2016(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Principe . 2
5 Réactifs et matériaux . 3
5.1 Appât . 3
5.2 Réactifs . 3
6 Appareillage (équipement) . 3
6.1 Bandelettes appâtées. 3
6.2 Outil pointu . 3
7 Mode opératoire. 3
7.1 Généralités . 3
7.2 Préparation des bandelettes appâtées . 4
7.3 Dispositif expérimental et réalisation de l’essai . 6
7.4 Examen des bandelettes appâtées . 7
8 Expression des résultats. 8
9 Validité de l’essai . 9
10 Analyse statistique . 9
11 Rapport d’essai . 9
Annexe A (informative) Utilisation de la méthode des bandelettes appâtées pour la
surveillance de la qualité biologique des sols .10
Annexe B (informative) Exemples issus d’une étude réalisée dans la forêt amazonienne au
[30]
Brésil, le retrait de la litière étant utilisé comme facteur de stress .11
Bibliographie .14
© ISO 2016 – Tous droits réservés iii
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ISO 18311:2016(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 l’ISO/TC 190, Qualité du sol, sous-comité SC 4,
Méthodes biologiques.
iv © ISO 2016 – Tous droits réservés
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ISO 18311:2016(F)
Introduction
Les essais écotoxicologiques sont mis en œuvre pour obtenir des informations sur les effets des
[38]
contaminants du sol et sont proposés en complément des analyses chimiques conventionnelles . En
complément des essais de laboratoire portant sur des espèces particulières de groupes d’organismes
importants (par exemple, les vers de terre, les enchytréides ou les collemboles), des essais fonctionnels
peuvent être utilisés pour évaluer, sur le terrain, l’activité de l’ensemble de la communauté des
organismes du sol in situ et, ainsi, la fonction d’habitat du sol. Ceux-ci sont potentiellement utiles pour
[1][11][12][26][28]
l’évaluation des effets des substances chimiques sur le sol , ainsi que pour la surveillance
[16][18][34]
à long terme de la qualité biologique des sols (voir l’Annexe A) . Les données utilisables à ces fins
sont obtenues par des méthodes normalisées, étant donné qu’elles peuvent servir de base à des décisions
très importantes (par exemple, la décision de remédiation d’un site). En fait, l’absence de telles méthodes
normalisées est l’une des principales raisons expliquant l’utilisation jusqu’à présent relativement rare
des méthodes fonctionnelles pour l’évaluation des sols contaminés ou la surveillance des sols.
Le test Bait-lamina, ou test avec bandelettes appâtées, est une approche utilisée pour mesurer l’activité
[23][35][36]
alimentaire des organismes du sol in situ .
Ne nécessitant pratiquement aucune formation, aucune compétence particulière ou aucun matériel
spécial, la méthode des bandelettes appâtées présente l’avantage considérable d’être simple.
Contrairement au mesurage d’autres paramètres fonctionnels, tels que la dégradation de la matière
[22][25][27]
organique, déterminée par un essai en sac de litière , la méthode des bandelettes appâtées
ne perturbe pas le sol, ne nécessite que de courtes périodes d’exposition (de quelques jours à quelques
semaines) et permet une évaluation rapide.
Dans les régions tempérées, l’applicabilité et l’utilité de l’essai avec bandelettes appâtées pour comparer
et évaluer l’influence de l’utilisation des sols ou des substances chimiques sur l’activité alimentaire des
[2][14][28][31]
communautés d’organismes du sol ont été démontrées à plusieurs reprises . En outre, les
[13][15][30]
essais avec bandelettes appâtées ont été appliqués également dans les régions tropicales .
Outre la mesure de la respiration microbienne ou de la décomposition de la litière, l’activité alimentaire
fait partie d’un ensemble de paramètres fonctionnels applicables pour l’évaluation de l’état biologique
[7][13]
des sols . L’essai avec bandelettes appâtées a été utilisé récemment, de manière concluante,
dans plusieurs études de cas dont un volet comportait une appréciation du risque environnemental
[8][21]
concernant des sols pollués . À l’issue de ces travaux, l’essai avec bandelettes appâtées a été ajouté
à la panoplie servant à l’appréciation du risque spécifique à un site [par exemple, l’approche TRIAD (voir
l’ISO 19204)].En fait, il est désormais intégré à la batterie d’essais recommandés pour l’appréciation
[9]
du risque écologique des sols en Grande-Bretagne . Cette méthode a par ailleurs été conseillée, à
cette même fin, par les membres d’un groupe de travail européen dans le cadre d’un programme de
[4]
surveillance des sols européens .
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NORME INTERNATIONALE ISO 18311:2016(F)
Qualité du sol — Méthode pour tester les effets des
contaminants du sol sur l’activité alimentaire des
organismes vivant dans le sol — Test Bait-lamina
1 Domaine d’application
La présente Norme internationale spécifie une technique permettant de déterminer, sur le
terrain, les effets d’impacts anthropogéniques (par exemple, substances), eu égard aux conditions
environnementales ambiantes, sur l’activité alimentaire des organismes du sol. Elle décrit également
l’utilisation de cette méthode pour la surveillance de la qualité biologique des sols (voir l’Annexe A). La
dégradation de la matière organique par les invertébrés et les microorganismes du sol est un processus
fondamental qui détermine des fonctions importantes du sol, telles que la disponibilité d’éléments
nutritifs pour les végétaux et la préservation de la fertilité des sols. De plus, la décomposition de la litière
végétale fournit des habitats et de la nourriture à une grande diversité d’organismes qui concourent à la
[33][34]
biodiversité et délivrent des services écosystémiques .
La présente Norme internationale s’applique à tous les sols dans lesquels des organismes du sol sont
actifs. L’utilisation de l’essai avec bandelettes appâtées ne dépend pas de la présence d’une litière. Le
plan d’échantillonnage applicable aux études sur le terrain en général est décrit dans l’ISO 23611-6 (voir
également la Référence [20]). La stratégie peut varier en fonction de l’objectif de l’étude, ainsi que des
conditions (par exemple, les propriétés du sol, la contamination, etc.) du site à étudier.
La présente Norme internationale ne s’applique pas aux sols potentiellement inondables ou très
superficiels. Son application peut se révéler difficile dans des conditions climatiques ou géographiques
extrêmes (par exemple, en haute montagne).
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 11074, Qualité du sol — Vocabulaire
ISO 23611-6, Qualité du sol — Prélèvement des invertébrés du sol — Partie 6: Lignes directrices pour la
conception de programmes d’échantillonnage des invertébrés du sol
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 23611-6 et l’ISO 11074,
ainsi que les suivants, s’appliquent.
3.1
durée d’exposition
période pendant laquelle les bandelettes appâtées sont exposées sur le terrain, généralement dans le sol
(3.2) minéral
EXEMPLE Dans les zones tempérées: de 10 j à 20 j; dans les zones tropicales: de 4 j à 8 j.
3.2
sol
horizon superficiel avec ou sans litière (3.3)
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ISO 18311:2016(F)
3.3
litière
couche formée essentiellement de matière organique végétale morte, présente à la surface de l’horizon
superficiel et composée de débris à différents stades de décomposition
Note 1 à l’article: Les feuilles des vergers ou des forêts, ou le «gazon» provenant des herbages permanents cultivés
[5]
dans les prairies, en sont des exemples .
3.4
contaminant
substance ou agent présent(e) dans le sol (3.2) du fait de l’activité humaine
3.5
site contaminé
site présentant des zones à fortes concentrations en substances dangereuses pour le sol (3.2) et les
fonctions du sol (3.7)
Note 1 à l’article: Dans de nombreux pays, les sites contaminés sont enregistrés publiquement en raison d’une
réglementation spécifique.
3.6
teneur en eau du sol
masse d’eau qui s’évapore du sol (3.2) lorsqu’il est séché jusqu’à une masse constante à une température
de 105 °C, divisée par la masse de sol sec et multipliée par 100
3.7
fonctions du sol
description de l’importance des sols (3.2) pour l’homme et l’environnement
Note 1 à l’article: Dans le contexte de la présente Norme internationale, les fonctions importantes du sol
comprennent:
— le contrôle des cycles des substances et de l’énergie en tant que compartiment des écosystèmes;
— le support vital pour les plantes, les animaux et l’homme.
3.8
biodiversité
variabilité au sein des organismes vivants de toutes origines et parmi les complexes écologiques dont
ils font partie
Note 1 à l’article: Cette notion inclut la diversité intraspécifique et interspécifique, ainsi que la diversité
écosystémique.
3.9
services écosystémiques
bénéfices que les hommes reconnaissent tirer des écosystèmes, concourant, directement ou
indirectement, à leur survie et à leur qualité de vie
Note 1 à l’article: Sont inclus les services d’approvisionnement, de régulation et culturels, qui bénéficient
directement aux êtres humains, et les services de soutien nécessaires à la perpétuation des services directs.
4 Principe
Lors de cet essai fonctionnel, l’activité alimentaire des animaux du sol est mesurée. Le terme «bandelettes
appâtées» (bait lamina) désigne des petites bandes en plastique perforées qui sont insérées dans le sol.
Un mélange artificiel ou une matière organique naturelle (l’appât) est exposé à des organismes du sol
(par exemple, vers de terre, collemboles, diplopodes, enchytréides) dans les ouvertures de la bande. En
principe, la perte d’appât est évaluée en comptant les ouvertures vides des bandelettes appâtées après
une certaine durée d’exposition. Le nombre d’ouvertures vides (c’est-à-dire les zones dans lesquelles
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l’appât a disparu) ainsi que leur distribution verticale le long de la bande sont évalués; on considère
qu’ils rendent compte de l’activité alimentaire des animaux du sol.
5 Réactifs et matériaux
5.1 Appât
Matière organique utilisée comme appât pour les organismes du sol, par exemple, mélange de poudre
de cellulose (70 %, de préférence de qualité nutritive), de son de blé finement broyé (25 %) et de poudre
de charbon activé (5 %).
5.2 Réactifs
5.2.1 Acide chlorhydrique (10 %), pour le nettoyage des bandelettes appâtées sur les sites
contaminés (voir 7.2).
6 Appareillage (équipement)
6.1 Bandelettes appâtées
Lamelles en plastique (PVC, de couleur grise) de 120 mm × 6 mm × 1 mm, pourvues d’un bout pointu à
l’extrémité inférieure. La partie inférieure (85 mm) de chaque bandelette est percée de 16 ouvertures
biconiques de 1,5 mm de diamètre, espacées de 5 mm (voir également la Figure 1). Il convient de
numéroter les ouvertures de 1 (profondeur dans le sol = 0,5 cm) à 16 (profondeur dans le sol = 8,0 cm).
Les bandelettes sont disponibles dans le commerce, soit avec des ouvertures remplies d’appât
(bandelettes appâtées), soit avec des ouvertures vides (bandelettes porte-appât).
6.2 Outil pointu
Outil ayant la forme d’un tournevis fin, d’une lime à ongles longue ou d’une brochette à barbecue, utilisé
pour creuser une petite fente dans le sol en vue d’y insérer les bandelettes appâtées individuelles
lorsque le sol est trop sec ou trop compact.
7 Mode opératoire
7.1 Généralités
Lors de l’évaluation des effets de contaminants du sol sur l’activité alimentaire des organismes
vivant dans le sol, les bandelettes appâtées sont généralement exposées sur des sites potentiellement
contaminés ainsi que sur un site de référence. Celui-ci se définit comme un site similaire, du point de
vue des propriétés du sol, de l’usage du sol ou des conditions climatiques, au site devant être soumis à
l’évaluation, à l’exception du fait qu’il n’est pas contaminé.
NOTE L’utilisation de l’essai avec bandelettes appâtées pour la surveillance de l’état biologique des sols est
décrite dans l’Annexe A.
Il convient de réaliser l’essai pendant les périodes de l’année où les organismes du sol sont actifs (c’est-à-
dire lorsque des conditions environnementales défavorables ne les font pas entrer en diapause, comme
peuvent le faire une faible teneur en eau du sol et/ou des températures extrêmement élevées). Plus
[8]
précisément, une température du sol comprise entre 5 °C et 15 °C est recommandée . Il convient que
la teneur en eau du sol soit suffisante pour permettre l’activité des invertébrés (c’est-à-dire > 20 %). Il
faut s’attendre à ce que les résultats soient fortement influencés par les conditions environnementales
[24]
telles que le climat ou la teneur en eau du sol ; par conséquent, il convient que la méthode soit de
préférence appliquée pour comparer l’activité biologique entre des placettes peu éloignées les unes des
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ISO 18311:2016(F)
autres (par exemple, sites contaminés par rapport à des zones de référence). Lors de la réalisation de
l’essai sur le terrain, il convient que le site soit caractérisé (par exemple, précipitations et température,
pour ce qui est du climat, et usage du sol). Cependant, cette caractérisation n’est pas traitée dans la
présente Norme internationale.
De plus, le pH (ISO 10390), la granulométrie (ISO 11277), la masse volumique apparente sèche
(ISO 11272), la teneur en carbone organique (ISO 10694) et en azote (ISO 13878), l’humidité réelle du
sol (ISO 11461 ou ISO 11465) et la capacité de rétention en eau (ISO 11268-2) doivent être mesurés. Il
convient que ces paramètres soient déterminés dans la même couche de sol (c’est-à-dire les 8 premiers
centimètres du sol minéral) ou, s’il y a lieu, séparément dans la couche de sol minéral la plus superficielle,
les horizons organiques et la litière, là où les bandelettes appâtées sont exposées. Ces paramètres
sont à déterminer une fois au début de l’essai (exception: l’humidité du sol, qu’il convient de mesurer
également à la fin de l’essai).
Si l’étude est conduite sur un site contaminé, il est recommandé d’identifier les principaux contaminants
et de déterminer leur concentration.
7.2 Préparation des bandelettes appâtées
La partie inférieure (85 mm) de chaque bandelette appâtée est percée de 16 ouvertures biconiques
de 1,5 mm de diamètre, espacées de 5 mm (voir également la Figure 1). Ce sont ces ouvertures qui
contiennent l’appât. Leur forme biconique garantit la stabilité de l’appât à l’intérieur des ouvertures.
Différents mélanges peuvent servir d’appât, mais il est recommandé d’utiliser le mélange suivant:
cellulose (70 %), son de blé finement broyé (25 %) et charbon activé (5 %). La couleur noire de ce dernier
permet en outre de différencier plus facilement l’appât et les particules de sol lors de l’évaluation de
l’activité alimentaire à la fin de l’essai. Il est très important de broyer le son pour qu’il soit aussi fin et
homogène que possible; il est donc recommandé de passer le son broyé au tamis (ouverture de maille:
0,25 mm). Cette opération permet d’améliorer non seulement l’homogénéité de l’appât, mais également
sa stabilité dans les ouvertures des bandelettes appâtées.
Les trois composants de l’appât doivent être bien mélangés avant d’ajouter de l’eau. La quantité d’eau
ne peut pas être indiquée avec précision, mais il convient qu’elle soit suffisante pour obtenir une pâte.
L’appât doit être suffisamment humide pour se maintenir et remplir les ouvertures de la bandelette en
plastique; cependant, une trop grande quantité d’eau peut l’amener à se craqueler lorsqu’il sèche et il
risque alors de tomber des ouvertures. Dans tous les cas, trop secs ou trop humides, les appâts ne sont
pas stables. Ce travail doit être effectué manuellement (voir Figure 2). Une fois séchées à l’air, les bandes
doivent faire l’objet d’une inspection visuelle. Tous les appâts qui présentent des trous, de petites
craquelures ou des fentes doivent être remplis à nouveau avec la pâte servant d’appât jusqu’à ce que,
soumis à un contrôle visuel, tous les appâts s’avèrent intacts. Le mode opératoire dans son ensemble
garantit que l’appât demeure intact à l’intérieur des ouvertures des bandelettes en plastique, notamment
lorsque ces dernières sont insérées dans le sol. Les bandes préparées peuvent être conservées jusqu’à
six mois au sec dans des sacs en plastique. Avant de démarrer un essai, l’intégrité des appâts (absence
de moisissure, de trous, de craquelures ou de fentes) doit être vérifiée.
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Dimensions en millimètres
[24]
Figure 1 — Vue schématique de bandelettes appâtées individuelles
Figure 2 — Trois matériaux distincts (à gauche: charbon activé; en haut: son de blé finement
broyé; en bas: cellulose) et mélange des trois composants donnant, à droite, l’appât
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ISO 18311:2016(F)
Figure 3 — Remplissage des bandelettes appâtées avec l’appât
7.3 Dispositif expérimental et réalisation de l’essai
Les bandelettes appâtées préparées sont exposées dans le sol pendant une période appropriée, qui
dépend principalement du climat, des propriétés du sol, et de la composition et de l’abondance de
la communauté d’organismes du sol sur le site d’essai. En moyenne, la durée d’exposition est de 10 j
à 20 j dans les zones tempérées (par exemple, Références [8] et [12]) et de 4 j à 8 j (voire 14 j) dans
les zones tropicales (par exemple, Référence [30]). Cependant, l’expérience montre que ces chiffres
peuvent varier considérablement; par exemple, en Allemagne, sur certains sites occupés par des forêts
[29]
de conifères, où le sol est acide et la macro-faune rare, une durée d’exposition de 49 j a été retenue ,
et comme seulement 13 % ont été consommés après cette période, une durée encore plus longue aurait
été préférable. Dans un essai interlaboratoires européen réalisé sur différentes prairies, des durées
[12]
d’exposition de 56 j et de 112 j (y compris l’été) se sont révélées appropriées , tandis que, dans une
[32]
forêt de Pologne, les bandelettes appâtées ont été exposées pendant 33 j et 42 j .
Ces différences font qu’il est recommandé de déterminer la durée d’exposition en réalisant un essai de
criblage ou essai préliminaire: un petit nombre de bandelettes appâtées (par exemple, de 5 à 10) sont
exposées pendant différentes périodes afin d’identifier la durée pour laquelle au moins 30 %, mais de
[11]
préférence pas la totalité, des ouvertures des bandelettes sont percées . Par exemple, sur un site de
forêt tropicale, les bandelettes ont été exposées pendant 2 j, 4 j, 8 j et 12 j. Les résultats de cet essai de
[30]
criblage ont servi de base pour fixer la durée d’exposition optimale à 7 j .
Au début de l’essai, les bandes sont insérées manuellement dans le sol, à la verticale, afin que l’ouverture
la plus haute soit juste en dessous de la surface du sol. La profondeur d’insertion des bandelettes
doit être déterminée avec minutie, car il s’avère souvent malaisé de savoir exactement où débute la
surface du sol [par exemple, en raison de la présence de litière ou de l’épaisseur des racines (gazon)].
Le critère principal est l’accès des organismes du sol à chaque ouverture contenant l’appât et le mode
d’exposition identique de toutes les bandelettes. L’insertion manuelle des bandelettes dans les sols
secs ou à forte teneur en argile s’avère souvent impossible, auquel cas un outil métallique doit être
utilisé [par exemple, un tournevis fin, une lime à ongles ou une brochette à barbecue (voir 6.2)]. Il faut
s’assurer toutefois que les fentes réalisées à l’aide de cet outil ne sont pas plus larges que l’épaisseur de
la bandelette en plastique elle-même. Il convient que les bandelettes soient toujours en contact étroit
avec le sol environnant.
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Enfin, l’emplacement des bandelettes appâtées individuelles doit être marqué car, du fait de leur couleur
et de leurs petites dimensions, elles sont souvent difficiles à repérer, notamment après de longues
périodes d’exposition (voir Figure 4).
Figure 4 — Bandelettes appâtées sur un site forestier, montrant la profondeur à laquelle elles ont
été insérées ainsi que leur marquage au moyen d’un ruban (épaisseur de la litière: 2 cm à 3 cm)
Le nombre de bandelettes à utiliser sur un site dépend largement de l’objectif de l’étude et des conditions
sur le terrain. L’approche qui suit, proposée à l’origine dans les études Références [8], [35] et [36] est
la plus fréquente. Elle est habituellement utilisée pour comparer des sites ne différant que par un
seul facteur (par exemple, contamination, gestion). Sur chaque site, au moins une placette [mesurant
au moins 10 m × 10 m, souvent plus (jusqu’à 1 ha)] dans laquelle sont délimitées de trois à cinq sous-
placettes de bandelettes appâtées, chacune consistant en un groupe de 16 bandelettes insérées dans
une grille 4 × 4 dans une zone d’environ 30 cm × 30 cm. Selon les recommandations données en
Référence [20], la puissance statistique est plus grande lorsque l’on diminue le nombre de bandelettes
par groupe (par exemple, de seize à huit), en gardant le même nombre de groupes de bandelettes
appâtées par placette (par exemple, cinq) et en augmentant le nombre de placettes (au moins trois). Ce
modèle a été utilisé récemment dans le projet européen EcoFINDERS pour comparer deux pratiques
agricoles différentes sur des exploitations.
Le nombre de bandelettes appâtées e
...
PROJET
NORME ISO/FDIS
FINAL
INTERNATIONALE 18311
ISO/TC 190/SC 4
Qualité du sol — Méthode pour tester
Secrétariat: AFNOR
les effets des contaminants du sol sur
Début de vote:
2015-09-09 l’activité alimentaire des organismes
vivant dans le sol — Test Bait-lamina
Vote clos le:
2015-11-09
Soil quality — Method for testing effects of soil contaminants on the
feeding activity of soil dwelling organisms — Bait-lamina test
LES DESTINATAIRES DU PRÉSENT PROJET SONT
INVITÉS À PRÉSENTER, AVEC LEURS OBSER-
VATIONS, NOTIFICATION DES DROITS DE PRO-
PRIÉTÉ DONT ILS AURAIENT ÉVENTUELLEMENT
CONNAISSANCE ET À FOURNIR UNE DOCUMEN-
TATION EXPLICATIVE.
OUTRE LE FAIT D’ÊTRE EXAMINÉS POUR
ÉTABLIR S’ILS SONT ACCEPTABLES À DES FINS
INDUSTRIELLES, TECHNOLOGIQUES ET COM-
Numéro de référence
MERCIALES, AINSI QUE DU POINT DE VUE
ISO/FDIS 18311:2015(F)
DES UTILISATEURS, LES PROJETS DE NORMES
INTERNATIONALES DOIVENT PARFOIS ÊTRE
CONSIDÉRÉS DU POINT DE VUE DE LEUR POSSI-
BILITÉ DE DEVENIR DES NORMES POUVANT
SERVIR DE RÉFÉRENCE DANS LA RÉGLEMENTA-
©
TION NATIONALE. ISO 2015
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ISO/FDIS 18311:2015(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
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ISO/FDIS 18311:2015(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Principe . 2
5 Réactifs et matériaux . 3
5.1 Appât . 3
5.2 Réactifs . 3
6 Appareillage (équipement) . 3
6.1 Bandelettes appâtées. 3
6.2 Outil pointu . 3
7 Mode opératoire. 3
7.1 Généralités . 3
7.2 Préparation des bandelettes appâtées . 4
7.3 Dispositif expérimental et réalisation de l’essai . 6
7.4 Examen des bandelettes appâtées . 7
8 Expression des résultats. 8
9 Validité de l’essai . 9
10 Analyse statistique . 9
11 Rapport d’essai . 9
Annexe A (informative) Utilisation de la méthode des bandelettes appâtées pour la
surveillance de la qualité biologique des sols .10
Annexe B (informative) Exemples issus d’une étude réalisée dans la forêt amazonienne au
[33]
Brésil, le retrait de la litière étant utilisé comme facteur de stress .11
Bibliographie .14
© ISO 2015 – Tous droits réservés iii
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ISO/FDIS 18311:2015(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 l’ISO/TC 190, Qualité du sol, sous-comité SC 4,
Méthodes biologiques.
iv © ISO 2015 – Tous droits réservés
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ISO/FDIS 18311:2015(F)
Introduction
Les essais écotoxicologiques sont mis en œuvre pour obtenir des informations sur les effets des
contaminants du sol et sont proposés en complément des analyses chimiques conventionnelles (voir la
Référence [2]). En complément des essais de laboratoire portant sur des espèces particulières de groupes
d’organismes importants (par exemple, les vers de terre, les enchytréides ou les collemboles), des essais
fonctionnels peuvent être utilisés pour évaluer, sur le terrain, l’activité de l’ensemble de la communauté
des organismes du sol in situ et, ainsi, la fonction d’habitat du sol.Ceux-ci sont potentiellement utiles
pour l’évaluation des effets des substances chimiques sur le sol (voir les Références [4], [15], [16], [29]
et [31]), ainsi que pour la surveillance à long terme de la qualité biologique des sols (voir l’Annexe A
ainsi que les Références [20], [21] et [37]). Les données utilisables à ces fins sont obtenues par des
méthodes normalisées, étant donné qu’elles peuvent servir de base à des décisions très importantes
(par exemple, la décision de remédiation d’un site). En fait, l’absence de telles méthodes normalisées
est l’une des principales raisons expliquant l’utilisation jusqu’à présent relativement rare des méthodes
fonctionnelles pour l’évaluation des sols contaminés ou la surveillance des sols.
Le test Bait-lamina, ou test avec bandelettes appâtées, est une approche utilisée pour mesurer l’activité
alimentaire des organismes du sol in situ (voir les Références [26], [38] et [39]).
Ne nécessitant pratiquement aucune formation, aucune compétence particulière ou aucun matériel
spécial, la méthode des bandelettes appâtées présente l’avantage considérable d’être simple.
Contrairement au mesurage d’autres paramètres fonctionnels, tels que la dégradation de la matière
organique, déterminée par un essai en sac de litière (voir les Références [25], [28] et [30]), la méthode
des bandelettes appâtées ne perturbe pas le sol, ne nécessite que de courtes périodes d’exposition (de
quelques jours à quelques semaines) et permet une évaluation rapide.
Dans les régions tempérées, l’applicabilité et l’utilité de l’essai avec bandelettes appâtées pour comparer
et évaluer l’influence de l’utilisation des sols ou des substances chimiques sur l’activité alimentaire des
communautés d’organismes du sol ont été démontrées à plusieurs reprises (voir les Références [5], [18]
et [31]). En outre, les essais avec bandelettes appâtées ont été appliqués également dans les régions
[17][19][33]
tropicales .
Outre la mesure de la respiration microbienne ou de la décomposition de la litière, l’activité alimentaire
fait partie d’un ensemble de paramètres fonctionnels applicables pour l’évaluation de l’état biologique
[11][17]
des sols . L’essai avec bandelettes appâtées a été utilisé récemment, de manière concluante,
dans plusieurs études de cas dont un volet comportait une appréciation du risque environnemental
concernant des sols pollués.À l’issue de ces travaux, les auteurs recommandaient d’intégrer l’essai avec
bandelettes appâtées à la panoplie servant à l’appréciation du risque spécifique à un site [par exemple,
l’approche TRIAD (ISO 19204)].En fait, il est désormais intégré à la batterie d’essais recommandés
[13]
pour l’appréciation du risque écologique des sols en Grande-Bretagne . Cette méthode a par ailleurs
été conseillée, à cette même fin, par les membres d’un groupe de travail européen dans le cadre d’un
[7]
programme de surveillance des sols européens .
© ISO 2015 – Tous droits réservés v
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PROJET FINAL DE NORME INTERNATIONALE ISO/FDIS 18311:2015(F)
Qualité du sol — Méthode pour tester les effets des
contaminants du sol sur l’activité alimentaire des
organismes vivant dans le sol — Test Bait-lamina
1 Domaine d’application
La présente Norme internationale spécifie une technique permettant de déterminer, sur le
terrain, les effets d’impacts anthropogéniques (par exemple, substances), eu égard aux conditions
environnementales ambiantes, sur l’activité alimentaire des organismes du sol. Elle décrit également
l’utilisation de cette méthode pour la surveillance de la qualité biologique des sols (voir l’Annexe A).La
dégradation de la matière organique par les invertébrés et les microorganismes du sol est un processus
fondamental qui détermine des fonctions importantes du sol, telles que la disponibilité d’éléments
nutritifs pour les végétaux et la préservation de la fertilité des sols. De plus, la décomposition de la litière
végétale fournit des habitats et de la nourriture à une grande diversité d’organismes qui concourent à la
[36][37]
biodiversité et délivrent des services écosystémiques .
La présente Norme internationale s’applique à tous les sols dans lesquels des organismes du sol sont
actifs. L’utilisation de l’essai avec bandelettes appâtées ne dépend pas de la présence d’une litière. Le
plan d’échantillonnage applicable aux études sur le terrain en général est décrit dans l’ISO 23611-6 (voir
également la Référence [23]). La stratégie peut varier en fonction de l’objectif de l’étude, ainsi que des
conditions (par exemple, les propriétés du sol, la contamination, etc.) du site à étudier.
La présente Norme internationale ne s’applique pas aux sols potentiellement inondables ou très
superficiels. Son application peut se révéler difficile dans des conditions climatiques ou géographiques
extrêmes (par exemple, en haute montagne).
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 11074, Qualité du sol — Vocabulaire
ISO 23611-6, Qualité du sol — Prélèvement des invertébrés du sol — Partie 6: Lignes directrices pour la
conception de programmes d’échantillonnage des invertébrés du sol
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 23611-6 et l’ISO 11074,
ainsi que les suivants, s’appliquent.
3.1
durée d’exposition
période pendant laquelle les bandelettes appâtées sont exposées sur le terrain, généralement dans le
sol (3.2) minéral
EXEMPLE Dans les zones tempérées: de 10 j à 20 j; dans les zones tropicales: de 4 j à 8 j.
3.2
sol
horizon superficiel avec ou sans litière (3.3)
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3.3
litière
couche formée essentiellement de matière organique végétale morte, présente à la surface de l’horizon
superficiel et composée de débris à différents stades de décomposition
Note 1 à l’article: Les feuilles des vergers ou des forêts, ou le «gazon» provenant des herbages permanents cultivés
[8]
dans les prairies, en sont des exemples .
3.4
contaminant
substance ou agent présent(e) dans le sol (3.2) du fait de l’activité humaine
3.5
site contaminé
site présentant des zones à fortes concentrations en substances dangereuses pour le sol (3.2) et les
fonctions du sol (3.7)
3.6
teneur en eau du sol
masse d’eau qui s’évapore du sol (3.2) lorsqu’il est séché jusqu’à une masse constante à une température
de 105 °C, divisée par la masse de sol sec et multipliée par 100
3.7
fonctions du sol
description de l’importance des sols (3.2) pour l’homme et l’environnement
Note 1 à l’article: Note à l’article: Dans le contexte de la présente Norme internationale, les fonctions importantes
du sol comprennent:
— le contrôle des cycles des substances et de l’énergie en tant que compartiment des écosystèmes;
— le support vital pour les plantes, les animaux et l’homme.
3.8
biodiversité
variabilité au sein des organismes vivants de toutes origines et parmi les complexes écologiques dont
ils font partie
Note 1 à l’article: Note à l’article: Cette notion inclut la diversité intraspécifique et interspécifique, ainsi que la
diversité écosystémique.
3.9
services écosystémiques
bénéfices que les hommes reconnaissent tirer des écosystèmes, concourant, directement ou
indirectement, à leur survie et à leur qualité de vie
Note 1 à l’article: Note à l’article: Sont inclus les services d’approvisionnement, de régulation et culturels,
qui bénéficient directement aux êtres humains, et les services de soutien nécessaires à la perpétuation des
services directs.
4 Principe
Lors de cet essai fonctionnel, l’activité alimentaire des animaux du sol est mesurée. Le terme «bandelettes
appâtées» (bait lamina) désigne des petites bandes en plastique perforées qui sont insérées dans le sol.
Un mélange artificiel ou une matière organique naturelle (l’appât) est exposé à des organismes du sol
(par exemple, vers de terre, collemboles, diplopodes, enchytréides) dans les ouvertures de la bande. En
principe, la perte d’appât est évaluée en comptant les ouvertures vides des bandelettes appâtées après
une certaine durée d’exposition. Le nombre d’ouvertures vides (c’est-à-dire les zones dans lesquelles
l’appât a disparu) ainsi que leur distribution verticale le long de la bande sont évalués; on considère
qu’ils rendent compte de l’activité alimentaire des animaux du sol.
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5 Réactifs et matériaux
5.1 Appât
Matière organique utilisée comme appât pour les organismes du sol, par exemple, mélange de poudre
de cellulose (70 %, de préférence de qualité nutritive), de son de blé finement broyé (25 %) et de poudre
de charbon activé (5 %).
5.2 Réactifs
5.2.1 Acide chlorhydrique (10 %), pour le nettoyage des bandelettes appâtées sur les sites
contaminés (voir 7.2).
6 Appareillage (équipement)
6.1 Bandelettes appâtées
Lamelles en plastique (PVC, de couleur grise) de 120 mm × 6 mm × 1 mm, pourvues d’un bout pointu à
l’extrémité inférieure. La partie inférieure (85 mm) de chaque bandelette est percée de 16 ouvertures
biconiques de 1,5 mm de diamètre, espacées de 5 mm (voir également la Figure 1). Il convient de
numéroter les ouvertures de 1 (profondeur dans le sol = 0,5 cm) à 16 (profondeur dans le sol = 8,0 cm).
Les bandelettes sont disponibles dans le commerce, soit avec des ouvertures remplies d’appât
(bandelettes appâtées), soit avec des ouvertures vides (bandelettes porte-appât).
6.2 Outil pointu
Outil ayant la forme d’un tournevis fin, d’une lime à ongles longue ou d’une brochette à barbecue, utilisé
pour creuser une petite fente dans le sol en vue d’y insérer les bandelettes appâtées individuelles
lorsque le sol est trop sec ou trop compact.
7 Mode opératoire
7.1 Généralités
Lors de l’évaluation des effets de contaminants du sol sur l’activité alimentaire des organismes
vivant dans le sol, les bandelettes appâtées sont généralement exposées sur des sites potentiellement
contaminés ainsi que sur un site de référence. Celui-ci se définit comme un site similaire, du point de
vue des propriétés du sol, de l’usage du sol ou des conditions climatiques, au site devant être soumis à
l’évaluation, à l’exception du fait qu’il n’est pas contaminé.
NOTE L’utilisation de l’essai avec bandelettes appâtées pour la surveillance de l’état biologique des sols est
décrite dans l’Annexe A.
Il convient de réaliser l’essai pendant les périodes de l’année où les organismes du sol sont actifs (c’est-à-
dire lorsque des conditions environnementales défavorables ne les font pas entrer en diapause, comme
peuvent le faire une faible teneur en eau du sol et/ou des températures extrêmement élevées). Plus
[13]
précisément, une température du sol comprise entre 5 °C et 15 °C est recommandée . Il convient que
la teneur en eau du sol soit suffisante pour permettre l’activité des invertébrés (c’est-à-dire > 20 %). Il
faut s’attendre à ce que les résultats soient fortement influencés par les conditions environnementales
telles que le climat ou la teneur en eau du sol (voir la Référence [27]); par conséquent, il convient que
la méthode soit de préférence appliquée pour comparer l’activité biologique entre des placettes peu
éloignées les unes des autres (par exemple, sites contaminés par rapport à des zones de référence). Lors
de la réalisation de l’essai sur le terrain, il convient que le site soit caractérisé (par exemple, précipitations
et température, pour ce qui est du climat, et usage du sol). Cependant, cette caractérisation n’est pas
traitée dans la présente Norme internationale.
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De plus, le pH (ISO 10390), la granulométrie (ISO 11277), la masse volumique apparente sèche
(ISO 11272), la teneur en carbone organique (ISO 10694) et en azote (ISO 13878), l’humidité réelle du
sol (ISO 11461 ou ISO 11465) et la capacité de rétention en eau (ISO 11268-2) doivent être mesurés. Il
convient que ces paramètres soient déterminés dans la même couche de sol (c’est-à-dire les 8 premiers
centimètres du sol minéral) ou, s’il y a lieu, séparément dans la couche de sol minéral la plus superficielle,
les horizons organiques et la litière, là où les bandelettes appâtées sont exposées. Ces paramètres
sont à déterminer une fois au début de l’essai (exception: l’humidité du sol, qu’il convient de mesurer
également à la fin de l’essai).
Si l’étude est conduite sur un site contaminé, il est recommandé d’identifier les principaux contaminants
et de déterminer leur concentration.
7.2 Préparation des bandelettes appâtées
La partie inférieure (85 mm) de chaque bandelette appâtée est percée de 16 ouvertures biconiques
de 1,5 mm de diamètre, espacées de 5 mm (voir également la Figure 1). Ce sont ces ouvertures qui
contiennent l’appât. Leur forme biconique garantit la stabilité de l’appât à l’intérieur des ouvertures.
Différents mélanges peuvent servir d’appât, mais il est recommandé d’utiliser le mélange suivant:
cellulose (70 %), son de blé finement broyé (25 %) et charbon activé (5 %). Sa couleur noire permet
en outre de différencier plus facilement l’appât et les particules de sol lors de l’évaluation de l’activité
alimentaire à la fin de l’essai. Il est très important de broyer le son pour qu’il soit aussi fin et homogène
que possible; il est donc recommandé de passer le son broyé au tamis (ouverture de maille: 0,25 mm).
Cette opération permet d’améliorer non seulement l’homogénéité de l’appât, mais également sa stabilité
dans les ouvertures des bandelettes appâtées.
Les trois composants de l’appât doivent être bien mélangés avant d’ajouter de l’eau. La quantité d’eau
ne peut pas être indiquée avec précision, mais il convient qu’elle soit suffisante pour obtenir une pâte.
L’appât doit être suffisamment humide pour se maintenir et remplir les ouvertures de la bandelette en
plastique; cependant, une trop grande quantité d’eau peut l’amener à se craqueler lorsqu’il sèche et il
risque alors de tomber des ouvertures. Dans un cas comme dans l’autre, les appâts ne sont pas stables.
Ce travail doit être effectué manuellement (voir Figure 2). Une fois séchées à l’air, les bandes doivent
faire l’objet d’une inspection visuelle. Tous les appâts qui présentent des trous, de petites craquelures
ou des fentes doivent être remplis à nouveau avec la pâte servant d’appât jusqu’à ce que, soumis à un
contrôle visuel, tous les appâts s’avèrent intacts. Le mode opératoire dans son ensemble garantit que
l’appât demeure intact à l’intérieur des ouvertures des bandelettes en plastique, notamment lorsque
ces dernières sont insérées dans le sol. Les bandes préparées peuvent être conservées jusqu’à six
mois au sec dans des sacs en plastique. Avant de démarrer un essai, l’intégrité des appâts (absence de
moisissure, de trous, de craquelures ou de fentes) doit être vérifiée. Les bandelettes appâtées utilisées
peuvent être réutilisées; pour ce faire, les remplir à nouveau, après trempage et nettoyage dans l’eau.
Un nettoyage dans l’acide chlorhydrique (10 %), suivi de deux rinçages à l’eau, est recommandé si elles
ont été utilisées sur des sites contaminés. En cas de doute, il convient de jeter les bandelettes utilisées.
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Dimensions en millimètres
[16][27]
Figure 1 — Vue schématique de bandelettes appâtées individuelles
Figure 2 — Trois matériaux distincts (à gauche: charbon activé; en haut: son de blé finement
broyé; en bas: cellulose) et mélange des trois composants donnant, à droite, l’appât
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Figure 3 — Remplissage des bandelettes appâtées avec l’appât
7.3 Dispositif expérimental et réalisation de l’essai
Les bandelettes appâtées préparées sont exposées dans le sol pendant une période appropriée, qui
dépend principalement du climat, des propriétés du sol, et de la composition et de l’abondance de la
communauté d’organismes du sol sur le site d’essai. En moyenne, la durée d’exposition est de 10 j à
20 j dans les zones tempérées (par exemple, Références [1], [12] et [16]) et de 4 j à 8 j (voire 14 j) dans
les zones tropicales (par exemple, Référence [33]). Cependant, l’expérience montre que ces chiffres
peuvent varier considérablement; par exemple, en Allemagne, sur certains sites occupés par des forêts
de conifères, où le sol est acide et la macro-faune rare, une durée d’exposition de 49 j a été retenue (voir
la Référence [32]), et comme seulement 13 % ont été consommés, une durée encore plus longue aurait
été préférable. Dans un essai interlaboratoires européen réalisé sur différentes prairies, des durées
d’exposition de 56 j et de 112 j (y compris l’été) se sont révélées appropriées (voir la Référence [11]),
tandis que, dans une forêt de Pologne, les bandelettes appâtées ont été exposées pendant 33 j et 42 j
(voir la Référence [35]).
Ces différences font qu’il est recommandé de déterminer l’exposition en réalisant un essai de criblage
ou essai préliminaire: un petit nombre de bandelettes appâtées (par exemple, de 5 à 10) sont exposées
pendant différentes périodes afin d’identifier la durée pour laquelle au moins 30 %, mais de préférence
[15]
pas la totalité, des ouvertures des bandelettes sont percées . Par exemple, sur un site de forêt
tropicale, les bandelettes ont été exposées pendant 2 j, 4 j, 8 j et 12 j. Les résultats de cet essai de criblage
[33]
ont servi de base pour fixer la durée d’exposition optimale à 7 j .
Au début de l’essai, les bandes sont insérées manuellement dans le sol, à la verticale, afin que l’ouverture
la plus haute soit juste en dessous de la surface du sol. La profondeur d’insertion des bandelettes
doit être déterminée avec minutie, car il s’avère souvent malaisé de savoir exactement où débute la
surface du sol [par exemple, en raison de la présence de litière ou de l’épaisseur des racines (gazon)].
Le critère principal est l’accès des organismes du sol à chaque ouverture contenant l’appât et le mode
d’exposition identique de toutes les bandelettes. L’insertion manuelle des bandelettes dans les sols
secs ou à forte teneur en argile s’avère souvent impossible, auquel cas un outil métallique doit être
utilisé [par exemple, un tournevis fin, une lime à ongles ou une brochette à barbecue (voir 6.2)]. Il faut
s’assurer toutefois que les fentes réalisées à l’aide de cet outil ne sont pas plus larges que l’épaisseur de
la bandelette en plastique elle-même. Il convient que les bandelettes soient toujours en contact étroit
avec le sol environnant.
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ISO/FDIS 18311:2015(F)
Enfin, l’emplacement des bandelettes appâtées individuelles doit être marqué car, du fait de leur couleur
et de leurs petites dimensions, elles sont souvent difficiles à repérer, notamment après de longues
périodes d’exposition (voir Figure 4).
Figure 4 — Bandelettes appâtées sur un site forestier, montrant la profondeur à laquelle elles ont
été insérées ainsi que leur marquage au moyen d’un ruban (épaisseur de la li
...
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