Soil quality -- Screening method for water content -- Determination by refractometry

This document specifies a method for rapid determination of water content in soils. The method is based on refractive index measurement of a sucrose solution after it is mixed with a soil sample. It is applicable to the determination of water content in geological or geotechnical research as well as geotechnical engineering. In addition, it can be used for commercial work in a variety of fields, e.g. agriculture and civil engineering. The working range is up to approximately 50 % moisture content. The precision of the method typically ranges between 0,5 % and 1 % and depends on the type of refractometer that is used. The result of this method is strongly influenced by soil matrices. Higher contents of clay and/or organic matter will lead to significant lower values for water content compared to standard methods such as that described in ISO 11465.

Qualité du sol -- Méthode de diagnostic applicable à la teneur en eau -- Détermination par réfractométrie

Le présent document spécifie une méthode de détermination rapide de la teneur en eau des sols. La méthode repose sur le mesurage de l'indice de réfraction d'une solution de saccharose aprčs mélange avec un échantillon de sol. Il est applicable ŕ la détermination de la teneur en eau dans les domaines de la recherche géotechnique ou géologique et de l'ingénierie géotechnique. De plus, il peut ętre utilisé pour le travail commercial dans plusieurs domaines, par exemple l'agriculture et le génie civil. La plage de travail va jusqu'ŕ environ 50 % de teneur en eau. La fidélité de la méthode se situe généralement entre 0,5 % et 1 % et dépend du type de réfractomčtre utilisé. Le résultat de cette méthode est fortement influencé par les matrices du sol. De fortes teneurs en argile et/ou matičre organique donneront des teneurs en eau nettement inférieures ŕ celles obtenues avec les méthodes normalisées telles que décrites dans l'ISO 11465.

General Information

Status
Published
Publication Date
19-Jun-2018
Current Stage
6060 - International Standard published
Start Date
06-Jun-2018
Completion Date
20-Jun-2018
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ISO 20244:2018 - Soil quality -- Screening method for water content -- Determination by refractometry
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ISO 20244:2018 - Qualité du sol -- Méthode de diagnostic applicable a la teneur en eau -- Détermination par réfractométrie
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Standards Content (sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 20244
First edition
2018-06
Soil quality — Screening method for
water content — Determination by
refractometry
Qualité du sol — Méthode de diagnostic applicable à la teneur en eau
— Détermination par réfractométrie
Reference number
ISO 20244:2018(E)
ISO 2018
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ISO 20244:2018(E)
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2018

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Published in Switzerland
ii © ISO 2018 – All rights reserved
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ISO 20244:2018(E)
Contents Page

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

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

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

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

3 Terms and definitions ..................................................................................................................................................................................... 1

4 Principle ........................................................................................................................................................................................................................ 1

5 Apparatus and reagents ................................................................................................................................................................................ 2

6 Procedure..................................................................................................................................................................................................................... 2

6.1 Selection of a temperature correction mode ................................................................................................................ 2

6.2 Creation of a correlation curve ................................................................................................................................................. 2

6.3 Confirmation of refractometer performance ................................................................................................................ 3

6.4 Procedure for on-site determination of water contents ..................................................................................... 3

7 Calculation of results ....................................................................................................................................................................................... 3

8 Quality control ........................................................................................................................................................................................................ 4

8.1 General performance ......................................................................................................................................................................... 4

8.2 Site-specific performance .............................................................................................................................................................. 4

9 Test report ................................................................................................................................................................................................................... 4

Annex A (informative) Validation results and statistical evaluation .................................................................................. 5

Bibliography ................................................................................................................................................................................................................................ 6

© ISO 2018 – All rights reserved iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 20244:2018(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 voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and

expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the

World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see the following

URL: www .iso .org/iso/foreword .html.

This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 190, Soil quality, Subcommittee SC 3,

Chemical and physical characterization.
iv © ISO 2018 – All rights reserved
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ISO 20244:2018(E)
Introduction

On-site determination of water contents in soil helps geological and geotechnical research as well

as commercial work in a variety of fields, especially in geotechnical engineering and agriculture. In

the civil engineering field, water content tests have been required for the investigation or treatment

of contaminated soils. At a disaster site, water contents specifying soil physical properties need to

be rapidly determined in a reliable manner on-site, to enable the design of suitable civil engineering

structures to relieve the damage caused or prepare appropriate remediation measures. Another

potential example is for commercially grown vegetables in greenhouses or in the field. The most

important need is to control the water content in the soil. In this type of scenario, quick, robust and

simple methods are needed. The rapid screening method described in this document is a simple robust

on-site test method for water contents of soils and has been developed to meet such a demand. It is

based upon refractive index measurement of a sucrose solution after mixing with a soil sample.

In laboratories, water contents are normally determined by weighing soil samples before and after

drying at a specified temperature (e.g. 105 °C). It is not practical, however, to apply this type of method

to outdoor sites, since the method requires a time-consuming drying process. Furthermore, soil samples

are conveyed from the sites to the laboratory with the need that the water content in a soil sample be

maintained during sample transport to the laboratory. The proposed on-site method can be readily

employed directly in the field and can be used to rapidly determine water contents at given sites.

One of the recent applications of water content tests is related to global environmental protection work,

e.g. on the reduction of greenhouse gas emissions from soil. Management of water in soil to control

greenhouse gas emission can help minimizing climate change issues, which depend on the conditions

of microbial properties in soil. CO , CH and N O are emitted from soil as a result of microbial activities

2 4 2
that are activated by water at ambient temperatures.

The largest supply source of carbon dioxide is not necessarily from human activities, including

industrial facilities and transportation services, but vital natural activities in soil. Increases in

atmospheric temperature cause the frozen or cold ground to melt or warm up to change environmental

conditions for the soil microbes. These are stimulated and activated at relatively low soil temperatures

that will initiate their metabolisation systems. If there is moisture and biomass that can be digested by

microbes in their environment, the microbes will immediately start metabolizing labile organic carbon,

in biomass resulting in carbon dioxide that will be emitted into the air. This mechanism directly

contributes to climate change since carbon dioxide is the most common greenhouse gas.

Investigations have been carried out to try and map land across the world for such risks. Two techniques

can be used to monitor the target parameters. The first one is observation of the parameters with

panoramic viewing using satellites and planes equipped with infrared or near-infrared spectroscopic

detection devices and the second one is a screening method such as that described in this document.

Data obtained using the two techniques can be compared to correct, improve and/or complement data

from the les
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 20244
Première édition
2018-06
Qualité du sol — Méthode de
diagnostic applicable à la teneur
en eau — Détermination par
réfractométrie
Soil quality — Screening method for water content — Determination
by refractometry
Numéro de référence
ISO 20244:2018(F)
ISO 2018
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ISO 20244:2018(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2018

Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en oeuvre, aucune partie de cette

publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,

y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut

être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.

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Publié en Suisse
ii © ISO 2018 – Tous droits réservés
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ISO 20244:2018(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 Appareillage et réactifs .................................................................................................................................................................................. 2

6 Mode opératoire.................................................................................................................................................................................................... 2

6.1 Sélection d’un mode de correction de température ............................................................................................... 2

6.2 Création d’une courbe de corrélation ................................................................................................................................. 2

6.3 Confirmation des performances du réfractomètre .................................................................................................. 3

6.4 Mode opératoire de détermination sur site de la teneur en eau ................................................................. 3

7 Calcul des résultats ............................................................................................................................................................................................ 3

8 Contrôle qualité ..................................................................................................................................................................................................... 4

8.1 Performances générales .................................................................................................................................................................. 4

8.2 Performances spécifiques du site ........................................................................................................................................... 4

9 Rapport d’essai ....................................................................................................................................................................................................... 4

Annexe A (informative) Résultats de validation et évaluation statistique....................................................................5

Bibliographie .............................................................................................................................................................................................................................. 6

© ISO 2018 – Tous droits réservés iii
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ISO 20244:2018(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/patents).

Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données

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

engagement.

Pour une explication de la nature volontaire des normes, de la signification des termes et expressions

spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de la conformité, ou pour toute autre information au sujet de

l’adhésion de l’ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les

obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: www .iso .org/iso/foreword .html.

Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 190, Qualité du sol, sous-comité SC 3,

Caractérisation chimique et physique.
iv © ISO 2018 – Tous droits réservés
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ISO 20244:2018(F)
Introduction

La détermination sur site de la teneur en eau du sol facilite la recherche géologique et géotechnique

ainsi que le travail commercial dans plusieurs domaines, notamment l’ingénierie géotechnique et

l’agriculture. Dans le domaine du génie civil, des essais de teneur en eau ont été requis pour évaluer ou

traiter les sols contaminés. Sur un site sinistré, la teneur en eau caractéristique des propriétés physiques

du sol doit être rapidement déterminée sur site de manière fiable. Cela permettra de concevoir des

structures de génie civil appropriées afin de réparer les dégâts provoqués par des catastrophes ou

d’élaborer des mesures de réhabilitation adaptées. Un autre exemple possible concerne les légumes

cultivés à des fins commerciales sous serres ou en plein champ. La priorité est de contrôler la teneur

en eau du sol. Dans ce type de scénario, des méthodes rapides, robustes et simples sont nécessaires. La

méthode de diagnostic rapide décrite dans le présent document est une méthode d’essai sur site simple

et robuste applicable à la teneur en eau du sol et a été mise au point pour répondre à cette exigence. Elle

repose sur le mesurage de l’indice de réfraction d’une solution de saccharose après mélange avec un

échantillon de sol.

En laboratoire, la teneur en eau est normalement déterminée en pesant des échantillons de sol avant

et après séchage à une température spécifiée (par exemple 105 °C). Toutefois, il n’est pas pratique

d’appliquer ce type de méthode à l’extérieur car la méthode implique une opération de séchage

chronophage. De plus, les échantillons de sol sont acheminés depuis les sites jusqu’au laboratoire. La

teneur en eau d’un échantillon de sol doit être maintenue pendant le transport de l’échantillon jusqu’au

laboratoire. La méthode sur site proposée peut être facilement utilisée directement sur le terrain et

peut servir à déterminer rapidement la teneur en eau sur des sites donnés.

L’une des dernières applications des essais de teneur en eau concerne le travail de protection de

l’environnement au niveau mondial, par exemple la réduction des émissions de gaz à effet de serre

par le sol. La gestion de l’eau du sol pour contrôler les émissions de gaz à effet de serre peut aider à

réduire le plus possible les problèmes de changement climatique, lesquels dépendent des conditions

des propriétés microbiennes dans le sol. Du CO , du CH et du N O sont émis par le sol en raison des

2 4 2
activités microbiennes activées par l’eau à température ambiante.

Les principales émissions de dioxyde de carbone ne sont pas nécessairement dues aux activités

humaines, notamment aux installations industrielles et aux services de transport, mais aux activités

naturelles vitales présentes dans le sol. Les hausses de température atmosphérique entraînent la fonte

ou le réchauffement des sols gelés ou froids jusqu’à modifier les conditions environnementales des

microbes présents dans le sol. Ceux-ci sont stimulés et activés à des températures relativement basses

du sol qui vont initier leurs systèmes de métabolisation. En cas d’humidité et de biomasse susceptible

d’être minéralisée par les microbes dans leur environnement, les microbes vont immédiatement

commencer à métaboliser le carbone organique labile en biomasse, entraînant l’émission de dioxyde de

carbone dans l’air. Ce mécanisme contribue directement au changement climatique car le dioxyde de

carbone est le principal gaz à effet de serre.

Des études sont été menées afin d’examiner et de cartographier ces risques dans les sols du monde

entier. Deux techniques peuvent être utilisées pour surveiller les paramètres cibles. La première

consiste à observer les paramètres par visualisation panoramique en ayant recours à des satellites

et des avions équipés de dispositifs de détection spectroscopique infrarouge ou proche infrarouge et

la deuxième est une méthode de diagnostic telle que décrite dans le présent document. Les données

obtenues à l’aide des deux techniques peuvent être comparées afin de corriger, d’améliorer et/ou de

compléter les données de la technique de visualisation panoramique qui est la moins précise. Cela

permettra d’obtenir des résultats de cartographie plus précis
...

Questions, Comments and Discussion

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