生豬不同養(yǎng)殖階段糞便中金屬殘留及富集分析

甘麥鄰，王書杰，劉 麟，沈林園，徐盛玉，吳 德，朱 礪*

(1. 四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 動(dòng)物科技學(xué)院，成都 611130；2.四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 畜禽遺傳資源發(fā)掘與創(chuàng)新利用四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 611130 ；3.四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 動(dòng)物營養(yǎng)研究所，成都 611130)

畜禽糞便重金屬排放及其帶來的環(huán)境影響越來越受到關(guān)注[1]，長期施用重金屬超標(biāo)的畜禽糞便會(huì)引起農(nóng)田土壤中部分重金屬富集，導(dǎo)致潛在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)和食品安全問題。針對(duì)畜禽糞污中的重金屬治理，國內(nèi)可做了大量的研究[2-3]。在養(yǎng)殖業(yè)糞污中，最常見的金屬性殘留物主要有：銅(Cu)、鋅(Zn)、鎘(Cd)、鉛(Pb)、鉻(Cr)、汞(Hg)、砷(As)等[4]。其中，鉛和鎘同時(shí)還是常見的環(huán)境激素類污染物[5]。前期報(bào)道表明，全國范圍內(nèi)養(yǎng)殖業(yè)主要超標(biāo)的金屬性成分為Cu、Zn、As、Cd[6]，豬糞便中則主要是Cu、Zn[7]。

從全產(chǎn)業(yè)鏈的角度來看，針對(duì)畜禽產(chǎn)業(yè)上游(飼料、養(yǎng)殖)的研究還不足，養(yǎng)殖過程中正常添加金屬性營養(yǎng)成分是否一定會(huì)對(duì)環(huán)境造成不利影響是一個(gè)值得深入研究的問題[6]。研究金屬性營養(yǎng)成分的正常添加在動(dòng)物機(jī)體的富集和糞便中的殘留情況有助于更深入地揭示養(yǎng)殖對(duì)環(huán)境的具體影響效應(yīng)。本試驗(yàn)通過對(duì)生豬集約化養(yǎng)殖過程中不同養(yǎng)殖階段的飼料和糞便中7種常見金屬(類金屬)元素的殘留量進(jìn)行檢測(cè)和分析，為生豬糞污的優(yōu)化治理和可持續(xù)發(fā)展利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

在四川農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物營養(yǎng)研究所教學(xué)實(shí)習(xí)豬場(chǎng)采集正常添加各種營養(yǎng)成分的保育、育肥、后備、妊娠和泌乳5個(gè)階段健康豬群的飼料及其糞便樣品20例(每階段飼料樣品各1個(gè)作為基礎(chǔ)對(duì)照，糞便樣品3個(gè))。采用多點(diǎn)混合取樣，取樣后混合均勻，準(zhǔn)確記錄豬只養(yǎng)殖階段和體重情況。保育和育肥階段豬為DLY(杜洛克×長白×大白)商品豬，后備、妊娠和泌乳階段豬為LY(長白×大白)二雜母豬。

1.2 測(cè)定方法

銅、鋅含量檢測(cè)采用GB/T 13885-2003《動(dòng)物飼料中鈣、銅、鐵、鎂、錳、鉀、鈉和鋅含量的測(cè)定 原子吸收光譜法》；總砷含量檢測(cè)采用GB/T 13079-2006《飼料中總砷的測(cè)定》；鉛含量檢測(cè)采用GB/T 13080-2004《飼料中鉛的測(cè)定 原子吸收光譜法》；汞含量檢測(cè)采用GB/T 13081-2006《飼料中汞的測(cè)定》；鎘含量檢測(cè)采用GB/T 13082-1991《飼料中鎘的測(cè)定方法》；鉻含量檢測(cè)采用GB/T 13088-2006《飼料中鉻的測(cè)定》。

1.3 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)參考《豬飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)》(NY/T 65-2004);《飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 13078-2017)；《畜禽糞便還田技術(shù)規(guī)范》(GB/T 25246-2010)；《農(nóng)用污泥污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB 4284-2018)；《種植根莖類蔬菜的旱地土壤鎘、鉛、鉻、汞、砷安全閾值》(GB/T 36783-2018)；《水稻生產(chǎn)的土壤鎘、鉛、鉻、汞、砷安全閾值》(GB/T 36869-2018)；《飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 13078-2017)。

2 結(jié)果與分析

2.1 采集樣品的基本情況

不同階段豬群日糧中銅和鋅的添加量見表1。由表1可見，除保育階段外，其余4個(gè)階段豬飼料中均添加有不同含量的銅和鋅，添加的化合物為CuSO4和ZnSO4，金屬元素含量(金屬元素占化合物比例)分別為0.25和0.35。

表1 日糧中銅和鋅的添加量Table 1 Addition of copper and zinc in feed

2.2 不同養(yǎng)殖階段豬飼料樣品中常見金屬元素含量

由表2可見，5個(gè)階段飼料中銅含量為32～47 mg/kg，鋅含量37～161 mg/kg。其中，僅在泌乳階段飼料中檢出鎘，含量為0.022 mg/kg，這部分鎘有可能是飼料原料被污染所形成的殘留；其余樣品中鎘、鉛、鉻、汞、砷均未檢出。

表2 飼料樣品中金屬元素含量Table 2 Metal content in feed sample mg/kg

2.3 不同養(yǎng)殖階段豬糞便樣品中常見金屬元素含量

由表3可見，保育階段豬糞便中銅、鋅含量均為最高。其中，銅含量由高到低依次為：保育>泌乳>后備，育肥和妊娠階段未檢出；鋅含量由高到低依次為：保育>后備>泌乳>育肥，妊娠階段未檢出。鎘元素僅在后備和泌乳階段的1個(gè)樣品中檢出，其余樣品均未檢出，這部分鎘有可能是飼料原料被污染所形成的殘留，還需要繼續(xù)追蹤其來源；鉛、汞、砷、鉻4種元素在所有糞樣品中均未檢出。從表4可以看出，本次檢測(cè)樣品中存在風(fēng)險(xiǎn)的指標(biāo)為鋅元素和銅元素，最需要關(guān)注的養(yǎng)殖階段是在保育階段。

表3 糞便樣品金屬檢測(cè)結(jié)果Table 3 Metal content in fecal sample mg/kg

表4 7種元素在我國部分標(biāo)準(zhǔn)的限制范圍Table 4 The limited range of seven elements in some standards

2.4 飼料中金屬元素在不同階段豬糞中的濃縮倍數(shù)

由表5可見，銅元素僅在保育階段存在濃縮現(xiàn)象，而鋅元素除妊娠階段外均有不同程度濃縮現(xiàn)象，濃縮倍數(shù)從高到低依次為：保育>后備>育肥>泌乳，妊娠階段未檢出。

表5 飼料中銅、鋅在不同階段豬糞中的濃縮倍數(shù)Table 5 Concentration multiples of copper and zinc in swine feces at different stages

3 討 論

本研究中僅保育階段豬糞中存在金屬元素超標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)，糞便中銅和鋅的含量較高。鎘僅檢出兩個(gè)樣品，這部分鎘有可能是飼料原料被污染所形成的殘留，還需要繼續(xù)追蹤其來源。鉛、鉻、汞、砷等常見金屬元素均未檢出。15個(gè)糞便樣品中，銅超標(biāo)(《畜禽糞便還田技術(shù)規(guī)范》，pH<6.5時(shí))樣品一個(gè)；鋅超標(biāo)(1. 《農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB 4284-1984，現(xiàn)行)；2.《農(nóng)用污泥污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB 4284-2018，即將實(shí)施，A級(jí))；3.《畜禽糞便還田技術(shù)規(guī)范》(GB/T 25246-2010，現(xiàn)行)，最高要求(蔬菜)標(biāo)準(zhǔn))樣品為保育階段3個(gè)樣品，但均達(dá)到了《農(nóng)用污泥污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB 4284-2018，即將實(shí)施)B級(jí)要求的標(biāo)準(zhǔn)。其余糞便樣品的金屬元素含量均未超過以上任何一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。

豬糞便中銅、鋅含量高于其他畜禽糞便[6-7]，對(duì)豬糞便中常見金屬元素含量的研究具有典型性和重點(diǎn)性。飼料中添加高銅和高鋅有促進(jìn)生長和預(yù)防疾病等作用[8]。同時(shí)，銅和鋅均屬于低毒金屬元素[9]，我國《飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 13078-2017)也未進(jìn)行明確規(guī)定，只在《豬飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)》(NY/T 65-2004)中提出了不同階段豬的營養(yǎng)需要量。相較于《豬飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)》中銅、鋅需要量，本研究的飼料樣品均不同程度地高于需要量。本研究中，保育階段豬只糞便中銅元素的相對(duì)含量超過飼料中含量，濃縮了1.35倍，鋅濃縮了9.28倍。但銅在其它階段豬只糞便中均未出現(xiàn)濃縮情況，鋅除妊娠階段外均有不同程度濃縮，表現(xiàn)出較大差異。這可能與不同階段豬只的飼養(yǎng)管理模式和生長發(fā)育需求存在較大差異有關(guān)。本研究中，育肥和妊娠階段豬糞便中銅元素未檢出，鋅在妊娠階段糞便中也未檢出，育肥和泌乳階段濃縮較少，可能與育肥和泌乳階段機(jī)體代謝旺盛有關(guān)。通常，對(duì)于妊娠母豬的飼養(yǎng)管理中要求在妊娠中期采用嚴(yán)格的限飼措施[10-11]，豬只攝入金屬元素總量較低，這有利于提高其糞便的資源化循環(huán)利用程度。

鉛、鎘、汞、砷、鉻等重金屬無促進(jìn)生產(chǎn)性能的作用，同時(shí)還存在中毒風(fēng)險(xiǎn)[12]，因此一般均為附帶添加或者來源于飼料污染。其超標(biāo)情況也較銅、鋅更少見[4，6]。本研究中，除鎘檢出兩例外，其余金屬元素均未檢出。保育豬糞便中的銅、鋅存在較高的潛在超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)，需要重點(diǎn)關(guān)注。當(dāng)前飼料中銅、鋅等多以硫酸銅、硫酸鋅等無機(jī)形式添加，生物利用度低，可以以金屬螯合物等有機(jī)形式添加，以提高其生物利用度，減少添加量的同時(shí)也可減少排放量，降低潛在的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)[13-14]。同時(shí)，在糞污收集和資源化循環(huán)利用過程中，應(yīng)充分利用現(xiàn)有研究成果，盡可能降低糞便中的重金屬殘留。

4 結(jié) 論

本試驗(yàn)表明，除保育階段生豬糞便中鋅存在超過A級(jí)標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)險(xiǎn)，但仍在B級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限量之內(nèi)，其余各階段均不存在超標(biāo)情況。