ISO 20951:2019
(Main)Soil Quality — Guidance on methods for measuring greenhouse gases (CO2, N2O, CH4) and ammonia (NH3) fluxes between soils and the atmosphere
Soil Quality — Guidance on methods for measuring greenhouse gases (CO2, N2O, CH4) and ammonia (NH3) fluxes between soils and the atmosphere
This document gives an overview and provides guidance on the main methods available to quantify the exchanges of greenhouse gases (CO2, N2O, CH4) and ammonia (NH3) between soils and the atmosphere. It is intended to help users to select the measurement method or methods most suited to their purposes by setting out information on the application domain and the main advantages and limitations of each methods.
Qualité du sol — Recommandations sur les méthodes de mesure des gaz à effet de serre (CO2, N2O, CH4) et des flux d'ammoniac (NH3) entre les sols et l'atmosphère
Le présent document donne une vue d'ensemble et fournit des recommandations sur les principales méthodes permettant de quantifier les échanges de gaz à effet de serre (CO2, N2O, CH4) et d'ammoniac (NH3) entre les sols et l'atmosphère. Il est destiné à aider les utilisateurs à choisir la ou les méthodes de mesure les plus adaptées à leurs besoins en fournissant des informations sur le domaine d'application ainsi que les principaux avantages et inconvénients de chaque méthode.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 20951
First edition
2019-06
Soil Quality — Guidance on methods
for measuring greenhouse gases (CO ,
N O, CH ) and ammonia (NH ) fluxes
2 4 3
between soils and the atmosphere
Qualité du sol — Recommandations sur les méthodes de mesure des
gaz à effet de serre (CO , N O, CH ) et des flux d'ammoniac (NH )
2 2 4 3
entre les sols et l'atmosphère
Reference number
©
ISO 2019
© ISO 2019
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
on the internet or an intranet, without prior written permission. Permission can be requested from either ISO at the address
below or ISO’s member body in the country of the requester.
ISO copyright office
CP 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Geneva
Phone: +41 22 749 01 11
Fax: +41 22 749 09 47
Email: copyright@iso.org
Website: www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2019 – All rights reserved
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Methods for measuring GHGs and ammonia fluxes between soil and the atmosphere .2
5 Concentration measurements and air sampling . 5
5.1 General . 5
5.2 Concentration measurement methods . 5
5.3 Air sampling . 7
6 Selection of the appropriate methods . 9
7 Minimum requirement for reporting .10
Annex A (informative) Description of the flux measurement methods .11
Annex B (informative) Description of the concentration measurement methods .24
Annex C (informative) Description of the air sampling methods .29
Bibliography .33
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 of 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 www .iso
.org/iso/foreword .html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/190, Soil quality.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/members .html.
iv © ISO 2019 – All rights reserved
Introduction
Greenhouse gas (GHG) emissions from soils have become a major environmental concern. Global and
national emission inventories have identified soils, in particular agricultural soils, as being a major
contributor to these emissions, in particular nitrous oxide (N O), methane (CH ) and carbon dioxide
2 4
(CO ) related to loss of soil organic matter. Agricultural soils are also major emitters of ammonia (NH ),
2 3
which is a precursor of N O. Changes in soil management should take account of these emissions as part
of efforts to mitigate climate change.
GHGs and ammonia fluxes from soil are complex to measure. They are variable and heterogeneous as
they are governed by weather/meteorological conditions (e.g. temperature and moisture regimes), soil
characteristics (e.g. soil parental material, pH, clay content, cation exchange capacity) and for managed
soils by the agricultural or forestry practices (e.g. crop and wood residues management, soil tillage or
no-tillage, inputs of soil conditioner and fertilizers, irrigation). These factors generally interact and their
effects on GHG emissions are still poorly quantified. It results in large uncertainties for the inventories
[1]
of national and global agricultural emissions. For example, Freibauer (2008) has estimated an
uncertainty at 80 % for European (EU27) agricultural N O emissions. With the reinforcement of
international and regional climate policies, comparable and reliable information is needed to report on
GHG emissions but also to adopt and verify mitigation options.
No standard covers the measurement of GHGs and ammonia emissions from soils. However, several
measurement methods have been developed. This document provides guidance on the main methods
available to quantify the exchanges of greenhouse gases (CO , N O, CH ) and ammonia (NH ) between
2 2 4 3
soils and the atmosphere. It is intended to help users to select the measurement method or methods
most suited to their purposes by setting out information on the application domain and the main
advantages and limitations of each methods.
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Soil Quality — Guidance on methods for measuring
greenhouse gases (CO , N O, CH ) and ammonia (NH )
2 2 4 3
fluxes between soils and the atmosphere
1 Scope
This document gives an overview and provides guidance on the main methods available to quantify the
exchanges of greenhouse gases (CO , N O, CH ) and ammonia (NH ) between soils and the atmosphere.
2 2 4 3
It is intended to help users to select the measurement method or methods most suited to their purposes
by setting out information on the application domain and the main advantages and limitations of each
methods.
2 Normative references
There are no normative references in this document.
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions 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
intrusive method
measuring method that can influence the emitting processes
3.2
mass balance approach
method based on a mass balance consisting of measuring the flux of compounds entering and leaving a
volume of air above the soil surface being studied
3.3
micrometeorological method
method using analyses of the atmospheric concentration of the gas and meteorological measurements
such as wind speed, wet and dry-bulb air temperatures, net radiation, and heat fluxes.
Note 1 to entry: These techniques are used for determining field-scale fluxes, and include eddy covariance,
energy balance, aerodynamic and mass balance technique. They do not disturb the environmental conditions.
3.4
oasis effect
effect arising from the local environment of the field being studied and affecting emissions from a
particular field depending on whether it is in an environment with a high level of emissions or a low
level of emissions
Note 1 to entry: the oasis effect will only affect compounds whose fluxes result from a thermodynamical
equilibrium between the surface and the atmosphere (NH ).
4 Methods for measuring GHGs and ammonia fluxes between soil and the
atmosphere
There are methods for measuring ammonia and GHG fluxes between soil and the atmosphere for a
diversity of conditions and spatio-temporal resolutions (from less than an hour up to several days, from
the soil sample up to several square kilometres) (this section). The main methods generally involve
air sampling and determination of the concentration of the gas(es) of interest. Several concentration
measurement and air sampling methods are compatible with a given flux measurement strategy (see
Clause 5). The methods used and their combination depend on the purpose for which the measurements
will be used, the operators’ qualifications and the financial resources available (see Clause 6).
Two main strategies can be used:
a) chamber methods measuring the fluxes at source, and
b) atmospheric method used to estimate the fluxes at a distance from the source.
NOTE 1 Chamber methods are intrusive methods based on using static or dynamic flux chambers. Static and
dynamic flux chambers can only quantify emissions for a small area of the source. Fluxes generally vary in time
(variations in the parameters for weather and season) and in space (different soils and climatic conditions).
For spatial extrapolation at field-scale, a sampling strategy using several chambers is required to reflect the
variations in emissions over the area. Flux spatial structure could be determined by exploratory measurements
prior to monitoring, or by assuming that flux will vary according to soil properties (e.g.: texture, organic matter
content) or landscape features (e.g.: position in a slope). These methods can also be applied under laboratory
conditions to determine the emissions of gases from soil samples, but hard to scale-up to field scale.
NOTE 2 Atmospheric methods are non-disruptive. The net exchange is estimated by measuring concentrations
at a distance from the source together with micrometeorological measurements (e.g.: wind, air temperature).
The fluxes are then estimated on the basis of these measurements, with a mass-balance approach or with
models. Some of these methods are fairly difficult to implement and are highly dependent on weather conditions.
Some knowledge of micrometeorology is generally required. They can be used to characterize global fluxes from
heterogeneous, diffuse sources within a given area, without being able to distinguish the contribution of each
particular source. In particular, atmospheric methods measure both soil and vegetation contributions, if there is
active vegetation.
Table 1 presents the different methods and their main advantages and limitations.
2 © ISO 2019 – All rights reserved
Table 1 — The different methods and their main advantages and limitations
Application domain Main advantages Main limitations
Chambers methods
Static flux cham- — Applicable to low — Easy to implement — Intrusive method modifying
bers fluxes emissions conditions.
— High sensitivity even with
Chambers may alternate
— Mainly used for low instrumental precision
between locations (provide
comparison of
multiple chamber bases)
— Evaluation of spatial
treatments
to limit the impact of
variability with several
the chamber on the soil
— Applicable in field chambers
environment and hence
and in laboratory
emissions.
— Most common flux
— Small area (~m ) measurement methods
— Spatial extrapolation of
with many methodological
measurements requires a
— Can be automated
references
sampling strategy using
for monitoring
several chambers with
dynamics over
spatial and temporal
short periods
extrapolation models.
— Non-reactive gases
(CO , CH , N O)
2 4 2
Dynamic flux — Comparison of — Possible control of wind — Intrusive method modify
...
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First edition
2019-06
Soil Quality — Guidance on methods
for measuring greenhouse gases (CO ,
N O, CH ) and ammonia (NH ) fluxes
2 4 3
between soils and the atmosphere
Qualité du sol — Recommandations sur les méthodes de mesure des
gaz à effet de serre (CO , N O, CH ) et des flux d'ammoniac (NH )
2 2 4 3
entre les sols et l'atmosphère
Reference number
©
ISO 2019
© ISO 2019
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on the internet or an intranet, without prior written permission. Permission can be requested from either ISO at the address
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ISO copyright office
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Fax: +41 22 749 09 47
Email: copyright@iso.org
Website: www.iso.org
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Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Methods for measuring GHGs and ammonia fluxes between soil and the atmosphere .2
5 Concentration measurements and air sampling . 5
5.1 General . 5
5.2 Concentration measurement methods . 5
5.3 Air sampling . 7
6 Selection of the appropriate methods . 9
7 Minimum requirement for reporting .10
Annex A (informative) Description of the flux measurement methods .11
Annex B (informative) Description of the concentration measurement methods .24
Annex C (informative) Description of the air sampling methods .29
Bibliography .33
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
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Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of 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 www .iso
.org/iso/foreword .html.
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Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
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Introduction
Greenhouse gas (GHG) emissions from soils have become a major environmental concern. Global and
national emission inventories have identified soils, in particular agricultural soils, as being a major
contributor to these emissions, in particular nitrous oxide (N O), methane (CH ) and carbon dioxide
2 4
(CO ) related to loss of soil organic matter. Agricultural soils are also major emitters of ammonia (NH ),
2 3
which is a precursor of N O. Changes in soil management should take account of these emissions as part
of efforts to mitigate climate change.
GHGs and ammonia fluxes from soil are complex to measure. They are variable and heterogeneous as
they are governed by weather/meteorological conditions (e.g. temperature and moisture regimes), soil
characteristics (e.g. soil parental material, pH, clay content, cation exchange capacity) and for managed
soils by the agricultural or forestry practices (e.g. crop and wood residues management, soil tillage or
no-tillage, inputs of soil conditioner and fertilizers, irrigation). These factors generally interact and their
effects on GHG emissions are still poorly quantified. It results in large uncertainties for the inventories
[1]
of national and global agricultural emissions. For example, Freibauer (2008) has estimated an
uncertainty at 80 % for European (EU27) agricultural N O emissions. With the reinforcement of
international and regional climate policies, comparable and reliable information is needed to report on
GHG emissions but also to adopt and verify mitigation options.
No standard covers the measurement of GHGs and ammonia emissions from soils. However, several
measurement methods have been developed. This document provides guidance on the main methods
available to quantify the exchanges of greenhouse gases (CO , N O, CH ) and ammonia (NH ) between
2 2 4 3
soils and the atmosphere. It is intended to help users to select the measurement method or methods
most suited to their purposes by setting out information on the application domain and the main
advantages and limitations of each methods.
INTERNATIONAL STANDARD ISO 20951:2019(E)
Soil Quality — Guidance on methods for measuring
greenhouse gases (CO , N O, CH ) and ammonia (NH )
2 2 4 3
fluxes between soils and the atmosphere
1 Scope
This document gives an overview and provides guidance on the main methods available to quantify the
exchanges of greenhouse gases (CO , N O, CH ) and ammonia (NH ) between soils and the atmosphere.
2 2 4 3
It is intended to help users to select the measurement method or methods most suited to their purposes
by setting out information on the application domain and the main advantages and limitations of each
methods.
2 Normative references
There are no normative references in this document.
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions 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
intrusive method
measuring method that can influence the emitting processes
3.2
mass balance approach
method based on a mass balance consisting of measuring the flux of compounds entering and leaving a
volume of air above the soil surface being studied
3.3
micrometeorological method
method using analyses of the atmospheric concentration of the gas and meteorological measurements
such as wind speed, wet and dry-bulb air temperatures, net radiation, and heat fluxes.
Note 1 to entry: These techniques are used for determining field-scale fluxes, and include eddy covariance,
energy balance, aerodynamic and mass balance technique. They do not disturb the environmental conditions.
3.4
oasis effect
effect arising from the local environment of the field being studied and affecting emissions from a
particular field depending on whether it is in an environment with a high level of emissions or a low
level of emissions
Note 1 to entry: the oasis effect will only affect compounds whose fluxes result from a thermodynamical
equilibrium between the surface and the atmosphere (NH ).
4 Methods for measuring GHGs and ammonia fluxes between soil and the
atmosphere
There are methods for measuring ammonia and GHG fluxes between soil and the atmosphere for a
diversity of conditions and spatio-temporal resolutions (from less than an hour up to several days, from
the soil sample up to several square kilometres) (this section). The main methods generally involve
air sampling and determination of the concentration of the gas(es) of interest. Several concentration
measurement and air sampling methods are compatible with a given flux measurement strategy (see
Clause 5). The methods used and their combination depend on the purpose for which the measurements
will be used, the operators’ qualifications and the financial resources available (see Clause 6).
Two main strategies can be used:
a) chamber methods measuring the fluxes at source, and
b) atmospheric method used to estimate the fluxes at a distance from the source.
NOTE 1 Chamber methods are intrusive methods based on using static or dynamic flux chambers. Static and
dynamic flux chambers can only quantify emissions for a small area of the source. Fluxes generally vary in time
(variations in the parameters for weather and season) and in space (different soils and climatic conditions).
For spatial extrapolation at field-scale, a sampling strategy using several chambers is required to reflect the
variations in emissions over the area. Flux spatial structure could be determined by exploratory measurements
prior to monitoring, or by assuming that flux will vary according to soil properties (e.g.: texture, organic matter
content) or landscape features (e.g.: position in a slope). These methods can also be applied under laboratory
conditions to determine the emissions of gases from soil samples, but hard to scale-up to field scale.
NOTE 2 Atmospheric methods are non-disruptive. The net exchange is estimated by measuring concentrations
at a distance from the source together with micrometeorological measurements (e.g.: wind, air temperature).
The fluxes are then estimated on the basis of these measurements, with a mass-balance approach or with
models. Some of these methods are fairly difficult to implement and are highly dependent on weather conditions.
Some knowledge of micrometeorology is generally required. They can be used to characterize global fluxes from
heterogeneous, diffuse sources within a given area, without being able to distinguish the contribution of each
particular source. In particular, atmospheric methods measure both soil and vegetation contributions, if there is
active vegetation.
Table 1 presents the different methods and their main advantages and limitations.
2 © ISO 2019 – All rights reserved
Table 1 — The different methods and their main advantages and limitations
Application domain Main advantages Main limitations
Chambers methods
Static flux cham- — Applicable to low — Easy to implement — Intrusive method modifying
bers fluxes emissions conditions.
— High sensitivity even with
Chambers may alternate
— Mainly used for low instrumental precision
between locations (provide
comparison of
multiple chamber bases)
— Evaluation of spatial
treatments
to limit the impact of
variability with several
the chamber on the soil
— Applicable in field chambers
environment and hence
and in laboratory
emissions.
— Most common flux
— Small area (~m ) measurement methods
— Spatial extrapolation of
with many methodological
measurements requires a
— Can be automated
references
sampling strategy using
for monitoring
several chambers with
dynamics over
spatial and temporal
short periods
extrapolation models.
— Non-reactive gases
(CO , CH , N O)
2 4 2
Dynamic flux — Comparison of — Possible control of wind — Intrusive method modify
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 20951
Première édition
2019-06
Qualité du sol — Recommandations
sur les méthodes de mesure des gaz
à effet de serre (CO , N O, CH ) et des
2 2 4
flux d'ammoniac (NH ) entre les sols
et l'atmosphère
Soil Quality — Guidance on methods for measuring greenhouse gases
(CO , N O, CH ) and ammonia (NH ) fluxes between soils and the
2 2 4 3
atmosphere
Numéro de référence
©
ISO 2019
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© ISO 2019
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.
ISO copyright office
Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: +41 22 749 01 11
Fax: +41 22 749 09 47
E-mail: copyright@iso.org
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii © ISO 2019 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Méthodes de mesure des flux de GES et d’ammoniac entre le sol et l’atmosphère .2
5 Mesurages de la concentration et prélèvement d’air . 5
5.1 Généralités . 5
5.2 Méthodes de mesure de la concentration . 5
5.3 Prélèvement d’air . 8
6 Choix des méthodes appropriées .10
7 Exigence minimale pour le compte-rendu .11
Annexe A (informative) Description des méthodes de mesure des flux .13
Annexe B (informative) Description des méthodes de mesure de la concentration .27
Annexe C (informative) Description des méthodes de prélèvement d’air .33
Bibliographie .37
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 nature volontaire des normes, de la signification des termes et expressions
spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de la conformité, ou pour toute autre information au sujet de
l’adhésion de l’ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les
obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: www .iso .org/iso/fr/avant -propos.
Le présent document a été élaboré par le Comité technique ISO/TC 190, Qualité du sol.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www .iso .org/fr/members .html.
iv © ISO 2019 – Tous droits réservés
Introduction
Les émissions de gaz à effet de serre (GES) par les sols constituent un problème environnemental
majeur. Les inventaires d’émissions mondiaux et nationaux ont identifié les sols, en particulier les sols
agricoles, comme étant un contributeur majeur à ces émissions, notamment le protoxyde d’azote (N O),
le méthane (CH ) et le dioxyde de carbone (CO ) associés à la perte de matière organique du sol. Les sols
4 2
agricoles sont également des émetteurs majeurs d’ammoniac (NH ), qui est un précurseur du N O. Il
3 2
convient que les changements en matière de gestion des sols tiennent compte de ces émissions dans le
but de limiter le changement climatique.
Les GES et les flux d’ammoniac émis par le sol sont difficiles à mesurer, variables et hétérogènes, car
ils dépendent des conditions météorologiques (par exemple régimes thermique et hygrométrique), des
caractéristiques du sol (par exemple matériau parental du sol, pH, teneur en argile, capacité d’échange
d’ions) et, en ce qui concerne les sols exploités, par les pratiques agricoles et forestières (par exemple
gestion des résidus de culture et de bois, travail du sol avec ou sans labour, apports en matériau
d’amendement du sol et en engrais, irrigation). Généralement, ces facteurs interagissent et leurs effets
sur les émissions de GES sont encore mal quantifiés. Cela génère d’importantes incertitudes dans les
[1]
inventaires d’émissions agricoles mondiaux et nationaux. Par exemple, Freibauer (2008) a estimé
une incertitude à 80 % pour les émissions agricoles européennes (EU27) de N O. Avec le renforcement
des politiques climatiques internationales et régionales, il est nécessaire d’obtenir des informations
comparables et fiables pour rendre compte des émissions de GES, mais également d’adopter et de
vérifier des options de limitation.
Aucune norme ne traite du mesurage des émissions de GES et d’ammoniac par le sol. Cependant, plusieurs
méthodes de mesure ont été mises au point. Le présent document fournit des recommandations sur les
principales méthodes permettant de quantifier les échanges de gaz à effet de serre (CO , N O, CH ) et
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d’ammoniac (NH ) entre les sols et l’atmosphère. Il est destiné à aider les utilisateurs à choisir la ou les
méthodes de mesure les plus adaptées à leurs besoins en fournissant des informations sur le domaine
d’application ainsi que les principaux avantages et inconvénients de chaque méthode.
NORME INTERNATIONALE ISO 20951:2019(F)
Qualité du sol — Recommandations sur les méthodes de
mesure des gaz à effet de serre (CO , N O, CH ) et des flux
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d'ammoniac (NH ) entre les sols et l'atmosphère
1 Domaine d'application
Le présent document donne une vue d’ensemble et fournit des recommandations sur les principales
méthodes permettant de quantifier les échanges de gaz à effet de serre (CO , N O, CH ) et d’ammoniac
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(NH ) entre les sols et l’atmosphère.
Il est destiné à aider les utilisateurs à choisir la ou les méthodes de mesure les plus adaptées à leurs
besoins en fournissant des informations sur le domaine d’application ainsi que les principaux avantages
et inconvénients de chaque méthode.
2 Références normatives
Le présent document ne contient aucune référence normative.
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions 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 (OBP): disponible à l’adresse https: //www .iso .org/obp
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http: //www .electropedia .org/
3.1
méthode intrusive
méthode de mesure susceptible d’influencer les processus d’émissions
3.2
méthode du bilan de masse
méthode consistant à faire un bilan de masse, c’est-à-dire mesurer le flux de composés rentrant et
sortant d’un volume d’air situé au-dessus de la surface du sol étudiée
3.3
méthode micrométéorologique
méthode utilisant des analyses de la concentration atmosphérique du gaz étudié et des mesures
météorologiques telles que la vitesse du vent, les températures de l’air avec bulbe sec et humide, le
rayonnement net et les flux de chaleur
Note 1 à l'article: Ces techniques sont utilisées pour déterminer les flux à l’échelle du champ, et incluent la
covariance turbulente, le bilan énergétique, le la méthode du gradient aérodynamique et la méthode du bilan de
masse. Elles ne modifient pas les conditions environnementales.
3.4
effet oasis
effet provoqué par l’environnement local de la parcelle étudiée et affectant les émissions selon qu’elle se
situe dans un environnement ayant un niveau d’émissions élevé ou un niveau d’émissions faible
Note 1 à l'article: L’effet oasis n’affectera que les composés dont les flux sont provoqués par un équilibre
thermodynamique entre la surface et l’atmosphère (NH ).
4 Méthodes de mesure des flux de GES et d’ammoniac entre le sol et
l’atmosphère
Il existe des méthodes de mesure des flux d’ammoniac et de GES entre le sol et l’atmosphère pour
plusieurs conditions et résolutions spatiotemporelles (de moins d’une heure jusqu’à plusieurs jours,
de l’échantillon de sol jusqu’à plusieurs kilomètres carrés) (cet article). Les principales méthodes
impliquent en général le prélèvement d’air et la détermination de la concentration du ou des gaz étudiés.
Plusieurs méthodes de mesure de la concentration et de prélèvement d’air sont compatibles avec une
stratégie de mesure des flux (voir Article 5). Les méthodes utilisées et leur combinaison dépendent
de l’objectif d’utilisation des mesures, des qualifications des opérateurs et des ressources financières
disponibles (voir Article 6).
Deux stratégies principales peuvent être utilisées:
a) les méthodes des chambres, mesurant les flux à la source, et
b) les méthodes atmosphériques utilisées pour estimer les flux à distance de la source.
NOTE 1 Les méthodes des chambres sont des méthodes intrusives reposant sur l’utilisation de chambres
statiques ou dynamiques. Les chambres statiques et dynamiques peuvent uniquement quantifier les émissions
pour une petite portion de la source. Généralement, les flux varient dans le temps (variations des paramètres
météorologiques et saisonniers) et dans l’espace (différents sols et différentes conditions climatiques). Pour
l’extrapolation spatiale à l’échelle du champ, une stratégie de prélèvement utilisant plusieurs chambres est requise
pour refléter les variations d’émissions dans la zone. La structure spatiale des flux peut être déterminée en
effectuant des mesurages exploratoires avant le contrôle, ou en partant du principe que le flux variera en fonction
des propriétés du sol (par exemple texture, teneur en matière organique) ou caractéristiques topographiques (par
exemple position dans une pente). Ces méthodes peuvent également être appliquées en laboratoire pour déterminer
les émissions de gaz par des échantillons de sol, mais elles sont difficiles à extrapoler à l’échelle du champ.
NOTE 2 Les méthodes atmosphériques ne provoquent pas de perturbations. L’échange net est estimé en
mesurant les concentrations à distance de la source en parallèle de mesures micro-météorologiques (par
exemple vent, température de l’air). Les flux sont ensuite estimés à partir de ces mesures, à l’aide d’une méthode
du bilan de masse ou à l’aide de modèles. Certaines de ces méthodes sont assez difficiles à mettre en œuvre et sont
très liées aux conditions météorologiques. Il est généralement nécessaire d’avoir des connaissances en micro-
météorologie. Elles
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 20951
Première édition
2019-06
Qualité du sol — Recommandations
sur les méthodes de mesure des gaz
à effet de serre (CO , N O, CH ) et des
2 2 4
flux d'ammoniac (NH ) entre les sols
et l'atmosphère
Soil Quality — Guidance on methods for measuring greenhouse gases
(CO , N O, CH ) and ammonia (NH ) fluxes between soils and the
2 2 4 3
atmosphere
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Fax: +41 22 749 09 47
E-mail: copyright@iso.org
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii © ISO 2019 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Méthodes de mesure des flux de GES et d’ammoniac entre le sol et l’atmosphère .2
5 Mesurages de la concentration et prélèvement d’air . 5
5.1 Généralités . 5
5.2 Méthodes de mesure de la concentration . 5
5.3 Prélèvement d’air . 8
6 Choix des méthodes appropriées .10
7 Exigence minimale pour le compte-rendu .11
Annexe A (informative) Description des méthodes de mesure des flux .13
Annexe B (informative) Description des méthodes de mesure de la concentration .27
Annexe C (informative) Description des méthodes de prélèvement d’air .33
Bibliographie .37
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 nature volontaire des normes, de la signification des termes et expressions
spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de la conformité, ou pour toute autre information au sujet de
l’adhésion de l’ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les
obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: www .iso .org/iso/fr/avant -propos.
Le présent document a été élaboré par le Comité technique ISO/TC 190, Qualité du sol.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www .iso .org/fr/members .html.
iv © ISO 2019 – Tous droits réservés
Introduction
Les émissions de gaz à effet de serre (GES) par les sols constituent un problème environnemental
majeur. Les inventaires d’émissions mondiaux et nationaux ont identifié les sols, en particulier les sols
agricoles, comme étant un contributeur majeur à ces émissions, notamment le protoxyde d’azote (N O),
le méthane (CH ) et le dioxyde de carbone (CO ) associés à la perte de matière organique du sol. Les sols
4 2
agricoles sont également des émetteurs majeurs d’ammoniac (NH ), qui est un précurseur du N O. Il
3 2
convient que les changements en matière de gestion des sols tiennent compte de ces émissions dans le
but de limiter le changement climatique.
Les GES et les flux d’ammoniac émis par le sol sont difficiles à mesurer, variables et hétérogènes, car
ils dépendent des conditions météorologiques (par exemple régimes thermique et hygrométrique), des
caractéristiques du sol (par exemple matériau parental du sol, pH, teneur en argile, capacité d’échange
d’ions) et, en ce qui concerne les sols exploités, par les pratiques agricoles et forestières (par exemple
gestion des résidus de culture et de bois, travail du sol avec ou sans labour, apports en matériau
d’amendement du sol et en engrais, irrigation). Généralement, ces facteurs interagissent et leurs effets
sur les émissions de GES sont encore mal quantifiés. Cela génère d’importantes incertitudes dans les
[1]
inventaires d’émissions agricoles mondiaux et nationaux. Par exemple, Freibauer (2008) a estimé
une incertitude à 80 % pour les émissions agricoles européennes (EU27) de N O. Avec le renforcement
des politiques climatiques internationales et régionales, il est nécessaire d’obtenir des informations
comparables et fiables pour rendre compte des émissions de GES, mais également d’adopter et de
vérifier des options de limitation.
Aucune norme ne traite du mesurage des émissions de GES et d’ammoniac par le sol. Cependant, plusieurs
méthodes de mesure ont été mises au point. Le présent document fournit des recommandations sur les
principales méthodes permettant de quantifier les échanges de gaz à effet de serre (CO , N O, CH ) et
2 2 4
d’ammoniac (NH ) entre les sols et l’atmosphère. Il est destiné à aider les utilisateurs à choisir la ou les
méthodes de mesure les plus adaptées à leurs besoins en fournissant des informations sur le domaine
d’application ainsi que les principaux avantages et inconvénients de chaque méthode.
NORME INTERNATIONALE ISO 20951:2019(F)
Qualité du sol — Recommandations sur les méthodes de
mesure des gaz à effet de serre (CO , N O, CH ) et des flux
2 2 4
d'ammoniac (NH ) entre les sols et l'atmosphère
1 Domaine d'application
Le présent document donne une vue d’ensemble et fournit des recommandations sur les principales
méthodes permettant de quantifier les échanges de gaz à effet de serre (CO , N O, CH ) et d’ammoniac
2 2 4
(NH ) entre les sols et l’atmosphère.
Il est destiné à aider les utilisateurs à choisir la ou les méthodes de mesure les plus adaptées à leurs
besoins en fournissant des informations sur le domaine d’application ainsi que les principaux avantages
et inconvénients de chaque méthode.
2 Références normatives
Le présent document ne contient aucune référence normative.
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions 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 (OBP): disponible à l’adresse https: //www .iso .org/obp
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http: //www .electropedia .org/
3.1
méthode intrusive
méthode de mesure susceptible d’influencer les processus d’émissions
3.2
méthode du bilan de masse
méthode consistant à faire un bilan de masse, c’est-à-dire mesurer le flux de composés rentrant et
sortant d’un volume d’air situé au-dessus de la surface du sol étudiée
3.3
méthode micrométéorologique
méthode utilisant des analyses de la concentration atmosphérique du gaz étudié et des mesures
météorologiques telles que la vitesse du vent, les températures de l’air avec bulbe sec et humide, le
rayonnement net et les flux de chaleur
Note 1 à l'article: Ces techniques sont utilisées pour déterminer les flux à l’échelle du champ, et incluent la
covariance turbulente, le bilan énergétique, le la méthode du gradient aérodynamique et la méthode du bilan de
masse. Elles ne modifient pas les conditions environnementales.
3.4
effet oasis
effet provoqué par l’environnement local de la parcelle étudiée et affectant les émissions selon qu’elle se
situe dans un environnement ayant un niveau d’émissions élevé ou un niveau d’émissions faible
Note 1 à l'article: L’effet oasis n’affectera que les composés dont les flux sont provoqués par un équilibre
thermodynamique entre la surface et l’atmosphère (NH ).
4 Méthodes de mesure des flux de GES et d’ammoniac entre le sol et
l’atmosphère
Il existe des méthodes de mesure des flux d’ammoniac et de GES entre le sol et l’atmosphère pour
plusieurs conditions et résolutions spatiotemporelles (de moins d’une heure jusqu’à plusieurs jours,
de l’échantillon de sol jusqu’à plusieurs kilomètres carrés) (cet article). Les principales méthodes
impliquent en général le prélèvement d’air et la détermination de la concentration du ou des gaz étudiés.
Plusieurs méthodes de mesure de la concentration et de prélèvement d’air sont compatibles avec une
stratégie de mesure des flux (voir Article 5). Les méthodes utilisées et leur combinaison dépendent
de l’objectif d’utilisation des mesures, des qualifications des opérateurs et des ressources financières
disponibles (voir Article 6).
Deux stratégies principales peuvent être utilisées:
a) les méthodes des chambres, mesurant les flux à la source, et
b) les méthodes atmosphériques utilisées pour estimer les flux à distance de la source.
NOTE 1 Les méthodes des chambres sont des méthodes intrusives reposant sur l’utilisation de chambres
statiques ou dynamiques. Les chambres statiques et dynamiques peuvent uniquement quantifier les émissions
pour une petite portion de la source. Généralement, les flux varient dans le temps (variations des paramètres
météorologiques et saisonniers) et dans l’espace (différents sols et différentes conditions climatiques). Pour
l’extrapolation spatiale à l’échelle du champ, une stratégie de prélèvement utilisant plusieurs chambres est requise
pour refléter les variations d’émissions dans la zone. La structure spatiale des flux peut être déterminée en
effectuant des mesurages exploratoires avant le contrôle, ou en partant du principe que le flux variera en fonction
des propriétés du sol (par exemple texture, teneur en matière organique) ou caractéristiques topographiques (par
exemple position dans une pente). Ces méthodes peuvent également être appliquées en laboratoire pour déterminer
les émissions de gaz par des échantillons de sol, mais elles sont difficiles à extrapoler à l’échelle du champ.
NOTE 2 Les méthodes atmosphériques ne provoquent pas de perturbations. L’échange net est estimé en
mesurant les concentrations à distance de la source en parallèle de mesures micro-météorologiques (par
exemple vent, température de l’air). Les flux sont ensuite estimés à partir de ces mesures, à l’aide d’une méthode
du bilan de masse ou à l’aide de modèles. Certaines de ces méthodes sont assez difficiles à mettre en œuvre et sont
très liées aux conditions météorologiques. Il est généralement nécessaire d’avoir des connaissances en micro-
météorologie. Elles
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.