張亦菲，張浩然，徐汀，黃家鶯，華賢輝，田愷，曹瑩

(上海市獸藥飼料檢測所，上海 201103)

目前，畜禽規(guī)?；B(yǎng)殖程度不斷提高，銅(Cu)、鋅(Zn)等對(duì)于維持動(dòng)物健康和促進(jìn)動(dòng)物生長具有重要作用的重金屬元素被廣泛添加在飼料中使用[1-2]。因重金屬元素具有難遷移、易富集、不可逆等特點(diǎn)，當(dāng)未被消化吸收的重金屬元素隨糞便排到環(huán)境中，不僅會(huì)嚴(yán)重污染周邊的土壤、水體，富集至一定程度會(huì)對(duì)種植業(yè)造成影響，隨食物鏈進(jìn)入動(dòng)物體內(nèi)累積后，甚至也會(huì)為食品安全帶來一定的風(fēng)險(xiǎn)[3-4]。近年來，由重金屬帶來的污染問題受到了廣泛關(guān)注，各地均開展了對(duì)養(yǎng)殖場畜禽糞污的重金屬監(jiān)測工作。朱建春等[5]測定了陜西省11個(gè)地區(qū)規(guī)?；B(yǎng)豬場的豬糞樣品，結(jié)果表明豬糞中含有大量重金屬并以Cu、Zn含量最高；王飛等[6]通過檢測華北地區(qū)畜禽飼料和糞便后發(fā)現(xiàn)超標(biāo)以Cu、Zn為主，且豬糞、雞糞超標(biāo)情況最為嚴(yán)重；張樹清等[7]對(duì)北京、浙江、山東、吉林、江蘇、寧夏、陜西等7個(gè)省市的典型規(guī)模化養(yǎng)殖畜禽糞便的重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行了研究測定，結(jié)果顯示除Cu、Zn外，糞便中砷(As)、鉻(Cr)含量偏高，且地區(qū)間存在較大差異性，可能與飼料添加劑和預(yù)混劑的使用量和飼喂水平有關(guān)。

上海市在2018年制定出臺(tái)了《上海市都市現(xiàn)代綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展三年行動(dòng)計(jì)劃》，提出建立種養(yǎng)環(huán)境養(yǎng)護(hù)制度及綠色低碳循環(huán)生產(chǎn)方式，積極推行種養(yǎng)結(jié)合等節(jié)肥節(jié)藥生態(tài)農(nóng)業(yè)模式，以全面貫徹《國務(wù)院辦公廳關(guān)于加快推進(jìn)畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用的意見》(國辦發(fā)﹝2017﹞48號(hào))。計(jì)劃中提出增施以畜禽糞便為主的有機(jī)肥料，以破解當(dāng)前農(nóng)藥過量施用等農(nóng)業(yè)污染問題，在大力推行種養(yǎng)循環(huán)的發(fā)展機(jī)制下，上海地區(qū)畜禽糞便中重金屬殘留量的監(jiān)測便顯得尤為必要。

1 材料與方法

1.1 樣品采集與處理

按照國家標(biāo)準(zhǔn)《畜禽糞便監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》[8]的要求，選擇上海市崇明區(qū)、奉賢區(qū)、金山區(qū)和松江區(qū)的15家畜禽養(yǎng)殖場，共采集畜禽糞便樣品138份，其中豬糞樣品88份，牛糞樣品15份，雞糞樣品15份，羊糞樣品20份，見表1。88份豬糞樣品中有40份分別來自配種、妊娠、哺乳和保育階段，48份來自育肥階段，見表2。樣品經(jīng)自然風(fēng)干后，粉碎，裝入密閉容器中，于陰涼處存放。

表1 不同地區(qū)畜禽糞便樣品數(shù)量

表2 不同養(yǎng)殖階段豬糞樣品信息數(shù)量

1.2 試劑與儀器

試劑：硝酸(優(yōu)級(jí)純)購自上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司；鎘(Cd)(100 μg·mL-1)以及Cr、鎳(Ni)、Cu、Zn、As、汞(Hg)、鉛(Pb)元素標(biāo)準(zhǔn)溶液(1 000 μg·mL-1)購自美國Inorganic Venture公司；土壤成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(GBW07401a)購自中國地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所；內(nèi)標(biāo)混合溶液(100 mg·L-1)購自美國Agilent公司；試驗(yàn)用水均為一級(jí)水。

儀器：8800型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，美國Agilent公司；SPB 50-48型電熱板，美國Perkin Elmer公司。

1.3 方法

1.3.1 稀釋溶液的制備

準(zhǔn)確移取20 mL硝酸于1 000 mL容量瓶中，加入2 mL金元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，用一級(jí)水定容至刻度，制備得到稀釋溶液。

1.3.2 標(biāo)準(zhǔn)系列溶液及內(nèi)標(biāo)工作溶液的制備

準(zhǔn)確移取各元素標(biāo)準(zhǔn)溶液適量，用稀釋溶液稀釋至不同濃度，制備得到標(biāo)準(zhǔn)系列溶液，用以繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。選擇安捷倫公司提供的內(nèi)標(biāo)溶液，用一級(jí)水稀釋至1 mg·mL-1，制備得到內(nèi)標(biāo)工作溶液，利用蠕動(dòng)泵在線添加。各元素系列濃度及相應(yīng)的內(nèi)標(biāo)元素見表3。

表3 標(biāo)準(zhǔn)系列溶液濃度 ng·mL-1

1.3.3 樣品溶液的制備

制作平行樣2份。準(zhǔn)確稱取糞便樣品0.5 g，放入一次性平底消解管中，加入硝酸10 mL，置于電熱板中120 ℃加熱30 min。冷卻至室溫，轉(zhuǎn)移至50 mL棕色瓶中，用一級(jí)水定容至刻度，制備得到消解溶液。準(zhǔn)確移取1 mL消解溶液于10 mL棕色容量瓶中，用一級(jí)水定容至刻度，制備得到樣品溶液，待上機(jī)。若個(gè)別重金屬元素含量超出標(biāo)準(zhǔn)曲線范圍，則用一級(jí)水進(jìn)一步稀釋至曲線范圍內(nèi)，重新測定。

1.3.4 質(zhì)控溶液的制備

準(zhǔn)確稱取0.5 g標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，按照1.3.1進(jìn)行處理，制備得到質(zhì)控溶液。根據(jù)證書上提供的標(biāo)準(zhǔn)值范圍，對(duì)測定值的準(zhǔn)確度進(jìn)行判定。

1.3.5 儀器的分析條件

使用安捷倫公司提供調(diào)諧溶液對(duì)儀器狀態(tài)進(jìn)行調(diào)諧，使儀器達(dá)到最佳狀態(tài)，并得到如下分析參數(shù)。RF功率，1 550 W；等離子氣流量，15 L·min-1；載氣流量，1.05 L·min-1；采樣深度，8.0 mm；霧化室溫度，2 ℃；碰撞池氣體流量，10 mL·min-1；蠕動(dòng)泵轉(zhuǎn)速，0.5 r·s-1；檢測模式，He模式；掃描數(shù)，20次；重復(fù)數(shù)，3次；采集點(diǎn)數(shù)，3個(gè)；進(jìn)樣時(shí)間，60 s；沖洗時(shí)間，20 s。

1.3.6 樣品的測定

按照1.3.5的儀器條件，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)系列溶液、樣品溶液及質(zhì)控溶液進(jìn)行測定，內(nèi)標(biāo)法定量。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，單因素方差分析進(jìn)行差異性比較，數(shù)據(jù)采用“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 方法的線性及質(zhì)控溶液的測定

由表4可見，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)系列溶液和質(zhì)控溶液進(jìn)行測定，得到標(biāo)準(zhǔn)曲線的相關(guān)系數(shù)r≥0.999 9，表明本方法線性關(guān)系良好。質(zhì)控溶液的測定值均在標(biāo)準(zhǔn)值的范圍內(nèi)，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)在0.8%～2.6%范圍內(nèi)，表明本方法具有良好的準(zhǔn)確度和精密度。

表4 線性關(guān)系及質(zhì)控樣品測定結(jié)果(n=5)

2.2 不同類別畜禽糞便中重金屬含量分析

本市3個(gè)豬場、3個(gè)奶牛場、3個(gè)雞場和4個(gè)羊場采集的共計(jì)98份糞便樣本中8種重金屬含量測定結(jié)果見表5。由測定結(jié)果可知，育肥豬糞、雞糞、牛糞和羊糞中各項(xiàng)重金屬元素含量之間存在較大差異，且含量波動(dòng)范圍很大。重金屬平均含量在不同類別畜禽糞便中整體表現(xiàn)為Zn>Cu>Cr>Ni>Pb>As>Cd>Hg ，其中豬糞中Zn、Cu、Ni的平均含量顯著高于雞糞、牛糞和羊糞(P<0.05)；羊糞中Cu、Zn的平均含量顯著低于其他3種畜禽糞便(P<0.05)，而As、Cd的平均含量顯著高于其他畜禽糞便(P<0.05)；Cr的平均含量在4種畜禽糞便中無顯著差異(P>0.05)；Pb、Cd在牛糞中的含量顯著低于其他3種畜禽糞便(P<0.05)；Hg僅在豬糞中檢出。

2.3 不同地區(qū)糞便中重金屬水平比較

因上海各區(qū)退養(yǎng)進(jìn)程不一致，僅羊糞樣品覆蓋崇明、奉賢、金山和松江4個(gè)地區(qū)，其他3種糞便均只涵蓋3個(gè)地區(qū)，不同地區(qū)糞便中重金屬含量比較見表6。豬糞樣品中，崇明區(qū)Cu、Zn和Pb含量顯著高于金山區(qū)和松江區(qū)(P<0.05)，金山區(qū)As、Cd含量顯著高于崇明區(qū)和松江區(qū)(P<0.05)，松江區(qū)Cr含量顯著低于崇明區(qū)和金山區(qū)(P<0.05)，Ni含量在3個(gè)地區(qū)樣品中無顯著差異(P>0.05)。雞糞樣品中，除Cu、Cd外其他元素含量均在松江區(qū)樣品中顯著高于奉賢區(qū)和金山區(qū)(P<0.05)，奉賢區(qū)Cu含量顯著高于金山區(qū)和松江區(qū)(P<0.05)，Cd含量在3個(gè)地區(qū)樣品中無顯著差異(P>0.05)。牛糞樣品中，Cr、Ni、As和Pb在奉賢區(qū)樣品中含量顯著高于崇明區(qū)和金山區(qū)(P<0.05)，Cu、Zn、Cd在金山區(qū)樣品中含量較高。羊糞樣品中，Cr含量在崇明、奉賢、金山和松江4個(gè)地區(qū)無顯著差異(P>0.05)，松江區(qū)樣品中Zn、As和Cd含量水平顯著高于其他3個(gè)地區(qū)(P<0.05)。

表5 不同類別畜禽糞便中重金屬含量 mg·kg-1

表6 不同地區(qū)畜禽糞便中重金屬含量比較 mg·kg-1

2.4 不同養(yǎng)殖階段豬糞便中重金屬水平比較

因生豬養(yǎng)殖場各階段的飼料配方及飼喂注意事項(xiàng)均有所差異，本試驗(yàn)以崇明某養(yǎng)殖場采集的豬糞便為樣本進(jìn)行不同養(yǎng)殖階段重金屬水平比較，見表7。由檢測結(jié)果可知，豬糞中8種重金屬檢出率為100%，且不同養(yǎng)殖階段豬糞中各重金屬含量均存在差異：育肥階段豬糞中Cr的平均含量顯著高于其他4個(gè)養(yǎng)殖階段(P<0.05)；保育階段豬糞中Cu、Zn、As、Cd的平均含量顯著高于其他養(yǎng)殖階段(P<0.05)，該養(yǎng)殖階段檢出Cu含量最高的達(dá)1 155.02 mg·kg-1，而Zn含量最高檢測結(jié)果達(dá)到14 712.25 mg·kg-1，但同時(shí)保育階段Cr和Ni含量水平顯著低于其他階段(P<0.05)。

表7 不同養(yǎng)殖階段豬糞便中重金屬含量比較(n=10) mg·kg-1

3 討論

據(jù)相關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，以畜禽糞尿?yàn)樵系挠袡C(jī)肥每年帶入土壤的重金屬約有13.3萬t，與上個(gè)世紀(jì)90年代初相比，畜禽糞便中Zn、Cu、As、Hg含量均增加較多[9]。此次重金屬含量調(diào)查的糞便樣品采自上海市各規(guī)?；B(yǎng)殖場，可以反映局部地區(qū)規(guī)模養(yǎng)殖的畜禽糞便性質(zhì)。根據(jù)朱建春等[5]在評(píng)價(jià)糞便產(chǎn)生量時(shí)采用的估算方法，計(jì)算豬糞產(chǎn)生量時(shí)養(yǎng)殖數(shù)量以肉豬出欄頭數(shù)為樣本量，飼養(yǎng)周期為育肥豬飼養(yǎng)周期，故在本文中選擇48份育肥階段的豬糞為樣本進(jìn)行重金屬含量水平比較分析。由測定結(jié)果來看，豬、雞、牛、羊4種主要養(yǎng)殖動(dòng)物糞便中重金屬含量主要以Cu、Zn為主，Cr含量也高于其他重金屬元素，并且豬糞中重金屬含量普遍高于雞糞、牛糞和羊糞，這與候月卿等[10]對(duì)上海、福建、山東和安徽等8個(gè)省的畜禽養(yǎng)殖場重金屬調(diào)研結(jié)果一致。這種普遍的含量狀況可能與飼喂過程中飼料添加劑的使用有關(guān)，Cu、Zn是畜禽生長、繁育所必需的微量元素，Cr可顯著提高機(jī)體免疫力、改善胴體品質(zhì)[11]。

目前，上海市涉及的9個(gè)區(qū)畜禽養(yǎng)殖發(fā)展方向劃分為全部退養(yǎng)區(qū)、逐步消減區(qū)及適度保持現(xiàn)狀規(guī)模區(qū)。本研究中樣本覆蓋的4個(gè)地區(qū)中松江、崇明和金山區(qū)均為適度保持現(xiàn)狀規(guī)模區(qū)，奉賢區(qū)為逐步消減區(qū)，現(xiàn)已完成生豬全面退養(yǎng)[12]。各區(qū)畜禽糞便中重金屬含量水平雖有一定的差異顯著性，但仍表現(xiàn)為Zn>Cu>Cr>Ni>Pb>As>Cd>Hg，反映出各地區(qū)規(guī)?；B(yǎng)殖中多使用相似的商品化飼料；崇明區(qū)、松江區(qū)各有部分重金屬元素含量水平較高，可能與養(yǎng)殖戶的飼喂方式不同有關(guān)；但對(duì)于Pb等飼料衛(wèi)生指標(biāo)也表現(xiàn)出地區(qū)性含量差異，則反映出不同地區(qū)養(yǎng)殖場的水源、環(huán)境中Pb元素本底水平可能存在差異[13]。

生豬飼養(yǎng)過程中為了滿足不同時(shí)期不同生長情況的動(dòng)物營養(yǎng)需求，會(huì)利用不同飼料原料進(jìn)行合理搭配，以提高生長速度與肉品質(zhì)量[14]。保育豬是指從出生后3～5周齡斷奶到10周齡階段的仔豬，也是容易產(chǎn)生重大應(yīng)激的養(yǎng)殖階段，飼喂時(shí)會(huì)更加注重飼料營養(yǎng)配比。根據(jù)2018年發(fā)布的中華人民共和國農(nóng)業(yè)部公告第2625號(hào)中相關(guān)規(guī)定，仔豬(≤25 kg)配合飼料或全混合日糧中Cu元素最高限量則為125 mg·kg-1，而在仔豬斷奶后前2周特定階段，允許在Zn元素最高限量110 mg·kg-1的基礎(chǔ)上使用氧化鋅或堿式氯化鋅至1 600 mg·kg-1。但此次檢測結(jié)果中保育期豬糞便中Cu、Zn含量平均水平也分別高達(dá)1 111.81和13 105.23 mg·kg-1，明顯高于飼料中對(duì)應(yīng)限量值，直接反映出飼喂階段養(yǎng)殖戶為了滿足快速增長發(fā)育的需求而在飼料中進(jìn)行了高劑量添加。

近年來，有機(jī)肥重金屬污染問題在國內(nèi)外引起了廣泛關(guān)注，各個(gè)國家都制定和實(shí)施了有機(jī)肥相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[15]，若參照歐盟有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn)中有機(jī)耕種用途的限量要求，此次檢測的上海地區(qū)豬糞中Cu與Zn平均含量均超標(biāo)，牛糞和雞糞中的Zn元素超標(biāo)。而我國目前出臺(tái)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的元素種類有限，《畜禽糞便安全使用準(zhǔn)則》[16]僅規(guī)定了Cu、Zn及As的限量要求，《有機(jī)肥料》[17]對(duì)Cr、As、Cd、Hg及Pb等5種重金屬元素的限量作出規(guī)定。結(jié)合以上2個(gè)農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的限量要求，除Ni未做規(guī)定外，此次檢測的上海地區(qū)4種畜禽糞便中重金屬平均含量均符合規(guī)定。但檢測結(jié)果也反映出上海市不同地區(qū)、不同養(yǎng)殖階段豬糞的Cu、Zn含量水平存在較大差異，如崇明地區(qū)保育階段豬糞樣品中Cu、Zn平均含量均超出《畜禽糞便安全使用準(zhǔn)則》[16]中Cu、Zn的標(biāo)準(zhǔn)限量值(800和3 400 mg·kg-1)，但上海地區(qū)育肥階段的豬糞中Cu、Zn平均含量水平符合限量要求，可見豬糞中高銅高鋅的情況會(huì)隨著飼喂方式的變化而得到控制。

針對(duì)該結(jié)果，建議在上海各養(yǎng)殖場設(shè)立監(jiān)測點(diǎn)，定點(diǎn)分階段監(jiān)測畜禽糞便重金屬含量的變化規(guī)律及對(duì)農(nóng)田環(huán)境、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的影響，逐步建立監(jiān)控體系。同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)飼料原料質(zhì)量管理及飼料添加劑使用等環(huán)節(jié)的控制，關(guān)注各養(yǎng)殖階段的飼喂情況，嚴(yán)格按照相關(guān)要求科學(xué)合理地使用微量元素添加劑和飼料藥物添加劑，嚴(yán)禁超劑量、超范圍使用，從源頭上控制畜禽糞便重金屬污染問題。

畜禽退養(yǎng)實(shí)施后，仍保留的畜禽規(guī)模養(yǎng)殖場現(xiàn)有的糞污處理設(shè)備及技術(shù)還較為落后，不能完全達(dá)到環(huán)保部門制定的要求，除了加強(qiáng)源頭控制及末端監(jiān)控，糞污的處理能力水平也亟需提高，規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖場必須加大環(huán)保投入，更新設(shè)施設(shè)備并完善處理工藝，加強(qiáng)末端控制，以實(shí)現(xiàn)上海都市綠色農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[18]。