張?jiān)? 文勇立, 王永, 艾鹥, 澤讓東科, 馬力, 趙洪文

(1. 西南民族大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院, 四川 成都 610041; 2. 西南民族大學(xué)青藏高原研究院, 四川 成都 610041; 3. 四川省草原科學(xué)研究院, 四川 郫縣 610097）

養(yǎng)殖場(chǎng)沼液重金屬元素的ICP-OES測(cè)定

張?jiān)?, 文勇立2, 王永2, 艾鹥2, 澤讓東科2, 馬力1, 趙洪文3

(1. 西南民族大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院, 四川 成都 610041; 2. 西南民族大學(xué)青藏高原研究院, 四川 成都 610041; 3. 四川省草原科學(xué)研究院, 四川 郫縣 610097）

采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP-OES)測(cè)定養(yǎng)殖場(chǎng)沼液中的重金屬元素, 將所得結(jié)果用SPSS軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析. 結(jié)果表明, 豬沼液中Mn、Cu、Pb、Cd含量顯著低于牛沼液(P<0.01), As、Hg、Cr含量則顯著高于牛沼液(P<0.05, P<0.01). 豬沼液中Hg、Cr、As含量顯著高于國(guó)家灌溉標(biāo)準(zhǔn)(P<0.01), 牛沼液中Hg含量顯著高于標(biāo)準(zhǔn)(P<0.01). 所有指標(biāo)均顯著低于污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(P<0.05, P<0.01). 結(jié)論: 豬沼液和牛沼液中重金屬含量不同, 但是所有指標(biāo)均符合污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB8978-1996).

沼液; 重金屬元素; ICP-OES

沼液是將畜禽糞污等有機(jī)物經(jīng)密封厭氧發(fā)酵產(chǎn)生沼氣后的殘留液[1]. 沼液不僅能夠取代化肥, 還是生產(chǎn)有機(jī)食品的最佳肥料. 沼液中含有豐富的氮、磷、鉀, 各類(lèi)氨基酸、生長(zhǎng)素、赤霉素、纖維素酶、單糖、腐殖酸、不飽和脂肪酸, 及其多種微量元素, 同時(shí)也含有多種重金屬元素. 沼液中含有的重金屬可能對(duì)土壤和作物產(chǎn)生危害, 并造成環(huán)境污染. 王琳等對(duì)奶牛糞便、沼液、沼渣的重金屬進(jìn)行了檢測(cè), 指出, 雖然糞便、沼液、沼渣的重金屬含量沒(méi)有超過(guò)農(nóng)田中施用的最高濃度, 但長(zhǎng)期施用存在潛在的環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)[2]. 張繼方等對(duì)稻草、麥秸、玉米秸和牛糞4中不同類(lèi)型發(fā)酵原料的的有害物質(zhì)含量進(jìn)行了分析[3]. 孫廣輝對(duì)豬糞+稻草、人糞尿、雞糞3種原料發(fā)酵產(chǎn)生的沼液重金屬含量進(jìn)行了測(cè)定[4]. 然而, 鮮見(jiàn)報(bào)道豬沼液和牛沼液中重金屬含量的測(cè)定與對(duì)比. 本研究對(duì)養(yǎng)殖場(chǎng)常規(guī)厭氧發(fā)酵沼液的重金屬元素含量進(jìn)行了分析, 同時(shí)檢測(cè)能否達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn), 為沼液的合理利用和環(huán)境保護(hù)提供依據(jù).

1 材料與方法

1.1 樣品采集

本實(shí)驗(yàn)采集某養(yǎng)豬場(chǎng)和某奶牛場(chǎng)沼液, 豬、牛沼液發(fā)酵原料分別由其糞、尿組成, 厭氧發(fā)酵溫度為20-40℃.采集豬、牛沼液各8份, 低溫密封保存帶回實(shí)驗(yàn)室測(cè)定重金屬元素.

1.2 重金屬元素測(cè)定

待沼液澄清后, 取上清液過(guò)濾, 采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP-OES, 美國(guó)ThermoFisher公司)測(cè)定[5].

1.3 數(shù)據(jù)分析

實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)采用SPSS 19.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析[6].

2 結(jié)果與分析

2.1 沼液重金屬元素對(duì)比分析

表1 養(yǎng)殖場(chǎng)沼液重金屬元素分析

表1顯示, 沼液重金屬元素中Mn、Cu、Pb、Cd含量豬場(chǎng)顯著低于奶牛場(chǎng)(P<0.01), 而As、Hg、Cr含量豬場(chǎng)顯著高于奶牛養(yǎng)殖場(chǎng)(P<0.05, P<0.01).

2.2 與國(guó)家灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比

表2 養(yǎng)殖場(chǎng)沼液重金屬元素與國(guó)家灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB5084-2005)對(duì)比

將養(yǎng)殖場(chǎng)沼液重金屬元素的含量與國(guó)家灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB5084-2005)中的對(duì)應(yīng)指標(biāo)進(jìn)行單樣本t檢驗(yàn), 得到了如表2的結(jié)果. 表中豬沼液中除Hg、Cr、As含量顯著高于國(guó)家灌溉標(biāo)準(zhǔn)之外(P<0.01), 其他指標(biāo)均顯著低于標(biāo)準(zhǔn)(P<0.01). 牛沼液中除Hg含量顯著高于標(biāo)準(zhǔn)(P<0.01), P、Cr含量與標(biāo)準(zhǔn)差異不顯著(P>0.05), 其他指標(biāo)均顯著低于指標(biāo)(P<0.01).

2.3 與污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比

表3 養(yǎng)殖場(chǎng)沼液重金屬元素與污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB8978-1996)對(duì)比

將養(yǎng)殖場(chǎng)沼液重金屬元素的含量與污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB8978-1996)中的對(duì)應(yīng)指標(biāo)進(jìn)行單樣本t檢驗(yàn), 得到了如表3的結(jié)果. 表中所有指標(biāo)均顯著低于污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(P<0.05, P<0.01).

3 討論

3.1 養(yǎng)殖場(chǎng)沼液重金屬元素分析

表1顯示, 重金屬元素Mn、Cu、Pb、Cd含量豬場(chǎng)顯著低于奶牛場(chǎng)(P<0.01), 而As、Hg、Cr含量豬場(chǎng)顯著高于奶牛養(yǎng)殖場(chǎng)(P<0.05, P<0.01). 沼液中的重金屬主要來(lái)源于畜禽養(yǎng)殖的配合飼料[7]. 豬是非反芻動(dòng)物, 飼養(yǎng)過(guò)程中以飼喂精料為主, 奶牛是反芻動(dòng)物, 以飼草為主, 對(duì)粗飼料的利用率很高, 但是需要配合含適量粗纖維的

精料, 才能保持正常的消化機(jī)能[8]. 二者食用飼料不同, 代謝消化后的產(chǎn)物不同, 因而糞便的組分差異很大. 然而, 根據(jù)所得結(jié)果推斷, 豬所飼喂飼料含有較高的As、Hg、Cr, 而奶牛飼料中含有較高的Mn、Cu、Pb、Cd.

從與國(guó)家灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比得出(見(jiàn)表2), 豬沼液中Hg、Cr、As含量顯著高于國(guó)家灌溉標(biāo)準(zhǔn)(P<0.01), 牛沼液中Hg含量顯著高于標(biāo)準(zhǔn)(P<0.01). 然而, 根據(jù)與污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比結(jié)果(見(jiàn)表3), 所有的指標(biāo)均符合排放標(biāo)準(zhǔn), 且顯著低于最高排放濃度(P<0.01). 因此, 豬、牛沼液的排放與施用并不會(huì)造成環(huán)境污染.

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

豬沼液和牛沼液中重金屬含量不同, 可能是由所食飼料不同導(dǎo)致. 雖然豬沼液中Hg、Cr、As, 牛沼液中Hg含量顯著高于國(guó)家灌溉標(biāo)準(zhǔn)(GB5084-2005)(P<0.01), 但是所有指標(biāo)均符合污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB8978-1996), 且顯著低于最高排放濃度(P<0.01).

4.2 建議

畜禽養(yǎng)殖所用飼料應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格把關(guān), 嚴(yán)防飼料原料、以及飼料加工過(guò)程中的重金屬污染. 雖然沼液中重金屬含量符合排污標(biāo)準(zhǔn), 但長(zhǎng)期排放仍存在污染隱患, 應(yīng)引起重視, 采取措施, 加強(qiáng)監(jiān)管.

[1] 汪崇, 高琳, 楊文亮. 以豬糞為主要發(fā)酵原料的沼液成分初步研究[J]. 現(xiàn)代畜牧獸醫(yī), 2012, 8: 51-52.

[2] 王琳, 吳珊, 李春林. 糞便、沼液、沼德勛, 等. 沼液養(yǎng)分和重金屬農(nóng)用安全風(fēng)險(xiǎn)分析[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科技, 2012, 40(19): 10246-10250.

[3] 孫廣輝. 沼液灌溉對(duì)蔬菜產(chǎn)量和品質(zhì)以及土壤質(zhì)量影響的研究[D]. 杭州: 浙江大學(xué), 2006.

[4] 沈珉, 張順祥, 劉佳華, 等. ICP-AES法同時(shí)測(cè)定尿液中17種元素含量方法研究[J]. 光譜學(xué)與光譜分析．2001, 22(2): 311-313．[5] 郝黎仁, 樊元. SPSS使用統(tǒng)計(jì)分析[M]. 北京: 中國(guó)水利水電出版社, 2003.

[6] 張馨蔚. 沼液還田對(duì)植物及其水土環(huán)境的影響研究[D]. 重慶: 西南大學(xué), 2012.

[7] 楊鳳. 動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)[M]. 北京: 中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社, 2006.

Determination of heavy metal element of biogas slurry by ICP-OES in farm

ZHANG Yun1, WEN Li-yong2, WANG Yong2, AI Yi2, TSERANGDONKO2, MA Li1, ZHAO Hong-wen3
(1. School of Life Science and Technology, Southwest University for Nationalities, Chengdu 610041, P.R.C.；
2. Institute of Qinghai-Tibetan Plateau, Southwest University for Nationalities, Chengdu 610041, P.R.C.；3.Sichuan Academy of Grassland Science, Pixian County 610097, P.R.C.)

In order to analyze the biogas slurry’s composition of farms, this paper determines the heavy mineral elements by ICP-OES. SPSS is used to analyse the results which show the contents of Mn, Cu, Pb, Cd of the biogas slurry in pig farm are significantly lower than those of cattle farm (P<0.01). But the level of As, Hg, Cr is higher than that of cattle farm (P<0.05，P<0.01). The contents of Hg, Cr, As of the biogas slurry in pig farm are higher than the national standard for irrigation (P<0.01). And the level of Hg in cattle farm is higher than the standard (P<0.01). All indicators are significantly lower than the integrated wastewater discharge standard (P<0.05，P<0.01). The contents of heavy mineral elements are different in biogas slurry on pig farm and cattle farm. But all indicators are in accordance with the integrated wastewater discharge standard(GB8978-1996).

biogas slurry; heavy mineral element; ICP-OES

S811.5

A

1003-4271(2014)01-0024-03

10.3969/j.issn.1003-4271.2014.01.05

2013-07-29

文勇立(1959-), 男, 博士, 教授;. Email: wansit99@ 163.com.基金項(xiàng)目：國(guó)家星火計(jì)劃重大項(xiàng)目(2012GA810001); 西南民族大學(xué)“創(chuàng)新型科研項(xiàng)目”(CX2013SZ42)； 西南民族大學(xué)“優(yōu)秀學(xué)生培

養(yǎng)工程項(xiàng)目”(13ZYXS79); 西南民族大學(xué)“青年教師基金項(xiàng)目”(13NZYQN20).