生猪不同养殖阶段粪便中金属残留及富集分析

甘麦邻，王书杰，刘 麟，沈林園，徐盛玉，吴 德，朱 砺*

(1. 四川农业大学 动物科技学院，成都 611130；2.四川农业大学 畜禽遗传资源发掘与创新利用四川省重点实验室，成都 611130 ；3.四川农业大学 动物营养研究所，成都 611130)

畜禽粪便重金属排放及其带来的环境影响越来越受到关注[1]，长期施用重金属超标的畜禽粪便会引起农田土壤中部分重金属富集，导致潜在环境风险和食品安全问题。针对畜禽粪污中的重金属治理，国内可做了大量的研究[2-3]。在养殖业粪污中，最常见的金属性残留物主要有：铜(Cu)、锌(Zn)、镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)、汞(Hg)、砷(As)等[4]。其中，铅和镉同时还是常见的环境激素类污染物[5]。前期报道表明，全国范围内养殖业主要超标的金属性成分为Cu、Zn、As、Cd[6]，猪粪便中则主要是Cu、Zn[7]。

从全产业链的角度来看，针对畜禽产业上游(饲料、养殖)的研究还不足，养殖过程中正常添加金属性营养成分是否一定会对环境造成不利影响是一个值得深入研究的问题[6]。研究金属性营养成分的正常添加在动物机体的富集和粪便中的残留情况有助于更深入地揭示养殖对环境的具体影响效应。本试验通过对生猪集约化养殖过程中不同养殖阶段的饲料和粪便中7种常见金属(类金属)元素的残留量进行检测和分析，为生猪粪污的优化治理和可持续发展利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 样品采集

在四川农业大学动物营养研究所教学实习猪场采集正常添加各种营养成分的保育、育肥、后备、妊娠和泌乳5个阶段健康猪群的饲料及其粪便样品20例(每阶段饲料样品各1个作为基础对照，粪便样品3个)。采用多点混合取样，取样后混合均匀，准确记录猪只养殖阶段和体重情况。保育和育肥阶段猪为DLY(杜洛克×长白×大白)商品猪，后备、妊娠和泌乳阶段猪为LY(长白×大白)二杂母猪。

1.2 测定方法

铜、锌含量检测采用GB/T 13885-2003《动物饲料中钙、铜、铁、镁、锰、钾、钠和锌含量的测定 原子吸收光谱法》；总砷含量检测采用GB/T 13079-2006《饲料中总砷的测定》；铅含量检测采用GB/T 13080-2004《饲料中铅的测定 原子吸收光谱法》；汞含量检测采用GB/T 13081-2006《饲料中汞的测定》；镉含量检测采用GB/T 13082-1991《饲料中镉的测定方法》；铬含量检测采用GB/T 13088-2006《饲料中铬的测定》。

1.3 评价标准

评价标准参考《猪饲养标准》(NY/T 65-2004);《饲料卫生标准》(GB 13078-2017)；《畜禽粪便还田技术规范》(GB/T 25246-2010)；《农用污泥污染物控制标准》(GB 4284-2018)；《种植根茎类蔬菜的旱地土壤镉、铅、铬、汞、砷安全阈值》(GB/T 36783-2018)；《水稻生产的土壤镉、铅、铬、汞、砷安全阈值》(GB/T 36869-2018)；《饲料卫生标准》(GB 13078-2017)。

2 结果与分析

2.1 采集样品的基本情况

不同阶段猪群日粮中铜和锌的添加量见表1。由表1可见，除保育阶段外，其余4个阶段猪饲料中均添加有不同含量的铜和锌，添加的化合物为CuSO4和ZnSO4，金属元素含量(金属元素占化合物比例)分别为0.25和0.35。

表1 日粮中铜和锌的添加量Table 1 Addition of copper and zinc in feed

2.2 不同养殖阶段猪饲料样品中常见金属元素含量

由表2可见，5个阶段饲料中铜含量为32～47 mg/kg，锌含量37～161 mg/kg。其中，仅在泌乳阶段饲料中检出镉，含量为0.022 mg/kg，这部分镉有可能是饲料原料被污染所形成的残留；其余样品中镉、铅、铬、汞、砷均未检出。

表2 饲料样品中金属元素含量Table 2 Metal content in feed sample mg/kg

2.3 不同养殖阶段猪粪便样品中常见金属元素含量

由表3可见，保育阶段猪粪便中铜、锌含量均为最高。其中，铜含量由高到低依次为：保育>泌乳>后备，育肥和妊娠阶段未检出；锌含量由高到低依次为：保育>后备>泌乳>育肥，妊娠阶段未检出。镉元素仅在后备和泌乳阶段的1个样品中检出，其余样品均未检出，这部分镉有可能是饲料原料被污染所形成的残留，还需要继续追踪其来源；铅、汞、砷、铬4种元素在所有粪样品中均未检出。从表4可以看出，本次检测样品中存在风险的指标为锌元素和铜元素，最需要关注的养殖阶段是在保育阶段。

表3 粪便样品金属检测结果Table 3 Metal content in fecal sample mg/kg

表4 7种元素在我国部分标准的限制范围Table 4 The limited range of seven elements in some standards

2.4 饲料中金属元素在不同阶段猪粪中的浓缩倍数

由表5可见，铜元素仅在保育阶段存在浓缩现象，而锌元素除妊娠阶段外均有不同程度浓缩现象，浓缩倍数从高到低依次为：保育>后备>育肥>泌乳，妊娠阶段未检出。

表5 饲料中铜、锌在不同阶段猪粪中的浓缩倍数Table 5 Concentration multiples of copper and zinc in swine feces at different stages

3 讨 论

本研究中仅保育阶段猪粪中存在金属元素超标的风险，粪便中铜和锌的含量较高。镉仅检出两个样品，这部分镉有可能是饲料原料被污染所形成的残留，还需要继续追踪其来源。铅、铬、汞、砷等常见金属元素均未检出。15个粪便样品中，铜超标(《畜禽粪便还田技术规范》，pH<6.5时)样品一个；锌超标(1. 《农用污泥中污染物控制标准》(GB 4284-1984，现行)；2.《农用污泥污染物控制标准》(GB 4284-2018，即将实施，A级)；3.《畜禽粪便还田技术规范》(GB/T 25246-2010，现行)，最高要求(蔬菜)标准)样品为保育阶段3个样品，但均达到了《农用污泥污染物控制标准》(GB 4284-2018，即将实施)B级要求的标准。其余粪便样品的金属元素含量均未超过以上任何一项标准。

猪粪便中铜、锌含量高于其他畜禽粪便[6-7]，对猪粪便中常见金属元素含量的研究具有典型性和重点性。饲料中添加高铜和高锌有促进生长和预防疾病等作用[8]。同时，铜和锌均属于低毒金属元素[9]，我国《饲料卫生标准》(GB 13078-2017)也未进行明确规定，只在《猪饲养标准》(NY/T 65-2004)中提出了不同阶段猪的营养需要量。相较于《猪饲养标准》中铜、锌需要量，本研究的饲料样品均不同程度地高于需要量。本研究中，保育阶段猪只粪便中铜元素的相对含量超过饲料中含量，浓缩了1.35倍，锌浓缩了9.28倍。但铜在其它阶段猪只粪便中均未出现浓缩情况，锌除妊娠阶段外均有不同程度浓缩，表现出较大差异。这可能与不同阶段猪只的饲养管理模式和生长发育需求存在较大差异有关。本研究中，育肥和妊娠阶段猪粪便中铜元素未检出，锌在妊娠阶段粪便中也未检出，育肥和泌乳阶段浓缩较少，可能与育肥和泌乳阶段机体代谢旺盛有关。通常，对于妊娠母猪的饲养管理中要求在妊娠中期采用严格的限饲措施[10-11]，猪只摄入金属元素总量较低，这有利于提高其粪便的资源化循环利用程度。

铅、镉、汞、砷、铬等重金属无促进生产性能的作用，同时还存在中毒风险[12]，因此一般均为附带添加或者来源于饲料污染。其超标情况也较铜、锌更少见[4，6]。本研究中，除镉检出两例外，其余金属元素均未检出。保育猪粪便中的铜、锌存在较高的潜在超标风险，需要重点关注。当前饲料中铜、锌等多以硫酸铜、硫酸锌等无机形式添加，生物利用度低，可以以金属螯合物等有机形式添加，以提高其生物利用度，减少添加量的同时也可减少排放量，降低潜在的环境风险[13-14]。同时，在粪污收集和资源化循环利用过程中，应充分利用现有研究成果，尽可能降低粪便中的重金属残留。

4 结 论

本试验表明，除保育阶段生猪粪便中锌存在超过A级标准风险，但仍在B级标准限量之内，其余各阶段均不存在超标情况。