Soil quality — Guidance on the determination of background values

This document gives guidelines for the principles and main methods for the determination of background values for inorganic and organic substances in soils at a local/regional scale. The site scale is excluded. It gives guidelines for sampling and data processing strategies. It identifies methods for sampling and analysis. This document does not apply to the determination of background values for groundwater and sediments.

Qualité du sol — Recommandations pour la détermination des valeurs de fond

Le présent document fournit des lignes directrices concernant les principes et les principales méthodes de détermination des valeurs de fond relatives aux substances minérales et organiques présentes dans les sols, à l'échelle locale/régionale. L'échelle du site est exclue. Il fournit des lignes directrices en matière de stratégies d'échantillonnage et de traitement des données. Il identifie des méthodes d'échantillonnage et d'analyse. En revanche, le présent document ne s'applique pas à la détermination des valeurs de fond pour les eaux souterraines et les sédiments.

General Information

Status
Published
Publication Date
09-Aug-2018
Current Stage
6060 - International Standard published
Start Date
10-Aug-2018
Completion Date
10-Aug-2018
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ISO 19258:2018 - Soil quality -- Guidance on the determination of background values
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ISO 19258:2018 - Qualité du sol -- Recommandations pour la détermination des valeurs de fond
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Standards Content (sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 19258
Second edition
2018-08
Soil quality — Guidance on the
determination of background values
Qualité du sol — Recommandations pour la détermination des
valeurs de fond
Reference number
ISO 19258:2018(E)
ISO 2018
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ISO 19258:2018(E)
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2018

All rights reserved. Unless otherwise specified, or required in the context of its implementation, no part of this publication may

be reproduced or utilized otherwise in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting

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Phone: +41 22 749 01 11
Fax: +41 22 749 09 47
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Website: www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2018 – All rights reserved
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ISO 19258:2018(E)
Contents Page

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

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

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

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

4 General ............................................................................................................................................................................................................................ 3

5 Procedures .................................................................................................................................................................................................................. 3

5.1 General ........................................................................................................................................................................................................... 3

5.2 Objectives and technical approaches ................................................................................................................................... 4

5.2.1 General...................................................................................................................................................................................... 4

5.2.2 Substances and parameters ................................................................................................................................... 4

5.2.3 Study area .............................................................................................................................................................................. 6

5.2.4 Time period .......................................................................................................................................................................... 6

5.2.5 Scale of sampling ............................................................................................................................................................. 7

5.3 Evaluation of existing data ............................................................................................................................................................ 7

5.3.1 General...................................................................................................................................................................................... 7

5.3.2 Completeness of data sets/minimum requirements ........................................................................ 7

5.3.3 Comparability of data (sampling, nomenclatures, analyses) .................................................... 8

5.3.4 Examination of outliers .............................................................................................................................................. 8

5.4 Collection of new data ...................................................................................................................................................................... 9

5.4.1 Sampling.................................................................................................................................................................................. 9

5.4.2 Soil analysis .......................................................................................................................................................................13

5.5 Data processing and presentation.......................................................................................................................................14

5.5.1 Statistical evaluation of data ...............................................................................................................................14

5.5.2 Data presentation and reporting ....................................................................................................................15

6 Data handling/quality control ............................................................................................................................................................16

Annex A (informative) Outlier tests ....................................................................................................................................................................18

Annex B (informative) Examples of the main substances and parameters ...............................................................22

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

© ISO 2018 – All rights reserved iii
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ISO 19258:2018(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 7,

Impact assessment.

This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 19258:2005), which has been technically

revised. The main changes compared to the previous edition are as follows:

— Clauses 2 and 3, and subclauses 5.3, 5.4, 5.4 and Annex B (formerly Annex C) have been completely

technically revised;

— 5.2.2 has been revised and the structure of its subclauses has been changed to 5.2.2.1, Basic

parameters, 5.2.2.2, Persistent compounds (split up into 5.2.2.2.1, Inorganic substances, and 5.2.2.2.2,

Organic substances), and 5.2.2.3 Non persistent compounds (added);
— text has been added to 5.2.5;
— “typological” has been replaced by “judgemental” throughout the document;
— “scale of sampling” has been deleted from Annex A;
— the Bibliography has been updated.
iv © ISO 2018 – All rights reserved
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 19258:2018(E)
Soil quality — Guidance on the determination of
background values
1 Scope

This document gives guidelines for the principles and main methods for the determination of

background values for inorganic and organic substances in soils at a local/regional scale. The site scale

is excluded.

It gives guidelines for sampling and data processing strategies. It identifies methods for sampling and

analysis.

This document does not apply to the determination of background values for groundwater and

sediments.
2 Normative references

The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content

constitutes requirements 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 11074, Soil quality — Vocabulary
3 Terms and definitions

For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 11074 and the following apply.

ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:

— ISO Online browsing platform: available at https: //www .iso .org/obp
— IEC Electropedia: available at http: //www .electropedia .org/
3.1
background concentration

concentration of an element or a substance characteristic of a soil type in an area or region arising from

both natural sources and anthropogenic diffuse sources such as atmospheric deposition

[SOURCE: ISO 11074:2015, 3.5.1, modified — In the definition, “an element or” has been introduced

before “a substance” and “anthropogenic” has replaced “non-natural”. Note 1 to entry has been

removed.]
3.2
background value

statistical characteristics (3.8) of the total (natural pedo-geochemical and anthropogenic) content of a

substances in soil

Note 1 to entry: Commonly expressed in terms of average, typical, median, mode, a range of values or a

background value.

[SOURCE: ISO 11074:2015, 3.5.2, modified — Note 1 to entry has been added from ISO 11075:2014, 3.5.1.]

© ISO 2018 – All rights reserved 1
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ISO 19258:2018(E)
3.3
diffuse source input

input of a substance emitted from moving sources, from sources with a large area or from many sources

Note 1 to entry: In practice, two situations are commonly recognized: rural areas with diffuse source inputs

typically from land spreading and aerial deposition; and urban areas where the diffuse source inputs come

typically from traffic and industrial activities.

Note 2 to entry: Diffuse source input usually leads to sites that are relatively uniformly contaminated. At

some sites, the input conditions can nevertheless cause a higher local input, such as near the source or where

atmospheric deposition/rain is increased. Two types of main diffuse source input can be considered: one in rural

areas (e.g. atmospheric deposits, spreading); and one in urban areas (e.g. traffic, industries).

[SOURCE: ISO 11074:2015, 3.3.9, modified — Note 1 to entry has been replaced with new text. The last

sentence in Note 2 to entry has been added.]
3.4
pedo-geochemical concentration

concentration of a substance in a soil resulting from natural geological and pedological processes,

excluding any addition of anthropogenic origin

Note 1 to entry: It is difficult to determine the precise pedo-geochemical concentration of certain substances in

soil due to the presence of anthropogenic diffuse contamination.
3.5
pedo-geochemical background value
statistical characteristic (3.8) of the pedo-geochemical concentration (3.4)

Note 1 to entry: Any estimate of pedo-geochemical background value is prone to certain errors given the

uncertainty associated with determining the pedo-geochemical concentration.

[SOURCE: ISO 11074:2015, 3.5.9, modified — In the definition, “concentration” has replaced “content”.]

3.6
anthropogenic concentration
concentration of a substance in a soil resulting from anthropogenic origin
3.7
anthropogenic background value

statistical characteristic (3.8) of the anthropogenic background concentration (3.1) of a substance in soils

3.8
statistical characteristic

numerical value calculated from a variate (3.10) of a selected parameter of the population

EXAMPLE Mean, median, standard deviation, standard error, percentiles of the ordered frequency

distribution.

[SOURCE: ISO 11074:2015, 3.5.11, modified — “selected” has replaced “chosen” and “standard error”

has been added in the example.]
3.9
study area

three-dimensional definition of the area where samples are to be obtained from and, thus, for which the

background values (3.2) are to be determined
[SOURCE: ISO 11074:2015, 5.2.29]
3.10
variate
set of observed values of a variable

EXAMPLE Series of numbers of the concentration of a substance in soil; numerous, individual soil samples.

2 © ISO 2018 – All rights reserved
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ISO 19258:2018(E)
4 General

Soils retain the evidence of their past history, including impacts due to natural events or human

activities. Chemical impacts related to human activities can be detected in soils all over the world, even

in regions far from any source of contamination. For this reason, the determination of background

values of inorganic and organic substances in soils consists of a pedo-geochemical fraction and an

anthropogenic fraction. The ratio of these fractions varies widely depending on the type of substances,

the type of soil and land use, and the kind and extent of external impacts.

For many inorganic substances, the background concentration is dominated by the pedo-geochemical

concentration and, consequently, by the mineralogical composition of the soils’ parent material.

Pedogenetic processes can lead to a redistribution (enrichment/impoverishment) and, consequently, to

a horizon-specific differentiation of the substances within a soil profile. Persistent organic substances

in soils originate more often from non-natural sources. Therefore, the background concentration of

soils is governed by the kind and extent of diffuse contamination from non-soil sources.

In practice, it is often difficult to distinguish clearly between the pedo-geochemical and the

anthropogenic fraction of the background concentration of soils. Nonetheless, a detailed knowledge of

the background concentration and its natural fraction for the substances of concern is essential for any

evaluation of the current status of soils for environmental or land use related aspects, as well as for

scientific purposes within the scope of pedology or geochemistry. To this end, so-called background

values in terms of the statistical characteristics of both the pedo-geochemical and the anthropogenic

fraction should be determined.

A variety of different objectives can be identified for the determination of background values of

inorganic and/or organic substances in soils. The objectives themselves provide insufficient information

to define the technical programme that will produce the desired background values. Thus, a number of

technical approaches should be defined, which together form the basis of the technical programme.

This guidance identifies:
— essential requirements of sampling strategies and procedures;

— minimum requirements regarding the necessary steps and ways of sample pretreatment;

— analytical methods;

— statistical evaluation procedures for determining sound and comparable background values.

Guidance is given on:
a) evaluating existing data from different data sources;

b) setting up investigation programmes to compile background values for a clearly defined three-

dimensional picture of the soil.

These situations represent the two extreme starting positions for the process of compiling background

values. In practice, there is also a third intermediate situation in which additional data are collected

because the quantity or quality of the existing data are insufficient.
5 Procedures
5.1 General

The procedures to determine background values encompass aspects of sampling (e.g. strategy,

procedure), soil analysis (e.g. pretreatment, extraction, measurement), data processing and

presentation. In general, two starting positions can be distinguished, namely:
a) the evaluation of existing data, mostly from different data sources;
© ISO 2018 – All rights reserved 3
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ISO 19258:2018(E)
b) the collection of new data based on an appropriate investigation strategy.
5.2 Objectives and technical approaches
5.2.1 General

Before commencing any survey on background values in soils, it is of crucial importance to define the

objective of the survey and the related technical approach.

The objective is, in general terms, the definition of “why” background values that are determined.

The technical approaches describe aspects such as the “where”, “what”, “how” and “when”. Together,

the technical approaches determine the technical programme that will provide the required

background values.

It should be noted that a technical approach that is fit for one objective will often be unfit for other

objectives.
The objectives for defining background values could be:

— to identify the current concentrations of substances in soils, e.g. in the context of soil-related

regulations;
— to assess the degree of contamination by human activities;
— to derive reference values for soil protection;
— to define soil values for reuse of soil material and waste;
— to calculate critical levels and tolerable additional critical loads;

— to identify areas/sites with atypically enhanced levels of chemical substance contents due to

geogenic reasons or human impact, etc.
In order to meet the objective, the technical approaches could include:

— definition of the substances and parameters, e.g. the background values to be estimated may be the

total metal concentration or the bioavailable metal concentration (see 5.2.2);

— definition of the study area, e.g. the (three-dimensional) definition of the area where samples are

obtained from, including a detailed description of what is to be considered as the study area, and

what is not (see 5.2.3);

— definition of the time period of interest, e.g. whether the historical or current concentration is

relevant for the objective (see 5.2.4);

— definition of the size and geometry of the area to be sampled at a sampling location (see 5.2.5);

— definition of the pretreatment of the sample (see 5.4.2.2) and the fraction of soil to be analysed.

5.2.2 Substances and parameters
5.2.2.1 Basic parameters

Background values can be determined for all kinds of inorganic and organic substances in soils, as well

as soil characteristics. In practice, the more persistent and immobile substances are of primary interest

because of their potential to adsorb and accumulate in the soil. Substances in which the concentration

can be influenced by remobilization and intrinsic biodegradation are of less significance.

As well as the substances of concern, basic soil parameters and site characteristics (see 5.4.1.3) should

be provided to assist in the interpretation of the concentrations of substances. A number of so-called

basic soil parameters influence soil processes that affect the concentrations of inorganic and organic

4 © ISO 2018 – All rights reserved
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ISO 19258:2018(E)

substances. Table B.1 lists these parameters, which should be analysed in accordance with the given

International Standards.
5.2.2.2 Persistent compounds
5.2.2.2.1 Inorganic substances

Within the group of inorganic substances, trace elements (e.g. metals, micronutrients) are most often

analysed (see Table B.2). While constituting an urban geochemical background, it is recommended to

analyse the whole package listed in Table B.2; most of these elements are found with high values due to

human activities, but some minerals can appear with high value naturally.

Concerning the analytical methods, a distinction should be drawn between different extraction/

preparation methods (see Table B.2), as very few methods determine the total concentration that could

be needed, e.g. when calculating element stocks. Besides total concentrations, the (eco-) toxicologically

more relevant mobile fractions (see Table B.2) are of increasing interest, e.g. if pathway-related

questions are to be examined. An analysis of the parameters in Table B.2 should be carried out in

accordance with International Standards given in Table B.2.
5.2.2.2.2 Organic substances

Surveys on organic substances usually refer to persistent compounds. The persistent organic

contaminants listed in Table B.3 are some of the more commonly encountered, but the list is not complete.

Analysis should be carried out in accordance with the International Standards listed in Table B.3. The

list should be adapted according to the objectives of the determination of background values.

It is not recommended to sample and analyse non-persistent substances as they will not be detected

by the laboratory because of their behaviour (e.g. volatilization, high degradation). These kinds of

substances are normally analysed for detecting sources of contamination.

Various methods are used for the analysis of organic substances. The aim of these methods is usually to

extract the greatest possible quantity of organic substances from soils. It is important to recognize that

organic compounds can be extracted from naturally occurring organic materials (e.g. organic matter,

decaying vegetation, peat, charcoal), and that non-specific analyses, in particular, can, therefore, give

misleading results.

When collecting new data for determining background values, it is recommended that the investigation

programme be designed with regard to additional questions that could arise in future. In most cases,

carrying out new sampling campaigns is much more expensive than analysing additional substances

in the first place. To this end, suitable storage of soil samples for subsequent analyses of organic or

inorganic substances is of crucial importance. Besides the substances of concern (see Tables B.2 and

B.3) and additional soil parameters (see Table B.1), it is essential to provide a comprehensive site

description (see 5.4.1.3) for interpretation purposes. The documentation of all the actions taken is of

utmost importance if the data measured are to be of use for other assessments in future investigations.

NOTE Guidance on the storage of soil samples is provided in ISO 18512.
5.2.2.3 Non-persistent compounds

In some cases, generating background values on non-persistent substances could be of interest. Special

care should be taken when volatile, degradable organic substances or transformable, inorganic species

are the subject of the study. A detailed description and documentation of sampling and analysis is of

particular importance in such cases. Storage or archiving of samples is not recommended because of

the behaviour of such organic and inorganic species.
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ISO 19258:2018(E)
5.2.3 Study area

The definition of the study area (see 5.2.3) can be based on two different principles:

— a purely spatial definition (X, Y, Z), defining the contours of the study area by the coordinates within

which the study area lies; apart from the definition in a horizontal plane, the soil horizon of interest

that is to be studied should also be defined;

— a typological definition of the study area, based on one or more characteristics, e.g. soil type (such

as the A-horizon of a specific soil type), land use (also considering the potential effects on the

background values), elevation level.

It is possible, of course, to combine the spatial and typological definition of the study area.

EXAMPLE A combination of spatial and typological definitions of the study area could be:

— the grassland in a county or province;
— the A-horizon in an area defined by X- and Y-coordinates.

The definition of the study area should be detailed at a level where there cannot be any misinterpretation

of what is and what is not part of the study area. For an unambiguous definition of the study area, all

actual point and diffuse sources within the study area should be defined.

As the general objective is to determine background values, a safety zone around that (type of) source

can be defined, which thereby excludes parts of the more generally defined study area. There could also

be specific zones in which the data are considered separately from the rest of the study area.

Samples to be used for the determination of background values should not be taken from near potential

localized sources of contamination (e.g. roads, industrial sites).

The definition of the study area as described is independent of whether the soil samples are still to be

taken, or whether already existing soil samples (or results) are to be used. In the latter situation, the

detailed definition of the study area will define which samples/results are to be included or excluded.

5.2.4 Time period

Background values are influenced both by the natural processes (e.g. pedogenesis, biogeochemical

cycles) as well as by anthropogenic diffuse source input. Two different time scales can be distinguished:

— the period in which the background value can vary significantly due to natural processes;

— the period in which the background value will most probably only change due to human influences

(except for large scale natural phenomena).
The second period is generally smaller than the first one.

It could be that a specific historic period is of interest when measuring background values. When a

soil layer is formed during this same period, it is indeed possible to determine background values for a

certain time period.

When background values are to be re-determined after a period of time in order to determine if changes

occur, the time period between measurements should be based on the following (see also ISO 16133):

— the expected enrichment of substances in soils (accumulation, e.g. due to diffuse source input);

— the expected loss of substances in soils (e.g. due to leaching, biodegradation, plant uptake);

— changes in concentration level that can be determined both analytically and statistically.

6 © ISO 2018 – All rights reserved
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ISO 19258:2018(E)
5.2.5 Scale of sampling

Variability in concentrations is, by definition, a scale-related characteristic. Depending on the volume

for which an analytical result is to be considered representative, the variability in concentrations

encountered could be different. The scale is, therefore, an important technical aspect on which a

decision is to be made prior to data collection.

The study will always involve a certain soil layer for depth. However, as in the horizontal plane, the

dimensions are much larger than in the vertical plane, the scale in soil surveys is most often defined in

a two-dimensional way.

The variability of the natural pedo-geochemical concentration and of the background concentration

often increases with the size of the study area (population), but decreases with the size of the

sample support (scale of sampling). Increasing the sampling support is a method that can reduce the

variability of the background concentration. However, increasing the sampling support often makes the

sampling more laborious and is only recommended under conditions where the sampling and sampling

preparation errors can be minimized. It is recommended to use the same scale of sampling if the natural

pedo-geochemical value is used to evaluate soil contamination. If the background values are used to

support delineation of contaminated land, it is recommended to use the same scale of sampling. For

large scale sampling support, composite sampling (see 5.4.1.6) is often preferred in order to avoid the

handling of excessively large amounts of soil.
5.3 Evaluation of existing data
5.3.1 General

When using existing data, specific care should be taken concerning the quality and comparability of

data, particularly if the data originate from different sources, by consideration of the measurement

uncertainty. Data with appropriate information should be harmonized in a step-wise procedure with

regard to the specific e
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 19258
Deuxième édition
2018-08
Qualité du sol — Recommandations
pour la détermination des valeurs de
fond
Soil quality — Guidance on the determination of background values
Numéro de référence
ISO 19258:2018(F)
ISO 2018
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ISO 19258:2018(F)
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© ISO 2018

Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, 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
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ISO 19258:2018(F)
Sommaire Page

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

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

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

3 Termes et définitions ....................................................................................................................................................................................... 1

4 Généralités .................................................................................................................................................................................................................. 3

5 Modes opératoires .............................................................................................................................................................................................. 4

5.1 Généralités .................................................................................................................................................................................................. 4

5.2 Objectifs et approches techniques ......................................................................................................................................... 4

5.2.1 Généralités ............................................................................................................................................................................ 4

5.2.2 Substances et paramètres ........................................................................................................................................ 5

5.2.3 Zone d’étude ........................................................................................................................................................................ 6

5.2.4 Période...................................................................................................................................................................................... 7

5.2.5 Échelle d’échantillonnage ........................................................................................................................................ 7

5.3 Évaluation de données existantes .......................................................................................................................................... 7

5.3.1 Généralités ............................................................................................................................................................................ 7

5.3.2 Exhaustivité des ensembles de données/exigences minimales .............................................. 8

5.3.3 Comparabilité des données (échantillonnage, nomenclatures, analyses) ..................... 9

5.3.4 Examen des valeurs aberrantes .......................................................................................................................... 9

5.4 Collecte de nouvelles données ................................................................................................................................................10

5.4.1 Échantillonnage .............................................................................................................................................................10

5.4.2 Analyse du sol ..................................................................................................................................................................14

5.5 Traitement et présentation des données ......................................................................................................................15

5.5.1 Évaluation statistique des données ..............................................................................................................15

5.5.2 Présentation des données et rapport ..........................................................................................................17

6 Exploitation des données/contrôle qualité ...........................................................................................................................17

Annexe A (informative) Tests de détection des valeurs aberrantes .................................................................................19

Annexe B (informative) Exemples des substances principales et des paramètres associés ...................24

Bibliographie ...........................................................................................................................................................................................................................26

© ISO 2018 – Tous droits réservés iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 19258:2018(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 attirée 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 nature volontaire des normes, 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’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles

techniques au commerce (OTC), voir www .iso .org/avant -propos.

Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 190, Qualité du sol, sous-comité SC 7,

Évaluation de l'impact.

Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 19258:2005), qui a fait l’objet d’une

révision technique. Les principales modifications par rapport à l’édition précédente sont les suivantes:

— les Articles 2 et 3, et les paragraphes 5.3, 5.4, ainsi que l’Annexe B (auparavant Annexe C) ont fait

l’objet d’une révision technique complète;

— 5.2.2 a fait l’objet d’une révision et la structure de ses paragraphes a été modifiée en 5.2.2.1,

Paramètres de base, 5.2.2.2, Composés persistants (divisé en 5.2.2.2.1, Substances minérales, et

5.2.2.2.2, Substances organiques), et 5.2.2.3 Composés non persistants (ajouté);
— du texte a été ajouté à 5.2.5;
— le terme «typologique» a été remplacé par «orienté» dans tout le document;
— l’expression «échelle d’échantillonnage» a été supprimée dans l’Annexe A;
— la Bibliographie a été mise à jour.
iv © ISO 2018 – Tous droits réservés
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NORME INTERNATIONALE ISO 19258:2018(F)
Qualité du sol — Recommandations pour la détermination
des valeurs de fond
1 Domaine d’application

Le présent document fournit des lignes directrices concernant les principes et les principales méthodes

de détermination des valeurs de fond relatives aux substances minérales et organiques présentes dans

les sols, à l’échelle locale/régionale. L’échelle du site est exclue.

Il fournit des lignes directrices en matière de stratégies d’échantillonnage et de traitement des données.

Il identifie des méthodes d’échantillonnage et d’analyse.

En revanche, le présent document ne s’applique pas à la détermination des valeurs de fond pour les eaux

souterraines et les sédiments.
2 Références normatives

Les documents suivants cités dans le texte constituent, pour tout ou partie de leur contenu, des

exigences 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
3 Termes et définitions

Pour les besoins du présent document, les termes et les définitions de ISO 11074, ainsi que les suivants,

s’appliquent.

L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en

normalisation, consultables aux adresses suivantes:

— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https: //www .iso .org/obp

— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http: //www .electropedia .org/
3.1
concentration de fond

concentration d’un élément ou d’une substance caractéristique d’un type de sol dans une zone ou région

donnée, due à la fois aux sources naturelles et aux sources diffuses anthropiques telles que les dépôts

atmosphériques

[SOURCE: ISO 11074:2015, 3.5.1, modifiée — Dans la définition, l’expression «d’un élément ou» a été

insérée devant «une substance» et «anthropiques» a remplacé «non naturelles». La Note 1 à l’article a

été supprimée.]
3.2
valeur de fond

caractéristique statistique (3.8) de la teneur (pédo-géochimique naturelle et anthropique) totale d’une

substance dans le sol

Note 1 à l'article: La concentration de fond s’exprime communément sous forme de concentration moyenne, type,

médiane, mode, de plage de valeurs ou de valeur de fond.
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ISO 19258:2018(F)

[SOURCE: ISO 11074:2015, 3.5.2, modifiée — La Note 1 à l’article, tirée de l’ISO 11075:2014, 3.5.1 a été

ajoutée.]
3.3
apport dû à une source diffuse

apport d’une substance émise par des sources mobiles, des sources de grande étendue ou par

plusieurs sources

Note 1 à l'article: En pratique, deux situations sont généralement reconnues: les zones rurales avec des apports

dus à une source diffuse généralement issus de la dissémination sur le terrain et des dépôts aériens, et les zones

urbaines où les apports dus à une source diffuse proviennent habituellement de la circulation et des activités

industrielles.

Note 2 à l'article: Les apports dus à une source diffuse sont habituellement à l’origine de sites à pollution

relativement uniforme. Pour certains sites cependant, les conditions d’apport peuvent entraîner un apport

local plus important à proximité de la source ou à l’endroit où les dépôts atmosphériques/les précipitations

s’accumulent. Deux types d’apports principaux dus à une source diffuse peuvent être considérés: ceux en zone

rurale (par exemple dépôts atmosphériques, diffusion, etc.) et ceux en zone urbaine (par exemple circulation,

industries, etc.).

[SOURCE: ISO 11074:2015, 3.3.9, modifiée — La Note 1 à l’article a été remplacée par un nouveau texte.

La dernière phrase de la Note 2 à l’article a été ajoutée.]
3.4
concentration pédo-géochimique

concentration d’une substance présente dans un sol du fait de processus géologiques et pédologiques

naturels, à l’exception des substances d’origine anthropique introduites dans les sols

Note 1 à l'article: Il est difficile de déterminer la détermination précise de la concentration pédo-géochimique de

certaines substances dans un sol en raison de la présence d’une pollution anthropique diffuse.

3.5
valeur de fond pédo-géochimique
caractéristique statistique (3.8) de la concentration pédo-géochimique (3.4)

Note 1 à l'article: Toute estimation de valeur de fond pédo-géochimique est associée à certaines erreurs, donnée

par l’incertitude liée à la détermination de la concentration pédo-géochimique.

[SOURCE: ISO 11074:2015, 3.5.9, modifiée — Dans la définition, «concentration» a remplacé «teneur».]

3.6
concentration anthropique
concentration dans un sol d’une substance d’origine anthropique
3.7
valeur de fond anthropique

caractéristique statistique (3.8) de la concentration de fond (3.1) anthropique d’une substance dans les sols

3.8
caractéristique statistique

valeur numérique calculée à partir d’un ensemble de valeurs (3.10) d’un paramètre choisi de la population

EXEMPLE La moyenne, la médiane, l’écart-type, l’erreur-type ou les centiles de la fréquence de distribution.

[SOURCE: ISO 11074:2015, 3.5.11, modifiée — Dans l’exemple, «l’erreur-type» a été ajouté.]

3.9
zone d’étude

définition tridimensionnelle de la zone où doivent être prélevés des échantillons et pour laquelle les

valeurs de fond (3.2) doivent ainsi être déterminées
[SOURCE: ISO 11074:2015, 5.2.29]
2 © ISO 2018 – Tous droits réservés
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ISO 19258:2018(F)
3.10
ensemble de valeurs
ensemble des valeurs observées d’une variable

EXEMPLE Série de valeurs de concentration d’une substance dans le sol; nombreux échantillons de sol

distincts.
4 Généralités

Les sols conservent les traces de leur passé, y compris les impacts dus à des événements naturels ou aux

activités humaines. Il est possible de détecter les impacts chimiques liés aux activités humaines dans

les sols du monde entier, même dans les endroits éloignés de toute source de pollution. C’est la raison

pour laquelle la détermination des valeurs de fond des substances minérales et organiques présentes

dans les sols consiste en une fraction pédo-géochimique et d’une fraction anthropique. Le rapport de

ces fractions varie largement en fonction du type de substances, du type de sol et de son utilisation,

ainsi que de la nature et de l’ampleur des impacts externes.

Pour de nombreuses substances minérales, la concentration de fond est dominée par la concentration

pédo-géochimique et, par conséquent, par la composition minéralogique de la roche mère des sols. Les

processus pédogénétiques peuvent conduire à une redistribution (enrichissement/appauvrissement)

et donc à une différenciation spécifique aux horizons des substances au sein d’un profil de sol. Les

substances organiques persistantes dans les sols proviennent le plus souvent de sources anthropiques.

Pour ces substances, le fond pédo-géochimique et anthropique des sols n’est donc pas régi par la

pédogéochimie.

Dans la pratique, il est souvent difficile de distinguer clairement les fractions pédo-géochimique

et anthropique de la concentration de fond des sols. Néanmoins, une connaissance approfondie de

la concentration de fond et de la fraction naturelle des substances à inventorier est essentielle pour

l’évaluation de l’état actuel des sols du point de vue des aspects environnementaux ou de l’usage du

sol, ainsi que pour des études scientifiques touchant à la pédologie ou à la géochimie. À cet effet, il

convient de déterminer les valeurs de fond en termes de caractéristiques statistiques de la fraction

pédo-géochimique et de la fraction anthropique.

Il est possible d’identifier différents objectifs pour la détermination des valeurs de fond des substances

minérales et/ou organiques dans les sols. Les objectifs proprement dits ne fournissent pas suffisamment

d’informations pour définir le programme technique qui produira les valeurs de fond souhaitées. Par

conséquent, il convient de définir plusieurs approches techniques qui, ensemble, formeront la base de

ce programme technique.
Ces recommandations identifient:

— les exigences essentielles des stratégies d’échantillonnage et des modes opératoires;

— les exigences minimales concernant les étapes requises et les modes de prétraitement des

échantillons;
— les méthodes d’analyse;

— les modes opératoires d’évaluation statistique destinés à déterminer des valeurs de fond fiables et

comparables.
Ces recommandations sont données pour permettre:

a) d’évaluer les informations existantes provenant de différentes sources de données;

b) de mettre en place des programmes d’investigation pour acquérir les valeurs de fond afin d’obtenir

une image tridimensionnelle et clairement définie du sol.

Ces situations représentent les deux situations initiales extrêmes du processus d’acquisition des

valeurs de fond. Dans la pratique, il existe aussi une troisième situation intermédiaire dans laquelle

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ISO 19258:2018(F)

des données supplémentaires sont collectées en raison de la quantité ou de la qualité insuffisante des

informations existantes.
5 Modes opératoires
5.1 Généralités

Les modes opératoires pour déterminer les valeurs de fond englobent des aspects liés à l’échantillonnage

(par exemple stratégie, mode opératoire), à l’analyse des sols (prétraitement, prélèvement et mesurage),

ainsi qu’au traitement et à la présentation des données. En général, il est possible d’identifier deux

situations initiales, à savoir:

a) l’évaluation des données existantes principalement issues de sources d’informations différentes;

b) la collecte de nouvelles données en suivant une stratégie d’investigation appropriée.

5.2 Objectifs et approches techniques
5.2.1 Généralités

Avant d’entamer une étude sur les valeurs de fond des sols, il est crucial de définir l’objectif de l’étude et

l’approche technique associée.

De manière générale, l’objectif est d’expliquer «pourquoi» les valeurs de fond sont déterminées. Les

approches techniques décrivent des aspects tels que «où», «quoi», «comment» et «quand». Ensemble, les

approches techniques déterminent le programme technique qui fournira les valeurs de fond requises.

Il convient de remarquer qu’une approche technique ciblant un objectif bien spécifique se révélera

souvent inappropriée à d’autres objectifs.
Les objectifs pour définir les valeurs de fond peuvent être:

— identifier les concentrations actuelles de substances dans les sols, par exemple dans le cadre des

réglementations relatives aux sols;
— évaluer le degré de pollution par des activités humaines;
— en déduire des valeurs de référence pour la protection des sols;
— définir des valeurs pour la réutilisation du matériau du sol et des déchets;

— calculer les niveaux critiques et les charges supplémentaires critiques tolérables;

— identifier les zones/sites présentant des niveaux anormalement élevés de teneurs en substances

chimiques pour des raisons géogéniques ou en raison de l’impact humain, etc.

Afin d’atteindre cet objectif, les approches techniques peuvent inclure les éléments suivants:

— la définition des substances et des paramètres, par exemple les valeurs de fond à estimer peuvent

être la concentration totale ou biodisponible en métaux (voir 5.2.2);

— la définition de la zone d’étude, par exemple la définition (tridimensionnelle) de la zone où les

échantillons doivent être prélevés. Elle doit décrire en détail ce qui doit être considéré comme la

zone d’étude et ce qui ne l’est pas (voir 5.2.3);

— la définition de la période concernée, par exemple si la concentration historique ou actuelle est

pertinente pour l’objectif (voir 5.2.4);

— la définition de la taille et de la géométrie de la zone de prélèvement à l’emplacement d’échantillonnage

(voir 5.2.5);
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ISO 19258:2018(F)

— la définition du prétraitement de l’échantillon (voir 5.4.2.2) et de la fraction du sol à analyser.

5.2.2 Substances et paramètres
5.2.2.1 Paramètres de base

Il est possible de déterminer les valeurs de fond pour tous les types de substances minérales et

organiques présentes dans les sols, ainsi que les caractéristiques de ces derniers. Dans la pratique,

les substances les plus persistants et les plus immobiles sont les plus intéressants en raison de leur

potentiel d’adsorption et d’accumulation dans le sol. Les substances dont la concentration peut être

influencée par la remise en mouvement et la biodégradation intrinsèque sont de moindre importance.

De même que les substances concernées, il convient de fournir les paramètres de base des sols et les

caractéristiques des sites (voir 5.4.1.3) pour faciliter l’interprétation des concentrations des substances.

Un certain nombre de «paramètres de base du sol» influencent les processus du sol, qui affectent à

leur tour les concentrations des substances minérales et organiques. Le Tableau B.1 dresse la liste des

paramètres qu’il convient d’analyser conformément aux Normes internationales données.

5.2.2.2 Composés persistants
5.2.2.2.1 Substances minérales

Au sein du groupe des substances minérales, les éléments traces (par exemple les métaux, les

micronutriments) sont ceux qui sont le plus souvent analysés (voir le Tableau B.2). Lors de la constitution

d’un fond géochimique urbain, il est recommandé d’analyser la totalité des éléments énumérés dans le

Tableau B.2, la plupart de ces éléments apparaissant avec des valeurs élevées en raison de l’activité

humaine, mais certains minéraux peuvent apparaître naturellement avec une valeur élevée.

Concernant les méthodes d’analyse, il convient de choisir avec discernement parmi les méthodes

d’extraction/de préparation disponibles (voir le Tableau B.2), car très peu d’entre elles déterminent

la concentration totale qui peut être nécessaire, par exemple, pour calculer les stocks d’éléments.

Outre les concentrations totales, les fractions mobiles plus pertinentes sur le plan (éco)toxicologique

(voir le Tableau B.2) revêtent un intérêt croissant, par exemple si les questions relatives aux voies

d’exposition doivent être examinées. Il convient d’effectuer une analyse des paramètres du Tableau B.2

conformément aux Normes internationales indiquées dans le Tableau B.2.
5.2.2.2.2 Substances organiques

Les études portant sur les substances organiques se rapportent généralement aux composés persistants.

Les polluants organiques persistants indiqués dans le Tableau B.3 sont quelques-uns des plus courants,

mais la liste est incomplète. Il convient d’effectuer l’analyse conformément aux Normes internationales

indiquées dans le Tableau B.3. Il convient d’adapter la liste en fonction des objectifs de la détermination

des valeurs de fond.

Il est déconseillé d’effectuer des prélèvements et d’analyser des substances non persistantes, car

leur comportement peut empêcher leur détection par le laboratoire (par exemple volatilisation, forte

dégradation). Ces types de substances sont normalement analysés pour détecter des sources de

pollution.

Différentes méthodes sont utilisées pour l’analyse des substances organiques. Leur but est

généralement d’extraire la plus grande quantité possible de substances organiques présentes dans

les sols. Il est important de garder à l’esprit que des composés organiques peuvent être extraits de

matériaux organiques d’origine naturelle (par exemple matière organique, végétaux en décomposition,

tourbe, charbon de bois) et que des analyses non spécifiques, en particulier, peuvent donc produire des

résultats erronés.

Pour recueillir de nouvelles données afin de déterminer les valeurs de fond, il est recommandé de

concevoir le programme d’investigation en tenant compte des autres questions susceptibles de surgir

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à l’avenir. Dans la plupart des cas, réaliser de nouvelles campagnes d’échantillonnage revient bien plus

cher que d’analyser des substances supplémentaires dès le départ. Ainsi, il est crucial de bien stocker

les échantillons de sol pour de futures analyses des substances organiques ou minérales. Outre les

substances concernées (voir les Tableaux B.2 et B.3) et les paramètres supplémentaires des sols

(voir Tableau B.1), il est essentiel de fournir une description détaillée du site (voir 5.4.1.3) à des fins

d’interprétation. La documentation de toutes les actions entreprises est de la plus haute importance si

les données mesurées doivent servir à d’autres évaluations lors de futures investigations.

NOTE Des recommandations relatives au stockage des échantillons de sol sont données dans l’ISO 18512.

5.2.2.3 Composés non persistants

Dans certains cas, il peut être intéressant de générer des valeurs de fond de substances non persistantes.

Il y a lieu d’accorder une attention particulière lorsque des substances organiques dégradables volatiles

ou des espèces minérales transformables constituent le sujet de l’étude. Une description et une

documentation détaillées de l’échantillonnage et de l’analyse ont une importance particulière dans ces

cas. Le stockage ou l’archivage des échantillons n’est pas recommandé en raison du comportement de

ces espèces organiques et minérales.
5.2.3 Zone d’étude

La définition de la zone d’étude (voir 5.2.3) peut reposer sur deux principes différents:

— une définition purement spatiale (X, Y, Z), délimitant le périmètre de la zone d’étude à l’aide de

coordonnées; en plus de la définition dans le plan horizontal, il convient également de définir

l’horizon des sols présentant un intérêt à étudier;

— une définition typologique de la zone d’étude, basée sur une ou plusieurs caractéristiques,

par exemple le type de sol (tel que l’horizon A d’un type de sol spécifique), l’usage du sol (en tenant

également compte des effets potentiels sur les valeurs de fond), l’altitude.

Il est évidemment possible de combiner les définitions spatiale et typologique de la zone d’étude.

EXEMPLE Combinaison des définitions spatiale et typologique de la zone d’étude:
— les pâturages d’un département ou d’une région;
— l’horizon A sur une zone définie par des coordonnées X et Y.

Il convient que la définition de la zone d’étude soit aussi détaillée que possible pour ne laisser aucune

place aux erreurs d’interprétation entre ce qui fait partie ou non de cette zone. Pour décrire de manière

univoque la zone d’étude, il convient de définir toutes les sources ponctuelles et diffuses qu’elle contient

réellement.

L’objectif général étant de déterminer les valeurs de fond, une zone de sécurité autour de ce type de

source peut être définie, en excluant ainsi des parties de la zone d’étude définie plus généralement. Les

données provenant de ces zones spécifiques peuvent être considérées séparément de celles du reste de

la zone d’étude.

Il convient de ne pas prélever les échantillons à utiliser pour la détermination des valeurs de fond à

proximité de sources localisées potentielles de pollution (par exemple routes, sites industriels).

La définition de la zone d’étude telle que décrite ici reste inchangée, que les échantillons de sol soient

à prélever ou qu’ils soient déjà disponibles (ou les résultats correspondants). Dans ce dernier cas, la

définition détaillée de la zone d’étude établira les échantillons/résultats à inclure ou à exclure.

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ISO 19258:2018(F)
5.2.4 Période

Les valeurs de fond sont influencées à la fois par les processus naturels (par exemple pédogenèse, cycles

biogéochimiques) et par les apports dus à une source anthropique diffuse. Deux échelles de temps

peuvent être distinguées:

— la période pendant laquelle la valeur de fond peut varier considérablement en raison de processus

naturels;

— la période pendant laquelle la valeur de fond change le plus probablement uniquement en raison

d’influences humaines (à l’exception des phénomènes naturels à grande échelle).
La seconde période est généralement plus courte que la première.
Une période historique spécifique peut se révéler int
...

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