不同猪群粪污中重金属含量及猪舍氨气浓度的监测

Monitoring the content of heavy metal in pig manure and the concentration of ammonia in pig house at different stages of growth

摘要

目的 分析不同生长期猪粪污中重金属含量与猪舍氨气浓度的变化，为畜禽粪污肥料化还田的安全性评价及猪群养殖环境的改善提供基础数据。 方法 以辽宁省锦州市义县4家规模养殖场的繁殖母猪、保育猪、育肥猪3种猪群为试验对象，每种猪群各采集6头猪的粪污样品混合为1份，共20份样品，粪污样品总计120份，经灰化、消化处理后,采用电感耦合等离子发生仪(ICP)对粪污中的重金属含量进行检测，并采用便携式氨气检测仪对不同猪舍的氨气浓度进行数值监测。 结果 育肥猪粪污中的锌、铜、砷含量最高值分别为567.6、104.3、38.9 mg/kg，均超过了GB/T 25246—2010中规定的土壤(pH<6.5)种植蔬菜时肥料还田的重金属限值，而繁殖母猪和保育猪粪污中的重金属含量达标；3种猪群的环境氨气检测值均小于20 mg/m³。 结论 4个养殖场的育肥猪粪污直接还田种植蔬菜时存在重金属超标现象，因此育肥猪的粪污不能当作肥料或饲料再重新利用；氨气检测值均在正常范围内，不会对养殖技工和猪只造成危害。

关键词

猪粪污 / 重金属 / 氨气 / 畜禽粪污资源化利用 / 环境监测

Key words

pig manure / heavy metals / ammonia gas / resource utilization of livestock and poultry manure / monitoring environment

畜禽养殖污染是养殖业发展的必然产物。随着规模化养殖的快速发展，畜禽粪污成为制约养殖业发展的一大难题。2017年，国务院办公厅印发《关于加快推进畜禽养殖废弃物资源化利用的意见》，提出对畜禽粪污收集、处理、堆肥，并投放于农作物生产上，为实现农牧结合、循环发展，推动有机绿色农业的发展奠定了一定的基础^[1]。然而饲料重金属的违规添加及饮水污染等会造成畜禽体内残留金属元素，大部分金属元素随粪污排出，利用污染的粪污进行堆肥，当重金属浓度超过土壤能承载的浓度时，会影响土壤安全及作物的生长，并间接危害人类健康 ^[2-4]。丁丽军等^[5]测定了江苏省泰州地区规模化养殖场畜禽粪污中7种重金属元素含量，显示Cu、Zn和As在猪粪中的残留水平最高。陈玲丽等^[6]研究了河南省新乡市区附近猪场各生长时期饲料及对应粪污样品，显示保育期仔猪粪污重金属Zn元素含量超出国家标准。由此可见，研究不同生长期畜禽粪污的重金属含量变化，明确直接还田处理标准，对提高畜禽粪污资源化利用水平具有重要意义。此外，氨气作为禽舍内最主要的空气污染物，不仅影响猪健康，还容易诱发动物各种疾病。因此，采取有效措施控制猪舍内氨气的含量，对保持猪健康生长和养殖生产极其重要。

本研究对辽宁省锦州市规模猪场的繁殖母猪、保育猪和育肥猪3种猪群的粪污样品进行重金属含量测定，以评估粪肥使用是否存在潜在风险，同时监测不同生长期猪群的氨气指标，分析养殖场内猪粪污的危害性，旨在为畜禽粪污资源化利用及处理方案提供一定参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

从辽宁省锦州市义县牧原有限公司选取4个规模化的养殖猪场，分别编号为A、B、C、D。

原子吸收仪，上海元析仪器有限公司；原子荧光光谱仪，上海美析仪器有限公司；CH-H-NH3固定式带显示氨气检测仪，东莞市楚环传感技术有限公司。

1.2 样品采集及处理

采样的对象是繁殖母猪、保育猪和育肥猪3种猪群的粪污样品，每种猪群分别采集6头猪的粪污样品混合为1份，共20份混合样品，20份混合样品均在50 ℃恒温箱中先烘干后粉碎，过孔径1 mm的筛，置于消毒好的标签样品袋中保存备用。

1.3 猪群粪污中锌、铜、砷含量的测定

采用原子吸收仪、原子荧光光谱仪测定包括猪粪污中的锌、铜、砷含量。先进行样品处理。在300 mL的三角瓶中放入备用样品0.2 g，以6∶1的比例配制浓HNO₃与HClO₄ 40 mL，置于电磁炉上加热，消解至澄清并无白色烟雾产生结束。自然冷却，冷却后的样品转到50 mL的称量瓶中，用纯净水稀释后自然静止达50 min后测定样品含量^[6]。重金属元素测定采用原子吸收分光光度法，按表1中工作条件测定相应的元素含量。

1.4 猪舍中氨气浓度的测定

利用氨气检测仪对繁殖母猪、保育猪、育肥猪3种猪群的猪舍环境氨气浓度进行监测。根据《规模猪场环境参数及环境管理》（GB/T 17824.3—2008），猪舍中保育猪氨气质量浓度＜20 mg/m³，生长育肥猪氨气质量浓度＜25 mg/m³。综合考虑，猪舍中最低值不宜超过20 mg/m³，制订的氨气浓度制定危害分级评定标准如表2所示。

2 结果与分析

2.1 猪场粪污中锌、铜、砷含量的测定

根据GB/T 25246—2010《畜禽粪污还田技术规范》，在土壤pH<6.5用于蔬菜种植时，锌的最低值为500 mg/kg，铜的最低值为85 mg/kg，砷的最低值为30 mg/kg。由表3可见，4个养殖场的繁殖母猪、保育猪粪污的含锌量、含铜量、含砷量最高值均在标准范围之内，而育肥猪粪污的含锌量、含铜量、含砷量均为最高值，说明繁殖母猪、保育猪的粪污不存在重金属超标问题，可作有机肥资源化还田使用，而育肥猪的粪污会对环境造成危害，不能直接用于堆肥处理。

2.2 3种猪群环境的氨气测定

4家养殖场中3种猪群的氨气平均浓度检测结果见表4。

《规模猪场环境参数及环境管理》（GB/T 17824.3—2008）规定，猪舍内氨气质量浓度应小于20 mg/m³。而以上3种猪群氨气质量浓度均小于20 mg/m³，在正常范围内。说明4个养殖场的氨气检测均达标，不会对养殖场技工和猪群造成危害。

3 讨论

由于锌、铜、砷等微量元素对动物生长、提高繁殖性能起着重要的作用，不同生长时期的饲料中均需适量添加重金属元素。而有些养殖个体盲目追求利益最大化，存在过量使用微量元素的现象。丁丽军等^[5]研究表明集约化养殖的各种畜禽粪便作为有机肥使用后，粪便中的重金属残留会影响土壤和水环境质量，其中，猪粪中 Cu 的平均含量为571.3 mg/kg，Zn含量为578.3 mg/kg，明显高于鸡粪、鸭粪、鹅粪和牛粪。陈玲丽等^[6]研究表明不同生长时期粪便中重金属含量不同，妊娠母猪粪便中重金属含量为998.38 mg/kg，新生仔猪粪便中重金属含量为1 123.7 mg/kg。本研究按不同生长时期对4个猪场的锌、铜、砷含量进行测定，显示育肥猪粪污中含锌量、含铜量、含砷量最高值分别为567.6、104.3、38.9 mg/kg，均超过GB/T 25246—2010《畜禽粪污还田技术规范》中土壤(pH<6.5)时农田种植蔬菜的限值，因此育肥猪的粪便不能直接堆肥发酵施用于农田，否则会形成土壤-植物-人类循环链条，对人类健康造成危害。

舍内氨气暴露是影响畜禽生长和健康的重要环境因素之一。高浓度的氨不但危害畜禽生长性能，还会对畜禽肉品质产生影响。汤善龙等^[7]研究表明，氨可以通过核因子κ增强子结合蛋白(NF-κB)信号通路诱导肌肉生长抑素(MSTN)表达，抑制哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信号通路，从而抑制骨骼肌生长、蛋白质合成；氨气还可以调控与脂肪代谢相关基因的表达，影响体脂分布。李复坤等^[8]研究表明，高浓度的氨会危害生态环境和人类健康。当环境中氨的质量浓度达到12 mg/m³时，可闻到气味，对人体的眼睛及皮肤无刺激作用；当空气中氨气质量浓度为 32.9 mg/m³时，会伴随咳嗽、气喘等症状^[9]；当氨气质量浓度大于46.1 mg/m³时，会危及生命。因此，减少氨气的产生和排放不仅可以改善养殖环境，提高动物的生产性能，还可以为人类健康保驾护航^[10]。

4 结论

本研究测定了辽宁省锦州市义县4家规模养殖场繁殖母猪、保育猪、育肥猪3种猪群粪污中的重金属含量，根据GB/T 25246—2010，表明繁殖母猪和保育猪的粪便中不存在重金属超标现象，但育肥猪的含锌量、含铜量、含砷量均超过了土壤(pH<6.5)时农田种植蔬菜的限值，所以在处置育肥猪粪便时，不能直接当作肥料还田利用。参照《规模猪场环境参数及环境管理》（GB/T 17824.3—2008），3种猪群氨气质量浓度均小于20 mg/m³，说明氨气检测值均在正常范围内，不会对人畜造成危害。

参考文献

[1] 胡曾曾， 于法稳， 赵志龙. 畜禽养殖废弃物资源化利用研究进展[J]. 生态经济， 2019，35(8):186-193.

[2] 吴绮雯， 熊云霞， 李平， 畜禽粪污重金属污染的现状与防治[J]. 广东农业科学， 2019，46（9）：85-91.

[3] 叶必雄， 刘圆， 虞江萍， 等． 畜禽粪污农用区土壤-小麦系统中重金属污染及迁移[J]． 生态与土地利用， 2013，32(4)：645-652.

[4] 范天威. 山东兰陵县畜禽粪污利用现状与对策[J]. 养殖与饲料, 2022,21(3):145-147.

[5] 丁丽军， 韦芊含， 袁华根， 泰州地区畜禽粪污中重金属含量调查[J]. 畜牧与兽医， 2019,51(12)：35-39.

[6] 陈玲丽， 阮涛， 李冲， 猪不同生长时期饲料和粪污中重金属元素含量的测定[J]. 黑龙江畜牧兽医, 2014(7): 183-185.

[7] 汤善龙, 解竞静, 伊宝, 氨气对畜禽肌肉品质的影响[J]. 动物营养学报, 2018,30(6): 2057-2063.

[8] 李复坤, 员晓庆, 张浩吉, 等． 畜禽养殖中氨气的危害及防控措施[J]. 广东畜牧兽医科技, 2020,45(4): 20-24.

[9] 彭焕伟, 沈亚欧 ． 畜禽生产中氨的危害及防治措施［J］． 饲料工业， 2005，26（13）：54-59.

[10] 张明成， 姚明才. 规模养猪场粪污治理及资源化利用技术要点[J]. 畜牧兽医科学(电子版), 2022(1):157-159.

基金资助

辽宁省大学生创新创业训练计划项目“分析养殖场内猪粪便及尿的危害加处理方案”(X202310160069)