山东省规模化猪场猪粪及配合饲料中重金属含量研究

对山东省21家规模化猪场夏、冬两季共126个猪粪样品及18个配合饲料样品中多种重金属(Cr、Cu、Zn、As、Cd和Pb)的含量进行了检测.结果表明,猪粪中Cr、Cu、Zn、As、Cd、Pb的平均检出值分别为12.3、472.8、1 908.6、36.5、0.9、2.9 mg·kg-1.不同猪群粪便中重金属含量存在一定差异,小猪猪粪中Cu、Zn、Cd含量最高,而Cr、As分别在种猪猪粪及育肥猪猪粪中的含量最高.除Cr外,其他5种重金属在冬季样品中的含量均高于夏季样品.猪配合饲料中As、Cu、Zn的最大检出值分别为34.1、211.9、2 883.1mg·kg-1,超过国家标准规定最高添加量的17～35倍,是猪粪中重金属的主要来源.参考相关腐熟堆肥中重金属的限量标准,所调查的猪粪样品若用于堆肥,将导致堆肥产品重金属含量严重超标.因此,必须严格控制猪配合饲料中重金属的添加,以减少猪粪中的重金属含量,降低使用猪粪作为肥料带来的生态环境危害及农产品安全风险.     

广西集约化养殖猪饲料Cu和Zn含量及粪便Cu和Zn残留特性研究

[目的]研究广西集约化养殖场猪饲料重金属Cu、Zn含量及其猪粪便Cu、Zn残留特性,为猪粪有机肥的安全合理使用提供理论依据。[方法]采集广西集约化养殖场35个猪饲料和47个猪粪便样品,对其Cu和Zn含量进行了测定。[结果]Cu和Zn含量在猪饲料中分别为159.4和238.2 mg/kg,在猪粪便中分别为828.0和1 330.2 mg/kg。猪粪便与猪饲料中Cu、Zn含量呈极显著正相关。猪粪便中交换态、碳酸盐结合态Cu、Zn所占比例分别为34.3%、18.6%、8.6%和6.5%。[结论]按照我国猪饲养标准和德国腐熟堆肥中重金属限量标准,猪饲料和猪粪便中Cu、Zn含量严重超标,高Cu、Zn含量的畜禽粪便在土地上利用时可能会带来农产品和土壤污染风险。     

长期施用猪粪稻田的重金属迁移规律与累积风险

在国家大力推进畜禽养殖废弃物资源化利用的背景下,为探究长三角地区“猪-稻”种养结合模式猪粪全量还田潜在的农田土壤重金属累积风险问题,对6类特征重金属在“饲料-粪污-土壤”系统中的迁移规律进行了为期5年的连续跟踪监测。结果显示,As、Cr、Pb、Cu、Zn和Cd等重金属在饲料中均有检出,Cu和Zn含量远高于NY/T 65—2004《猪饲养标准》中的推荐添加量。粪便中各类重金属含量总体呈现“秋冬高、春夏低”的特点,其中,冬季粪便中Cr、Cu、Zn和As的质量浓度最高,分别为115.9、1 150.1、1 630.0、2.62 mg·kg^-1。配套农田耕作层(0~20 cm)土壤中As、Cr、Cd、Cu和Zn的含量表现出明显的累积趋势,其中Cu、Zn的累积效应较明显,平均年累积率分别高达5.13、2.29 mg·kg^-1。各重金属均向深层土壤发生了迁移,Pb、Cu、Zn、Cd总体上呈现出一定的纵向递减的变化规律,但深层土壤中As、Cr的含量有所增加,表现出较为明显的淋溶下移性特点。归趋分析结果显示,稻米中的Cd含量占输入总量的9.11%,远高于其他类型重金属。因此,需要在实际生产中严格控制含Cu、Zn、Cd的饲料添加剂用量,并规范猪粪处理和还田利用方式,降低土壤重金属污染风险。     

贵州省山丘区谷地及河流阶地稻田耕层土壤重金属含量田块分异研究

为掌握山丘区谷地与河流阶地稻田土壤重金属含量的差异性,在贵州省镇远县金堡乡爱河村山丘区谷地和青溪镇鸡鸣村河流阶地分别采集了21个和27个田块的稻田土壤样品,测定了土壤的重金属镉(Cd)、铬(Cr)、铅(Pb)、锌(Zn)、铜(Cu)含量。结果表明:不同地形的土壤重金属含量具有很大的差异,谷地和河流阶地土壤中Cd、Cr、Pb、Zn、Cu含量的平均值分别为0.91、26.92、30.45、298.69、16.8 mg/kg和1.5、61.51、32.79、160.78、29.61 mg/kg,河流阶地的Cd、Cr、Cu含量大于山丘区谷地,山丘区谷地田块土壤中Zn的含量大于河流阶地。在山丘区谷地统计的试验田块Cd、Pb、Zn、Cu大于平均值的田块占比大,Cd和Zn统计的田块中接近均值的田块相对集中,Pb、Cr、Cu相反,空间分布上差异较大的重金属有Cd、Pb、Zn,其变异系数分别为76.5%、50.2%、23.1%,Cr含量小于均值的田块多于大于均值的田块,Cd和Zn含量最大值(1.76mg/kg、593.29mg/kg)与均值皆大于环境质量标准值及筛选值,在河流阶地统计的试验田块Cd、Cr、Pb、Zn、Cu大于平均值的田块占比大,Cr、Pb、Zn统计的田块中接近均值达田块相对集中,Cd、Cu相反。变异系数较大的重金属有Cd、Zn,其变异系数分别为54.3%、29.1%。田块之间的变异系数表明两地形中田块之间的重金属含量差异大于两地形的重金属含量。体现出了贵州"十里不同天,十步不同土"的土壤性质差异。     

我国部分城市畜禽粪便中重金属含量及形态分布

通过对部分城市集约化养殖场的畜禽粪便取样调查,分析了其中重金属含量状况及其形态分布。结果表明,畜禽粪便中重金属Cu、Zn、Cd、As、Ni、Cr、Pb和Hg含量分布差异较大,其平均值分别为377.5、1 610.4、0.72、7.79、9.77、22.51、6.31 mg·kg-1和0.06mg·kg-1。不同类型畜禽粪便比较,猪粪中Cu、Zn、Cd、As含量显著高于鸡粪、鸭粪和牛粪,而鸡粪中Cr含量则高于猪粪和牛粪。参照国家农用污泥污染物控制标准,猪粪中Cu、Zn的超标率分别达59.84%和95.08%,As超标率为3.28%,而Cd、Ni、Cr、Pb和Hg的含量则均低于控制标准。根据畜禽粪便安全使用准则中在蔬菜地使用限量标准,猪粪中Zn、Cu、As超标率分别为78.69%、74.59%和9.84%,鸡粪、鸭粪中Zn、Cu、As含量也存在超标现象。对乳猪粪、育肥猪粪和种猪粪的重金属含量和形态分析发现:乳猪粪中Cu和Zn含量高于育肥猪粪,而种猪粪则较低;育肥猪粪中As含量高于乳猪粪和种猪粪;种猪粪的Cd含量高于乳猪粪和育肥猪粪。猪粪中Cu、As水溶态含量分别占总量的30.47%和12.19%,EDTA提取态Cu、Zn含量分别占总量的35.96%和48.93%,猪粪中Cu、Zn、As较高的活性会在一定程度上增加其向环境中流失的风险。     

重金属在猪饲料－粪便－土壤－蔬菜中的分布特征研究

本文调查分析了江西省余江县39个大型养猪场的饲料、猪粪、以及长期施用这些猪粪的菜地土壤及蔬菜的Cu、Zn、Pb、Cd含量,并对饲料、猪粪、土壤和蔬菜重金属含量进行了相关分析.结果表明,大猪和小猪饲料Cu含量超标率分别达81.6%和30.8%,Zn含量超标率分别达89.5%和94.9%,而Pb、Cd未超标.猪粪Cu、Zn含量亦严重超标,且饲料和猪粪中Cu、Zn、Pb、Cd含量呈显著正相关关系.土壤总Zn和总Cd含量分别有7.8%和5.2%的样品超过三级标准,污染较为严重.所有蔬菜样品Cu、Zn、Pb含量均未超过我国食品卫生质最标准,空心菜和芋头Cd含量超标.土壤总Cu、Zn、Cd含量与提取态呈显著正相关.     

三峡库区消落带土壤重金属含量特征及污染评价

以三峡库区蓄水位从175m回落至163m后的云阳段消落带土壤为研究对象,进行重金属Cu、Zn、Pb、Cd和Cr的含量与剖面分布特征及评价研究。结果表明:消落带土壤Cu、Zn、Pb、Cd和Cr的含量分别为58.09mg/kg、108.93mg/kg、15.18mg/kg、0.46mg/kg和71.81mg/kg。重金属剖面分布特征呈规律性变化:0～10cm土层Cu、Cr和Zn含量高于10～20cm土层,而在干湿交替处Zn、Cr含量却表现为0～10cm土层低于10～20cm土层;Pb和Cd剖面分布特征均呈现出0～10cm土层含量低于10～20cm土层,而在干湿交替处呈相反趋势。研究区不受Pb污染,而受Cd、Cu、Zn和Cr不同程度污染,尤以Cd污染最严重,甚至超出三峡库区土壤背景值3倍以上。     

ICP-MS法测定大菱鲆饲料中微量元素的含量

采集辽宁葫芦岛地区10个大菱鲆养殖场的13份配合饲料样品和4份冰鲜野杂鱼样品,利用微波消解-电感耦合等离子体-质谱法(ICP-MS)检测样品中11种微量元素Cu、Zn、Fe、Mn、Co、Se、Cr、Pb、Cd、Hg、As的含量。结果表明:11种微量元素在大菱鲆配合饲料中的平均浓度顺序为Fe(719 mg/kg),Zn(122 mg/kg),Mn(32.4 mg/kg),Cr(8.35 mg/kg),Cu(7.31 mg/kg),Se(1.48 mg/kg),Pb(0.503 mg/kg),Cd(0.462 mg/kg),Co(0.422 mg/kg)和Hg(0.036 mg/kg)。除Cr外,配合饲料中微量元素水平均高于冰鲜鱼,差异极显著(P0.01);饲料质量评价结果显示,大菱鲆配合饲料中微量元素含量的变异程度比较稳定,潜在有毒元素Pb、Cd、Hg、As的含量均低于水产配合饲料安全限量,且大多数必需元素的最低含量均高于推荐剂量;相对于冰鲜野杂鱼,配合饲料能够为大菱鲆生长提供更为充足的必需元素,但Fe、Cr、Se存在超标现象。     

规模化猪场配合饲料和猪粪中矿物质元素含量特征

随着我国畜禽养殖业的快速发展和饲料添加剂的广泛使用,畜禽粪污资源化利用和污染控制已经成为环境污染防控过程中面临的主要问题之一。为了掌握山东省规模化猪场配合饲料和猪粪中矿物质元素含量水平,本研究对山东省16地市部分规模化猪场的配合饲料和猪粪中矿物质元素含量进行了测定,分析了二者的相关性并对猪粪中残留的Zn、Cu进行了超标评价。结果显示,不同生产阶段猪饲料中矿物质元素Fe、Mn、Ca、Zn和Cu的平均添加量范围分别为90.95～106.91、21.41～25.09、3 003.42～4 073.24、195.72～1 498.63 mg/kg和27.89～144.27 mg/kg;Fe、Mn和Cu的平均添加量均符合《饲料添加剂安全使用规范》(农业部1224号公告),仅有少数养猪场的最高检测值超过规范中的最高限制值;猪粪中Zn、Cu残留量均超过国内外堆肥参考标准;配合饲料与猪粪中Zn含量存在显著相关关系,除了保育期和生长前期,Cu含量在其他生产阶段均存在相关关系,表明饲料中矿物质元素的过量添加是导致猪粪中Zn、Cu元素残留量增加的主要原因;山东省规模化养猪场猪粪中Zn、Cu具有潜在超标风险,应予以高度重视。     

长江口及邻近海域沉积物重金属分布特征及生态风险评价

调查了2009年长江口及其邻近海域表层沉积物中Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Hg、As的含量,平均含量为Cu 27.88 mg/kg、Pb 22.98 mg/kg、Zn 95.88 mg/kg、Cd 0.178 mg/kg、Cr 41.01 mg/kg、Hg 0.031 mg/kg、As 11.40 mg/kg。空间分布上,Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、As 6种重金属含量均在杭州湾北部及长江口南汇交界处呈现最大值,而Cr在调查海域的东部逐渐向近岸海域递减。运用主成分分析评价沉积物中重金属污染来源,同时采用Hakanson指数法评价了沉积物重金属生态风险,结果显示：长江口及其邻近海域表层沉积物中重金属元素的潜在生态风险整体表现为轻微。7种重金属元素对长江口及邻近海域潜在生态综合危害的大小贡献顺序为：Cd〉As〉Hg〉Cu=Pb〉Cr〉Zn。Cd的Eir值对RI值的权重贡献最大,即Cd表现为首要的潜在生态风险因子。     

猪场粪水施用对设施白菜及土壤重金属的影响

为了研究养殖粪水在农田施用过程中对重金属含量积累、有效性增强以及形态变化等产生的影响,采取田间小区试验,探究了猪场粪水施用对设施白菜地上部重金属含量和土壤重金属全量、有效态含量及形态的影响。结果表明：粪水施用后,低量粪水施用处理与优化施肥（NOPT）处理白菜地上部Cu、Zn、Cr、Cd含量无显著差异,白菜地上部Cu、Zn、Cr、Pb、As、Cd含量均未超出《食品安全国家标准食品中污染物限量》（GB 2762-2017）安全限值要求。经过4茬设施白菜种植后,相较于NOPT处理,561kg·hm^-2粪水施用处理显著增加了土壤Cu、Zn、Cr含量,281 kg·hm^-2粪水施用处理土壤中Cu、Zn（0~20 cm土层除外）、Pb、Cr、Cd、As含量与NOPT处理差异不显著,且含量均低于《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB 15618-2018）安全限值。施用化肥和粪水显著提高了土壤有效态Cu、Zn含量,施用粪水处理对土壤中Cr、Pb、As、Cd形态影响较小,但显著增加了铁锰结合态Zn含量。相关分析表明,土壤有效态Cu、Zn、Cr、Cd、Pb含量与土壤有机质、速效磷、全氮、硝态氮含量存在显著正相关关系,与pH值呈显著负相关关系。研究表明,连续4茬施用猪场粪水未造成设施白菜和土壤中重金属含量超标,显著增强了Cu、Zn的有效性且显著增加了铁锰结合态Zn含量。     

不同饲养阶段猪粪中微量元素含量水平调查研究

通过调查取样测定的方法研究了北京地区规模化养殖场不同饲养阶段猪粪中常见微量元素的含量水平。结果表明:各饲养阶段猪的粪便中微量元素含量差异显著;从平均含量水平来看,猪粪中铜锌呈现相同的规律,即仔猪粪>育肥猪粪>种猪粪,猪粪中镉含量的规律为种猪粪>仔猪粪>育肥猪粪,猪粪中砷含量的规律为育肥猪粪>仔猪粪>种猪粪;猪粪中的铜锌砷超标率均为100.00%,铜的最高含量可达1170.00mg/kg,锌的最高含量可达1860.00mg/kg,砷的最高含量可达104.00mg/kg;猪粪中的镉含量均不超标;为了有效减少粪便中的微量元素含量,必须严格控制饲料中微量元素的添加量。     

畜禽粪便有机肥中重金属在不同农田土壤中生物有效性动态变化

通过石灰性和酸性土壤施用鸡粪和猪粪并预培养不同时间,采用生物盆栽试验方法研究了不同畜禽粪便有机肥中重金属的生物有效性差异及其随培养时间的动态变化。试验结果表明,石灰性和酸性土壤上施用鸡粪和猪粪后6个月内,鸡粪和猪粪中Cu、Zn、Cd的生物有效性显著低于等量重金属无机盐或与之相当。鸡粪中Pb的生物有效性也显著低于等量Pb无机盐,猪粪中Pb的生物有效性前5个月显著低于等量Pb无机盐,6个月时则显著高于等量Pb无机盐。2种土壤施用鸡粪和猪粪后的不同时间段,畜禽粪便有机肥中Cu、Zn、Cd、Pb的生物有效性也存在显著性差异;在施用后6个月内呈现先下降后上升的规律,施用后2个月时生物有效性最低,为等量相应重金属无机盐的3.4%~47%。     

蚯蚓与植物联合去除猪粪中的Cu,Zn污染研究

由于饲料添加剂的使用,畜禽粪便中的重金属污染已非常普遍,尤其是Cu,Zn污染最为显著。为此,利用蚯蚓对腐熟猪粪进行处理,再通过植物对蚓粪中Cu,Zn吸收的方法,进行了消除猪粪中重金属的研究。结果表明,蚯蚓对猪粪Zn有较强的吸收能力,富集系数为1.43;而对Cu的吸收能力相对较弱,富集系数为0.61。植物对Cu,Zn的吸收贡献不大,但可以作为饲料返回到动物体内,从而减少饲料添加剂中Cu,Zn的含量。通过蚯蚓与植物的联合处理,能有效地降低腐熟猪粪中Cu,Zn的含量。     

红壤稻田长期施用猪粪的生态效益及承载力评估

【目的】有机粪肥还田是实现废弃物资源循环利用的重要途径之一,大量研究证实,猪粪还田施用可以显著提高土壤肥力和作物产量,但是,由于饲料添加剂含有较高的Cu、Zn、As等重金属元素,再加上养猪业中饲料添加剂的广泛应用,猪粪长期还田也可能导致土壤中重金属元素大量累积,从而威胁土壤质量和粮食安全。因此,利用长期定位探讨和综合评价长期施用猪粪下红壤稻田的生态效益就显得十分重要。【方法】以始于1981年的红壤性水稻土有机肥定位试验为载体,分析了长期施用猪粪30年间红壤稻田的水稻产量和土壤有机碳含量影响,以期明确猪粪对水稻产量的增产幅度和对土壤有机碳的贡献潜力,同时分析不同猪粪施用年限（包括试验前、试验5年、16年、22年和30年）的土壤重金属Cu、Zn、Cr和As等含量变化,基于国家土壤质量二级标准（GB 15618-1995）的土壤重金属含量的临界值,利用本研究中土壤重金属的累积速率对红壤稻田施用猪粪的超标时间进行估算,并进一步探讨猪粪的安全用量。【结果】施用猪粪显著提高了水稻产量和土壤有机碳含量,与施化肥处理（NPK）相比,产量增加了10.3%-12.0%,土壤有机碳含量增加了18.8%-23.7%,但是猪粪施用对红壤稻田的酸化阻控作用较小。在试验30年后,分别在早稻和晚稻施用猪粪的处理（OM1和OM2）的土壤pH值与未施肥对照无显著差异。此外,施用猪粪的土壤Cu、Zn、Cr和As含量亦显著增加,与施用化肥处理相比,OM1和OM2的Cu、Zn、Cr和As含量分别增加了72.0%-82.6%、29.1%-55.2%、194.8%-262.6%和90.5%-192.7%,但是未超过国家土壤环境质量二级标准（GB15618-1995）。按照现行猪粪施用量（22.5 t•hm-2•a-1）推算,土壤Cu、Zn、Cr和As含量确保安全水平的施用时间分别还有22、67、44和14年。若确保连续施用猪粪50年土壤Cu、Zn、Cr和As含量不超标,则红壤稻田每公顷最多猪粪施用量应不超过6.40 t•hm-2•a-1。【结论】在红壤稻田上,猪粪长期还田虽然能够显著提高稻米产量和土壤肥力（尤其是土壤有机碳含量）,但也同时导致土壤Cu、Zn、Cr和As含量大幅增加,从而可能引起土壤出现重金属污染风险,进而威胁稻米质量和人类安全。因此,权衡稻田长期施用猪粪对作物产量、土壤肥力和重金属累积的生态效益,确定土壤对猪粪的最大环境承载力将为科学合理的利用猪粪以实现区域农业的可持续发展提供依据。     

施用鸡粪菜田的土壤重金属含量状况研究

植物必需的微量元素Cu和Zn以及人体必需的Cu、Zn和Cr元素均属于重金属之列。在动物饲料中添加的部分重金属元素对畜禽生长发育和生殖有重要作用,而畜禽对重金属元素利用率很低,绝大部分随畜禽粪便排出体外。如果长期大量无节制地使用畜禽粪便作为有机肥,有可能对土壤环境带来重金属污染的潜在风险,并通过饲料添加—禽畜吸收—禽畜排泄—施入土壤—作物吸收—进入人类食物链,最终将影响人类健康。在石家庄郊区和藁城市,选取不同鸡粪（规模化养殖场鸡粪）施用量与施用年限的设施菜田和露地菜田为研究对象,以藁城市秸秆还田小麦-玉米轮作农田（不施用鸡粪）作为对照,对土壤重金属Cu、Zn、Pb、Cr和Cd含量进行了测定,分析施用鸡粪对菜田土壤重金属含量的影响,可为农业生产上科学施用鸡粪提供参考。结果表明：除处理4与处理1（CK）的Cd含量基本持平,其余各处理的重金属含量均是菜田高于农田;且随着鸡粪施用量和施用年限的增加,土壤Cu、Zn、Pb、Cr和Cd含量有明显的累积增加趋势。按照国家土壤重金属污染评价标准（GB 15618—1995）,除处理9的Cd含量超标14%,属轻度污染外,其余各处理的重金属含量均未超标。按照国家无公害蔬菜产地环境质量标准（GT18407.1—2001）,取样菜田土壤Cu、Cd的超标率分别为66.7%和8.3%,Zn、Pb和Cr含量均不超标。与河北省土壤环境背景值相比,取样菜田土壤Cu和Pb的含量均高于土壤背景值,其中Cu、Zn、Pb、Cr、Cd最高含量分别超过背景值2.1倍、1.9倍、4.8倍、1.6倍和9.1倍。     

蚯蚓对猪粪重金属Cu、Zn的吸收及影响因素研究

由于饲料添加剂的使用,猪粪重金属污染已非常普遍,尤其是铜(Cu)、锌(Zn)污染最为明显.为了探讨利用蚯蚓萃取猪粪重金属Cu、Zn从而减少猪粪中重金属Cu、Zn含量的技术途径,采用室内接种法研究了赤子爱胜蚓(Eisenia foetida)对猪粪重金属Cu、Zn的吸收及影响因素.结果表明,蚯蚓对猪粪重金属Cu、Zn具有一定的吸收能力,富集系数分别为0.43、0.73;物料C/N比、温度、湿度和蚯蚓接种密度均能影响蚯蚓对猪粪重金属Cu、Zn的吸收,在物料C/N比为17:1～22:1、温度为14～21℃、湿度为70%～75%、接种密度为10～20尾·200 g-1物料(2.4～5.0 g·200 g-1物料)条件下,蚯蚓对Cu、Zn的吸收量较高.