（环境科学专业论文）规模化养猪场饲料和粪便中铜含量分析及高铜猪粪对土壤的影响.pdf

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f i n i s h e r s o w , w h i c hw a ss i m i l a rt oi t si nf e e d s t h es i g n i f i c a n t r e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ef e e d sa n df e c e si m p l i e dt h a tc uo ff e c e sw a sm a i n l y d e r i v e df r o mf e e d s 3 s o i lp hv a l u ea n de cw e r et y p i c a l l yc h a n g e da f t e ra p p l y i n gm a n u r e t h es o i lp hv a l u ew a ss l i g h t l yh i g h e rw h e nt h es o i lw a sc o m b i n e d 、v i t h c o m p o s tm a n u r ec o m p a r e dt ow i t hs w i n em a n u r e 1 1 1 es o i le cv a l u ee n h a n c e d 6 山东农业大学硕士学位论文 w i t ht h em a n u r ea p p l i c a t i o ni n c r e a s i n g ，a n dt h es w i n em a n u r ee n h a n c e dt h e e cv a l u eo f s o i ln 1 0 r et h a nt h ec o m p o s tm a n u r ed i d 4 n 坞c o n c e n t r a t i o no fs o i lc uw a si n c r e a s e dw i t ht h en l a n u r e a p p l i c a t i o ni n c r e a s i n g ，i nt h i ss t u d y , i ts u g g e s t e dt h a tn om a t t e ra p p l y i n gt h e s e m a n u r e si n v e g e t a b l e l a n do r m i n i n gr e c o n s t r u c t i o nl a n d , t h em a n u r e a p p l i c a t i o ns h o u l dn o te x c e e d1 0 0t h l n 2 i nt w oy e a r sa n d1 5 0t h i 1 2i nt h r e e y e a r s ，r e s p e c t i v e l y 5 t h ec o n c e n t r a t i o n so fs o i lc uf o r m sw e r et y p i c a l l yi n c r e a s e dw i t ht h e m a n u r ea p p l i c a t i o ni n c r e a s i n g n 把c o n c e n t r a t i o n so fs o i lh a c s o l u b l ef o r m w a ss l i g h t l yh i g h e rw h e nt h es o i lw a sc o m b i n e dw i t hr a wm a n b r ec o m p a r e dt o w i t hm a n u r ec o m p o s t t h ec h a n g i n gp e r c e n t a g eo ft h ec uf o r m so ft h et o t a l c aw e r e , h a c s o l u b l ef o r m r e d u c i b l ef o r ma n do x i d i s a b l ef o r mw g t e i n c r e a s e d ，a n dr e s i d u a lf o r mw a sd e c r e a s e d ，a n dt h et w os o i le x p r e s s e dt h e $ a l l l et r e n d 6 n l cd i s t r i b u t i o no fs o i lc uf o r m sw e r ec h a n g e d 谢t ht i m ea f t e r a p p l y i n g n l a n u r e w i t ht h et i m e o fa p p l y i n gm a n u r ei n c r e a s i n g ，t h e c o n c e n t r a t i o n so fh a c s o l u b l ef o r ma n do x i d i s a b l ef o r mw e r ed e c r e a s e d t h e c o n c e n t r a t i o n so fr e d u c i b l ef o r ma n dr e s i d u a lf o r ms h o w e di n c r e a s e dt r e n d , t h et r e n do fe o m t 够s tm r t l u r et r e a t m e n ta n ds w i n em a n u r et r e a t m e n tw e r e s a m e k e yw o r d s ：m a n u r e ；f e e d ；c o p p e r ；s o i l ；i n c u b a t i o n 7 苏秋红；规模化养猪场饲料和粪便中铜含量分析及高铜猪粪对壤的影响 1 引言 1 1 畜禽养殖业概况 随着社会的发展和人民生活水平的不断提高，国民食物结构发生了显 著改变，居民对肉、奶、蛋等畜产品消费量不断增加，畜牧业得以迅速发 展，现代化、规模化的大型畜禽养殖场大量建成。建国后，尤其是改革开 放以来，我国主要牲畜养殖量增长迅速( 图1 ) 。特别是进入9 0 年代以 后，随着“菜篮子”工程的建设，畜禽养殖业实现了连续1 0 多年的快速增 长。据统计，1 9 8 0 2 0 0 0 年我国肉类、奶类和禽蛋产量均以1 0 以上的 速度递增。1 9 8 6 年，我国禽蛋总产量首次超过美国；1 9 9 1 年，肉类总产 量首次超过美国；从1 9 9 1 年开始，我国肉、禽、蛋的总产量连续多年保 持世界第一( 国家统计局，1 9 8 6 2 0 0 3 ) 。 乏 3 警 车 + 鼍 图11 9 4 9 - 2 0 0 3 年全国猪牛羊存栏数量 f i g 1 t h ei n v e n t o r yo f s w i n e c o wa n ds h e e pf r o m1 9 4 9t o2 0 0 3i nc h i n a 到2 0 0 3 年我国肉、禽、蛋的总产量分别达到6 9 3 2 9 、2 6 0 6 7 和1 8 4 8 6 万吨。与1 9 4 9 年相比，2 0 0 3 年猪、牛、羊的饲养量分别增长了8 ，1 、4 。9 和1 3 3 倍，其中猪的饲养量占首位，2 0 0 3 年末存栏量超过4 6 6 亿头。 到2 0 0 3 年，我国畜牧业总产值达9 5 3 8 8 亿元，占农业生产总值的3 2 1 ， 预计2 0 1 0 年前畜牧业的产值还将以每年8 左右的速度增长( 卞有生， 2 0 0 0 ) 。 裟裟翥裟嚣。 山东农业大学硕士学位论文 1 2 畜禽粪便污染环境的原因分析 1 2 1 畜禽粪便的产生量大 随着我国畜禽养殖业的迅速发展，畜禽粪便产生量不断增加。畜禽粪 便的产生量通常是通过不同畜禽种类的排泄系数间接估算出来的。畜禽的 粪便排泄系数是指单个动物每天排出粪便的数量，排泄系数与动物的种 类、品种、性别、生长期、饲料、天气条件等诸多因素有关( 王新谋，1 9 9 8 ) 。 根据国家环保总局推荐的排泄系数( 表1 ) ，计算出我国2 0 0 3 年共产生畜 禽粪便2 6 8 4 亿吨，而同时期工业固体废弃物产量为1 0 0 4 亿吨，畜禽粪便 的量是工业固体废弃物的2 6 7 倍。畜禽粪便中存在着大量潜在的污染物。 以有机污染物的产生为例，根据表1 的排泄系数计算得出2 0 0 3 年我国产生 的畜禽粪便中含有的污染物的量，其中b o d 5 为6 4 3 0 3 4 万吨，c o d c r 为 7 5 8 9 2 9 万吨。以排放率为1 0 计算得出，2 0 0 3 年由畜禽粪便带入环境中 的b o d 5 和c o d c , 分别为6 4 3 0 4 万吨和7 5 8 9 3 万吨。而同期由工业排放废 水中c o d c ，为5 1 1 9 万吨，生活污水排放的c o d c ，为8 2 1 7 万吨。可见，我 国每年畜禽养殖业产生的大量畜禽粪便对环境存在着极大的污染风险。 表1 畜禽粪便的捧泄系数【k 酬头a ) l t a b l e1e x c r e t i o nc o e f f i c i e n to f p o u t r ya n dp o u l t r ym a n u r e i k g ( h e a d a ) l 注：家禽粪为鸡、鸭粪的平均值 1 2 2 畜禽养殖生产方式的改变 畜禽养殖业发展最显著的特点是养殖生产方式朝着规模化、集约化发 展。虽然我国集约化畜禽养殖业起步较晚，但发展势头十分迅猛，在很短 时间内已达到了相当的规模，并呈高速发展的趋势。2 0 0 3 年，全国生猪规 9 苏秋红：规模化养猪场饲料和粪便中铜含量分析及高铜猪粪对土壤的影响 模化( 年出栏5 0 头以上) 占到当年出栏数的3 1 9 ，比2 0 0 0 年增加近5 5 个百分点。从规模化养殖在各省区的分布来看，北京、上海、河南、浙江、 广东等地畜禽养殖规模化程度比较高( 国家环境保护总局，2 0 0 2 ) 。畜禽 养殖业的规模化、集约化发展导致畜禽养殖污染风险曰益加剧。 ( 1 ) 畜禽养殖业生产方式向集约化、规模化方向的转变造成污染物 的集中排放。过去的畜牧业多为分散经营，或者在农村中仅仅作为一种副 业生产，家畜家禽数量少，粪便等废弃物可及时就地处理，恶臭气体可迅 速自然扩散，对环境的压力较小。随着畜牧业的发展，畜禽养殖业的商品 化，专业化和社会化程度不断提高，饲养规模越来越大，单位面积土地的 载畜量越来越高，使当地环境所承受的污染负荷越来越大。畜禽养殖场排 放的大量而集中的粪便与废水已成为许多城市及农村的主要污染源。 ( 2 ) 畜禽养殖业集约化、规模化程度越来越高，专业化特征越来越 明显，导致了养殖业与种植业的日益分离。长期以来，世界各国的传统畜 牧业对种植业有着极大的依赖性，畜禽养殖所需的土地、水源、饲料、饲 草、劳动力等都直接来源于当地，畜禽养殖业所产生的废弃物作为种植业 的生产资料被就地消化，基本不会产生污染问题。随着城市化进程的加快， 城市人口的迅速膨胀和高度集中，对奎禽产品的需求极度增长，为便于运 输、加工和销售，畜禽养殖场多设在城市近郊，使农牧脱节，导致养殖废 弃物局部集中，找不到出路面产生污染。 ( 3 ) 在畜禽养殖向规模化，集约化方向发展的同时，传统的有机肥 料逐渐被化学肥料所取代，导致大量畜禽粪便资源的浪费。随着化学工业 的发展，化学肥料的生产量越来越大，价格越来越低，在肥效、运输、储 存、使用等方面都具备有机肥不可比拟的优势。与此相反，畜禽粪便体积 大、肥效慢、运输、储存、使用不便，如果要加工处理成商品有机复混肥， 往往价格偏高。受以上因素的制约，畜禽粪便往往由资源变成废物，形成 公害( 李远等i2 0 0 2 ) 。 l 。2 3 粪便处理措施没有同步跟上 根据国家环境保护总局2 0 0 1 年对全国2 3 个省( 自治区、直辖市) 规模 化畜禽养殖污染情况的调查，9 0 以上的规模化畜禽养殖场未经过环境影 响评价和审批：大多数规模化畜禽养殖场周边没有足够的耕地消纳畜禽养 1 0 山东农业大学硕士学位论文 殖产生的粪便，不同类型养殖场单位标准畜禽占有的配套耕地没有达n 1 亩的基本要求，占有配套耕地最少的尚不足o 3 亩。全国8 0 的规模化养 殖场缺乏必要的污染治理设施，6 0 的养殖场缺少干湿分离这一最为必要 的粪污处理设施( 国家环境保护总局自然生态司，2 0 0 2 ) 。据徐谦等( 2 0 0 2 ) 调查发现，北京市规模化畜禽养殖场废水和粪便处理设旖的普及率分别为 8 2 和1 2 2 。汪莉等1 9 9 8 1 9 9 9 年对川渝地区6 5 个大小猪场的调查显 示，猪场污水任意放流于水体占1 4 ，直接流入农田占4 2 ；无任何贮粪 设施的猪场占1 6 4 。 处理措施的匮乏造成了大量畜禽废弃物直接排入环境中。从全国来 看，畜禽粪便直接进入水体的流失率为：粪便保持在2 8 的水平以上， 而液体排泄物则可能达到5 0 ( 中国环境年鉴编辑委员会，2 0 0 3 ) 。刘培 芳2 0 0 2 等的研究表明，城市郊区畜禽粪便的流失率为3 0 4 0 。在许多 地区，畜禽粪便污染物排放量已超过居民生活、乡镇工业等污染物排放总 量，成为许多重要水源地、江河、湖泊严重污染和富营养化的主要原因。 1 2 。4 管理不到位、布局不合理 我国现行的污染源管理工作主要是针对工业污染源，无论是“三同 时”制度，还是排污许可证制度均主要针对工业企业等点源污染源，对畜 禽污染一类污染源的研究考虑得不够。目前。尽管国家制定了畜禽养殖 污染防治管理办法，畜禽养殖业污染物排放标准、畜禽养殖业污 染防治技术规范等法规、标准，但由于畜禽养殖业污染防治涉及农业、 畜牧、环保、卫生等多个部门，往往由于行政主管部门之间存在职能的交 叉重复，使监督管理的力度减弱；同时，对于广大农村农户分散饲养目前 尚无明确的法规和相应的标准，由此产生的环境问题实际上基本处于放任 自流的状态。在农村，养殖场( 户) 环保意识淡漠，粪便随意堆放、污水 肆意流淌的现象比较普遍。 另外，我国现代化的畜牧生产是伴随着解决城市居民肉、奶、蛋供应 问题而提出和发展起来的，在建设现代化养殖场时，忽略了西方国家脱离 农村在城市兴办大型现代化畜牧场的经验教训。因此，往往造成大型现代 化养殖场布局的不合理。大多数集约化养殖场建在城郊，场址多选择在取 水方便、水量充足的地上或地下水系沿线和交通方便的公路沿线。虽然满 苏秋红；规模化养猪场饲料和粪便中铜含量分析及高铜猪粪对土壤的影响 足了养殖场对水的大量需要，但却容易造成水源污染。在公路沿线建场， 虽然免去了修建公路的投资，方便了原料和产品的进出，却使疫病流行的 机会加大了，同时离市区较近，更容易对城市环境和城市居民健康构成威 胁。 1 3 畜禽粪便中的污染物 1 3 1 氮磷 畜禽粪便中含有大量的n 、p 等营养元素。研究表明，猪、鸡对饲料 中氮、磷的利用率很低，饲料中的氮、磷分别有6 5 和7 0 以粪便形式 排出体外( i l s o n ，1 9 8 4 ) 。粪便中的n 、p 养分流失进入河流、湖泊可加 速水体的富营养化( o r r e l l ，1 9 9 9 ；z h a n g ，2 0 0 3 ) ，严重影响水体质量， 危害水生生物( m e n z i ，2 0 0 1 ) ；施用粪肥会增加地下水的硝酸盐( e v a n s ， 1 9 7 2 ；f l e m i n g ，1 9 9 2 ；e v a n s ，1 9 7 2 ) ，破坏饮用水质量( m e n z i ，2 0 0 1 ) ， 直接威胁到人体的健康。据北京市农科院对顺义区窦店村规模化畜禽养殖 场的调查，发现地下水中硝酸盐含量明显超标，且年际变化与饲养规模呈 现显著正相关关系( 宋秀杰，1 9 9 9 ) 。此外，施用大量粪肥易导致土壤中 养分的富集从而造成土壤肥力的下降( m e n z i ，2 0 0 1 ) 。 畜禽粪便经过微生物作用，可以放出n h 3 。施入土壤的畜禽粪便是大 气n h 3 释放的一个主要来源，占到了全国排放量的3 0 - - 4 0 ( m i s s e l b r o o k ， 2 0 0 0 ) 。还有c 0 2 、c h 4 和n 2 0 等温室气体的排放，导致全球变暖。在无 氧条件下堆放的粪便可以放出2 0 的甲烷( t a m m i n g a ，2 0 0 3 ) 。 1 3 2 有机物 畜禽粪便中有机物的含量很高，干猪粪中的有机物含量达至u 7 1 4 k g ( 全国农业技术推广服务中心，1 9 9 9 ) ，猪粪污水中未清除猪粪时含有c o d 1 3 0 0 0 - - 2 0 0 0 0 m g l 、b o d6 5 0 0 - - 1 0 0 0 0 m g l ，清除猪粪的污水分别含量 为6 0 0 0 - - 1 0 2 0 0m g l 、3 5 0 0 - - 6 0 0 0m g l ( 王凯军等，2 0 0 4 ) 。根据国家 环保总局全国规模化畜禽养殖污染调查显示，1 9 9 9 年我国畜禽养殖的废水 c o d 排放超过全国工业废水和生活污水的c o d 排放量。如此高浓度的有 机物进入水体，大量消耗水中溶解氧，使水体变黑发臭，严重威胁水生生 山东农业大学硕士学位论文 物生存。 1 3 3 重金属 为了提高饲料的利用率，促进畜禽生长发育，增强其抗病能力，现在 饲料中大量添加铜、锌、有机砷等制剂和兽药( t u f f t ，1 9 9 1 ) ，从2 0 世纪 4 0 年代以来很多重金属微量元素就开始被用作饲料添加剂，如a s 在饲料中 的浓度可达1 0 0m g k g ( f r o s t ，1 9 6 7 ；a k h t a r ，1 9 9 2 ；l i n d e m a n n ，1 9 9 5 ； i n b o r r ，2 0 0 0 ；w a n g ，2 0 0 1 ；e c ，2 0 0 3 ) 。大量重金属的添加，不仅使 畜禽产品中的重金属含量残留超标( l a s k y ，2 0 0 4 ) ；而且因动物的吸收 率很低，畜禽粪便中重金属的含量随添加量的增加而大大增高( n a h m ， 2 0 0 2 ；p o u l s e n ，1 9 9 8 ) ，在畜禽粪便中，铜和锌的直接排泄量占总量的9 5 以上( c a n g ，2 0 0 4 ) 。由于重金属在动物体内的生物富集作用，粪便中重 金属的含量较饲料中的含量要高出数倍以上，如锌为1 0 6 6 倍，铜1 o 一 4 , 4 倍，镉2 4 倍，铬2 1 0 倍( c a n ge ta 1 ，2 0 0 4 ) 。粪便中重金属对环境 的潜在危害已经引起人们的关注，在部分地区它是农田土壤重金属的重要 来源之一( n i c h o t s o ne ta 1 ，2 0 0 3 ；n i c h o l s o ne ta 1 ，1 9 9 9 ；c h r i s t e n ，2 0 0 1 ) 。 大多数重金属的迁移能力差，作物对重金属的吸收量也相当小，一旦进入 土壤则很难去除。因此，长期施用畜禽粪便可能导致土壤中重金属的累积 以及作物中的重金属含量的增加( b o l a ne ta l ，2 0 0 3 ；李银生等，2 0 0 6 ； 张树清等，2 0 0 6 ) ，如长期使用洛克沙砷作为添加剂的猪场周围，无论是 地表径流的区域或是施用粪肥的土壤中都检出了比正常土壤中要高的砷 含量( 李银生等，2 0 0 6 ) 。随着土壤条件的变化，重金属形态可能发生变 化而从土壤中溶出进入水体( w a n g ，2 0 0 4 ：e c ，2 0 0 3 ) ，严重威胁人体 健康。 1 4 畜禽粪便的利用 目前畜禽粪便的利用方式有作为饲料、制作沼气、用作肥料等，但是 粪便的适口性差( 比较臭) ，含有病原微生物、寄生虫以及可消化性低而 限制了粪便用作饲料：沼气工程的造价一般都比较高、投资大，并且运行 效果受气温、季节的影响大也限制了粪便制作沼气的推广；而畜禽粪便作 为肥料，是世界各国传统上最常用的办法( 江传杰，2 0 0 5 ) 。这种方式不 苏秋红：规模化养猪场饲料和粪便中铜含量分析及高铜猪粪对土壤的影响 仅可以有效地利用粪便所含有的丰富的有机质、n 、p 及一些微量元素， 而且具有费用低、处理的数量大、效果好等优点。但粪便含多种有害成分， 如重金属、病原物、有机污染物等，至今还没有一种特别有效地方法可以 将重金属从粪便中除去。因此，施用畜禽粪便不仅看到有利的方面还需考 虑施用后的环境效应。 1 5 畜禽粪便中重金属的环境效应 近年来，人们已经意识到粪便中的重金属如a s 、c u 、z n 带来的潜在 危害。英格兰和爱尔兰的耕地土壤中，2 5 - - 4 0 的c u 、n i 、z n 是由畜禽 粪便的土地利用带入的( n i c h o l s o nc ta 1 ，1 9 9 9 ) 。在美国东部沿海岸的 特拉华一马里兰一维吉尼亚半岛，由于家禽饲料中加入a s 类化合物( 如洛 克沙生等) 导致每年向环境中引入2 0 一5 0 t 的a s ( c h r i s t e n ，2 0 0 1 ) 。在集 约化畜禽养殖中，重金属不仅作为生长促进剂，也作为饲料添加剂防治疾 病，而且用量越来越大。在某些地方，粪便的农用已经成为土壤中某些重 金属特别是c u 、z n 的重要来源。 1 5 1 粪便重金属的来源 畜禽粪便的重金属来源于畜禽食入的物质，主要有饲料添加剂、兽药 及畜舍垫床料等。 用于饲养畜禽的物质是粪便中重金属主要来源。在集约化畜禽养殖过 程中，如何提高饲料利用率减少疾病的发生率是一个非常值得考虑的问 题。为预防疾病的发生人们使用大量的饲料添加剂( s i m sa n dw o l f , 1 9 9 4 ； m o o r ec t a l ，1 9 9 5 ) 。而饲料添加剂中的重金属a s 、c o 、c u 、f e 、m n 、 s e 和z n 不仅可以预防疾病，而且还可以提高饲料转化率、增加畜禽体重、 增加禽类的产蛋量( m i l l e re ta 1 ，1 9 9 1 ；t u ma n dn o c k l e s ，1 9 9 1 ) 。生长 促进剂的使用提高了饲料养分的利用率，是减少畜禽粪便中n 、p 污染的 主要途径之一( j o n g b l o e da n dl e n i s ，1 9 9 8 ) 。但是大部分生长促进剂中 含有重金属元素，导致了这些元素在畜禽粪便中的累积( n a h m ，2 0 0 2 ) 。 猪饲料中适量添加c r 可提高6 的饲料利用率，降低了粪便中的n 、p 含 量，但伴随而来的是粪便中c r 浓度的增加( l i n d e m a n n ，1 9 9 5 ；l i n d e m a n n ， 1 9 9 9 ) 。在畜禽生长过程中使用添加c u 的化合物如c u s 0 4 、c u ( 0 h ) 2 1 4 山东农业大学硕士学位论文 的生长促进剂，将含c u 化合物添加到奶牛的泡脚水中治疗跛脚病 ( p o u l s e n ，1 9 9 8 ) 。这些都会增加粪便中的c u 含量。c h r i s t e n 研究表明， 家禽粪便中的a s 与饲料添加剂中所用的有机砷化合物如4 羟基3 一硝基 苯砷酸或4 一氨基苯砷酸的量有关( c h r i s t e n ，2 0 0 1 ) 。畜禽摄取的大部分 重金属都随粪尿排出，因此饲料中重金属的浓度直接决定了粪便中的浓度 ( k r i s h n a m a c h a r i ，1 9 8 7 ；m i l l e re ta 1 ，1 9 9 1 ) 。 同饲料添加剂的重金属一样，在治疗动物疾病的过程中使用的兽药也 带来了粪便的污染。为控制家禽的球虫病使用了舢制剂，粪尿中的a s 含量增加了七倍( m o r r i s o n ，1 9 6 9 ) 。基于养牛场所用c u 量，b o l a n ( 2 0 0 3 ) 计算出一个年饲养量为3 0 0 头的养牛场每年排出6 0 0k g 的c u 。畜舍垫床 料也有可能导致畜禽粪便中重金属的增加，一养牛厂使用城市固体废弃物 作为垫床料导致了牛对p b 元素的吸收以及粪便排泄物中的p b 含量的增加 ( z e h n d e r ，2 0 0 0 ) 。 表2 饲料中重金属含量 t a b k2 h e a v ym e t a lc o n c e n t r a t i o n so f a n i m a lf e e d s ( 1 ) 表中所列数据为文献中各类数据的平均值 江苏省( c a n g l o n g ，2 0 0 4 ) 和杭州市郊( 董占荣，2 0 0 6 ) 重金属含量 及英格兰和爱尔兰饲料中重金属含量( n i c h o l s o n ，1 9 9 9 ) 如表2 所示。从 苏秋红：规模化养猪场饲料和粪便中铜含量分析及高铜猪粪对土壤的影响 以上数据可以看出江苏省饲料的c u 、z n 、a s 含量低于英格兰和爱尔兰地 区( 鸡饲料的z i l 含量略高) ，其它重金属要高很多，其中p b 和c r 差距非 常大。并且p b 、c d 、c r 均超过我国饲料标准规定的浓度( p b ：5 m g k g ： c d ：0 5m g k g ；c r ：1 0 m g k g ) 。相比之下，董占荣调查的杭州市郊得 猪饲料中c u 、a s 的含量高出很多。说明我国饲料中重金属的添加用量相 当高，应引起饲料生产厂家和有关部门的关注。 1 5 2 粪便重金属的含量 无机盐形式的微量元素在动物消化道吸收率较低，高剂量时更低。高 c u 的表观吸收率，断奶仔猪5 - - 2 0 ，成年动物不高于5 一1 0 ；高z n 由于以氧化锌的形式存在，吸收率更低，断奶仔猪约为5 一1 0 。随饲 料中铜和锌添加量的增加，这些重金属的排泄量几乎直线上升。当日粮 c u 水平由2 0m g k g 增加到1 0 0 m g k g 时，其排出量增加了3 8 倍，当日粮c u 水平增办1 n 2 5 0m g k g ，排出量增n t 7 9 倍( 何万领，2 0 0 5 ) 。k o r n e g a y 等( 1 9 7 6 ) 发现动物饲料中9 0 的c u 随粪便排出体外，当猪饲料中c u 浓 度为7 - 1 0 m g k g 和2 5 0 3 7 0 m g k g 粪便中c u 浓度从5 9 8 8 m g k g 增加到 1 3 3 0 2 3 6 7m g k g 。a p g a r 和k o m e g a y ( 1 9 9 6 ) 研究发现，给7 1 公斤的育肥 猪饲喂含c u2 1 8 m g k g 与3 2 m g k g 的日粮，前者c u 的排出量比后者高6 7 倍 ( a p g a r a n d k o m e g a y ，1 9 9 6 ) 。在畜禽粪便中，c u 和z n 的直接排泄量占 总量的9 5 以上，只有微量排泄于尿中。因重金属在动物体内的富集作用， 粪便中重金属含量较饲料要高数倍以上，其中z n 为1 0 6 6 倍，c u 为1 o 一 4 4 倍，p b 为1 0 3 0 倍，c d 为2 0 4 0 倍，c r 为2 o 一1 0 倍( c a n g ，2 0 0 4 ) 。 假定猪食入的8 5 的c u 随粪便排出，据b o l a n ( 2 0 0 3 ) 估计，一个年饲养 量为1 5 0 头的猪场在年内可以排出约4 0 k gc u 。基于养牛场所用c u 量， b o l a n ( 2 0 0 3 ) 计算出一个年饲养量为3 0 0 头的养牛场每年排, 啪, 6 0 0 k g 的c u 。 据估算，我国每年使用的微量元素添加剂约为1 5 1 8 万吨，大约有l o 万吨 左右未被动物利用而随禽畜粪便排出( 刑延铣，2 0 0 1 ) 。 1 6 山东农业大学硕士学位论文 表3 粪便中重金属含量 t a b k3 h e a v ym e t a lc o n c e n t r a t i o n so f a n i m a lf e c 资料来源粪便类型 z nc up bc d c fn ia s ( 样品量) ( m g k g ) ( m g k o( m 眺酚( m g k g )( m 蝴( m g k g ) ( m g k g ) 刘荣乐鸡粪( 4 7 ) 3 0 9 59 1 6 2 3 33 29 8 32 0 52 5 3 2 0 0 5 猪粪( 2 9 ) 5 4 1 8 4 5 2 21 7 44 64 2 81 6 05 0 2 牛粪( 4 2 ) 1 5 1 94 6 51 5 73 41 5 2 1 4 i 2 o l 董占荣 猪粪( 2 0 ) 1 0 6 41 0 1 8 9 7 5 1 24 2 2 19 9 8 5 9 9 6 2 0 0 6 n i c h o l s o n 鸡粪( 2 0 ) 4 1 8 5 8 0 86 0 00 7 4l o 8 7 6 2 5 4 ，7 4 1 9 9 9 猪粪( 19 ) 5 0 3 3 6 2 52 7 l0 3 42 4& 9 51 2 7 ( 奶) 牛粪( 2 6 ) 1 8 24 9 。94 7 4o 3 65 4 8 4 5 5 1 5 4 ( 1 ) 表中所列数据为文献中吾类数据的平均值 从表3 可以看出，我国北方六省和南方八省( 不包括江苏省) 的畜禽 粪便的重金属含量( 刘荣乐，2 0 0 5 ) 与江苏省( c a n g ，2 0 0 4 ) 的相差不大， 但个别重金属含量有所不同，如p b 、c d 、a s 的含量要高很多。而杭州市 ( 董占荣，2 0 0 6 ) 猪粪中的c u 、z n 、a s 含量要高很多，c u 、z n 至少高出 一倍，而舡含量高出十倍以上。可能是由于地域和饲料来源及添加荆用量 的不同造成的。与英格兰和爱尔兰地区相比，我国大部分地区的粪便重金 属含量较高，尤其是p b 、c d 、c r 、n i ，有的含量己达到英格兰和爱尔兰 地区的1 0 倍。与我国2 0 世纪9 0 年代初( 刑文英，1 9 9 9 ) 相比，部分重金属 的含量有所增加，其中鸡粪和猪粪中z n 、c u 、c r 、a s 、c d 增加较多，牛 苏秋红：规模化养猪场饲料和粪便中铜含量分析及高铜猪粪对土壤的影响 粪中z n 、c u 、a s 含量增加，羊粪则变化不大，造成这种现象的主要原因 可能是饲料添加剂的用量增大。由此看来我国畜禽粪便农用的风险在不断 提高。 1 5 3 粪便重金属对土壤的影响 由于粪便中重金属含量的增加，粪便的土地利用必然导致土壤重金属 含量的增加。一直以来，人们施用畜禽粪便看重的是粪便中的养分即氮、 磷和有机质，而忽略了其中的重金属对土壤带来的负面影响，导致大量畜 禽粪便的施用而带来了土壤重金属含量的增加。 n i c h o l s o n 等( 1 9 9 9 ) 研究发现，在英格兰和爱尔兰每年通过畜禽粪便施 入到农田中的z n 、c u 和n i 分别达至u 5 2 4 7 、1 8 2 1 和2 2 5 吨，约占土壤中这些 元素施入总量的2 5 - 4 0 。j i n a d a s a 等( 1 9 9 7 ) 对悉尼一些地区蔬菜和菜园土 壤中c d 的含量调查研究时发现，由于家禽粪肥的长期施用引起了菜园土 壤中c d 和z n 含量的增加。在新西兰，粪便的施用量一般在1 5 0 - - 2 5 0k g n h m 2 范围内，当种植牧草的土壤中施用粪便量为1 5 0k gn h m 2 时，土壤 中c u 含量约增加了1 - - 7 3 7k g ( b o l a ne l ：a 1 ，2 0 0 3 ) 。由于普遍使用a s 作 为家禽饲料添加剂以促家禽的生长，使得家禽粪便中a s 的含量明显提高。 c h f i s t e n ( 2 0 0 1 ) 研究发现，土壤中水提取态的a s 与家禽粪肥的施用量具有 直接相关性，说明家禽粪便己成为进入土壤中的a s 的主要来源。在美国东 部沿海德拉威州一马里兰一弗吉利亚半岛一带，每年约有2 0 5 0 t 的a s 以饲 料添加剂的形式带到环境中( b o l a ne ta 1 ，2 0 0 4 ) 。当然在一些微量元素亏 缺的土壤上施用畜禽粪便可以增加土壤中元素含量，但如果长期施用重金 属含量高的畜禽粪便必然导致土壤重金属的含量增加。 多年施用畜禽粪便的土壤中已积累了大量a s 、c u 和z n ，尤其是在接 近表层土壤的地方。有报道称长期施用含高c u 的粪肥，导致土壤中e d t a 可提取态c u 的浓度增加了3 4 倍( k i n g e r y e t a l ，1 9 9 4 ；v a l l d e r w a t t e ta 1 ， 1