SIST-TS ISO/TS 22171:2024
(Main)Soil quality - Determination of potential cation exchange capacity (CEC) and exchangeable cations buffered at pH 7, using a molar ammonium acetate solution
Soil quality - Determination of potential cation exchange capacity (CEC) and exchangeable cations buffered at pH 7, using a molar ammonium acetate solution
This document specifies a method for the determination of potential cation exchange capacity (CEC) and the content of exchangeable cations (Ca, K, Mg, Na) in soils using a molar ammonium acetate solution buffered at pH 7 as extractant.
This document is applicable to all types of air-dry soil samples which have been prepared, for example, according to ISO 11464.
Qualité du sol - Détermination de la capacité d'échange cationique (CEC) potentielle et de la teneur en cations échangeables, à l'aide d'une solution molaire d'acétate d'ammonium tamponnée à pH 7
Le présent document spécifie une méthode de détermination de la capacité d’échange cationique (CEC) potentielle et de la teneur en cations échangeables (Ca, K, Mg, Na) dans le sol, à l’aide d’une solution molaire d’acétate d’ammonium tamponnée à pH 7 utilisée comme réactif d’extraction.
Le présent document est applicable à tous les types d’échantillons de sol séchés à l’air qui ont été préparés, par exemple, conformément à l’ISO 11464.
Kakovost tal - Določanje potencialne kationske izmenjalne kapacitete (CEC) in izmenljivih kationov z uporabo pufrske raztopine amonijevega acetata s pH 7
Ta dokument določa metodo za določanje potencialne kationske izmenjalne kapacitete (CEC) in vsebnosti izmenljivih kationov (Ca, K, Mg, Na) v tleh z uporabo pufrske raztopine amonijevega acetata s pH 7 kot ekstraktanta.
Ta dokument se uporablja za vse vrste vzorcev tal, posušene na zraku, ki so bili pripravljeni npr. v skladu s standardom ISO 11464.
General Information
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SLOVENSKI STANDARD
01-junij-2024
Kakovost tal - Določanje potencialne kationske izmenjalne kapacitete (CEC) in
izmenljivih kationov z uporabo pufrske raztopine amonijevega acetata s pH 7
Soil quality - Determination of potential cation exchange capacity (CEC) and
exchangeable cations buffered at pH 7, using a molar ammonium acetate solution
Qualité du sol - Détermination de la capacité d'échange cationique (CEC) potentielle et
de la teneur en cations échangeables, à l'aide d'une solution molaire d'acétate
d'ammonium tamponnée à pH 7
Ta slovenski standard je istoveten z: ISO/TS 22171:2023
ICS:
13.080.10 Kemijske značilnosti tal Chemical characteristics of
soils
2003-01.Slovenski inštitut za standardizacijo. Razmnoževanje celote ali delov tega standarda ni dovoljeno.
TECHNICAL ISO/TS
SPECIFICATION 22171
First edition
2023-12
Soil quality — Determination of
potential cation exchange capacity
(CEC) and exchangeable cations
buffered at pH 7, using a molar
ammonium acetate solution
Qualité du sol — Détermination de la capacité d'échange cationique
(CEC) potentielle et de la teneur en cations échangeables, à l'aide
d'une solution molaire d'acétate d'ammonium tamponnée à pH 7
Reference number
© ISO 2023
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
Email: copyright@iso.org
Website: www.iso.org
Published in Switzerland
ii
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Principle . 1
5 Reagents . 1
6 Apparatus . 3
7 Laboratory samples .4
8 Procedure .4
8.1 Test portion . 4
8.2 Extraction step . 4
8.3 Ammoniacal nitrogen assay by continuous flow spectrophotometry . 5
8.3.1 Apparatus set-up . 5
8.3.2 Assays . . 6
8.4 Expression of results . 7
9 Test report . 7
Bibliography . 8
iii
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 document 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).
ISO draws attention to the possibility that the implementation of this document may involve the use
of (a) patent(s). ISO takes no position concerning the evidence, validity or applicability of any claimed
patent rights in respect thereof. As of the date of publication of this document, ISO had not received
notice of (a) patent(s) which may be required to implement this document. However, implementers are
cautioned that this may not represent the latest information, which may be obtained from the patent
database available at www.iso.org/patents. ISO shall not be held responsible for identifying any or all
such patent rights.
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/TC 190, Soil quality, Subcommittee SC 3,
Chemical and physical characterization.
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
Introduction
Cation exchange capacity (CEC) is an intrinsic property of soil defining the concentration of negatively
charged sites on soil colloids that can adsorb exchangeable cations. Cation exchange capacity can be
a good indicator of soil productivity and is useful for making recommendations of phosphorus (P),
potassium (K), and magnesium (Mg) if testing soils of different textures. Cation exchange capacity is
also used for regulatory purposes in monitoring land application of biosolids.
Cation exchange capacity is a measure of exchangeable bases and soil acidity at some specific soil pH.
The exchangeable bases and acidity neutralize negative charges arising from permanent charges due to
isomorphic substitution in clays, or pH-dependent charges from hydroxyl groups on clay and oxides or
carboxyl groups on soil organic matter. A common method for determining CEC uses 1 M ammonium
acetate at pH 7 (neutral NH OAc) and is a standard method used for soil surveys by the Natural Resource
[6],[7]
Conservation Service. An advantage of CEC measured at a constant pH of 7 is elimination of CEC
variability due to differences in soil pH. Thus, comparisons of CEC can occur across varied soil types and
lime applications. A disadvantage of the neutral NH OAc method is that it may not provide a realistic
depiction of the actual CEC at the natural pH of the soil, particularly with soils having considerable pH-
dependent charge and a soil pH that is significantly different from 7. An unbuffered salt extract can be
used to determine CEC at the natural pH of soil, for example, by using a hexamminecobalt(III)-chloride
solution (see ISO 23470, References [6] and [7]).
The method described here determines potential cation exchange capacity (CEC) buffered at pH 7 and
exchangeable cations Ca, Mg, K, and Na. Molar ammonium acetate is added to soil to saturate exchange
+
sites with NH and release exchangeable cations in a leachate which are measured. The exchanged
+
NH is then released either with 1 M KCl or 1 M NaCl and measured to quantify the potential cation
exchange capacity at pH 7.
Ammonium acetate, due to its complexing effect, can contribute to the dissolution of part of soil
carbonates and other salts present in the soil. Calcium concentrations (or even magnesium) are thus
no longer limited to exchangeable quantities. Presence of other soluble salts such as gypsum, sodium
chloride or else would also inflate exchangeable cation quantities.
v
TECHNICAL SPECIFICATION ISO/TS 22171:2023(E)
Soil quality — Determination of potential cation exchange
capacity (CEC) and exchangeable cations buffered at pH 7,
using a molar ammonium acetate solution
1 Scope
This document specifies a method for the determination of potential cation exchange capacity (CEC)
and the content of exchangeable cations (Ca, K, Mg, Na) in soils using a molar ammonium acetate
solution buffered at pH 7 as extractant.
This document is applicable to all types of air-dry soil samples which have been prepared, for example,
according to ISO 11464.
2 Normative references
There are no normative references in this document.
3 Terms and definitions
No terms and definitions are listed in this document.
ISO and IEC maintain terminology databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at https:// www .electropedia .org/
4 Principle
Negatively charged sites on soil are saturated by ammonium ion, in leaching conditions, using a molar
ammonium acetate solution. The leaching solution can be used to determine exchangeable cations
by AAS or ICP AES measurements. An alcoholic solution is used to eliminate any remaining soluble
ammonium ion. The soil test sample is then back extracted by a molar potassium chloride or sodium
chloride solution, in order to liberate all ammonium cations fixed in the previous step. For practical
reason, a single back extraction is performed. This is generally sufficient to assess the whole CEC as the
molarity of the back-extraction solution is strong (molar solution of KCl), Ammonium cations are finally
determined in the extract by a continuous flow spectrophotometric method.
5 Reagents
5.1 Water, with a specific conductivity not higher than 0,2 mS/m at 25 °C.
5.2 Ammonium acetate molar solution at pH 7,00.
Two ways are available to prepare ammonium acetate solution: 5.2.1 or 5.2.2.
5.2.1 From acetate ammonium solid
Dissolve 77,0 g ± 0,1 g of ammonium acetate in a 1 000 ml flask, containing approximately 900 ml of
water. Adjust the pH to 7,00 ± 0,05 using ammonia solution or acetic acid solution depending on pH
initial. Make up to the volume with water and mix.
5.2.2 From acetic acid and ammonium hydroxide
Make the solution in a fume hood to avoid breathing vapours of ammonia and acetic acid. Add
58 ml of concentrated glacial acetic acid (CH COOH) to approximately 500 ml of water. Add 68 ml of
concentrated ammonium hydroxide (NH OH, 29 % mass fraction NH ). Add water to yield a volume of
4 3
approximately 900 ml. Adjust pH to 7,00 with dropwise additions of either ammonium hydroxide or
acetic acid. Transfer into a 1 000 ml flask and make up to volume with water. Thoroughly stir contents
to ensure complete mixing.
5.3 Ethyl alcohol, 95 % (free from amines)
-1
5.4 Molar potassium chloride solution (KCl 1 mol·l )
Dissolve 74,5 g ± 0,1 g of potassium chloride in a 1 000 ml volumetric flask. Make up to the volume with
water and mix.
5.5 Sodium nitroprusside solution
Weigh 0,50 g ± 0,05 g of sodium nitroprusside. Transfer into a 500 ml volumetric flask. Add 400 ml of
wa
...
TECHNICAL ISO/TS
SPECIFICATION 22171
First edition
2023-12
Soil quality — Determination of
potential cation exchange capacity
(CEC) and exchangeable cations
buffered at pH 7, using a molar
ammonium acetate solution
Qualité du sol — Détermination de la capacité d'échange cationique
(CEC) potentielle et de la teneur en cations échangeables, à l'aide
d'une solution molaire d'acétate d'ammonium tamponnée à pH 7
Reference number
© ISO 2023
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
Email: copyright@iso.org
Website: www.iso.org
Published in Switzerland
ii
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Principle . 1
5 Reagents . 1
6 Apparatus . 3
7 Laboratory samples .4
8 Procedure .4
8.1 Test portion . 4
8.2 Extraction step . 4
8.3 Ammoniacal nitrogen assay by continuous flow spectrophotometry . 5
8.3.1 Apparatus set-up . 5
8.3.2 Assays . . 6
8.4 Expression of results . 7
9 Test report . 7
Bibliography . 8
iii
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 document 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).
ISO draws attention to the possibility that the implementation of this document may involve the use
of (a) patent(s). ISO takes no position concerning the evidence, validity or applicability of any claimed
patent rights in respect thereof. As of the date of publication of this document, ISO had not received
notice of (a) patent(s) which may be required to implement this document. However, implementers are
cautioned that this may not represent the latest information, which may be obtained from the patent
database available at www.iso.org/patents. ISO shall not be held responsible for identifying any or all
such patent rights.
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/TC 190, Soil quality, Subcommittee SC 3,
Chemical and physical characterization.
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
Introduction
Cation exchange capacity (CEC) is an intrinsic property of soil defining the concentration of negatively
charged sites on soil colloids that can adsorb exchangeable cations. Cation exchange capacity can be
a good indicator of soil productivity and is useful for making recommendations of phosphorus (P),
potassium (K), and magnesium (Mg) if testing soils of different textures. Cation exchange capacity is
also used for regulatory purposes in monitoring land application of biosolids.
Cation exchange capacity is a measure of exchangeable bases and soil acidity at some specific soil pH.
The exchangeable bases and acidity neutralize negative charges arising from permanent charges due to
isomorphic substitution in clays, or pH-dependent charges from hydroxyl groups on clay and oxides or
carboxyl groups on soil organic matter. A common method for determining CEC uses 1 M ammonium
acetate at pH 7 (neutral NH OAc) and is a standard method used for soil surveys by the Natural Resource
[6],[7]
Conservation Service. An advantage of CEC measured at a constant pH of 7 is elimination of CEC
variability due to differences in soil pH. Thus, comparisons of CEC can occur across varied soil types and
lime applications. A disadvantage of the neutral NH OAc method is that it may not provide a realistic
depiction of the actual CEC at the natural pH of the soil, particularly with soils having considerable pH-
dependent charge and a soil pH that is significantly different from 7. An unbuffered salt extract can be
used to determine CEC at the natural pH of soil, for example, by using a hexamminecobalt(III)-chloride
solution (see ISO 23470, References [6] and [7]).
The method described here determines potential cation exchange capacity (CEC) buffered at pH 7 and
exchangeable cations Ca, Mg, K, and Na. Molar ammonium acetate is added to soil to saturate exchange
+
sites with NH and release exchangeable cations in a leachate which are measured. The exchanged
+
NH is then released either with 1 M KCl or 1 M NaCl and measured to quantify the potential cation
exchange capacity at pH 7.
Ammonium acetate, due to its complexing effect, can contribute to the dissolution of part of soil
carbonates and other salts present in the soil. Calcium concentrations (or even magnesium) are thus
no longer limited to exchangeable quantities. Presence of other soluble salts such as gypsum, sodium
chloride or else would also inflate exchangeable cation quantities.
v
TECHNICAL SPECIFICATION ISO/TS 22171:2023(E)
Soil quality — Determination of potential cation exchange
capacity (CEC) and exchangeable cations buffered at pH 7,
using a molar ammonium acetate solution
1 Scope
This document specifies a method for the determination of potential cation exchange capacity (CEC)
and the content of exchangeable cations (Ca, K, Mg, Na) in soils using a molar ammonium acetate
solution buffered at pH 7 as extractant.
This document is applicable to all types of air-dry soil samples which have been prepared, for example,
according to ISO 11464.
2 Normative references
There are no normative references in this document.
3 Terms and definitions
No terms and definitions are listed in this document.
ISO and IEC maintain terminology databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at https:// www .electropedia .org/
4 Principle
Negatively charged sites on soil are saturated by ammonium ion, in leaching conditions, using a molar
ammonium acetate solution. The leaching solution can be used to determine exchangeable cations
by AAS or ICP AES measurements. An alcoholic solution is used to eliminate any remaining soluble
ammonium ion. The soil test sample is then back extracted by a molar potassium chloride or sodium
chloride solution, in order to liberate all ammonium cations fixed in the previous step. For practical
reason, a single back extraction is performed. This is generally sufficient to assess the whole CEC as the
molarity of the back-extraction solution is strong (molar solution of KCl), Ammonium cations are finally
determined in the extract by a continuous flow spectrophotometric method.
5 Reagents
5.1 Water, with a specific conductivity not higher than 0,2 mS/m at 25 °C.
5.2 Ammonium acetate molar solution at pH 7,00.
Two ways are available to prepare ammonium acetate solution: 5.2.1 or 5.2.2.
5.2.1 From acetate ammonium solid
Dissolve 77,0 g ± 0,1 g of ammonium acetate in a 1 000 ml flask, containing approximately 900 ml of
water. Adjust the pH to 7,00 ± 0,05 using ammonia solution or acetic acid solution depending on pH
initial. Make up to the volume with water and mix.
5.2.2 From acetic acid and ammonium hydroxide
Make the solution in a fume hood to avoid breathing vapours of ammonia and acetic acid. Add
58 ml of concentrated glacial acetic acid (CH COOH) to approximately 500 ml of water. Add 68 ml of
concentrated ammonium hydroxide (NH OH, 29 % mass fraction NH ). Add water to yield a volume of
4 3
approximately 900 ml. Adjust pH to 7,00 with dropwise additions of either ammonium hydroxide or
acetic acid. Transfer into a 1 000 ml flask and make up to volume with water. Thoroughly stir contents
to ensure complete mixing.
5.3 Ethyl alcohol, 95 % (free from amines)
-1
5.4 Molar potassium chloride solution (KCl 1 mol·l )
Dissolve 74,5 g ± 0,1 g of potassium chloride in a 1 000 ml volumetric flask. Make up to the volume with
water and mix.
5.5 Sodium nitroprusside solution
Weigh 0,50 g ± 0,05 g of sodium nitroprusside. Transfer into a 500 ml volumetric flask. Add 400 ml of
water. Shake with a magnetic stirrer until complete dissolution. Then, adjust to volume.
This solution shall be kept in a dark coloured bottle.
5.6 Sodium salicylate solution
Weigh 12,5 g ± 0,1 g of sodium hydroxide pellets. Transfer into a 500 ml volumetric flask. Add 300 ml of
water. Stir with a magnetic stirrer until complete dissolution.
Weigh 40,00 g ± 0,02 g of sodium salicylate. Add to previous sodium hydroxide solution. Stir until
complete dissolution. Bring to volume with water.
This solution shall be kept in a dark coloured bottle.
5.7 Sodium dichloroisocyanurate solution
Weigh 0,50 g ± 0,05 g of sodium dichloroisocyanurate. Transfer into a 500 ml volumetric flask. Add
400 ml of water. Shake with a magnetic stirrer until complete dissolution. Then, adjust to volume.
This solution shall be kept in a dark coloured bottle.
1)
5.8 Brij®-35 solution 25 % (m/V) polyoxyethylene lauryl ether
Dissolve 250 g ± 2 g of Brij-35 in a 1 000 ml beaker placed in a water bath at 60 °C and containing 800 ml
of water. After cooling, transfer into a 1 000 ml flask. Adjust to the volume. Homogenize.
5.9 Buffer solution
Dissolve 33,0 g ± 0,2 g of potassium sodium tartrate tetrahydrate and 24,0 g ± 0,2 g of trisodium citrate
in a 1 000 ml volu
...
SPÉCIFICATION ISO/TS
TECHNIQUE 22171
Première édition
2023-12
Qualité du sol — Détermination de la
capacité d'échange cationique (CEC)
potentielle et de la teneur en cations
échangeables, à l'aide d'une solution
molaire d'acétate d'ammonium
tamponnée à pH 7
Soil quality — Determination of potential cation exchange capacity
(CEC) and exchangeable cations buffered at pH 7, using a molar
ammonium acetate solution
Numéro de référence
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© ISO 2023
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
E-mail: copyright@iso.org
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives .1
3 Termes et définitions . 1
4 Principe. 1
5 Réactifs . 1
6 Appareillage . 3
7 Échantillons pour laboratoire .4
8 Mode opératoire . 4
8.1 Prise d’essai . 4
8.2 Étape d’extraction . 5
8.3 Détermination de la teneur en azote ammoniacal par spectrophotométrie à flux
continu . 5
8.3.1 Réglage de l’appareil . 5
8.3.2 Déterminations . 6
8.4 Expression des résultats . 7
9 Rapport d’essai . 7
Bibliographie . 8
iii
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’ISO attire l’attention sur le fait que la mise en application du présent document peut entraîner
l’utilisation d’un ou de plusieurs brevets. L’ISO ne prend pas position quant à la preuve, à la validité
et à l’applicabilité de tout droit de brevet revendiqué à cet égard. À la date de publication du présent
document, l’ISO n’avait pas reçu notification qu’un ou plusieurs brevets pouvaient être nécessaires à sa
mise en application. Toutefois, il y a lieu d’avertir les responsables de la mise en application du présent
document que des informations plus récentes sont susceptibles de figurer dans la base de données de
brevets, disponible à l’adresse www.iso.org/brevets. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié tout ou partie de tels droits de propriété.
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/iso/fr/avant-propos.html.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 190, Qualité du sol, sous-comité SC 3,
Méthodes chimiques et caractéristiques physiques.
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
Introduction
La capacité d’échange cationique (CEC) est une propriété intrinsèque du sol qui définit la concentration
en sites chargés négativement sur les colloïdes du sol qui peuvent adsorber les cations échangeables.
Elle peut être un bon indicateur de productivité du sol et sert à établir les recommandations relatives au
phosphore (P), au potassium (K) et au magnésium (Mg) si des sols de différentes textures sont soumis à
essai. La capacité d’échange cationique est également utilisée à des fins réglementaires dans le cadre de
la surveillance de l’épandage de biosolides.
Elle permet de mesurer les bases échangeables et l’acidité du sol à certains pH spécifiques du sol. Les
bases échangeables et l’acidité neutralisent les charges négatives résultant des charges permanentes
dues à la substitution isomorphe dans les argiles, ou des charges dépendantes du pH des groupes
hydroxyle sur l’argile et des oxydes ou des groupes carboxyle sur la matière organique du sol. Une
méthode courante pour déterminer la CEC consiste à utiliser 1 M d’acétate d’ammonium à pH 7
(NH OAc neutre). Il s’agit d’une méthode normalisée utilisée pour les études de sol par le Natural
[6],[7]
Resource Conservation Service . L’avantage d’une CEC mesurée à un pH constant de 7 est que la
variabilité de la CEC due aux différences de pH du sol est éliminée. Ainsi, il est possible de comparer
la CEC de différents types de sol et diverses applications de chaux. L’inconvénient de la méthode au
NH OAc neutre est qu’elle n’offre pas une représentation réaliste de la CEC réelle au pH naturel du sol,
en particulier avec des sols ayant une importante charge dépendante du pH et un pH du sol nettement
différent de 7. Un extrait de sel non tamponné peut être utilisé pour déterminer la CEC au pH naturel
du sol, par exemple à l’aide d’une solution de trichlorure de cobaltihexammine (voir l’ISO 23470 et les
Références [6] et [7]).
La méthode décrite ici détermine la capacité d’échange cationique (CEC) potentielle et la teneur en
cations échangeables Ca, Mg, K et Na dans un milieu tamponné à pH 7. La solution molaire d’acétate
+
d’ammonium est ajoutée au sol pour saturer les sites d’échange avec le NH et pour libérer les cations
+
échangeables présents dans un lixiviat. Le NH échangé est ensuite libéré soit avec 1 M de KCl soit avec
1 M de NaCl, puis mesuré pour quantifier la capacité d’échange cationique potentielle à pH 7.
En raison de son effet complexant, l’acétate d’ammonium peut contribuer à la dissolution d’une partie
des carbonates du sol et d’autres sels présents dans le sol. Ainsi, les concentrations en calcium (voire
en magnésium) ne se limitent plus à des quantités échangeables. La présence d’autres sels solubles tels
que le gypse, le chlorure de sodium ou d’autres devraient également augmenter les quantités de cations
échangeables.
v
SPÉCIFICATION TECHNIQUE ISO/TS 22171:2023(F)
Qualité du sol — Détermination de la capacité d'échange
cationique (CEC) potentielle et de la teneur en cations
échangeables, à l'aide d'une solution molaire d'acétate
d'ammonium tamponnée à pH 7
1 Domaine d’application
Le présent document spécifie une méthode de détermination de la capacité d’échange cationique (CEC)
potentielle et de la teneur en cations échangeables (Ca, K, Mg, Na) dans le sol, à l’aide d’une solution
molaire d’acétate d’ammonium tamponnée à pH 7 utilisée comme réactif d’extraction.
Le présent document est applicable à tous les types d’échantillons de sol séchés à l’air qui ont été
préparés, par exemple, conformément à l’ISO 11464.
2 Références normatives
Le présent document ne contient aucune référence normative.
3 Termes et définitions
Aucun terme n’est défini dans le présent document.
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 https:// www .electropedia .org/
4 Principe
Les sites chargés négativement sont saturés par des ions ammonium, dans des conditions de lixiviation,
à l’aide d’une solution molaire d’acétate d’ammonium. La solution de lixiviation peut être utilisée pour
déterminer la teneur en cations échangeables par AAS ou ICPAES. Une solution alcoolique est utilisée
pour éliminer les ions ammonium solubles restants. L’échantillon de sol pour essai est ensuite extrait
en retour à l’aide d’une solution molaire de chlorure de potassium ou de chlorure de sodium, afin de
libérer tous les cations ammonium fixés lors de l’étape précédente. Pour des raisons pratiques, une
seule réextraction est effectuée. Généralement, cela suffit pour évaluer la CEC totale car la molarité
de la solution de réextraction est élevée (solution molaire de KCl). La teneur en cations ammonium est
déterminée dans l’extrait par une méthode spectrophotométrique à flux continu.
5 Réactifs
5.1 Eau, ayant une conductivité spécifique inférieure ou égale à 0,2 mS/m à 25 °C.
5.2 Solution molaire d’acétate d’ammonium à pH 7,00.
Il existe deux façons de préparer la solution d’acétate d’ammonium: 5.2.1 ou 5.2.2.
5.2.1 À partir d’acétate d’ammonium solide
Dissoudre 77,0 g ± 0,1 g d’acétate d’ammonium dans une fiole de 1 000 ml, contenant environ 900 ml
d’eau. Ajuster le pH à 7,00 ± 0,05 à l’aide d’une solution d’ammoniac ou d’une solution d’acide acétique,
en fonction du pH de départ. Compléter au volume avec de l’eau et mélanger.
5.2.2 À partir d’acide acétique et d’hydroxyde d’ammonium
Préparer la solution sous une hotte aspirante pour éviter d’inhaler les vapeurs d’ammoniac et d’acide
acétique. Ajouter 58 ml d’acide acétique glacial concentré (CH COOH) à environ 500 ml d’eau. Ajouter
68 ml d’hydroxyde d’ammonium concentré (NH OH, 29 % NH m/m). Ajouter de l’eau pour obtenir un
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volume d’environ 900 ml. Ajuster le pH à 7,00 en ajoutant goutte-à-goutte de l’hydroxyde d’ammonium
ou de l’acide acétique. Transvaser dans une fiole de 1 000 ml et compléter au volume avec de l’eau. Agiter
soigneusement le contenu pour assurer un mélange complet.
5.3 Alcool éthylique, 95°% (exempt d’amines)
−1
5.4 Solution molaire de chlorure de potassium (KCl 1 mol·l )
Dissoudre 74,5 g ± 0,1 g de chlorure de potassium dans une fiole jaugée de 1 000 ml.
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