重慶市雞場糞污重金屬含量測定分析

韋藝媛，何道領，王震，陳紅躍

（1.重慶市畜牧技術推廣總站，重慶401121；2.重慶市生豬產業技術體系創新團隊，重慶401121）

0 引言

畜禽糞便含有豐富的有機質、氮、磷、鉀等養分，常作為優良的土壤改良劑施用于農田。但隨著養殖業集約化、規?；目焖侔l展，一些重金屬元素如銅、鋅、砷等被廣泛應用于飼料添加劑，而重金屬在動物體內不僅生物效價低，且具有富集效應，大部分隨畜禽糞便排放到體外環境中，給生態環境安全帶來巨大壓力。由于重金屬的不降解性，當含有重金屬殘留的畜禽糞便長期施用于農田，易造成難修復甚至不可逆的土壤污染，借由土壤-水-植物系統遷移轉化積累，引發農產品的安全隱患，并通過食物鏈對人體健康造成威脅。

為摸清重慶市雞糞重金屬含量現狀，為雞糞類有機肥替代部分化肥提供物質基礎，本試驗開展了全市部分區縣雞場糞污重金屬檢測工作，以期逐步摸清養殖場糞污中重金屬含量，并對其安全性進行評價。

1 材料與方法

1.1 采樣點及采樣方法

1.1.1 采樣點概況

按照年出欄量1000～10000只、10000～100000只和100000只以上三種飼養規模將采樣點分為小型雞場、中型雞場和大型雞場三種類型。

樣品采集自重慶市15個重點養雞生產區縣，包括大中小雞場的雞糞樣品49個及有機肥樣品6個。

1.1.2 采樣方法

采用五點采樣法，即分散采集樣品5個點，每點定量取0.5kg，放到干凈的塑料布上，將樣品混勻，再用四分法剔除多余樣品（見圖1，即將混勻的樣品分成四份，留取對角的兩份），如果四分法后，重量超過1kg，繼續采用四分法，最終取1kg，用自封袋裝，貼內標簽，再外套一個自封袋，貼外標簽，用不干膠封自封口，帶回備用。干樣于烘箱中65℃烘干至恒重，稱其干重。烘干后的樣品過篩100目，用于銅、鋅、鉛、鎘、鉻、砷、汞等重金屬含量的測定。

圖1 四分法

1.2 測定方法

1.2.1 銅、鋅、鉛、鉻、鎘含量測定

銅、鋅、鉛、鉻、鎘含量測定參照HJ 766-2015固廢重金屬檢測標準[1]。電熱板溫度設置為220℃，樣品加入優級純硝酸和鹽酸各5mL，加熱消解4h，用2mol/L硝酸溶液淋洗玻璃漏斗，用水定容至50mL，用德國耶拿原子吸收分光光度計測定重金屬銅、鋅、鉛、鉻、鎘含量。

1.2.2 砷、汞含量測定

砷、汞含量測定參照NY/T 1978-2010肥料中的測定方法[2]。稱取風干樣品0.4000g于50mL具塞比色管中，精確至0.0001g，加少許水濕潤，加入10mL（1+1）王水加熱搖勻，于沸水浴中消解2h，用去離子水稀釋至刻度，搖勻后立即吸取10ml溶液用0.02%的硫酸-重鉻酸鉀稀釋液稀釋，原子熒光測定汞含量；測定砷含量時，吸取10mL消解液于50mL比色管中，加入3mL鹽酸、5%的硫脲和5%的抗壞血酸溶液，用水稀釋至刻度，搖勻用原子熒光分光光度計測定。

1.3 數據質量控制

1.3.1 樣品平行控制

所有樣品檢測均采用三次平行，用于測定汞含量的樣品平行間的相對標準偏差＜20%；用于測定鎘含量的樣品平行間的相對標準偏差＜15%；用于測定砷、鉛、銅、鋅、鉻含量的樣品平行間相對標準偏差＜10%。

1.3.2 標準物質控制

由于雞糞樣品沒有國家標準品，本試驗采用性質較為相近的芹菜標準品（GSB-26）全程控制，每批次設置3個標準物質進行質量控制，每批次樣品數量（含樣品的3次平行）為21個，所得結果均在標準品的含量范圍內。

1.4 研究方法

1.4.1 單因子指數評價法

單因子指數是評價環境污染程度或者環境質量等級所用的一種相對無量綱指數，并能全面反應各個元素的污染程度，用單項因子表示污染程度或土壤環境質量等級的單項污染指數（Pi）。計算公式為：

式中：i表示重金屬污染物。Si為i的評價標準，單位mg/kg；Ci表示樣品中i的實測濃度，單位mg/kg；Ci與Si的比值Pi表示i的污染指數。Pi≤1，表示未污染；Pi＞1，表示污染，且Pi值越大，則污染越嚴重[3]。

本試驗鉛、鎘、鉻、砷、汞含量測定采用有機肥料NY/T 525-2012（見表1）的重金屬限量標準，銅、鋅含量測定參照歐洲國家對堆肥中重金屬的限量標準（見表2）中西班牙（歐洲國家最高限量）對銅和鋅的限量標準。

表1 肥料產品無害化指標對比（國家標準行業標準）[4,5,6,7,8]單位：mg/kg

表2 歐洲國家對堆肥中重金屬的限量標準（2000年）[9]單位：mg/kg

1.4.2 內梅羅綜合污染指數評價法

內梅羅（N.L.Nerrow）綜合污染指數評價法，可以全面地綜合反映環境的污染程度，該方法被廣泛應用于環境重金屬污染的評價，而且也兼顧了單因子污染指數的平均值和最大值，凸顯高濃度污染物對整個區域內環境質量的影響，綜合考慮了各個重金屬對環境質量的影響。計算公式為：

式中：P綜為綜合污染指數，評價標準見表3；Pi為各種所測重金屬的單因子指數評價值；avg（Pi）為糞污中各種重金屬單因子評價的平均值；max（Pi）為糞污中重金屬單因子評價的最大值。

表3 綜合污染指數評價標準[3]

1.5 數據處理

采用Excel處理軟件對數據進行分析。

2 結果與分析

2.1 雞糞重金屬含量

重慶市15個區縣雞糞及有機肥樣品重金屬含量如表4所示。七種重金屬中鋅含量最高，均值為493.00mg/kg，其次是銅，均值為124.25mg/kg，鉻含量均值為4.32mg/kg，鉛含量均值為2.27mg/kg，砷含量均值為1.74mg/kg，鎘含量均值為0.23mg/kg，汞含量最低，均值為0.13 mg/kg。根據有機肥料NY/T 525-2012（見表1），鉛、鎘、鉻、汞、砷五種重金屬含量均低于肥料產品無害化指標對比表。由于國內沒有對有機肥中銅和鋅含量進行限定，依照歐洲國家對堆肥中重金屬的限量標準（見表2）來看，銅和鋅含量在西班牙規定的含量范圍內。

表4 重慶市雞糞重金屬含量統計 單位：mg/kg

2.2 雞糞重金屬單因子及綜合污染指數

重慶市15個區縣雞糞及有機肥樣品重金屬單因子和綜合因子污染指數范圍如表5所示。七種重金屬單因子污染指數（Pi）在0～0.35范圍內，綜合因子污染指數（P綜）在0～0.66范圍內，依照綜合指數評價標準（見表3）來看，Pi和P綜均符合I級標準，達到清潔生產要求。

表5 重慶市雞糞重金屬單因子和綜合因子污染指數范圍

3 結論與討論

本試驗通過對重慶市15個區縣雞糞及有機肥樣品檢測分析，雞糞及有機肥樣品中，汞、砷、鉛、鎘、鉻含量均符合相應的國家標準及行業標準要求（見表1、表4）。

銅和鋅是動物生長的必需微量元素，銅是動物體內酶的構成成分，是血紅素和紅細胞形成過程中的催化劑。鋅是多種酶的組分及其作用的必需因子，有資料表明適量的鋅是維持動物免疫系統正常發育以及發揮免疫功能的關鍵微量元素[10]。一般在飼養過程中在飼料中添加足夠的銅、鋅促進動物生長。目前國內沒有對有機肥中銅和鋅含量進行限定，畜禽糞便重金屬多參考《農用污泥中污染物控制標準》（GB4284-84）中銅和鋅的限量標準，但也存在諸多爭議，認為銅和鋅的限量過于嚴格，中國土壤普遍缺鋅，是世界上鋅肥施用量最大的國家，人們在食品中也添加鋅或用藥物補鋅[11]。因此本試驗依照歐洲西班牙對銅和鋅的限量標準，參照其堆肥標準，銅和鋅含量依然在清潔范圍之內。

另外，本試驗通過內梅羅污染評價法對糞污中重金屬進行評價，單因子污染指數和內梅羅綜合污染指數均達到I級標準，符合安全生產要求（見表3、表5）。

4 對策及建議

有研究表明，家禽飼糧中90%以上的重金屬不能被機體吸收而隨糞便排出[12]。而且重金屬在環境中具有累積效應，當重金屬的量超過一定值時會引起環境污染風險。因此畜禽養殖過程中重金屬的前端控制及后端處理非常重要。

4.1 源頭控制

在前端生產環節，應當加強飼料生產監管，規范畜禽飼料添加劑的使用，控制微量元素的添加量，推廣應用環保飼料，提高畜禽的飼料利用率，同時注重標準化的清潔生產模式，降低資源損耗和污染排放，從源頭減少重金屬對環境的污染風險，防患于未然。

4.2 有效處理

在后端處理環節，主要通過有效方法促進重金屬活性鈍化，降低重金屬生物有效性。目前多采用微生物發酵和添加鈍化劑等方法。微生物發酵法主要包括堆肥和沼氣發酵。有研究表明，經堆肥處理后畜禽糞便中重金屬對土壤環境及農產品的污染風險有所降低，而經沼氣發酵處理的沼肥中重金屬的流動性低于鮮糞[13]。鈍化劑分為物理鈍化劑、化學鈍化劑和生物鈍化劑等，通常與堆肥法配合使用。但不同鈍化劑因對不同重金屬鈍化效果、形態影響不一，加之二次污染的風險，在生產實踐中推廣應用比較困難。

需要強調的是，目前我國現行的有機肥料標準（有機肥料NY/T 525-2012）中只包括了鉛、鎘、鉻、砷、汞的限量值。為何未包括銅和鋅？一是就銅和鋅本身來看，兩者區別于其他有毒有害重金屬，都是動植物正常生長發育的必需微量元素，在農業生產中起著必不可少的重要作用，因此人體攝入時造成的健康風險也相對較低。二是立足我國實際來看，我國土壤耕地質量等級整體偏低，平均等級僅為4.76等[14]。調查表明，我國土壤普遍缺鋅，需要通過補充施用鋅肥或含鋅量較高的有機肥來提高土壤鋅含量；而土壤中銅含量雖然相對較高，并被列為現有耕地土壤的主要污染物之一，但主要是由于現行的土壤風險管控標準中銅的篩選限量值相對較低。因此不應過分“妖魔化”種養生產中銅、鋅等重金屬的存在，應保持科學的態度正確看待。