ISO 17184:2014
(Main)Soil quality — Determination of carbon and nitrogen by near-infrared spectrometry (NIRS)
Soil quality — Determination of carbon and nitrogen by near-infrared spectrometry (NIRS)
ISO 17184:2014 specifies a method for the determination of carbon and nitrogen in soils by direct measurement of sample spectra in the near-infrared spectral region. The spectra are evaluated by a suitable calibration model derived from the results obtained by reference methods.
Qualité du sol — Dosage du carbone et de l'azote par spectrométrie proche infrarouge (SPIR)
L'ISO 17184:2014 décrit une méthode de dosage du carbone et de l'azote dans les sols par mesurage direct de spectres d'échantillons dans le domaine spectral proche infrarouge. Les spectres sont évalués par un modèle d'étalonnage approprié issu des résultats obtenus avec des méthodes de référence.
General Information
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Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 17184
First edition
2014-05-15
Soil quality — Determination of
carbon and nitrogen by near-infrared
spectrometry (NIRS)
Qualité du sol — Dosage du carbone et de l’azote par spectrométrie
proche infrarouge (SPIR)
Reference number
ISO 17184:2014(E)
©
ISO 2014
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ISO 17184:2014(E)
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written permission. Permission can be requested from either ISO at the address below or ISO’s member body in the country of
the requester.
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Published in Switzerland
ii © ISO 2014 – All rights reserved
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ISO 17184:2014(E)
Contents Page
Foreword .iv
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Principle . 1
4 Apparatus . 1
5 Procedure. 2
5.1 Preparation of samples . 2
5.2 Instrument calibration . 2
5.3 Sample measurement . 4
6 Test report . 5
Annex A (informative) Precision data . 6
Bibliography . 9
© ISO 2014 – All rights reserved iii
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ISO 17184:2014(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 3, Chemical
methods and soil characteristics.
iv © ISO 2014 – All rights reserved
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 17184:2014(E)
Soil quality — Determination of carbon and nitrogen by
near-infrared spectrometry (NIRS)
1 Scope
This International Standard specifies a method for the determination of carbon and nitrogen in soils by
direct measurement of sample spectra in the near-infrared spectral region. The spectra are evaluated
by a suitable calibration model derived from the results obtained by reference methods.
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 11464, Soil quality — Pretreatment of samples for physico-chemical analysis
3 Principle
Soil samples are measured by reflectance near-infrared (NIR) spectroscopy. Diffuse reflectance NIR
spectroscopy offers a non-destructive means for measurement of soil properties based on reflectance
spectra of illuminated soils. Spectral data are evaluated by a suitable calibrating model derived from the
measurement of a sufficient number of representative soil samples with known content of carbon and/or
nitrogen determined by reference methods. Calibration equations reflect the relationship between the
constituents of the sample and NIR spectral information. The soil samples and the set of calibrating
samples for the NIR measurement are prepared the same way.
NOTE 1 NIR spectrometry is a very fast non-destructive and environmentally friendly analytical technique
when compared to the standard chemical methods used as reference methods.
NOTE 2 Soils generally have similar reflectance spectra in the 1 100 nm to 2 500 nm range. The absorption
peaks for soils in the near-infrared region are difficult to assign to specific chemical components.
4 Apparatus
4.1 Near-infrared instrument, based on measurement of reflectance spectra in the near-infrared
region (wavelength range from 900 nm to 2 500 nm is usually applied). The instrument should be
equipped with a suitable measurement cell for pulverized solid samples. The instrument should measure
sufficiently large sample volume to eliminate any significant influence of inhomogeneity of the sample.
The software shall allow instrument tests, calibration, sample measurement and data evaluation.
Resolution of the instrument should be equal to 8 nm or better.
NOTE Wavelengths of spectra recorded in higher resolution may be averaged to reduce spectra noise and
there is a risk of over fitting of the calibration model. Instruments with lower resolution may be used if their
performance is verified for intended purposes.
© ISO 2014 – All rights reserved 1
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ISO 17184:2014(E)
5 Procedure
5.1 Preparation of samples
Soil samples shall be prepared the same way as soils used for the instrument calibration. Any difference
in sample preparation may influence the measurement. Sample preparation shall ensure a good
homogenization of the sample.
Sample preparation according to ISO 11464, particle size < 2 mm, is generally used. Air-dried or oven-
dried samples can be used for analysis. The method is not suitable for samples with water content higher
than 10 %. Oven drying is recommended for samples with high specific surface area that are susceptible
to changes in water content due to fluctuations in air humidity.
5.2 Instrument calibration
5.2.1 General
A suitable set of uniformly prepared soil samples is measured by NIR spectroscopy. The spectra and
the results of the content of carbon and/or nitrogen determined by a reference method are used for
calculation of the calibration model. Calibration should include enough samples to cover most of the
possible spectral variability encountered during routine analysis and to predict the composition of
unknown samples accurately. The calibration sample set shall be selected to gain an evenly distributed
coverage of the property range.
The NIR spectra represent cumulative information about the chemical and physical properties of a
sample. Influence of physical properties of a sample (e.g. particle size), is reduced by mathematical
corrections as derivatives, standard normal variate (SNV), multiplicative scatter corrections (MSC),
etc. There are several possible ways for development of calibration equations and no specific procedure
can be given. The choice shall aim at minimising the calibration error. The methods most frequently
applied in the development of calibration equations are: PCR (principal component regression), PLS
(partial least square regression), LWR (locally weighted regression), SMLR (stepwise multiple linear
regression) and ANN (artificial neural network regression). Among these methods, only ANN methods
can give calibration for the whole concentration range for carbon and nitrogen in soils but ANN methods
only apply with more than 500 calibration samples. For other statistical methods, splitting of the
concentration range into two calibrations was found to be the best solution. Removal of outliers from
the calibration set usually reduces the robustness of the calibration and should be avoided.
For samples from different locations and soil types, a minimum of 60 to 100 calibration samples is
required. A smaller number of calibration samples can be used for sample sets with lower variability
such as samples from a defined location.
NOTE 1 Transformations of the reference measurements or the spectra using e.g. log or square root transformed
reference measurements may help to reduce the calibration error.
NOTE 2 It is possible that calibrations developed on a certain instrument may not always be transferred directly
to an identical instrument. It may be necessary to perform bias and slope adjustments to calibration equations.
In many cases it is necessary to standardize the two instruments against each other before calibration equations
can be transferred. Standardization procedures can be used to transfer calibrations between instruments of
different types provided that samples are measured the same way and that the spectral region is identical.
NOTE 3 If the reference method is unbiased and a good linear calibration model is achieved, increasing number
of calibration samples averages out errors in the reference method. Therefore, the lack of repeatability in the
reference method can be compensated for by using high number of calibrating samples.
2 © ISO 2014 – All rights reserved
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ISO 17184:2014(E)
5.2.2 Validation of the calibration model
5.2.2.1 General
There are two main methods for validation of the calibration model:
— cross (internal) validation (see 5.2.2.2), and
— external validation (see 5.2.2.3).
Cross validation (see 5.2.2.2) is used to determine the number of fact
...
DRAFT INTERNATIONAL STANDARD ISO/DIS 17184
ISO/TC 190/SC 3 Secretariat: DIN
Voting begins on Voting terminates on
2013-02-07 2013-07-07
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION • МЕЖДУНАРОДНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ • ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION
Soil quality — Determination of carbon and nitrogen by near
infrared spectrometry
Qualité du sol — Dosage du carbone et de l'azote par spectrométrie dans le proche infrarouge
ICS 13.080.10
ISO/CEN PARALLEL PROCESSING
This draft has been developed within the International Organization for Standardization (ISO), and
processed under the ISO-lead mode of collaboration as defined in the Vienna Agreement.
This draft is hereby submitted to the ISO member bodies and to the CEN member bodies for a parallel
five-month enquiry.
Should this draft be accepted, a final draft, established on the basis of comments received, will be
submitted to a parallel two-month approval vote in ISO and formal vote in CEN.
To expedite distribution, this document is circulated as received from the committee
secretariat. ISO Central Secretariat work of editing and text composition will be undertaken at
publication stage.
Pour accélérer la distribution, le présent document est distribué tel qu'il est parvenu du
secrétariat du comité. Le travail de rédaction et de composition de texte sera effectué au
Secrétariat central de l'ISO au stade de publication.
THIS DOCUMENT IS A DRAFT CIRCULATED FOR COMMENT AND APPROVAL. IT IS THEREFORE SUBJECT TO CHANGE AND MAY NOT BE
REFERRED TO AS AN INTERNATIONAL STANDARD UNTIL PUBLISHED AS SUCH.
IN ADDITION TO THEIR EVALUATION AS BEING ACCEPTABLE FOR INDUSTRIAL, TECHNOLOGICAL, COMMERCIAL AND USER PURPOSES, DRAFT
INTERNATIONAL STANDARDS MAY ON OCCASION HAVE TO BE CONSIDERED IN THE LIGHT OF THEIR POTENTIAL TO BECOME STANDARDS TO
WHICH REFERENCE MAY BE MADE IN NATIONAL REGULATIONS.
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 SUPPORTING DOCUMENTATION.
© International Organization for Standardization, 2013
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ISO/DIS 17184
Copyright notice
This ISO document is a Draft International Standard and is copyright-protected by ISO. Except as permitted
under the applicable laws of the user’s country, neither this ISO draft nor any extract from it may be
reproduced, stored in a retrieval system or transmitted in any form or by any means, electronic,
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member body in the country of the requester.
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Violators may be prosecuted.
ii © ISO 2013 – All rights reserved
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ISO/DIS 17184
Contents Page
Foreword . iv
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Principle. 1
4 Apparatus . 2
4.1 Near-infrared instrument . 2
5 Procedure . 2
5.1 Preparation of samples . 2
5.2 Instrument calibration . 2
5.2.1 General . 2
5.2.2 Validation of the calibration model . 3
5.3 Sample measurement . 4
6 Test report . 5
Annex A (informative) Example of N determination . 6
tot
Annex B (informative) Precision data . 10
B.1 Conclusion on the interlaboratory trial . 10
Bibliography . 12
© ISO 2012 – All rights reserved iii
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ISO/DIS 17184
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 17184 was prepared by Technical Committee ISO/TC 190, Soil quality, Subcommittee SC 3, Chemical
methods and soil characteristics.
iv © ISO 2012 – All rights reserved
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DRAFT INTERNATIONAL STANDARD ISO/DIS 17184
Soil quality — Determination of carbon and nitrogen by near-
infrared spectrometry (NIRS)
1 Scope
This International Standard specifies method for the determination of carbon and nitrogen in soils by direct
measurement of sample spectra in near-infrared spectral region. The spectra are evaluated by a suitable
calibration model derived from the results obtained by reference methods.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 11464:1994, Soil quality — Pre-treatment of samples for physico-chemical analyses.
ISO 10694:1995, Soil quality — Determination of organic and total carbon after dry combustion
(elemental analysis).
ISO 14235:1998, Soil quality — Determination of organic carbon by sulfochromic oxidation.
ISO 11261:1995, Soil quality — Determination of total nitrogen — Modified Kjeldahl method.
ISO 13878:1998, Soil quality — Determination of total nitrogen content by dry combustion
(elemental analysis).
ISO 5725-2:1994, Accuracy (trueness and precision) of measurement methods and results — Part 2: Basic
method for the determination of repeatability and reproducibility of a standard measurement method.
Working document CEN/TC 327/WG 2 Animal feeding stuff — Guidance for the application of near-infrared
spectrometry
3 Principle
Soil samples are measured by reflectance near-infrared spectroscopy (NIR). Diffuse reflectance NIR
spectroscopy offers a nondestructive means for measurement of soil properties based on reflectance spectra
of illuminated soils. Spectral data are evaluated by a suitable calibrating model derived from the measurement
of a sufficient number of representative soil samples with known content of carbon and/or nitrogen determined
by reference methods. Calibration equations reflect the relationship between the constituents of the sample
and NIR spectral information. The soil samples and the set of calibrating samples for the NIR measurement
are prepared in the same way.
NOTE 1 NIR is a very fast non-destructive and environmentally friendly analytical technique if compared to the
standard chemical methods used as reference methods.
NOTE 2 Soils generally have similar reflectance spectra in the 1100 nm to 2500 nm range. The absorption peaks for
soils in the near-infrared region are difficult to assign to specific chemical components.
© ISO 2012 – All rights reserved
1
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ISO/DIS 17184
4 Apparatus
4.1 Near-infrared instrument
Instrument based on measurement of reflectance spectra in the near-infrared region (wavelength range from
900 nm to 2500 nm is usually applied). The instrument should be equipped with a suitable measurement cell
for pulverised solid samples. The instrument should measure sufficiently large sample volume to eliminate any
significant influence of inhomogeneity of the sample. The software must allow instrument tests, calibration,
sample measurement and data evaluation.
NOTE Resolution of the instrument should be equal or better than 8 nm. Wavelengths of spectra recorded in higher
resolution can be averaged to reduce spectra noise and there is a danger of over fitting of the calibration model.
5 Procedure
5.1 Preparation of samples
Soil samples have to be prepared by the same way as soils used for the instrument calibration. Any difference
in sample preparation can influence the measurement. Sample preparation shall insure a good
homogenisation of the sample.
NOTE 1 Sample preparation according to ISO 11464, particle size < 2 mm, is generally used. Air dry or oven dry
samples can be used for analysis. The method is not suitable for samples with water content higher than 10 %.
NOTE 2 Oven drying of samples is recommended for samples with high specific surface area that are susceptible to
changes in water content due to fluctuations in air humidity.
5.2 Instrument calibration
5.2.1 General
A suitable set of uniformly prepared soil samples is measured by NIRS. The spectra and the results of the
content of carbon and/or nitrogen determined by a reference method are used for calculation of the calibration
model. Calibration should include enough samples to cover most of the possible spectral variability
encountered during routine analysis and to predict the composition of unknown samples accurately. The
calibration sample set shall be selected to gain an evenly distributed coverage of the property range.
The NIR spectra represent cummulative information about the chemical and physical properties of a sample.
Influence of physical properties of a sample (e.g. particle size), are reduced by mathematical corrections as
derivatives, standard normal variate (SNV), multiplicative scatter corrections (MSC) or other. There are
several possible ways for development of calibration equations and no specific procedure can be given. The
choice shall aim at minimising the calibration error. The most frequent methods applied in the development of
calibration equations are: PCR (principal component regression), PLS (partial least square regression), LWR
(locally weighted regression), SMLR (stepwise multiple linear regression) and ANN (artificial neural network
regression). From these methods only ANN method can give calibration for the whole concentration range for
carbon and nitrogen in soils but ANN method is applicable only for more than 500 calibration samples. For
other statistical methods splitting of the concentration range into two calibrations (see ANNEX A) was found to
be the best solution. Removal of outliers from the calibration set usually reduces the robustness of the
calibration and should be avoided.
For samples from different locations and soil types a minimum of 60 to 100 calibration samples is required. A
smaller number of calibration samples can be used for sample sets with lower variability such as samples
from a defined location.
NOTE 1 Transformations of the reference measurements or the spectra using e.g. log or square root transformed
reference measurements may help to reduce the calibration error.
© ISO 2012 – All rights reserved
2
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ISO/DIS 17184
NOTE 2 Calibrations developed on a certain instrument cannot be always transferred directly to an identical
instrument. It may be necessary to perform bias and slope adjustments to calibration equations. In many cases it will be
necessary to standardize the two instruments against each other before calibration equations can be transferred.
Standardization procedures can be used to transfer calibrations between instruments of different types provided that
samples are measured in the same way and that the spectral region is identical.
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 17184
Première édition
2014-05-15
Qualité du sol — Dosage du carbone
et de l’azote par spectrométrie proche
infrarouge (SPIR)
Soil quality — Determination of carbon and nitrogen by near-infrared
spectrometry (NIRS)
Numéro de référence
ISO 17184:2014(F)
©
ISO 2014
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ISO 17184:2014(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2014
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sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie, l’affichage sur
l’internet ou sur un Intranet, sans autorisation écrite préalable. Les demandes d’autorisation peuvent être adressées à l’ISO à
l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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Publié en Suisse
ii © ISO 2014 – Tous droits réservés
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ISO 17184:2014(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Principe . 1
4 Appareillage . 1
5 Mode opératoire. 2
5.1 Préparation des échantillons . 2
5.2 Étalonnage des instruments . 2
5.3 Mesurage de l’échantillon . 5
6 Rapport d’essai . 5
Annexe A (informative) Données de fidélité . 7
Bibliographie .10
© ISO 2014 – Tous droits réservés iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 17184:2014(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 3,
Méthodes chimiques et caractéristiques du sol.
iv © ISO 2014 – Tous droits réservés
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NORME INTERNATIONALE ISO 17184:2014(F)
Qualité du sol — Dosage du carbone et de l’azote par
spectrométrie proche infrarouge (SPIR)
1 Domaine d’application
La présente Norme internationale décrit une méthode de dosage du carbone et de l’azote dans les sols
par mesurage direct de spectres d’échantillons dans le domaine spectral proche infrarouge. Les spectres
sont évalués par un modèle d’étalonnage approprié issu des résultats obtenus avec des méthodes de
référence.
2 Références normatives
Les documents suivants, en tout ou partie, sont référencés de manière normative dans le présent
document et sont indispensables pour son application. 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 11464, Qualité du sol — Prétraitement des échantillons pour analyses physico-chimiques
3 Principe
Des échantillons de sol sont mesurés par spectroscopie proche infrarouge (SPIR) en réflexion. La
spectroscopie proche infrarouge (SPIR) en réflexion diffuse offre un moyen non destructif de mesurer
les propriétés du sol d’après les spectres de réflexion du sol. Les données spectrales sont évaluées
par un modèle d’étalonnage approprié issu du mesurage d’un nombre suffisant d’échantillons de sol
représentatifs ayant une teneur en carbone et/ou azote connue déterminée avec des méthodes de
référence. Les équations d’étalonnage reflètent la relation entre les constituants de l’échantillon et les
informations spectrales SPIR. Les échantillons de sol et la série d’étalons pour le mesurage SPIR sont
préparés de la même manière.
NOTE 1 La spectrométrie SPIR est une technique analytique non destructive très rapide et écologique
comparée aux méthodes chimiques classiques utilisées comme méthodes de référence.
NOTE 2 Les sols ont généralement des spectres de réflexion similaires dans le domaine de 1 100 nm à 2 500 nm.
Les pics d’absorption pour les sols dans la région proche infrarouge sont difficiles à attribuer à des composants
chimiques spécifiques.
4 Appareillage
4.1 Instrument proche infrarouge, basé sur le mesurage de spectres de réflexion dans la région
proche infrarouge (une gamme de longueurs d’onde de 900 nm à 2 500 nm est généralement appliquée).
Il convient que l’instrument soit équipé d’une cellule de mesure appropriée pour les échantillons solides
pulvérisés. Il convient que l’instrument mesure un volume d’échantillon suffisamment élevé pour éliminer
toute influence significative de l’inhomogénéité de l’échantillon. Le logiciel intégré doit permettre
d’effectuer des essais instrumentaux, un étalonnage, un mesurage de l’échantillon et une évaluation des
données.
Il convient que la résolution de l’instrument soit égale ou supérieure à 8 nm.
NOTE Les longueurs d’onde des spectres enregistrés dans une résolution supérieure peuvent être moyennées
afin de réduire le bruit des spectres et il y a un risque de sur-ajustement du modèle d’étalonnage. Des Instruments
ayant une résolution inférieure peuvent être utilisés si leur performance est vérifiée aux fins prévues.
© ISO 2014 – Tous droits réservés 1
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ISO 17184:2014(F)
5 Mode opératoire
5.1 Préparation des échantillons
Les échantillons de sol doivent être préparés de la même manière que les sols utilisés pour étalonner
l’instrument. Toute différence de préparation des échantillons peut influencer le mesurage. La
préparation des échantillons doit garantir une bonne homogénéisation de l’échantillon.
La préparation des échantillons selon l’ISO 11464, avec une granulométrie inférieure à 2 mm, est
généralement utilisée. Des échantillons séchés à l’air ou séchés en étuve peuvent être utilisés pour
l’analyse. La méthode ne convient pas aux échantillons ayant une teneur en eau supérieure à 10 %. Il est
recommandé de sécher en étuve les échantillons qui ont une surface spécifique élevée et qui sont soumis
à des variations de teneur en eau en raison des fluctuations d’humidité de l’air.
5.2 Étalonnage des instruments
5.2.1 Généralités
Une série appropriée d’échantillons de sol préparés de manière uniforme est mesurée par SPIR. Les
spectres et les résultats de la teneur en carbone et/ou azote déterminée avec une méthode de référence
sont utilisés pour calculer le modèle d’étalonnage. Il convient que l’étalonnage inclue suffisamment
d’échantillons pour couvrir la majeure partie de la variabilité spectrale possible rencontrée lors de
l’analyse de routine et pour prévoir avec précision la composition d’échantillons inconnus. La série
d’étalons doit être choisie de façon à obtenir une couverture uniformément répartie de la gamme de
propriétés.
Les spectres SPIR représentent des informations cumulées sur les propriétés chimiques et physiques
d’un échantillon. L’influence des propriétés physiques d’un échantillon (par exemple, la granulométrie)
est réduite par des corrections mathématiques telles que dérivés, loi normale standard (SNV),
corrections de dispersion multiplicative (MSC), etc. Il existe plusieurs façons de développer des équations
d’étalonnage et aucune méthode spécifique ne peut être donnée. Le choix a pour objectif de réduire
le plus possible l’erreur d’étalonnage. Les méthodes les plus fréquemment appliquées pour développer
des équations d’étalonnage sont: la PCR (régression sur composantes principales), la PLS (régression
des moindres carrés partiels), la LWR (régression localement pondérée), la SMLR (régression linéaire
multiple pas à pas) et l’ANN (réseau de neurones artificiels). Parmi ces méthodes, seule les méthodes ANN
peuvent permettre d’étalonner l‘ensemble de la gamme de concentrations en carbone et en azote des
sols. Toutefois, les méthodes ANN s’appliquent uniquement avec un nombre d’étalons supérieur à 500.
Pour les autres méthodes statistiques, la division de la gamme de concentrations en deux étalonnages
s’est révélée être la meilleure solution. L’élimination des valeurs aberrantes de la série d’étalons réduit
généralement la robustesse de l’étalonnage et il convient de ne pas y avoir recours.
Pour les échantillons provenant de lieux différents et contenant des types de sol différents, au moins 60
à 100 étalons sont requis. Un petit nombre d’étalons peut être utilisé pour les séries d’échantillons ayant
une variabilité inférieure, par exemple les échantillons provenant d’un lieu défini.
NOTE 1 Les transformations des mesurages de référence ou des spectres à l’aide, par exemple, de mesurages
de référence transformés par la fonction logarithme ou-racine carrée, peuvent favoriser la réduction de l’erreur
d’étalonnage.
NOTE 2 Les étalonnages établis sur un instrument spécifique ne peuvent pas toujours être directement
transférés sur un instrument identique. Il peut être nécessaire d’ajuster le biais et la pente des équations
d’étalonnage. Bien souvent, il est nécessaire de normaliser les deux instruments avant de pouvoir transférer
les équations d’étalonnage. Des modes opératoires de normalisation peuvent être utilisés pour transférer les
étalonnages entre les instruments de différents types à condition que les échantillons soient mesurés de la même
manière et que le domaine spectral soit identique.
NOTE 3 Si la méthode de référence n’est pas biaisée et si un modèle d’étalonnage linéaire correct est obtenu,
augmenter le nombre d’échantillons permet d’établir la moyenne des erreurs dans la méthode de référence. Par
conséquent, un défaut de répétabilité de la méthode de référence peut être compensé par l’utilisation d’un nombre
élevé d’étalons.
2 © ISO 2014 – Tous droits réservés
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ISO 17184:2014(F)
5.2.2 Validation du modèle d’étalonnage
5.2.2.1 Généralités
Il existe deux principales méthodes de validation du modèle d’étalonnage:
— la validation croisée (interne) (voir en 5.2.2.2) et
— la validation externe (voir en 5.2.2.3).
La validation
...
PROJET DE NORME INTERNATIONALE ISO/DIS 17184
ISO/TC 190/SC 3 Secrétariat: DIN
Début de vote Vote clos le
2013-02-07 2013-07-07
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION • МЕЖДУНАРОДНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ • ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION
Qualité du sol — Dosage du carbone et de l'azote par
spectrométrie dans le proche infrarouge
Soil quality — Determination of carbon and nitrogen by near infrared spectrometry
ICS 13.080.10
TRAITEMENT PARALLÈLE ISO/CEN
Le présent projet a été élaboré dans le cadre de l'Organisation internationale de normalisation (ISO)
et soumis selon le mode de collaboration sous la direction de l'ISO, tel que défini dans l'Accord de
Vienne.
Le projet est par conséquent soumis en parallèle aux comités membres de l'ISO et aux comités
membres du CEN pour enquête de cinq mois.
En cas d'acceptation de ce projet, un projet final, établi sur la base des observations reçues, sera
soumis en parallèle à un vote d'approbation de deux mois au sein de l'ISO et à un vote formel au sein
du CEN.
Pour accélérer la distribution, le présent document est distribué tel qu'il est parvenu du
secrétariat du comité. Le travail de rédaction et de composition de texte sera effectué au
Secrétariat central de l'ISO au stade de publication.
To expedite distribution, this document is circulated as received from the committee
secretariat. ISO Central Secretariat work of editing and text composition will be undertaken at
publication stage.
CE DOCUMENT EST UN PROJET DIFFUSÉ POUR OBSERVATIONS ET APPROBATION. IL EST DONC SUSCEPTIBLE DE MODIFICATION ET NE PEUT
ÊTRE CITÉ COMME NORME INTERNATIONALE AVANT SA PUBLICATION EN TANT QUE TELLE.
OUTRE LE FAIT D'ÊTRE EXAMINÉS POUR ÉTABLIR S'ILS SONT ACCEPTABLES À DES FINS INDUSTRIELLES, TECHNOLOGIQUES ET
COMMERCIALES, AINSI QUE DU POINT DE VUE DES UTILISATEURS, LES PROJETS DE NORMES INTERNATIONALES DOIVENT PARFOIS ÊTRE
CONSIDÉRÉS DU POINT DE VUE DE LEUR POSSIBILITÉ DE DEVENIR DES NORMES POUVANT SERVIR DE RÉFÉRENCE DANS LA
RÉGLEMENTATION NATIONALE.
LES DESTINATAIRES DU PRÉSENT PROJET SONT INVITÉS À PRÉSENTER, AVEC LEURS OBSERVATIONS, NOTIFICATION DES DROITS DE PRO-
PRIÉTÉ DONT ILS AURAIENT ÉVENTUELLEMENT CONNAISSANCE ET À FOURNIR UNE DOCUMENTATION EXPLICATIVE.
© Organisation Internationale de Normalisation, 2013
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ISO/DIS 17184
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quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie, l’affichage sur l’internet ou sur un
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Publié en Suisse
ii © ISO 2013 – Tous droits réservés
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ISO/DIS 17184
Sommaire Page
Avant-propos . iv
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Principe . 1
4 Appareillage . 2
4.1 Instrument proche infrarouge . 2
5 Mode opératoire . 2
5.1 Préparation des échantillons . 2
5.2 Étalonnage des instruments . 2
5.2.1 Généralités . 2
5.2.2 Validation du modèle d’étalonnage . 3
5.3 Mesurage de l’échantillon . 5
6 Rapport d’essai . 6
Annexe A (informative) Exemple de dosage du N . 7
tot
Annexe B (informative) Données de fidélité . 14
B.1 Conclusion sur l’essai interlaboratoires . 14
Bibliographie . 17
© ISO 2012 – Tous droits réservés iii
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ISO/DIS 17184
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 17184 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 190, Qualité du sol, sous-comité SC 3, Méthodes
chimiques et caractéristiques du sol.
iv © ISO 2012 – Tous droits réservés
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PROJET DE NORME INTERNATIONALE ISO/DIS 17184
Qualité du sol — Dosage du carbone et de l'azote par
spectrométrie proche infrarouge (SPIR)
1 Domaine d’application
La présente Norme internationale décrit une méthode de dosage du carbone et de l’azote dans les sols par
mesurage direct de spectres d’échantillons dans le domaine spectral proche infrarouge. Les spectres sont
évalués par un modèle d’étalonnage approprié issu des résultats obtenus avec des méthodes de référence.
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 11464:1994, Qualité du sol — Prétraitement des échantillons pour analyses physico-chimiques
ISO 10694:1995, Qualité du sol — Dosage du carbone organique et du carbone total après combustion sèche
(analyse élémentaire)
ISO 14235:1998, Qualité du sol — Dosage du carbone organique par oxydation sulfochromique
ISO 11261:1995, Qualité du sol — Dosage de l’azote total — Méthode de Kjeldahl modifiée
ISO 13878:1998, Qualité du sol — Détermination de la teneur totale en azote par combustion sèche
(« analyse élémentaire »)
ISO 5725-2:1994, Exactitude (justesse et fidélité) des résultats et méthodes de mesure — Partie 2 : Méthode
de base pour la détermination de la répétabilité et de la reproductibilité d’une méthode de mesure normalisée
Document de travail CEN/TC 327/GT 2 Aliments des animaux — Lignes directrices pour l’application de la
spectrométrie dans le proche infrarouge
3 Principe
Des échantillons de sol sont mesurés par spectroscopie dans le proche infrarouge (SPIR) en réflexion. La
spectroscopie proche infrarouge (SPIR) en réflexion diffuse offre un moyen non destructif de mesurer les
propriétés du sol d’après les spectres de réflexion du sol. Les données spectrales sont évaluées par un
modèle d’étalonnage approprié issu du mesurage d’un nombre suffisant d’échantillons de sol représentatifs
ayant une teneur en carbone et/ou azote connue déterminée avec des méthodes de référence. Les équations
d’étalonnage reflètent la relation entre les constituants de l’échantillon et les informations spectrales SPIR.
Les échantillons de sol et la série d’étalons pour le mesurage SPIR sont préparés de la même manière.
NOTE 1 La SPIR est une technique analytique non destructive très rapide et écologique comparée aux méthodes
chimiques classiques utilisées comme méthodes de référence.
© ISO 2012 – Tous droits réservés 1
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ISO/DIS 17184
NOTE 2 Les sols ont généralement des spectres de réflexion similaires dans le domaine de 1 100 nm à 2 500 nm. Les
pics d’absorption pour les sols dans la région proche infrarouge sont difficiles à attribuer à des composants chimiques
spécifiques.
4 Appareillage
4.1 Instrument proche infrarouge
Cet instrument est basé sur le mesurage de spectres de réflexion dans la région proche infrarouge (une
gamme de longueurs d’onde de 900 nm à 2 500 nm est généralement appliquée). Il convient que l’instrument
soit équipé d’une cellule de mesure appropriée pour les échantillons solides pulvérisés. Il convient que
l’instrument mesure un volume d’échantillon suffisamment élevé pour éliminer toute influence significative de
l’hétérogénéité de l’échantillon. Le logiciel intégré doit permettre de réaliser des tests instrumentaux, un
étalonnage, un mesurage de l’échantillon et une évaluation des données.
NOTE Il convient que la résolution de l’instrument soit égale ou supérieure à 8 nm. Les longueurs d’onde des
spectres enregistrés dans une résolution supérieure peuvent être moyennées afin de réduire le bruit des spectres et en
cas de risque de sur-apprentissage du modèle d’étalonnage.
5 Mode opératoire
5.1 Préparation des échantillons
Les échantillons de sol doivent être préparés de la même manière que les sols utilisés pour étalonner
l’instrument. Toute différence de préparation des échantillons peut influencer le mesurage. La préparation des
échantillons doit garantir une bonne homogénéisation de l’échantillon.
NOTE 1 La préparation des échantillons selon l’ISO 11464, avec une granulométrie inférieure à 2 mm, est
généralement utilisée. Des échantillons séchés à l’air ou séchés en étuve peuvent être utilisés pour l’analyse. La méthode
ne convient pas aux échantillons ayant une teneur en eau supérieure à 10 %.
NOTE 2 Il est recommandé de sécher en étuve les échantillons qui ont une surface spécifique élevée et qui sont
soumis à des variations de teneur en eau en raison des fluctuations d’humidité de l’air.
5.2 Étalonnage des instruments
5.2.1 Généralités
Une série appropriée d’échantillons de sol préparés de manière uniforme est mesurée par SPIR. Les spectres
et les résultats de la teneur en carbone et/ou azote déterminée avec une méthode de référence sont utilisés
pour calculer le modèle d’étalonnage. Il convient que l’étalonnage inclue suffisamment d’échantillons pour
couvrir la majeure partie de la variabilité spectrale possible rencontrée lors de l’analyse de routine et pour
prévoir avec précision la composition d’échantillons inconnus. La série d’étalons doit être choisie de façon à
obtenir une couverture uniformément répartie de la gamme de propriétés.
2 © ISO 2012 – Tous droits réservés
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ISO/DIS 17184
Les spectres SPIR représentent des informations cumulées sur les propriétés chimiques et physiques d’un
échantillon. L’influence des propriétés physiques d’un échantillon (par exemple, la granulométrie) est réduite
par des corrections mathématiques telles que dérivés, loi normale standard (SNV), corrections de dispersion
multiplicative (MSC) ou autres. Il existe plusieurs façons de développer des équations d’étalonnage et aucune
méthode spécifique ne peut être donnée. Le choix a pour objectif de réduire le plus possible l’erreur
d’étalonnage. Les méthodes les plus courantes appliquées pour développer des équations d’étalonnage sont :
la PCR (Régression sur Composantes Principales), la PLS (Régression des Moindres Carrés Partiels), la
LWR (Régression Localement Pondérée), la SMLR (Régression Linéaire Multiple Pas à pas) et l’ANN
(Réseau de neurones artificiels). Parmi ces méthodes, seule la méthode ANN peut permettre d’étalonner
l‘ensemble de la gamme de concentrations en carbone et en azote des sols. Toutefois, la méthode ANN
s’applique uniquement pour un nombre d’étalons supérieur à 500. Pour les autres méthodes statistiques, la
division de la gamme de concentrations en deux étalonnages (voir l’Annexe A) s’est révélée être la meilleure
solution. L’élimination des valeurs aberrantes de la série d’étalons réduit généralement la robustesse de
l’étalonnage et il convient de ne pas y avoir recours.
Pour les échantillons provenant de lieux différents et contenant des types de sol différents, au moins 60
à 100 étalons sont requis. Un petit nombre d’étalons peut être utilisé pour les séries d’échantillons ayant une
variabilité inférieure, par exemple les échantillons provenant d’un lieu défini.
NOTE 1 Les transformations des mesurages de référence ou des spectres à l’aide, par exemple, de mesurages de
référence transformés par la fonction arcsinus-racine carrée, peuvent favoriser la réduction de l’erreur d’étalonnage.
NOTE 2 Les étalonnages établis sur un instrument spécifique ne peuvent pas toujours être directement transférés sur
un instrument identique. Il peut être nécessaire d’ajuster le biais et la pente des équations d’étalonnage. Bien souvent, il
est nécessaire de normaliser les deux instruments avant de pouvoir transférer les équations d'étalonnage. Des modes
opératoires de normalisation peuvent être utilisés pour transférer les étalonnages entre les instruments de différents types
à condition que les échantillons soient mesurés de la même manière et que le domaine spectral soit identique.
NOTE 3 Si la méthode de référence n’est pas biaisée et si un modèle d’étalonnage linéaire correct est obtenu,
augmenter le nombre d’échantillons permet d’établir la moyenne des erreurs dans la méthode de référence. Par
conséquent, un défaut de répétabilité de la méthode de référence peut être compensé par l’utilisation d’un nombre élevé
d’étalons.
5.2.2 Validation du modèle d’étalonnage
5.2.2.1 Généralités
Il existe deux principales méthodes de validation du modèle d’étalonnage : la validation croisée (interne) et la
validation externe. La validation croisée (5.2.2.2) est utilisée pour déterminer le nombre de facteurs utilisés
pour la PLS en déterminant une erreur quadratique moyenne de vali
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.