猪场饲料和粪便中重金属含量的测定

陈玲丽,葛亚明,何函,李浩运,张慧辉

（河南科技学院,河南新乡453003）

猪场饲料和粪便中重金属含量的测定

陈玲丽,葛亚明,何函,李浩运,张慧辉

（河南科技学院,河南新乡453003）

为探讨饲料中重金属含量对猪粪中重金属含量的影响,以及它们对环境的危害,随机抽取河南科技学院附近某猪场饲料及猪粪样品,用干灰化法处理,原子发射光谱法检测其重金属含量.结果表明：饲料样品中Cu、Cr、As的含量范围分别为12.70～196.15mg/kg,0.50～6.40mg/kg,1.90～4.40mg/kg,粪便样品中Cu、Cr、As的含量范围分别为123.43～717.14mg/kg,2.74～8.12mg/kg,0.05～2.34mg/kg.按照饲料卫生标准（GB 13078—2001）和德国腐熟堆肥重金属限量标准,猪饲料和粪便中重金属Cu、Cr的含量超标.必须严格控制饲料和粪便中重金属的含量,降低对土壤的重金属污染,从而提高农产品的质量安全.

猪饲料；猪粪；重金属；含量测定；污染

重金属通常是指相对密度大于5,相对原子质量大于55的金属.As不是重金属,但是它的来源和对机体的危害程度都与重金属相似,所以,常把As纳入重金属进行讨论研究[1].随着大型规模化畜牧业的发展,各种元素添加剂得到越来越广泛的应用,特别是在饲料中添加富含Cu、Cr、As等元素的添加剂[2].例如在饲料中添加As制剂能抑制病原微生物的生长,促进动物生长,使猪的毛色光亮,皮肤红润,改善畜产品外观及颜色[3].在有益的同时,富含重金属的添加剂的危害也是巨大的,大家所熟知的剧毒砒霜就是无机砷的一种,近两年备受争议的“毒胶囊”也是Cr超标的例证[4].添加在饲料中的重金属在畜禽体内沉积量较少,大部分经排泄物在土壤中蓄积,使土壤中的重金属含量大幅提高[5].如果重金属污染的粪便作为有机肥直接施用到土壤中,不仅对土壤造成污染,还会对水质、农作物及农产品造成污染,直接危害到人民的生命安全.

本研究通过在河南科技学院附近某规模化养殖场采集猪饲料和猪粪便样品,测定其重金属Cu、Cr和As含量,分析饲料与粪便中重金属含量的相关性,为清洁养殖及养殖场排污治理提供科学指标,也为猪粪有机肥的安全使用提供参考.

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 仪器JFSD-100粉碎机（上海嘉定粮油仪器有限公司）,SX2-10-12茂福炉（天津市华北实验仪器有限公司）,Optima2100DV电感耦合等离子体发射光谱仪（美国珀金埃尔默公司）,可调温电炉（北京市兴伟仪器有限公司）.

1.1.2 试剂分析纯盐酸,Cu、Cr和As的标样液体（质量浓度均为0.5mg/L）.

1.1.3 测定材料不同生长时期的猪饲料及粪便样品.

1.2 试验方法

1.2.1 样品的采集在河南科技学院附近某规模化养猪场随机选取不同生长时期猪饲料21份和猪粪便26份,每个样品分别做2个平行.

1.2.2 样品的处理

饲料样品处理：先将样品用粉碎机粉碎,四分法选取样品,每组做2份平行,每份称取2.00 g样品置于坩埚中,将坩埚置于电炉上炭化至无烟,再放入茂福炉中,设定温度550℃,达到温度之后,处理3 h,待温度下降之后,关闭电源,并将坩埚取出.

粪便样品处理：先将粪便放入玻璃皿中,于105℃烘箱中烘干,待全部烘干后不加盖从烘箱中取出,称重,在室温回潮24 h,称重,直至两次称重之差小于0.5 g为恒重.处理方法同饲料.

处理好的样品加入配制好的盐酸（V盐酸∶V水=1∶3）10mL,将坩埚置于电炉上加热,待液体剩下2～3mL后取下来,将液体用漏斗过滤到容量瓶中,并定容至50mL,再将液体经过0.22μm滤膜移至玻璃瓶中密封待测.

1.2.3 样品的测定处理好的样品利用电感藕合等离体原子发射光谱（ICP-AES）测定Cu、Cr、As的含量.其工作原理为：先使用标准待测重金属溶液经该仪器作为标准样品进行分析,得出各重金属元素的标准曲线方程,将事先制备好的待测样品逐个通过ICP仪器,根据标准曲线方程检测玻璃瓶中液体所含重金属Cu、Cr、As元素的质量浓度,重复次数设定为2次.

1.3 数据处理

试验数据用SPSS10.0统计软件进行处理,并进行多重比较,结果用平均值±标准差表示.

2 结果与分析

2.1 猪场饲料中Cu、Cr、As的含量

判断所测饲料样品Cu、Cr、As的含量是否超标时,参照我国饲料卫生标准GB 13078—2001[6]（见表1）.由于粪便可直接作为有机肥直接施到土壤中,我国目前没有有机肥重金属的限量标准[7],故参照德国腐熟堆肥中部分重金属限量标准,Cu的最高限量100mg/kgDW[8].

表1 饲料卫生标准（GB 13078—2001）Tab.1 Standard of feed hygiene（GB 13078—2001）mg/kg

猪饲料中Cu、Cr、As的含量测定结果见表2.

表2 饲料中Cu、Cr、As的含量Tab.2 ContentofCu,Cr,As in pig feed mg/kg

由表2可知,21个饲料样品中,Cu含有较高的浓度,其含量范围在12.70～196.15mg/kg,平均值为104.43mg/kg；Cr的含量在0.50～6.40mg/kg,平均值为3.90mg/kg；As的含量范围在1.90～4.40mg/kg,平均值为3.15mg/kg.其相对标准偏差分别为57.47、2.46、0.18.根据我国颁布的猪的饲养标准和饲料卫生标准（GB 13078—2001）,每kg饲料养分中Cr、As允许的最高含量均为10mg/kg,随机采集的21个猪饲料当中,Cr、As的含量均未超标.中国对猪饲料中Cu的含量并未严格要求限量,但是很多国家还是明确规定了Cu在添加剂当中的含量,例如美国饲料管理协会已经明确规定了Cu在添加剂中的含量为25 mg/kg以下[9].若按这个标准,所有测定的饲料样品中Cu都是超标的.

2.2 猪粪便中Cu、Cr、As的含量

猪粪便中Cu、Cr、As的含量测定结果见表3.

表3 猪粪中Cu、Cr、As的含量Tab.3 ContentofCu,Cr,As in pig feces mg/kg

由表3可知,猪粪中Cu的含量的波动范围比较大,在123.43～717.14mg/kg之间,平均值为420.49mg/kg；Cr的含量范围为2.74～8.12mg/kg,平均值为5.43mg/kg；As的含量范围为0.05～2.34mg/kg,平均值为1.20mg/kg.Cu、Cr、As的相对标准偏差分别为65.09、2.29、1.53.

2.3 饲料与猪粪中Cu、Cr、As含量的相关性

饲料与猪粪中各元素含量的相关性见表4.

表4 饲料与猪粪中重金属含量的相关性Tab.4 Correlation ofheavymetals in pig feed and feces mg/kg

由表4可知,猪粪中重金属的含量随着饲料中重金属含量的变化而变化,整体呈现正相关关系,特别是Cu的表现更为明显.相关性分析结果表明,饲料与粪便中重金属Cu、Cr的含量呈现正相关,且相关性极显著,而As相关性不显著.

3 结论与讨论

试验结果表明,样品来源猪场不同生长时期猪所用的饲料和粪便中Cu、Cr、As的含量变化范围较大,饲料中重金属Cu、Cr、As的平均值分别为104.43mg/kg、3.90mg/kg、3.15mg/kg,猪粪中重金属Cu、Cr、As的平均值分别为420.29mg/kg、5.43mg/kg、1.20mg/kg.根据饲料卫生标准（GB 13078—2001）和德国腐熟堆肥重金属限量标准,Cu已经严重超标.而且,饲料和粪便中重金属Cu、Cr的含量呈现正相关关系,As相关性不显著.如果长期将重金属污染的猪粪作为有机肥料施到土壤中,土壤中相应的重金属会大量积累,最终被农作物等吸收,可能会导致严重的食品安全问题.

重金属污染会给人类健康带来严重影响,如急性As中毒会导致人在数天甚至数小时内死亡,慢性中毒则会增加人体罹患肺癌、皮肤癌、膀胱癌以及肝癌等疾病的机率[10].因此,控制猪粪中重金属的含量问题已迫在眉睫.首先,要从来源上控制,制定相关法规,严格限定饲料中各种重金属的含量；其次,要尽快制定大型规模化养殖场粪便中重金属限量标准,增加粪便无害化处理的治理强度；同时,应开展粪便中重金属的形态转化和生物有效性研究,探索出一种可以廉价使用且安全的重金属钝化方法,为此种有机肥的安全合理使用提供保障.

[1]李战,李坤.重金属污染的危害与修复[J].现代农业科技,2010（16）：268-270.

[2]闫秋良,刘福柱.通过营养调空缓解畜禽生产对环境的污染[J].家禽生态,2002,23（3）：68-70.

[3]袁涛,管恩平,何桂华,等.砷制剂作为畜禽促生长剂的作用及其危害分析[J].中国家禽,2010,32（22）：51-53.

[4]国升.从问题胶囊看铬的危害[J].人人健康,2012（9）：16-17.

[5]李洁,寸朝汉,祎桂,等.浅谈有机砷制剂在养殖业中的应用及危害[J].中国畜禽种业,2012,8（1）：26-27.

[6]全国饲料工业标准化技术委员会.饲料卫生标准GB 13078—2001[S].北京：中国标准出版社,2001.

[7]李书田,刘荣乐.国内外关于有机肥料中重金属安全限量标准的现状与分析[J].农业环境科学学报,2006,25（增刊）：777-782.

[8]Verdonck O,SzmidtRA K.Compostspecifications[J].Acta Horticulturae,1998,469：169-177.

[9]黄玉溢,刘斌,陈桂芬,等.规模化养殖场猪配合饲和粪便中重金属含量研究[J].广西农业科学,2007,38（5）：544-546.

[10]钱朝海,许云生,涂世英.浅谈砷污染的危害及砷制剂的正确使用[J].云南畜牧兽医,2010（1）：41-42.

（责任编辑：卢奇）

Content determ ination of heavymetals in pig feed and feces

Chen Lingli,Ge Yaming,He Han,LiHaoyun,Zhag Huihui
（Henan Instituteof Scienceand Technology,Xinxiang453003,China）

To explore the content of heavy metal in the feed and feces for heavy metal content in the presence of influence of excrement and urine,and their harm to the environment,research chose some samples of each of the two parallel samples from pig farms around Henan Institute of Science and Technology,the samples with dry ashing method to deal with,its heavy metal content by atomic emission spectrometry detection．Pig feed results showed that the content of Cu,Cr,As in the sample range is in 12．70～196．15 mg/kg,0．50～6．40 mg/kg,1．90～4．40 mg/kg, respectively．Feces sample content of Cu,Cr,As in range from 123．43～717．14mg/kg,2．74～8．12 mg/kg,0．05～2．34 mg/kg, respectively．According to feed hygiene standards（GB 13078—2001）and Germany finished compost limit standards of heavymetals and heavymetals in pig feed and feces excess levels of Cu,Cr and As were exceed the standard．So, we must strictly control of heavy metal content in the feed and feces,lowering the soil heavy metal pollution,and protect the crops,so as to improve the quality and safety of agricultural products．

feed；feces；heavymetals；content determination；pollution

S828

A

1008-7516（2013）03-0079-04

10．3969/j．issn．1008-7516．2013．03．016

2013-04-18

河南省教育厅科学技术研究重点项目（13A230289）

陈玲丽（1988-）,女,河南安阳人,硕士研究生．主要从事畜禽清洁化养殖研究．

张慧辉（1970-）,女,河南鲁山人,高级实验师．主要从事畜禽清洁化养殖研究．