クロム酸銅ヒ素(CCA)は、クロム、銅、ヒ素を様々な割合で含む木材防腐剤です。木材やその他の木製品、特に屋外で使用される製品に含浸処理を施し、微生物や昆虫による攻撃から保護するために使用されます。他の銅系木材防腐剤と同様に、処理された木材は緑がかった色になります。
CCAは1933年にインドの化学者ソンティ・カメサムによって発明され、 1934年にイギリスで特許を取得しました。1930年代半ばから木材処理に使用されており、 [ 1 ]多くの商標名で販売されています。
2003年、米国環境保護庁と木材業界は、ほとんどの住宅建設においてCCA処理木材の使用を中止することに合意しました。この合意は、CCA処理木材に含まれるヒ素への曝露を減らすことで、人々の健康と環境を保護することを目的としていました。この決定の結果、CCA処理木材は、遊具、デッキ、ピクニックテーブル、造園設備、フェンス、パティオ、歩道などの住宅構造物の建設には使用できなくなりました。[ 2 ]処理済み製品の取り扱いミス、例えば燃焼による急性中毒も深刻な懸念事項です。それにもかかわらず、CCAは、植林された松などの腐りやすい木材を、電柱、杭、擁壁構造物などの用途に利用できるようにするための、依然として人気があり経済的な選択肢となっています。
CCA製品の組成は通常、三酸化クロムまたは「クロム酸」 CrO 3、五酸化ヒ素As 2 O 5、および酸化銅(II) CuOの質量パーセントで表されます。[ 3 ]
防腐剤は、クロム酸、酸化銅、ヒ酸を重量比で0.6~6.0%含む水系混合物として塗布され(USDA、1980)、pHは1.6~2.5である。この混合物は高圧で木材に浸透される。[ 4 ]
処理された木材中のヒ素は、クロム(III)ヒ酸塩CrAsO 4および/または銅(II)ヒ酸塩Cu 3 (AsO 4 ) 2 、または比較的安定なクロム二量体-ヒ素クラスターの形で存在すると考えられている。[ 4 ]
クロムは化学固定剤として働き、防腐効果はほとんどありません。他の化学物質が木材に固定されるのを助け、化学錯体を介して木材のセルロースとリグニンに結合させます。銅は主に木材を腐朽、真菌、細菌から保護する働きをし、ヒ素は主な殺虫成分として、シロアリや海洋穿孔虫などの木材を攻撃する昆虫から木材を保護します。また、処理された木材の耐候性を向上させ、長期的には塗料の密着性を高める効果もあります。これらの化合物は、血液中に入ると人体に有害であり、通常はこれらの化合物で処理された木材を燃やすことで体内に入り込みますが、これは非常に危険です。
代替の強力な防腐剤としては、クレオソートやペンタクロロフェノールなどがあります。同様の水性防腐剤としては、アルカリ銅四級化合物(ACQ) 、銅アゾール(CuAz)、アンモニア銅亜鉛ヒ酸塩(ACZA)、クエン酸銅、銅HDO(CuHDO)などがあります。通常、高価ではありますが、より安全な選択肢は、化学物質を含まない加圧熱処理木材です。通常、これらは化学処理木材のような長期的な堅牢性と耐性に欠けます。中には水だけで加圧処理されたものもあり、通常の木材よりはるかに長持ちしますが、化学処理されたものほど虫害を防ぐ効果はなく、未処理の木材よりもカビや水害に対する耐性がはるかに高くなります。
CCAの安全性に関する懸念は、そのクロムとヒ素の含有量に集中している。[ 3 ]
ヒ素は土壌、食品、水に自然に存在し、現在でも一部の疾患の治療に使用されています。[ 5 ]しかし、特に無機形態では、接触または摂取によって多くの健康被害を引き起こす可能性があり、1986年に米国環境保護庁(EPA)によってヒト発がん性物質に指定されました(ただし、実際の発がん性リスクは依然として不明です)。飲料水中のヒ素は、世界の一部の地域で深刻な公衆衛生上の問題となっています。[ 5 ]
かゆみ、灼熱感を伴う発疹、神経症状、呼吸困難は、無印のクロム酸ヒ素系木材防腐剤の取り扱い、処理された木材から流れ出る樹液との接触などに関連している。[ 3 ]
1990年代に、CCA処理木材で作られた遊び場ではCCAが子供にリスクをもたらす可能性があることを示唆する研究が、規制措置の動機となった。[ 6 ]しかし、その後の研究では、CCA処理された遊び場のおもちゃで遊んだ子供たちの土壌と手洗い液中のヒ素濃度は対照群よりもかなり高かったが、尿と唾液サンプル中のヒ素濃度には有意差がないことがわかった。[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]
CCA処理された木材の機械加工(のこぎり、研磨、穴あけ)は、建設作業員やアマチュア大工を吸入による慢性および急性の健康リスクにさらす。[ 3 ]
CCA処理された木材は比較的毒性が低く、動物が中毒を起こすにはあり得ない量(成馬の場合、1ヶ月間毎日28g)を摂取する必要がある。しかし、木材を燃やした灰ははるかに毒性が強く、牛がこのようにして中毒を起こした例がある。[ 10 ]
CCA処理木材をミツバチの巣箱の建設に使用すると、蜂蜜中のヒ素濃度の上昇やミツバチのコロニーの冬季の損失と関連付けられています。 [ 11 ]
もう一つの懸念は、CCA処理された木材からのクロムとヒ素の溶出と、それらが環境中に放出されることです。[ 12 ]
ヒ素の溶出量と溶出速度は、地域の気候、雨や土壌の酸性度、木材製品の経過年数、CCAの施用量など、多くの要因によって大きく異なります。ある研究では、CCA処理された木材が45年後に存在したことによる土壌汚染は最小限であったことが分かりました。 [ 13 ]
土壌の腐食性が低い場合の多くの研究では、溶出量は0.5 ppm(使用中のアカマツの丸太)と低い場合もあれば、14 ppm(庭の植え込みに使用されている防腐処理済みのマツ)と高い場合もあることが示されています。木材から化学物質が溶出した場合、特に粘土質の土壌や中性よりもアルカリ性の土壌では、土壌粒子に結合する可能性が高くなります。
建設工事で残ったおがくずやその他の残渣は、最終的な木造構造物からの浸出よりも、土壌や環境へのヒ素汚染のより大きな原因となる可能性がある。[ 4 ]
急性および慢性のヒ素中毒は、工業用または家庭用の火の燃料として廃材を使用する場合など、CCA処理された木材の燃焼による煙の吸入によって引き起こされることが報告されている。[ 5 ] [ 3 ]
CCAの製造と使用は、米国におけるAWPA P23-10や南アフリカにおけるSANS 673など、さまざまな国内および国際規格によって規制されている。
米国では、住宅用木材の処理にCCAを使用することは2003年12月から禁止されている。それ以前に処理された木材は販売が許可されていたが、小売業者は警告ラベルを貼付する必要があった。[ 14 ] [ 5 ]遊具やデッキなど、既に使用されている処理済み木材製品はそのまま使用することが許可された。制限の例外として、シェイクやシングル、恒久的な木造基礎、特定の商業用途の処理が認められた。EPAはまた、木材へのCCAの工業的使用に関する規制も発行している。[ 3 ]
カナダでもCCAは住宅用途から段階的に廃止されている。[ 15 ]
欧州連合とオーストラリアの規制当局も、住宅用途でのCCA処理木材の使用を禁止したが、既に設置されている木材は交換する必要はないと考えている。[ 16 ] [ 17 ] [ 14 ]
2003年、ニュージーランドの環境リスク管理庁は、 CCAの使用をいかなる用途にも制限しないことを決定したが、CCAまたはCCA処理木材を使用した研究のうち、適切に設計された研究はほとんど行われていないと指摘している。[ 18 ]
EPAは、CCA処理された木材を扱うときは手袋を着用し、切断または研磨するときはゴーグルとマスクを着用し、決して燃やさないことを推奨しています。[ 5 ]
CCA処理された木材は、キッチンの天板、まな板、養蜂箱など、食品と接触する可能性のある場所では使用しないでください。漂白剤、酸、ソーダなどの化学物質にさらさないでください。[ 3 ]
木材の表面には、容易に剥がれ落ちる可能性のあるCCAの残留物がないか検査する必要があります。シーラントやその他のコーティングは、環境汚染のリスクを軽減します。[ 3 ]
CCA処理された木材のスクラップや廃棄物の処分は、塗料、殺虫剤、電池などの潜在的に有害な廃棄物を処理するように設計された、認可された焼却炉または管理された埋立地でのみ行うべきです。