Distributions of Chromium, Copper, and Arsenic in Soils Adjacent to Stairs, a Deck, and a Sound Barrier Constructed with a Wood Preservative CCA-Treated Timbers

Chromated copper arsenate (CCA), a wood preservative, has been widely used to protect wood products from attacks by bacteria, fungi and insects. However, the use of CCA is currently forbidden or limited to some applications in many countries because the toxic elements (Cr, Cu, and As) of CCA are released into the environments during outdoor uses, which may cause adverse health effects on humans and ecological systems. This study was conducted to investigate the distributions of chromium, copper and arsenic in soils adjacent to two CCA-treated wood structures. In a 7 month old pond entry structure, ten surface soil samples (0-2.5 cm) were collected at lateral distances of 0, 0.5, and 1 m from the stairway, and nine surface soil samples were collected beneath the deck. Nine top soil samples were taken from a 2 year old sound barrier structure at lateral distances of 0, 1, and 2 m. Background surface soil samples were also collected from each structure. Samples were analyzed for some physicochemical properties such as pH, electrical conductivity, organic matter content, and soil texture. Following the extraction of the elements with a microwave digestion system, samples were analyzed for Cr, Cu, and As. The concentrations of the three elements in soils adjacent to the structures were significantly elevated compared to the background levels, indicating that the elements have been leached out of the structures. Released e1ements showed lateral concentration gradients within 1 m. The elevations of the three elements in soils underneath the deck did not seem different (background-corrected concentrations: Cr, 5.01 mg/kg; Cu, 5.50 mg/kg; As, 4.91 mg/kg), while the elements in soils near the sound barrier were elevated in the order of As>Cu>Cr with measured concentrations of 49.7, 44.7 and 52.5 mg/kg, respectively. Background As, Cu, and Cr concentrations near the sound barrier were 9.88, 30.8, and 46.5 mg/kg, respectively. These results showed that CCA constituents are released into the environment and it is suggested that risk assessment need to be conducted to investigate harmful effects of the released elements on humans and ecological systems.

방부제 CCA로 처리된 목재를 사용한 계단, 데크 및 방음벽에 인접한 토양에서 크롬, 구리 및 비소의 분포

목재 방부제인 chromated copper arsenate(CCA)는 박테리아, 곰팡이 및 곤충에 의한 공격으로부터 목재 제품을 보호할 목적으로 널리 사용되어 왔다. 그렇지만, CCA의 유해 성분인 크롬, 구리 및 비소가 사용 중에 목재로부터 환경으로 배출되어 인간 및 생태계에 영향을 줄 수 있기 때문에 많은 나라에서 사용을 금지하거나 제한된 용도로만 사용하도록 하고 있다. 이 연구는 두 개의 목재 시설물에 인접한 토양에서 크롬, 구리 및 비소의 분포를 알아보고자 실시하였다 연못 진입시설물에 대해서는 계단 바로 인접한 지점에서부터 0, 0.5 및 1m의 수평 거리에서 10개의 표토(0-2.5 cm) 시료를, 그리고 데크 바로 아래 지점에서는 9개의 표토 시료를 채취하였다. 방음벽에서는 시설물로부터 0, 1 및 2 m 거리에서 9개의 표토를 채취하였다. 각 구조물에 대해 배경농도를 측정하기 위한 토양시료도 채취하였다. 토양시료는 pH, 전기전도도, 유기물 함량, 입도 등의 물리화학적 성질에 대해 분석하였다. 시료는 microwave oven을 사용하여 추출한 후에 크롬, 구리 및 비소에 대해 분석하였다. 세 성분 모두 구조물과 인접한 지역에서 배경 지역에 비해 농도가 증가하여 사용 중에 목재로부터 용출되는 것을 알 수 있었다. 용출된 성분은 계단과 방음벽 시설물에서 모두 1m 이내의 거리까지 수평 이동하였다. 약 7개윌 된 데크 시설물에서 세 성분의 용출된 양은 서로 비슷하였으나 (배경 보정 농도: 크롬, 5.01 mg/kg; 구리 5.50 mg/kg; 비소 4.19 mg/kg), 방음벽 바로 아래(0 m)에서는 데크에 비해 더 높은 농도로 비소(49.7 mg/kg)>구리(44.7 mg/kg)>크롬(52.5 mg/kg)의 순서로 측정되었다. 이 때 배경농도는 비소, 구리 및 크롬에 대해 각각 9.88, 30.8 및 46.5 mg/kg이었다. 이 연구 결과를 통해 CCA 구성 성분은 방부목재로부터 환경 중으로 용출되는 것을 알 수 있었으며 그 성분들이 인간과 생태계에 미칠 악영향을 평가할 필요가 있음을 시사하였다.