第7回（2004年第4回）定例オープンセミナー資料

2005年1月31日 （その1）

題目

保存処理木材に由来するホウ素の環境内挙動

発表者

中山友栄 （京都大学生存圏研究所・ミッション専攻研究員）

関連ミッション

• ミッション 1 （環境計測・地球再生）
• ミッション 4 （循環型資源・材料開発）

要旨

1) はじめに

ホウ素化合物は木材保存剤（防虫剤）として使用されている。ホウ素は高い安全性を有するが、処理木材から容易に成分が溶脱するという特徴をもっているので、日本では家具や土台など直接水に接しない場所に主として使われている。しかし、家具などに使用されている処理材の廃棄時には環境への流出が懸念される。しかし、生活圏、森林圏、大気圏を包含した水循環全体をターゲットとするホウ素を含む保存剤中の元素の循環に関する研究はほとんど行われていない。そこで、ホウ素の安定同位体（¹⁰B、¹¹B）を指標として用い、環境に存在しているホウ素の起源特定、またホウ素の環境内挙動を把握することを目指している。その第一段階としての目的は、処理薬剤に含まれる有効成分としてのホウ素や処理材中のホウ素、処理された木材から溶脱したホウ素などの、安定同位体比を測定し、各段階でどのような同位体比を有するのかと、いうことを明確にすることである。

2) 研究方法

薬剤処理の過程で同位体分別が起こる可能性

スギ（心・辺材）、ベイツガ（心・辺材）、タケ、ゴムノキの試験片（10 (R) × 20 (T) × 50 (L) mm）を用いた。処理薬剤は四ホウ酸ナトリウム（無水）を用い、処理濃度は 1 % Na₂B₄O₇ （ホウ素濃度 0.21 %）で含浸した。四ホウ酸ナトリウム溶液を減圧注入し、その後、処理木材は耐候操作（JIS K1571）を行った。

(1) ICP-MS 試料作製方法

• 木材試料
  木材試料を小片に砕き、るつぼに入れ、マッフル炉で到達温度 600 ℃（昇温速度 10 ℃/min）、保持時間 3 時間という条件で灰化を行った。灰化処理後の試料を 68 % の硝酸 3 ml と同量のイオン交換水を用いて溶解し、その後、0.45 µm のメッシュでろ過を行った。
• 溶液試料（溶脱液）
  耐候操作によって得られた溶脱液には処理薬剤成分のみならず、木材の水溶性成分も含まれている。そのため、ホウ素以外の物質除去を目的として、下記の操作を行った。
  ホウ素選択性陰イオン交換樹脂であるアンバーライト IRA743 （オルガノ株式会社）を用いた。溶脱液は 1 ppm 程度に濃度調整を行い、溶液（20 ml）の pH を 11 以上に 2 M アンモニア水を用いて調整を行った（pH 調整）。その後、アンバーライト 10 g を充填したカラムを通過させ、溶液中のホウ素を樹脂に吸着させた。樹脂に吸着したホウ素は 2 M 塩酸を用いて溶離を行った。

(2) ICP 発光分光分析装置による上記調整試料のホウ素濃度の測定、さらに、ICP-MS （誘導結合プラズマ質量分析計）によるホウ素安定同位体比の測定（1 サンプル 5 回測定）を行った。

3) 現在までの結果

• 含浸量
  1 % Na₂B₄O₇ で含浸を行ったところ、スギ辺材の含浸量が最多く、タケが最も少なかった。処理材を灰化した試料濃度を測定した結果、スギ辺材 > スギ心材 > ベイツガ辺材 > ベイツガ心材、ゴムノキ > タケ、であった。
• 溶脱液
  耐候操作 1 日および 2 日目の溶脱液の濃度を測定した結果、いずれの試料においても、約半分が耐候操作 1 日目に溶脱していることが確認できた。耐候操作 2 日目の溶脱液のホウ素濃度は 1 日目の溶脱液の半分以下であった。
• ホウ素安定同位体比
  処理薬剤としての四ホウ酸ナトリウムのホウ素安定同位体比（δ¹¹B）は 4.085 ‰ であった。四ホウ酸ナトリウム処理材および溶脱液の δ¹¹B はいずれの材においても差が確認されなかった。

4) 今後の計画

薬剤処理過程でのホウ素安定同位体比の測定を行い、処理材およびその溶脱液についても、処理に用いた薬剤の δ¹¹B を保持していることを確認した。そこで、今後は市販の処理材におけるホウ素安定同位体比の測定を行い、生産地域による同位体比の差異、などの検討を行う予定である。