重慶市雞場糞污重金屬含量測定分析

韋藝媛，何道領(lǐng)，王震，陳紅躍

（1.重慶市畜牧技術(shù)推廣總站，重慶401121；2.重慶市生豬產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系創(chuàng)新團隊，重慶401121）

0 引言

畜禽糞便含有豐富的有機質(zhì)、氮、磷、鉀等養(yǎng)分，常作為優(yōu)良的土壤改良劑施用于農(nóng)田。但隨著養(yǎng)殖業(yè)集約化、規(guī)模化的快速發(fā)展，一些重金屬元素如銅、鋅、砷等被廣泛應(yīng)用于飼料添加劑，而重金屬在動物體內(nèi)不僅生物效價低，且具有富集效應(yīng)，大部分隨畜禽糞便排放到體外環(huán)境中，給生態(tài)環(huán)境安全帶來巨大壓力。由于重金屬的不降解性，當(dāng)含有重金屬殘留的畜禽糞便長期施用于農(nóng)田，易造成難修復(fù)甚至不可逆的土壤污染，借由土壤-水-植物系統(tǒng)遷移轉(zhuǎn)化積累，引發(fā)農(nóng)產(chǎn)品的安全隱患，并通過食物鏈對人體健康造成威脅。

為摸清重慶市雞糞重金屬含量現(xiàn)狀，為雞糞類有機肥替代部分化肥提供物質(zhì)基礎(chǔ)，本試驗開展了全市部分區(qū)縣雞場糞污重金屬檢測工作，以期逐步摸清養(yǎng)殖場糞污中重金屬含量，并對其安全性進(jìn)行評價。

1 材料與方法

1.1 采樣點及采樣方法

1.1.1 采樣點概況

按照年出欄量1000～10000只、10000～100000只和100000只以上三種飼養(yǎng)規(guī)模將采樣點分為小型雞場、中型雞場和大型雞場三種類型。

樣品采集自重慶市15個重點養(yǎng)雞生產(chǎn)區(qū)縣，包括大中小雞場的雞糞樣品49個及有機肥樣品6個。

1.1.2 采樣方法

采用五點采樣法，即分散采集樣品5個點，每點定量取0.5kg，放到干凈的塑料布上，將樣品混勻，再用四分法剔除多余樣品（見圖1，即將混勻的樣品分成四份，留取對角的兩份），如果四分法后，重量超過1kg，繼續(xù)采用四分法，最終取1kg，用自封袋裝，貼內(nèi)標(biāo)簽，再外套一個自封袋，貼外標(biāo)簽，用不干膠封自封口，帶回備用。干樣于烘箱中65℃烘干至恒重，稱其干重。烘干后的樣品過篩100目，用于銅、鋅、鉛、鎘、鉻、砷、汞等重金屬含量的測定。

圖1 四分法

1.2 測定方法

1.2.1 銅、鋅、鉛、鉻、鎘含量測定

銅、鋅、鉛、鉻、鎘含量測定參照HJ 766-2015固廢重金屬檢測標(biāo)準(zhǔn)[1]。電熱板溫度設(shè)置為220℃，樣品加入優(yōu)級純硝酸和鹽酸各5mL，加熱消解4h，用2mol/L硝酸溶液淋洗玻璃漏斗，用水定容至50mL，用德國耶拿原子吸收分光光度計測定重金屬銅、鋅、鉛、鉻、鎘含量。

1.2.2 砷、汞含量測定

砷、汞含量測定參照NY/T 1978-2010肥料中的測定方法[2]。稱取風(fēng)干樣品0.4000g于50mL具塞比色管中，精確至0.0001g，加少許水濕潤，加入10mL（1+1）王水加熱搖勻，于沸水浴中消解2h，用去離子水稀釋至刻度，搖勻后立即吸取10ml溶液用0.02%的硫酸-重鉻酸鉀稀釋液稀釋，原子熒光測定汞含量；測定砷含量時，吸取10mL消解液于50mL比色管中，加入3mL鹽酸、5%的硫脲和5%的抗壞血酸溶液，用水稀釋至刻度，搖勻用原子熒光分光光度計測定。

1.3 數(shù)據(jù)質(zhì)量控制

1.3.1 樣品平行控制

所有樣品檢測均采用三次平行，用于測定汞含量的樣品平行間的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差＜20%；用于測定鎘含量的樣品平行間的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差＜15%；用于測定砷、鉛、銅、鋅、鉻含量的樣品平行間相對標(biāo)準(zhǔn)偏差＜10%。

1.3.2 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)控制

由于雞糞樣品沒有國家標(biāo)準(zhǔn)品，本試驗采用性質(zhì)較為相近的芹菜標(biāo)準(zhǔn)品（GSB-26）全程控制，每批次設(shè)置3個標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行質(zhì)量控制，每批次樣品數(shù)量（含樣品的3次平行）為21個，所得結(jié)果均在標(biāo)準(zhǔn)品的含量范圍內(nèi)。

1.4 研究方法

1.4.1 單因子指數(shù)評價法

單因子指數(shù)是評價環(huán)境污染程度或者環(huán)境質(zhì)量等級所用的一種相對無量綱指數(shù)，并能全面反應(yīng)各個元素的污染程度，用單項因子表示污染程度或土壤環(huán)境質(zhì)量等級的單項污染指數(shù)（Pi）。計算公式為：

式中：i表示重金屬污染物。Si為i的評價標(biāo)準(zhǔn)，單位mg/kg；Ci表示樣品中i的實測濃度，單位mg/kg；Ci與Si的比值Pi表示i的污染指數(shù)。Pi≤1，表示未污染；Pi＞1，表示污染，且Pi值越大，則污染越嚴(yán)重[3]。

本試驗鉛、鎘、鉻、砷、汞含量測定采用有機肥料NY/T 525-2012（見表1）的重金屬限量標(biāo)準(zhǔn)，銅、鋅含量測定參照歐洲國家對堆肥中重金屬的限量標(biāo)準(zhǔn)（見表2）中西班牙（歐洲國家最高限量）對銅和鋅的限量標(biāo)準(zhǔn)。

表1 肥料產(chǎn)品無害化指標(biāo)對比（國家標(biāo)準(zhǔn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）[4,5,6,7,8]單位：mg/kg

表2 歐洲國家對堆肥中重金屬的限量標(biāo)準(zhǔn)（2000年）[9]單位：mg/kg

1.4.2 內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)評價法

內(nèi)梅羅（N.L.Nerrow）綜合污染指數(shù)評價法，可以全面地綜合反映環(huán)境的污染程度，該方法被廣泛應(yīng)用于環(huán)境重金屬污染的評價，而且也兼顧了單因子污染指數(shù)的平均值和最大值，凸顯高濃度污染物對整個區(qū)域內(nèi)環(huán)境質(zhì)量的影響，綜合考慮了各個重金屬對環(huán)境質(zhì)量的影響。計算公式為：

式中：P綜為綜合污染指數(shù)，評價標(biāo)準(zhǔn)見表3；Pi為各種所測重金屬的單因子指數(shù)評價值；avg（Pi）為糞污中各種重金屬單因子評價的平均值；max（Pi）為糞污中重金屬單因子評價的最大值。

表3 綜合污染指數(shù)評價標(biāo)準(zhǔn)[3]

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel處理軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 雞糞重金屬含量

重慶市15個區(qū)縣雞糞及有機肥樣品重金屬含量如表4所示。七種重金屬中鋅含量最高，均值為493.00mg/kg，其次是銅，均值為124.25mg/kg，鉻含量均值為4.32mg/kg，鉛含量均值為2.27mg/kg，砷含量均值為1.74mg/kg，鎘含量均值為0.23mg/kg，汞含量最低，均值為0.13 mg/kg。根據(jù)有機肥料NY/T 525-2012（見表1），鉛、鎘、鉻、汞、砷五種重金屬含量均低于肥料產(chǎn)品無害化指標(biāo)對比表。由于國內(nèi)沒有對有機肥中銅和鋅含量進(jìn)行限定，依照歐洲國家對堆肥中重金屬的限量標(biāo)準(zhǔn)（見表2）來看，銅和鋅含量在西班牙規(guī)定的含量范圍內(nèi)。

表4 重慶市雞糞重金屬含量統(tǒng)計 單位：mg/kg

2.2 雞糞重金屬單因子及綜合污染指數(shù)

重慶市15個區(qū)縣雞糞及有機肥樣品重金屬單因子和綜合因子污染指數(shù)范圍如表5所示。七種重金屬單因子污染指數(shù)（Pi）在0～0.35范圍內(nèi)，綜合因子污染指數(shù)（P綜）在0～0.66范圍內(nèi)，依照綜合指數(shù)評價標(biāo)準(zhǔn)（見表3）來看，Pi和P綜均符合I級標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到清潔生產(chǎn)要求。

表5 重慶市雞糞重金屬單因子和綜合因子污染指數(shù)范圍

3 結(jié)論與討論

本試驗通過對重慶市15個區(qū)縣雞糞及有機肥樣品檢測分析，雞糞及有機肥樣品中，汞、砷、鉛、鎘、鉻含量均符合相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求（見表1、表4）。

銅和鋅是動物生長的必需微量元素，銅是動物體內(nèi)酶的構(gòu)成成分，是血紅素和紅細(xì)胞形成過程中的催化劑。鋅是多種酶的組分及其作用的必需因子，有資料表明適量的鋅是維持動物免疫系統(tǒng)正常發(fā)育以及發(fā)揮免疫功能的關(guān)鍵微量元素[10]。一般在飼養(yǎng)過程中在飼料中添加足夠的銅、鋅促進(jìn)動物生長。目前國內(nèi)沒有對有機肥中銅和鋅含量進(jìn)行限定，畜禽糞便重金屬多參考《農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB4284-84）中銅和鋅的限量標(biāo)準(zhǔn)，但也存在諸多爭議，認(rèn)為銅和鋅的限量過于嚴(yán)格，中國土壤普遍缺鋅，是世界上鋅肥施用量最大的國家，人們在食品中也添加鋅或用藥物補鋅[11]。因此本試驗依照歐洲西班牙對銅和鋅的限量標(biāo)準(zhǔn)，參照其堆肥標(biāo)準(zhǔn)，銅和鋅含量依然在清潔范圍之內(nèi)。

另外，本試驗通過內(nèi)梅羅污染評價法對糞污中重金屬進(jìn)行評價，單因子污染指數(shù)和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)均達(dá)到I級標(biāo)準(zhǔn)，符合安全生產(chǎn)要求（見表3、表5）。

4 對策及建議

有研究表明，家禽飼糧中90%以上的重金屬不能被機體吸收而隨糞便排出[12]。而且重金屬在環(huán)境中具有累積效應(yīng)，當(dāng)重金屬的量超過一定值時會引起環(huán)境污染風(fēng)險。因此畜禽養(yǎng)殖過程中重金屬的前端控制及后端處理非常重要。

4.1 源頭控制

在前端生產(chǎn)環(huán)節(jié)，應(yīng)當(dāng)加強飼料生產(chǎn)監(jiān)管，規(guī)范畜禽飼料添加劑的使用，控制微量元素的添加量，推廣應(yīng)用環(huán)保飼料，提高畜禽的飼料利用率，同時注重標(biāo)準(zhǔn)化的清潔生產(chǎn)模式，降低資源損耗和污染排放，從源頭減少重金屬對環(huán)境的污染風(fēng)險，防患于未然。

4.2 有效處理

在后端處理環(huán)節(jié)，主要通過有效方法促進(jìn)重金屬活性鈍化，降低重金屬生物有效性。目前多采用微生物發(fā)酵和添加鈍化劑等方法。微生物發(fā)酵法主要包括堆肥和沼氣發(fā)酵。有研究表明，經(jīng)堆肥處理后畜禽糞便中重金屬對土壤環(huán)境及農(nóng)產(chǎn)品的污染風(fēng)險有所降低，而經(jīng)沼氣發(fā)酵處理的沼肥中重金屬的流動性低于鮮糞[13]。鈍化劑分為物理鈍化劑、化學(xué)鈍化劑和生物鈍化劑等，通常與堆肥法配合使用。但不同鈍化劑因?qū)Σ煌亟饘兮g化效果、形態(tài)影響不一，加之二次污染的風(fēng)險，在生產(chǎn)實踐中推廣應(yīng)用比較困難。

需要強調(diào)的是，目前我國現(xiàn)行的有機肥料標(biāo)準(zhǔn)（有機肥料NY/T 525-2012）中只包括了鉛、鎘、鉻、砷、汞的限量值。為何未包括銅和鋅？一是就銅和鋅本身來看，兩者區(qū)別于其他有毒有害重金屬，都是動植物正常生長發(fā)育的必需微量元素，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中起著必不可少的重要作用，因此人體攝入時造成的健康風(fēng)險也相對較低。二是立足我國實際來看，我國土壤耕地質(zhì)量等級整體偏低，平均等級僅為4.76等[14]。調(diào)查表明，我國土壤普遍缺鋅，需要通過補充施用鋅肥或含鋅量較高的有機肥來提高土壤鋅含量；而土壤中銅含量雖然相對較高，并被列為現(xiàn)有耕地土壤的主要污染物之一，但主要是由于現(xiàn)行的土壤風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)中銅的篩選限量值相對較低。因此不應(yīng)過分“妖魔化”種養(yǎng)生產(chǎn)中銅、鋅等重金屬的存在，應(yīng)保持科學(xué)的態(tài)度正確看待。