ISO 22155:2005
(Main)Soil quality — Gas chromatographic quantitative determination of volatile aromatic and halogenated hydrocarbons and selected ethers — Static headspace method
Soil quality — Gas chromatographic quantitative determination of volatile aromatic and halogenated hydrocarbons and selected ethers — Static headspace method
ISO 22155:2005 specifies a static headspace method for quantitative gas chromatographic determination of volatile aromatic and halogenated hydrocarbons and selected aliphatic ethers in soil. ISO 22155:2005 is applicable to all types of soil. The limit of determination is dependent on the detection system used and the quality of the methanol grade used for the extraction of the soil sample. Under the conditions specified in ISO 22155:2005, the following limits of determinations apply (expressed on the basis of dry matter): when using gas chromatography with a flame ionization detector (GC-FID), the typical limit of determination is 0,2 mg/kg for volatile aromatic hydrocarbons, and 0,5 mg/kg for aliphatic ethers as methyl tert-butyl ether (MTBE) and tert-amyl methyl ether (TAME); when using gas chromatography with an electron capture detector (GC-ECD), the typical limit of determination is 0,01 mg/kg to 0,2 mg/kg for volatile halogenated hydrocarbons. Lower limits of determination can be achieved by using mass spectrometry (MS) with selected ion detection.
Qualité du sol — Dosage des hydrocarbures aromatiques et halogénés volatils et de certains éthers par chromatographie en phase gazeuse — Méthode par espace de tête statique
L'ISO 22155:2005 spécifie une méthode statique avec espace de tête pour le dosage quantitatif par chromatographie en phase gazeuse des hydrocarbures aromatiques et halogénés volatils et de certains éthers aliphatiques dans le sol. La présente Norme internationale est applicable à tous les types de sol. La limite de dosage dépend du système de détection et de la qualité du méthanol utilisé pour l'extraction de l'échantillon de sol. Dans les conditions spécifiées dans la présente Norme internationale, les limites de dosage suivantes (exprimées en matière sèche) s'appliquent: lorsqu'on utilise la chromatographie en phase gazeuse avec détecteur à ionisation de flamme (CG-FID), la limite de dosage applicable est de 0,2 mg/kg pour les hydrocarbures aromatiques volatils, et de 0,5 mg/kg pour les éthers aliphatiques sous la forme de méthyl tert-butyl éther (MTBE) et de tert-amyl methyl éther (TAME); lorsqu'on utilise la chromatographie en phase gazeuse avec détecteur à capture d'électrons (CG-ECD), la limite de dosage applicable est de 0,01 mg/kg à 0,02 mg/kg pour les hydrocarbures halogénés volatils. Des limites de dosage plus faibles peuvent être atteintes si l'on utilise la spectrométrie de masse (SM) avec détection sélective des ions.
General Information
Relations
Buy Standard
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 22155
First edition
2005-10-01
Soil quality — Gas chromatographic
quantitative determination of volatile
aromatic and halogenated hydrocarbons
and selected ethers — Static headspace
method
Qualité du sol — Dosage des hydrocarbures aromatiques et halogénés
volatils et de certains éthers par chromatographie en phase gazeuse —
Méthode par espace de tête statique
Reference number
ISO 22155:2005(E)
©
ISO 2005
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 22155:2005(E)
PDF disclaimer
This PDF file may contain embedded typefaces. In accordance with Adobe's licensing policy, this file may be printed or viewed but
shall not be edited unless the typefaces which are embedded are licensed to and installed on the computer performing the editing. In
downloading this file, parties accept therein the responsibility of not infringing Adobe's licensing policy. The ISO Central Secretariat
accepts no liability in this area.
Adobe is a trademark of Adobe Systems Incorporated.
Details of the software products used to create this PDF file can be found in the General Info relative to the file; the PDF-creation
parameters were optimized for printing. Every care has been taken to ensure that the file is suitable for use by ISO member bodies. In
the unlikely event that a problem relating to it is found, please inform the Central Secretariat at the address given below.
© ISO 2005
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized in any form or by any means,
electronic or mechanical, including photocopying and microfilm, without permission in writing from either ISO at the address below or
ISO's member body in the country of the requester.
ISO copyright office
Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.org
Web www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2005 – All rights reserved
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 22155:2005(E)
Contents Page
Foreword. iv
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Principle. 2
4 Reagents. 2
5 Apparatus . 5
6 Sampling, preservation and sample pre-treatment. 6
7 Procedure . 6
8 Calculation. 10
9 Expression of results . 10
10 Precision. 10
11 Report . 11
Annex A (informative) Relative retention times with respect to ethylbenzene-D10 of volatile
aromatic hydrocarbons and volatile halogenated hydrocarbons on following columns:
CP-Sil 5 CB and CP-Sil 13 CB. 12
Annex B (informative) Validation . 13
Bibliography . 17
© ISO 2005 – All rights reserved iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 22155:2005(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.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 22155 was prepared by Technical Committee ISO/TC 190, Soil quality, Subcommittee SC 3, Chemical
methods and soil characteristics.
iv © ISO 2005 – All rights reserved
---------------------- Page: 4 ----------------------
INTERNATIONAL STANDARD ISO 22155:2005(E)
Soil quality — Gas chromatographic quantitative determination
of volatile aromatic and halogenated hydrocarbons and
selected ethers — Static headspace method
1 Scope
This International Standard specifies a static headspace method for quantitative gas chromatographic
determination of volatile aromatic and halogenated hydrocarbons and selected aliphatic ethers in soil.
This International Standard is applicable to all types of soil.
The limit of determination is dependent on the detection system used and the quality of the methanol grade
used for the extraction of the soil sample.
Under the conditions specified in this International Standard, the following limits of determinations apply
(expressed on the basis of dry matter):
a) when using gas chromatography with a flame ionization detector (GC-FID), the typical limit of
determination is 0,2 mg/kg for volatile aromatic hydrocarbons and 0,5 mg/kg for aliphatic ethers as methyl
tert-butyl ether (MTBE) and tert-amyl methyl ether (TAME);
b) when using gas chromatography with an electron capture detector (GC-ECD), the typical limit of
determination is 0,01 mg/kg to 0,2 mg/kg for volatile halogenated hydrocarbons.
NOTE Lower limits of determination can be achieved by using mass spectrometry (MS) with selected ion detection.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 10381-1, Soil quality — Sampling — Part 1: Guidance on the design of sampling programmes
ISO 10381-2, Soil quality — Sampling — Part 2: Guidance on the design of sampling techniques
ISO 11465, Soil quality — Determination of dry matter and water content on a mass basis — Gravimetric
method
ISO 15680, Water quality — Gas-chromatographic determination of a number of monocyclic aromatic
hydrocarbons, naphthalene and several chlorinated compounds using purge-and-trap and thermal desorption
1)
ISO 22892 , Soil quality — Guidelines for the identification of target compounds by gas chromatography and
mass spectrometry
1) To be published.
© ISO 2005 – All rights reserved 1
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 22155:2005(E)
3 Principle
Test samples are taken from an untreated field moist soil sample. To prevent losses of the volatiles, samples
are taken as undisturbed as possible in the field and methanol is added immediately.
The test sample is extracted with methanol. An aliquot of the methanol extract is transferred into a headspace
vial with a defined amount of water and sealed. The temperature of the vials is stabilized in a thermostatic
system to a temperature within the range 50 °C to 80 °C to achieve specified equilibrium conditions. Gas
chromatographic analysis of the volatile compounds in gaseous phase in equilibrium with the water in the vials
is carried out by using headspace injection and an appropriate capillary column. Volatile organic compounds
are detected with appropriate detectors such as, a mass spectrometric detector (MS), a flame ionization
detector (FID), an electron capture detector (ECD), a photo-ionization detector (PID) or an electrolytic
conductivity detector (ELCD).
Identification and quantification is made by comparison of retention times and peak heights (or peak areas)
comparing to the internal standard added.
When using non-specific detectors such as FID and ECD, the confirmation of the identity of the detected
compounds and their concentrations should be done by repeating the gas chromatographic analysis, using a
column of different polarity. When using gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS), the identity
confirmation and the quantification can be done in a single run.
NOTE Other injection technique such as purge and trap followed by thermal desorption or solid phase micro-
extraction (SPME) can be used, provided that their applicability is proven.
4 Reagents
All reagents shall be of recognised analytical grade. Verify whether the reagents are applicable for this specific
purpose and are free of interfering compounds.
4.1 Water, free of volatile organic compounds, showing negligible interferences in comparison with the
smallest concentration to be determined.
A sufficient amount of water from the same batch should be available to complete each batch of analyses,
including all preparations.
4.2 Internal standard compounds, which do not interfere with the compounds present in the methanol
extract.
For the determination of volatile aromatic hydrocarbons and volatile halogenated hydrocarbons, preferably two
internal standards shall be selected.
4.2.1 Examples of suitable internal standards are:
⎯ Toluene-D8 (CAS No. 2037-26-5)
⎯ Ethylbenzene-D10 (CAS No. 25837-05-2)
⎯ 2-Bromofluorobenzene (CAS No. 1072-85-1)
4.2.2 Examples of suitable internal standards are:
⎯ 1,4-Dichlorobutane (CAS No. 110-56-5)
⎯ α,α,α,-Trifluorotoluene (CAS No. 98-08-8)
⎯ 2-Bromofluorobenzene (CAS No. 1072-85-1)
2 © ISO 2005 – All rights reserved
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 22155:2005(E)
4.3 Volatile aromatic hydrocarbons
Compound CAS No.
Benzene 71-43-2
Toluene 108-88-3
Ethylbenzene 100-41-4
o-Xylene 95-47-6
m-Xylene 108-38-3
p-Xylene 106-42-3
Styrene 100-42-5
Naphthalene 91-20-3
4.4 Volatile halogenated hydrocarbons
Compound CAS No.
Dichloromethane 75-09-2
Trichloromethane 67-66-3
Tetrachloromethane 56-23-5
1,1-Dichloroethane 75-34-3
1,2-Dichloroethane 107-06-2
1,1,1-Trichloroethane 79-01-6
1,1,2-Trichloroethane 79-00-5
1,2-Dichloropropane 78-87-5
1,2,3-Trichloropropane 98-18-4
cis-1,3-Dichloropropene 10061-01-5
trans-1,3-Dichloropropene 10061-02-6
cis-1,2-Dichloroethene 156-59-2
trans-1,2-Dichloroethene 156-60-5
3-Chloropropene 107-05-1
Trichloroethene 79-01-6
Tetrachloroethene 127-18-4
Monochlorobenzene 108-90-7
1,2-Dichlorobenzene 95-50-1
4.5 Aliphatic ethers
Compound CAS No.
methyl tert-butyl ether (MTBE) 1634-04-4
tert-amyl methyl ether (TAME) 994-05-8
NOTE This method can also be used for volatile organic compounds not included in this International Standard,
provided it has been validated for each new compound.
© ISO 2005 – All rights reserved 3
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 22155:2005(E)
4.6 Methanol (CAS-No. 67-56-1), as a solvent for the extraction of soil samples and for the preparation of
standard solutions.
NOTE Other solvents which are readily soluble in water and do not interfere with the analytical process can be used
as well, for example dimethylformamide (DMF) and dimethylsulfoxide (DMSO).
4.7 Carrier gases for gas chromatography, nitrogen or argon-methane mixture ultrapure.
Other gases for gas chromatography shall be used in accordance with the instrument manufacturer's
instructions.
4.8 Standard solutions
4.8.1 Standard stock solutions for the volatile compounds in methanol
Prepare the stock solutions by adding defined amounts (e.g. 100 µl) of each standard compound (4.3 and 4.4)
with a microlitre syringe. Immerse the tip of the needle in the solvent methanol and weigh with an accuracy of
0,1 mg.
NOTE 1 A convenient concentration (4 mg/ml) of the standard stock solution is obtained by weighing 100 mg of the
standard substance and dissolving it in 25 ml of the solvent. The solution is stable for about 6 months when stored at
−18 °C.
NOTE 2 For practical reasons, mixed standard stock solutions can also be prepared.
4.8.2 Internal standard stock solutions in methanol
Prepare the internal standard stock solutions with the individual internal standard compounds (4.2.1 and 4.2.2)
in the same manner as in 4.8.1.
The containers containing the solutions shall be marked or weighed so that any evaporation losses of the
solvent may be recognised. The solutions shall be stored in volumetric flasks with ground glass stoppers at a
temperature of 4 °C ± 2° C in the dark. Prior to use, they shall be brought to ambient temperature.
4.8.3 Intermediate mixed standard solutions
Prepare intermediate mixed standard solutions by mixing a defined volume of each individual standard stock
solution or a mixed standard stock solution and dilute with methanol.
NOTE A typical concentration is 40 µg/ml.
Store the intermediate mixed standard solutions at 4 °C ± 2° C not longer than 3 months.
4.8.4 Working standard solutions
Prepare at least five different concentrations (e.g. from 0,2 µg/ml to 3,2 µg/ml) by suitable dilutions of the
intermediate mixed standard solutions. Add 50 µl to 500 µl of these concentrations to 10 ml of methanol using
a microlitre syringe.
4.8.5 Working internal standard solutions
Prepare the working internal standard solutions of defined concentration (e.g. 0,4 µg/ml) as described in 4.8.3
and 4.8.4.
4.8.6 Aqueous calibration standard solutions
Prepare the calibration solutions (see Table 1) by adding a defined amount (e.g. 50 µl) of working standard
solutions and internal standard solutions to a defined volume (e.g. 10 ml) of water in an appropriate
headspace vial. Use a syringe and immerse the top of the needle in the water. Seal the vial tightly with a crimp
cap fitted with polytetrafluoroethylene (PTFE) coated septum. The total volume of the methanol used for
4 © ISO 2005 – All rights reserved
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 22155:2005(E)
calibration shall be the same as for extraction of the soil sample. Make sure that the content of the organic
solvent in the final aqueous calibration standard solution does not exceed 2 % (volume fraction).
Table 1 — Example for the preparation of calibration solutions
Calibration Working standard Working internal Concentration in Quantity in Concentration in
solution solutions (4.8.4) standard working standard calibration aqueous
solutions (4.8.5) solution solution of 10 ml calibration
(sample) water solution
µl µl µg/ml ng µg/l
1 50 50 (methanol) 0 0 0
2 50 50 0,2 10 1
3 50 50 0,4 20 2
4 50 50 0,8 40 4
5 50 50 1,6 80 8
6 50 50 3,2 160 16
5 Apparatus
Usual laboratory glassware, free of interfering compounds.
All glassware shall be cleaned according to the usual procedures for this type of analysis.
5.1 Glass vials, with suitable septum, fitted with a PTFE-coated septum, capable of being hermetically
sealed in the field as well as at elevated temperatures.
⎯ Glass vials (50 ml to 100 ml) with screw caps, for field moist soil samples taken in the field.
⎯ Glass vials (10 ml for 5 ml water and 22 ml for 10 ml water) with crimped metallic caps, compatible with
the headspace system, connected to an appropriate gas chromatographic system.
5.2 Crimping pliers
5.3 Headspace system
This method was developed for using a totally automated equilibrium headspace analyser available from
several commercial sources. The system used shall meet the following specifications.
The system shall be capable of
⎯ keeping the vials at a constant temperature (between 50 °C and 80 °C), and
⎯ transferring accurately a representative portion of the headspace into a gas chromatograph fitted with
capillary columns.
5.4 Shaking machine
A shaking machine with horizontal movement (200 movements to 300 movements per min).
5.5 Capillary columns
Fused silica capillary columns with a non-polar or semi-polar stationary phase allowing sufficient separation of
the compounds of interest. A thick film of stationary phase increases the efficiency of the separation of more
volatile compounds.
Examples are given in 7.4.
© ISO 2005 – All rights reserved 5
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 22155:2005(E)
5.6 Gas chromatograph
A gas chromatograph equipped with one or two appropriate detectors. Detectors like flame ionization detector
(FID), electron capture detector (ECD), photo-ionization detector (PID) or electrolytic conductivity detector
(ELCD) and mass spectrometer (MS) can be used, depending on the substances to be analysed and their
target level of contamination. The mass spectrometer should be able of operating over the total mass range of
interest and being equipped with a data system capable of quantifying ions using selected m/z values.
5.7 Electronic integrator or computer with chromatographic software.
5.8 Syringes, 5 µl, 10 µl, 50 µl ,100 µl, 250µl and 500 µl volumes.
6 Sampling, preservation and sample pre-treatment
Sampling shall be carried out according to ISO 10381-1, using equipment specified in ISO 10381-2 after
coordination with the analytical laboratory.
Exposure of samples to air, even during sampling, shall be avoided as far as possible.
Samples shall be analysed as soon as possible. Samples shall be stored in the dark at a temperature of
4 °C ± 2 °C no longer than 4 days. Samples shall not be pretreated.
For the determination of volatile organic compounds, it is strongly recommended to take the test sample under
controlled conditions in the field, to add methanol there as described in 7.2 and to properly seal the sample
container. Make sure that the sample is completely covered with methanol. For practical reasons, it is
convenient to transfer a defined volume of soil, using an appropriate device into a pre-weighed vial, which is
filled with a defined volume of methanol. Prevent leakages by cleaning the top of the vessel before sealing it.
The soil samples should be taken from undisturbed material using an appropriate sample cutter of known
volume, e.g. a modified 20-ml disposable plastic syringe with the tip cut off. The soil sample should be
collected immediately after exposing a fresh soil surface of the drilling core, e.g. an open window sampler or
trial pit wall. The incorporation of material, like roots or stones, should be avoided as far as possible. At least
one blank sample on every site shall be prepared in the field, by opening the prepared vial for the same time
period as that necessary for the soil sample.
The sampling vials should be kept dark in a cooler (before and after sampling) throughout the entire
transportation.
Determine the dry matter content of the field moist sample according to ISO 11465. For the determination of
dry matter content, a separate sample container should be completely filled with field-moist soil and sealed
immediately, and opened only to take the test sample for measurement.
NOTE The loss of volatile components from solid samples is difficult to avoid. As the number of manipulative
operations used in the handling of the sample increases, the loss of volatile components will become more significant.
7 Procedure
7.1 Blank determination
For each series of samples, a solvent blank determination shall be carried out by adding 10 µl to 100 µl of
methanol (4.6) to 5 ml to 10 ml of water (4.1), as it is done with a sample. Ensure that no contam
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 22155
Première édition
2005-10-01
Qualité du sol — Dosage des
hydrocarbures aromatiques et halogénés
volatils et de certains éthers par
chromatographie en phase gazeuse —
Méthode par espace de tête statique
Soil quality — Gas chromatographic quantitative determination of
volatile aromatic and halogenated hydrocarbons and selected ethers —
Static headspace method
Numéro de référence
ISO 22155:2005(F)
©
ISO 2005
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 22155:2005(F)
PDF – Exonération de responsabilité
Le présent fichier PDF peut contenir des polices de caractères intégrées. Conformément aux conditions de licence d'Adobe, ce fichier
peut être imprimé ou visualisé, mais ne doit pas être modifié à moins que l'ordinateur employé à cet effet ne bénéficie d'une licence
autorisant l'utilisation de ces polices et que celles-ci y soient installées. Lors du téléchargement de ce fichier, les parties concernées
acceptent de fait la responsabilité de ne pas enfreindre les conditions de licence d'Adobe. Le Secrétariat central de l'ISO décline toute
responsabilité en la matière.
Adobe est une marque déposée d'Adobe Systems Incorporated.
Les détails relatifs aux produits logiciels utilisés pour la création du présent fichier PDF sont disponibles dans la rubrique General Info
du fichier; les paramètres de création PDF ont été optimisés pour l'impression. Toutes les mesures ont été prises pour garantir
l'exploitation de ce fichier par les comités membres de l'ISO. Dans le cas peu probable où surviendrait un problème d'utilisation,
veuillez en informer le Secrétariat central à l'adresse donnée ci-dessous.
© ISO 2005
Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, 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 et les microfilms, sans l'accord écrit
de l'ISO à l'adresse ci-après ou du comité membre de l'ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
Tel. + 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 2005 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 22155:2005(F)
Sommaire Page
Avant-propos. iv
1 Domaine d'application. 1
2 Références normatives . 1
3 Principe. 2
4 Réactifs . 2
5 Appareillage . 5
6 Échantillonnage, conservation et traitement préliminaire des échantillons. 6
7 Mode opératoire . 7
8 Calculs . 10
9 Expression des résultats . 11
10 Fidélité . 11
11 Rapport . 11
Annexe A (informative) Temps de rétention relatifs par rapport à l'éthylbenzène-D10 des
hydrocarbures aromatiques volatils et des hydrocarbures halogénés volatils sur les
colonnes suivantes: CP-Sil 5 CB et CP-Sil 13 CB . 12
Annexe B (informative) Validation . 13
Bibliographie . 17
© ISO 2005 – Tous droits réservés iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 22155:2005(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 (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 22155 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 190, Qualité du sol, sous-comité SC 3, Méthodes
chimiques et caractéristiques du sol.
iv © ISO 2005 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 4 ----------------------
NORME INTERNATIONALE ISO 22155:2005(F)
Qualité du sol — Dosage des hydrocarbures aromatiques et
halogénés volatils et de certains éthers par chromatographie en
phase gazeuse — Méthode par espace de tête statique
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale spécifie une méthode statique avec espace de tête pour le dosage
quantitatif par chromatographie en phase gazeuse des hydrocarbures aromatiques et halogénés volatils et de
certains éthers aliphatiques dans le sol.
La présente Norme internationale est applicable à tous les types de sol.
La limite de dosage dépend du système de détection et de la qualité du méthanol utilisé pour l’extraction de
l’échantillon de sol.
Dans les conditions spécifiées dans la présente Norme internationale, les limites de dosage suivantes
(exprimées en matière sèche) s’appliquent:
a) lorsqu’on utilise la chromatographie en phase gazeuse avec détecteur à ionisation de flamme (CG-FID),
la limite de dosage applicable est de 0,2 mg/kg pour les hydrocarbures aromatiques volatils et de
0,5 mg/kg pour les éthers aliphatiques sous la forme de méthyl tert-butyl éther (MTBE) et de tert-amyl
méthyl éther (TAME);
b) lorsqu’on utilise la chromatographie en phase gazeuse avec détecteur à capture d’électrons (CG-ECD),
la limite de dosage applicable est de 0,01 mg/kg à 0,02 mg/kg pour les hydrocarbures halogénés volatils.
NOTE Des limites de dosage plus faibles peuvent être atteintes si l’on utilise la spectrométrie de masse (SM) avec
détection sélective des ions.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 10381-1, Qualité du sol — Échantillonnage — Partie 1: Lignes directrices pour l'établissement des
programmes d'échantillonnage
ISO 10381-2, Qualité du sol — Échantillonnage — Partie 2: Lignes directrices pour les techniques
d'échantillonnage
ISO 11465, Qualité du sol — Détermination de la teneur pondérale en matière sèche et en eau — Méthode
gravimétrique
ISO 15680, Qualité de l'eau — Dosage par chromatographie en phase gazeuse d'un certain nombre
d'hydrocarbures aromatiques monocycliques, du naphtalène et de divers composés chlorés par dégazage,
piégeage et désorption thermique
© ISO 2005 – Tous droits réservés 1
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 22155:2005(F)
1)
ISO 22892:— , Qualité du sol — Lignes directrices pour l'identification des composés cibles par chromatographie
en phase gazeuse/spectrométrie de masse
3 Principe
Les échantillons pour essai sont prélevés dans un échantillon de sol brut non traité. Pour éviter les pertes de
matières volatiles, les échantillons sont prélevés en perturbant le moins possible les conditions du sol et en
ajoutant immédiatement le méthanol sur le terrain.
L’échantillon pour essai est extrait à l’aide de méthanol. Une aliquote de l’extrait au méthanol est ajoutée dans
un flacon à espace de tête avec une quantité définie d’eau et le flacon est bouché hermétiquement. La
température des flacons est stabilisée dans un système thermostaté entre 50 °C et 80 °C pour obtenir des
conditions d’équilibre spécifiées. L’analyse par chromatographie en phase gazeuse des composés volatils en
phase gazeuse en équilibre avec l’eau dans les flacons est effectuée en utilisant l’injection de l’espace de tête
et une colonne capillaire appropriée. Les composés organiques volatils sont détectés avec des détecteurs
appropriés, comme le spectromètre de masse (SM), le détecteur à ionisation de flamme (FID), le détecteur à
capture d’électrons (ECD), le détecteur à photo-ionisation (PID) ou le détecteur à conductivité électrolytique
(ELCD).
L’identification et la quantification s’effectuent par comparaison des temps de rétention et des hauteurs de
pics (ou des aires de pics) par rapport à un étalon interne ajouté.
Si l’on utilise des détecteurs non spécifiques, tels que FID et ECD, il convient de confirmer l’identité des
composés détectés et leur concentration en répétant l’analyse chromatographique en phase gazeuse sur une
colonne de polarité différente. Si l’on utilise le couplage chromatographie en phase gazeuse/spectrométrie de
masse (CPG-SM), la confirmation d’identité et la quantification peuvent se faire en une seule opération.
NOTE D’autres techniques d’injection, telles que la purge et le piégeage suivis d’une désorption thermique ou d’une
micro-extraction en phase solide (SPME), peuvent être utilisées si leur aptitude à l’emploi est prouvée.
4 Réactifs
Tous les réactifs doivent être de qualité analytique reconnue. Vérifier si les réactifs sont utilisables vers
l’objectif visé et sont exempts de composés interférents.
4.1 Eau, exempte de composés organiques volatils et ne causant que des perturbations négligeables
comparées à la concentration la plus faible à déterminer.
Il convient que la quantité d’eau disponible provenant d’un même lot soit suffisante pour effectuer toutes les
analyses et, également, toutes les préparations.
4.2 Composés étalons internes, n’interférant pas avec les composés présents dans l'extrait au méthanol.
Il est préférable de choisir deux étalons internes pour le dosage des hydrocarbures aromatiques volatils et le
dosage des hydrocarbures halogénés volatils.
4.2.1 Exemples d’étalons internes appropriés pour les hydrocarbures aromatiques volatils:
⎯ Toluène-D8 (n° CAS 2037-26-5)
⎯ Éthylbenzène-D10 (n° CAS 25837-05-2)
⎯ 2-Bromofluorobenzène (n° CAS 1072-85-1)
1) À publier.
2 © ISO 2005 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 22155:2005(F)
4.2.2 Exemples d’étalons internes appropriés pour les hydrocarbures halogénés volatils:
⎯ 1,4-Dichlorobutane (n° CAS 110-56-5)
⎯ α,α,α,-Trifluorotoluène (n° CAS 98-08-8)
⎯ 2-Bromofluorobenzène (n° CAS 1072-85-1)
4.3 Hydrocarbures aromatiques volatils
Composé N° CAS
Benzène 71-43-2
Toluène 108-88-3
Éthylbenzène 100-41-4
o-Xylène 95-47-6
m-Xylène
108-38-3
p-Xylène 106-42-3
Styrène 100-42-5
Naphtalène 91-20-3
4.4 Hydrocarbures halogénés volatils
Composé N° CAS
Dichlorométhane 75-09-2
Trichlorométhane 67-66-3
Tétrachlorométhane 56-23-5
1,1-Dichloroéthane 75-34-3
1,2-Dichloroéthane 107-06-2
1,1,1-Trichloroéthane 79-01-6
1,1,2-Trichloroéthane 79-00-5
1,2-Dichloropropane 78-87-5
1,2,3-Trichloropropane 98-18-4
cis-1,3-Dichloropropène 10061-01-5
trans-1,3-Dichloropropène 10061-02-6
cis-1,2-Dichloroéthène 156-59-2
trans-1,2-Dichloroéthène 156-60-5
3-Chloropropène 107-05-1
Trichloroéthène 79-01-6
Tétrachloroéthène 127-18-4
Monochlorobenzène 108-90-7
1,2-Dichlorobenzène 95-50-1
4.5 Éthers aliphatiques
Composé N° CAS
Méthyl tert-butyl éther (MTBE) 1634-04-4
tert-Amyl méthyl éther (TAME) 994-05-8
NOTE Cette méthode peut être étendue à d’autres composés volatils non inclus dans la présente Norme
internationale, dans la mesure où elle est validée pour chaque nouveau composé.
© ISO 2005 – Tous droits réservés 3
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 22155:2005(F)
4.6 Méthanol (N° CAS 67-56-1), en tant que solvant pour l’extraction de l’échantillon de sol et pour la
préparation des solutions étalons.
NOTE D’autres solvants aisément solubles dans l’eau et qui n’interfèrent pas avec le processus analytique peuvent
également être utilisés, par exemple la diméthylformamide (DMF) et le diméthylsulfoxyde (DMSO).
4.7 Gaz vecteur pour la chromatographie en phase gazeuse, azote ou mélange d’argon et de méthane
ultra-pur.
Les autres gaz pour chromatographie en phase gazeuse doivent être utilisés conformément aux instructions
du fabricant des instruments.
4.8 Solutions étalons
4.8.1 Solutions mères étalons pour composés volatils dans le méthanol
Préparer les solutions mères en injectant une quantité définie (par exemple 100 µl) des divers composés
étalons (4.3 et 4.4) avec une microseringue dont le bout de l’aiguille est immergé sous la surface du méthanol
et peser avec une précision de 0,1 mg.
NOTE 1 Une concentration adéquate (4 mg/ml) de solution mère étalon est obtenue en pesant 100 mg de la substance
étalon et en la dissolvant dans 25 ml de solvant. La solution est stable pendant environ 6 mois si elle est conservée à
−18 °C.
NOTE 2 Il est également possible, pour des raisons pratiques, de préparer des solutions mères étalons déjà
mélangées.
4.8.2 Solutions mères étalons internes dans le méthanol
Préparer les solutions mères étalons internes à partir des différents composés étalons internes (4.2.1 et 4.2.2)
de la même manière qu’en 4.8.1.
Les conteneurs contenant les solutions doivent être marqués ou pesés de façon à permettre de détecter toute
perte du solvant par évaporation. Les solutions doivent être conservées dans des fioles jaugées avec
bouchon en verre rodé à une température de 4 °C ± 2 °C et à l’abri de la lumière. Elles doivent être ramenées
à température ambiante avant utilisation.
4.8.3 Solutions étalons mixtes intermédiaires
Préparer les solutions étalons mixtes intermédiaires en mélangeant un volume défini de chacune des
solutions mères étalons, puis en diluant avec du méthanol ou en diluant des solutions mères étalons déjà
mélangées.
NOTE La concentration type est de 40 µg/ml.
Conserver les solutions étalons mixtes intermédiaires à 4 °C ± 2 °C pendant une durée maximale de trois
mois.
4.8.4 Solutions étalons de travail
Préparer au moins cinq solutions de concentration différente (par exemple de 0,2 µg/ml à 3,2 µg/ml) par
dilution appropriée de solutions étalons mixtes intermédiaires. Ajouter de 50 µl à 500 µl de ces concentrations
dans 10 ml de méthanol à l’aide d’une microseringue.
4.8.5 Solutions étalons internes de travail
Préparer également des solutions étalons internes de travail de concentration définie (par exemple 0,4 µg/ml)
de la manière décrite en 4.8.3 et en 4.8.4.
4 © ISO 2005 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 22155:2005(F)
4.8.6 Solutions aqueuses d’étalonnage
Préparer les solutions d’étalonnage (voir Tableau 1) en ajoutant une quantité définie (par exemple 50 µl) de
solutions étalons de travail et de solutions étalons internes à un volume défini d’eau (par exemple 10 ml) dans
un flacon à espace de tête approprié. Utiliser une seringue et immerger le bout de l’aiguille sous la surface de
l’eau. Fermer le flacon de façon hermétique avec un bouchon serti, muni d’un septum revêtu intérieurement
de polytétrafluoréthylène (PTFE). Le volume total de solvant et de méthanol utilisé pour l’étalonnage doit être
le même que pour l’analyse de l’extrait au méthanol dans l’échantillon de sol. Vérifier que, dans la solution
aqueuse d’étalonnage finale, la teneur en solvant organique ne dépasse par 2 % (fraction volumique).
Tableau 1 — Exemple de préparation des solutions d'étalonnage
Quantité dans
Concentration
Solutions étalons Concentration la solution
Solution Solutions étalons dans la solution
internes de dans la solution d’étalonnage de
d’étalonnage de travail (4.8.4) aqueuse
travail (4.8.5) étalon de travail 10 ml d’eau
d’étalonnage
(échantillon)
µl µl µg/ml ng µg/l
1 50 50 (méthanol) 0 0 0
2 50 50 0,2 10 1
3 50 50 0,4 20 2
4 50 50 0,8 40 4
5 50 50 1,6 80 8
6 50 50 3,2 160 16
5 Appareillage
Verrerie courante de laboratoire exempte de composés interférents.
Toute la verrerie doit être lavée conformément aux pratiques habituelles pour ce type d’analyse.
5.1 Flacons en verre, munis d’un septum revêtu de PTFE, devant pouvoir être bouchés hermétiquement
sur le terrain comme à température élevée.
⎯ Flacons de 50 ml à 100 ml, à bouchon à vis, pour les échantillons de sol brut prélevés sur le terrain.
⎯ Flacons de 10 ml pour 5 ml d’eau à 22 ml pour 10 ml d’eau, à bouchon métallique serti, compatible avec
le système à espace de tête raccordé à un système de chromatographie en phase gazeuse approprié.
5.2 Pinces à sertir
5.3 Système à espace de tête
La méthode a été élaborée pour utiliser un analyseur à espace de tête équilibré, totalement automatisé,
disponible chez divers fabricants. Le système utilisé doit respecter les spécifications suivantes.
Il doit être capable de
⎯ régler et de maintenir la température des flacons (entre 50 °C et 80 °C), et
⎯ transférer avec exactitude une partie représentative de l’échantillon de l’espace de tête dans un
chromatographe en phase gazeuse, équipé de colonnes capillaires.
© ISO 2005 – Tous droits réservés 5
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 22155:2005(F)
5.4 Agitateur
Agitateur animé d’un mouvement horizontal (de 200 mouvements à 300 mouvements par min).
5.5 Colonnes capillaires
Colonnes capillaires en silice fondue avec phase stationnaire non polaire ou semi-polaire permettant une
séparation suffisante des composés d’intérêt. Un film épais de phase stationnaire augmente l’efficacité de la
séparation des composés plus volatils.
Des exemples sont donnés en 7.4.
5.6 Chromatographe en phase gazeuse
Un chromatographe équipé d’un ou de deux détecteurs appropriés. Les détecteurs à ionisation de flamme
(FID), à capture d’électrons (ECD), à photo-ionisation (PID), à conductivité électrolytique (ELCD) et le
spectromètre de masse (SM) peuvent être utilisés en fonction des substances à analyser et de leur niveau
cible de contamination. Il convient que le spectromètre de masse puisse fonctionner sur toute la plage des
masses intéressantes et comporte un système de traitement des données capable de quantifier les ions à
partir des valeurs m/z sélectionnées.
5.7 Intégrateur électronique ou ordinateur avec logiciel de chromatographie
5.8 Seringues, de 5 µl, 10 µl, 50 µl ,100 µl, 250µl et 500 µl de volume.
6 Échantillonnage, conservation et traitement préliminaire des échantillons
L’échantillonnage doit être effectué conformément à l’ISO 10381-1 avec l’équipement spécifié dans
l’ISO 10381-2 après coordination avec le laboratoire d’analyse.
Il faut éviter le plus possible l’exposition des échantillons à l’air, même durant l’échantillonnage.
Les échantillons doivent être analysés le plus vite possible. Ils doivent être conservés à l’abri de la lumière, à
une température de 4 °C ± 2 °C, au maximum 4 jours. Ils ne doivent pas subir de traitement préalable.
Pour déterminer la teneur en composés organiques volatils, il est vivement recommandé de prélever
l’échantillon sur le terrain dans des conditions contrôlées, d’ajouter le méthanol de la manière décrite en 7.2 et
de boucher le tout de façon hermétique. Vérifier que l’échantillon est complètement recouvert de méthanol.
Dans la pratique, il s’est révélé commode d’ajouter, à l’aide d’un dispositif approprié, un volume défini de sol
dans un flacon préalablement pesé et rempli d’un volume défini de méthanol. Nettoyer le haut du récipient
avant son bouchage pour éviter les fuites. Il convient de prélever les échantillons de sol à partir d’un matériau
non perturbé à l’aide d’un outil de carottage de volume connu, par exemple une seringue jetable en plastique
de 20 ml modifiée par découpage de sa pointe. Il est recommandé de recueillir l’échantillon immédiatement
après l’exposition de la carotte de sol brut en utilisant, par exemple, un échantillonneur à fenêtre ou la paroi
d’un trou de prospection. Il convient d’éviter, si possible, de prélever des matériaux tels que des racines ou
des pierres. Au moins un échantillon à blanc par site doit être préparé sur place en ouvrant le flacon préparé
pendant le même intervalle de temps que pour l’échantillon de sol.
Il convient de conserver les flacons d’échantillonnage à l’abri de la lumière dans des boîtes réfrigérées (avant
et après l’échantillonnage) et pendant tout le transport.
Déterminer la teneur en matière sèche de l’échantillon de sol brut conformément à l’ISO 11465. Pour effectuer
cette détermination, il est recommandé de remplir complètement de sol brut un flacon d’échantillonnage
séparé, de boucher le flacon immédiatement et de ne le rouvrir que pour prélever la prise d’essai pour la
mesure.
NOTE Il est difficile d’éviter la perte de composés volatils. Plus le nombre de manipulations de l’échantillon augmente
et plus la perte de composés volatils devient significative.
6 © ISO 2005 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO 22155:2005(F)
7 Mode opératoire
7.1 Dosage à blanc
Procéder à un dosage à blanc pour chaque série d’échantillons en ajoutant de 10 µl à 100 µl de méthanol
(4.6) à 5 ml à 10 ml d’eau (4.1), comme il est fait sur un échantillon. Vérifier l’absence de contamination par
l’atmosphère du laboratoire.
7.2 Extraction
Prélever une quantité définie d’échantillon pour essai (de 25 g à 50 g) de la manière indiquée à l’Article 6 avec
un dispositif d’échantillonnage et la placer dans un flacon (de 50 ml à 100 ml) (5.1) préalablement pesé et
rempli d’une quantité définie de méthanol (de 25 ml à 50 ml). Visser le bouchon muni d’un septum revêtu de
PTFE sur le flacon. Après transport des flacons bouchés hermétiquement, de préférence à l’abri de la lumière
dans des boîtes réfrigérées, jusqu’au laboratoire, peser les flacons, les placer sur l’agitateur à mouvement
horizontal (5.4) et agiter pendant 30 min.
D’autres agitateurs peuvent être utilisés, par exemple des agitateurs à retournement complet. Dans la mesure
où l’agitation est moins intense, il convient toutefois d’allonger à 1 h le temps d’agitation.
7.3 Préparation
Enlever le flacon de l’agitateur et laisser reposer entre 10 min et 15 min pour faire décanter les matières
solides.
Si les matières solides ne décantent pas au repos, centrifuger pendant 10 min à une vitesse de rotation
donnant une accélération radiale de 2 000 g.
Transférer un volume défini d’eau (de 5 ml à 10 ml) dans un flacon à espace de tête. Injecter de 10 µl à 100 µl
d’extrait au méthanol, obtenu conformément à 7.2, au fond du flacon et boucher hermétiquement avec un
bouchon serti muni d’un septum revêtu de PTFE. À partir du moment où les échantillons d’eau sont dopés,
procéder à l’analyse quasiment de la même manière que pour une analyse de l’eau. Préparer également de la
même manière des échantillons contenant le même volume [de 10 µl à 100 µl de solutions d’étalonnage
(4.8.6)].
NOTE 1 Une limite de détection plus faible pourrait être obtenue par addition de NaCl (par exemple 3 g par 10 ml).
Stabiliser la température dans l’espace de tête de la manière suivante:
Placer les flacons contenant les échantillons d’eau sur le plateau du système à espace de tête, thermostaté à
une température fixe comprise entre 50 °C et 80 °C pendant au moins 30 min et pendant la même durée pour
tous les flacons.
NOTE 2 Pour les équipements spécifiques travaillant à l’équilibre, le temps nécessaire pour atteindre l’équilibre peut
varier en fonction de la substance organique volatile et du volume des flacons utilisés. L’expérience montre qu’il faut au
moins 30 min.
7.4 Analyse par chromatographie en phase gazeuse
7.4.1 Généralités
Exemple de conditions d’analyse par chromatographie en phase gazeuse:
Phase stationnaire: faible polarité, par exemple DB 5, DB 624, DB 1701 volatils Restek
Épaisseur de film: de 1 µm à 3 µm
Longueur de colonne: de 50 m à 60 m
© ISO 2005 – Tous droits réservés 7
---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO 22155:2005(F)
Diamètre interne: de 0,25 mm à 0,32 mm
Température de l’étuve: 40 °C pendant 4 min
de 4 °C/min jusqu’à 200 °C
200 °C pendant 10 min
Température du détecteur: 300 °C
Gaz vecteur: hélium
Débit de gaz: de 20 cm/s à 30 cm/s
Entrée: 200 °C
Rapport d’injection: 1:20
Exemple de conditions dans l’échantillonneur à espace de tête:
Four: 80 °C
Aiguille ou ligne de transfert: 90 °C
Volume d’échantillonnage: 1 ml
Temps d’équilibrage du flacon: 30 min
Il convient que la séparation des pics soit meilleure que 90 % (R = 2). Dans les conditions décrites, la paire de
composés critique pour la séparation est l’éthylbenzène et l’éthylbenzène-D10.
Utiliser un détecteur à capture d’électrons (ECD) ou un détecteur à conductivité électrolytique (ELCD,
détecteur de Hall) pour détecter les hydrocarbures halogénés. La sensibilité d’un ECD varie avec la nature de
l’élément analysé et ce type de détecteur peut être plus sensible qu’un spectromètre de masse pour les
composés tri- ou tétrahalogénés. Un détecteur à ionisation de flamme (FID) peut être utilisé comme détecteur
universel des hydrocarbures (aliphatiques, aromatiques et certains halogénés) alors qu’un détecteur à photo-
ionisation (PID) peut être utilisé pour les composés aromatiques.
Lorsqu’on utilise des détecteurs non spécifiques tels que FID ou ECD, il convient de confirmer l’identité des
composés détectés et leur concentration en répétant l’analyse chromatographique en phase gazeuse sur une
colonne de polarité différente.
Analyse par chromatographie en phase gazeuse avec spectrométrie de masse: des spectromètres de masse
peuvent être utilisés pour détecter tous les composés organiques volatils, pour confirmer leur présence et les
identifier en fonction de leur temps de rétention et de leur spectre de masse. Pour les critères d’identification
par CPG/SM et détection sélective de la masse, consulter l’ISO 15680 et l’ISO 22892. Lorsque le détecteur
utilisé est un spectromètre de masse, enregistrer les spectres correspondants en mode de balayage total sur
la plage de masse pertinente comprise entre 35 u et 260 u, avec une limite supérieure d’au moins 10 u
au-dessus de la masse moléculaire la plus élevée étudiée. Régler l’énergie des électrons à environ − 70 eV.
Si, pour une meilleure sensibilité, seuls certains ions sélectionnés sont détectés, enregistrer au moins trois
ions de diagnostic et, de préférence, ceux qui ont les valeurs u les plus élevées.
7.4.2 Étalonnage
Analyser la série complète des solutions aqueuses d’étalonnage (4.8.6) préparées comme suit:
Transférer 10 ml d’eau (4.1) dans un flacon à espace de tête. Injecter 50 µl de chaque solution étalon de
travail et de chaque solution étalon interne au fond du flacon à espace de tête et boucher hermétiquement
avec un bouchon serti muni d’un septum revêtu de PTFE.
8 © ISO 2005 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 12 ----------------------
ISO 22155:2005(F)
Placer les flacons sur le plateau de l’échantillonneur à espace de tête. Après chauffage de l’échantillon
jusqu’à 80 °C pendant 30 min, procéder à une analyse par chromatographie en phase gazeuse avec injection
d’espace de tête. Procéder à l’étalonnage avec au moins cinq points pour chaque composé en utilisant un ou
plusieurs composés étalons internes. Calculer ensuite sur cette base la fonction d’étalonnage de chaque
composé.
La fonction d’étalonnage n’est valable que dans certaines conditions opératoires et il convient de la recalculer
si ces conditions changent. Elle n’a pas besoin d’être renouvelée pour chaque lot d’échantillons. En analyse
de routine, il suffit de la vérifier par un étalonnage en deux points.
Enregistrer le chromatogramme des solutions d
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.