迪娜·吐爾生江,賈宏濤,王 農(nóng),閆翠俠,羅文文,紀藝凝,3,孫約兵*
(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,烏魯木齊 830052;2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部環(huán)境保護科研監(jiān)測所 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部產(chǎn)地環(huán)境污染防控重點實驗室/天津市農(nóng)業(yè)環(huán)境與農(nóng)產(chǎn)品安全重點實驗室,天津 300191;3.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院,哈爾濱 150030)
隨著經(jīng)濟發(fā)展與人民生活水平的提高,人類的生活方式和飲食結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,對動物性蛋白質(zhì)需求量逐年上升,我國禽蛋產(chǎn)量和雞肉產(chǎn)量分別占全球第一和第二。黃淮海地區(qū)是我國畜禽養(yǎng)殖的重點地區(qū)[1],2006年,黃淮海地區(qū)的畜產(chǎn)品產(chǎn)量達到4 491.57萬t,其中肉、蛋產(chǎn)量分別為2217萬t和1335萬t[2]。為了提高家禽生長速率、增強家禽的抗病性,飼料中會普遍加入一些含重金屬的添加劑[3-4]。2012年,農(nóng)業(yè)部在全國30個省市進行飼料安全調(diào)查顯示,近70%企業(yè)飼料中As、Pb、Cr、Cd等重金屬含量超標[5]。原澤鴻等[6]研究發(fā)現(xiàn),在四川省飼料中Cr和Pb元素含量超標為11.1%和18.2%。Nachman等[7]對美國市場258個飼料樣品調(diào)查發(fā)現(xiàn),無機As含量較高。2015年,Nicholson等[8]在英格蘭和威爾士養(yǎng)殖場中采集183個家禽飼料樣品,發(fā)現(xiàn)其中重金屬Cu和Zn的含量過高,分別達到 28~4030 mg·kg-1和 5~234 mg·kg-1。在伊朗法爾斯省18個農(nóng)場,分別在4個季節(jié)收集了216個不同動物飼料樣品,研究發(fā)現(xiàn)Pb、Cd、Hg、Cu和Zn含量都超過標準值[9]。李發(fā)等[10]調(diào)查黃淮海地區(qū)5省2市種商品雞糞有機肥樣品發(fā)現(xiàn),Cd、As、Pb等重金屬均存在超標現(xiàn)象,分別為6.7%、47.05%和14.28%。重金屬元素在動物體內(nèi)很難被吸收,大部分進入到畜禽糞便中,隨有機肥施入農(nóng)田,進而影響農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全,危害人體健康[11]。因此,本文主要調(diào)查了黃淮海地區(qū)(河南、河北、山東、江蘇、安徽、北京、天津)市售商品雞飼料,研究不同省市、不同養(yǎng)殖品種、不同生育期飼料的重金屬含量特征,以期為控制家禽養(yǎng)殖飼料組分重金屬添加量、促進養(yǎng)殖廢棄物安全利用和污染源頭防控提供必要參考。
表1 黃淮海地區(qū)飼料樣品分布Table1 Distribution of feed samples in Huang-huai-hai region
家禽飼料收集時間為2017年7—10月,共180個市售商品雞飼料樣品,其中河南44個、北京21個、山東29個、河北28個、安徽15個、江蘇25個、天津18個,具體見表1。
飼料樣品自然晾干后,在烘箱中60℃繼續(xù)烘干48 h,研磨后過100目(0.15 mm)尼龍篩,備用。稱樣0.25 g于消解管中,加8 mL濃HNO3過夜,依次按照80℃+1.5 h、120℃+1.5 h、150℃+3 h設(shè)置消解程序,然后180℃趕酸至1~2 mL,定容至50 mL,采用ICPMS(Ultimate 3000-iCAP QC)對樣品中重金屬 Mn、Cu、Zn、Cr、Ni、Cd、Pb和As含量進行測定。
數(shù)據(jù)使用Excel 2010分析平均值和標準差,SPSS 15、Origon 8.6進行統(tǒng)計與繪圖。
由表2可知,黃淮海地區(qū)雞飼料中不同重金屬含量變化幅度較大,飼料樣品中Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、As、Cd和 Pb含量范圍分別為 0.05~9.91、52.59~726.68、0.02~6.84、12.74~458.70、34.09~594.78、0.01~3.98、0.01~1.96 mg·kg-1和0.02~10.76 mg·kg-1,均值分別為2.99、306.12、2.03、75.69、205.49、0.84、0.35 mg·kg-1和4.20 mg·kg-1,該地區(qū)所有飼料樣品中Cu含量變異性最大,其次是As、Cd、Cr、Ni、Zn、Pb和Mn。與我國《雞飼養(yǎng)標準》(NY/T 33—2004)含量相比,飼料樣品Mn、Cu、Zn超標率分別為99.1%、100%、69.0%;與《飼料衛(wèi)生標準》(GB 13078—2001)相比,飼料樣品中Pb、Cd含量超標率分別為39.7%、23.5%,Cr、As含量都符合標準。
飼料中重金屬含量超標原因主要有:一方面為了維持動物生長生理需要和提高應(yīng)激性,以添加劑形式進入飼料[12]。另一方面是未經(jīng)處理的廢棄物、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中農(nóng)藥化肥的濫用,都會造成飼料原料的重金屬Cd、Pb等元素超標污染[13-14]。因此畜禽飼料中重金屬含量超標現(xiàn)象普遍存在,孟君等[15]對河南省某養(yǎng)雞場飼料中微量元素的研究發(fā)現(xiàn),其中Pb、Cd的含量均超過我國《飼料衛(wèi)生標準》限量。羅成等[16]采用HR-CS?FAAS測定我國川魯冀地區(qū)蛋雞配合飼料中重金屬含量,結(jié)果發(fā)現(xiàn),蛋雞配合飼料中Pb超標率為9.38%。此外,飼料加工過程中機械和器皿的不適當使用也是造成飼料重金屬超標原因之一[17],如因加工設(shè)備而引起的Pb、Mn等重金屬污染被帶入到復(fù)合飼料中,從而在畜禽產(chǎn)品和環(huán)境中積累[18]。然而,由于Cu、Zn、Mn、Cd、Pb等重金屬元素很難被家禽完全吸收利用,導(dǎo)致大量重金屬(95%以上)隨糞尿排出體外[19],其中Cu、Zn元素是家禽糞便中最普遍超標的元素[20-21],會形成一定的環(huán)境風(fēng)險。
表2 黃淮海地區(qū)雞飼料中重金屬含量Table2 Heavy metal contents in chicken feed of Huang-huai-hai region
圖1為不同省市飼料中重金屬平均含量及其限量標準[22]。從圖中可以看出,不同省市雞飼料中同種重金屬的含量存在一定差異。
重金屬As平均含量在安徽與其他省市之間雞飼料中差異顯著(P<0.05),河南、河北、山東、江蘇、北京之間無顯著差異(P>0.05),其平均含量由高到低依次為安徽>北京>江蘇>河南>山東>河北>天津;重金屬Cr平均含量在河南、江蘇、安徽之間無顯著差異(P>0.05),河南與河北、山東、北京、天津之間差異顯著(P<0.05),其平均含量由高到低分別為安徽>江蘇>河南>山東>河北>北京>天津;不同省市雞飼料中As、Cr平均含量均未超出《飼養(yǎng)衛(wèi)生標準》(5 mg·kg-1和10 mg·kg-1)。重金屬Ni平均含量在河南、河北、山東、北京之間無顯著差異(P>0.05),江蘇、安徽、天津之間差異顯著(P<0.05),其平均含量由高到低依次為安徽>江蘇>河南>山東>河北>北京>天津。
河南和河北的重金屬Cd、Pb平均含量均與山東、江蘇、安徽、北京、天津之間差異顯著(P<0.05),Cd平均含量由高到低依次為北京>安徽>山東>江蘇>河北>河南>天津,Pb平均含量依次為安徽>北京>天津>山東>江蘇>河南>河北。北京、安徽、山東飼料中重金屬Cd平均含量分別達到0.71、0.70、0.57 mg·kg-1,分別是《飼料衛(wèi)生標準》(0.5 mg·kg-1)的1.42、1.40、1.14倍,而其他省市都未超標。安徽、北京、天津飼料中重金屬Pb平均含量分別為8.29、6.48、5.98 mg·kg-1,分別是《飼料衛(wèi)生標準》(5 mg·kg-1)的1.66、1.30、1.20倍;飼料中Pb大部分都來自于礦物元素的大量添加,這使得飼料中的Pb含量嚴重超標,甚至達到640 mg·kg-1[23],進而對家禽、家禽產(chǎn)品造成嚴重危害,降低蛋雞的品質(zhì)和抗氧化能力[24]。王飛等[25]調(diào)查發(fā)現(xiàn),華北地區(qū)蛋雞飼料中Pb元素超標率達到53.85%,且發(fā)現(xiàn)各種畜禽糞便的重金屬含量都超標,其中超標最為嚴重的是肉雞糞便。
圖1 黃淮海地區(qū)不同省市飼料中重金屬含量Figure1 Heavy metal content in feed of different provinces in Huang-huai-hai region
重金屬Zn平均含量在安徽與其他省市之間差異顯著(P<0.05),河南、河北、山東、江蘇之間無顯著差異(P>0.05),其平均含量由高到低依次為安徽>江蘇>河北>山東>河南>北京>天津,安徽飼料(347.86 mg·kg-1)中Zn平均含量最高,其次是江蘇(186.98 mg·kg-1)、河北(183.74 mg·kg-1)、山東(173.42 mg·kg-1)、河南(164.88 mg·kg-1)和北京(98.65 mg·kg-1),分別是《雞飼養(yǎng)標準》(80 mg·kg-1)的 4.35、2.34、2.30、2.17、2.60倍和1.23倍,而天津飼料中重金屬Zn含量未超標。重金屬Cu平均含量在河南、河北、山東之間差異顯著(P<0.05),河南、江蘇與安徽、北京與天津之間無顯著差異(P>0.05),其平均含量由高到低依次為山東>河南>安徽>江蘇>天津>北京>河北。重金屬Mn平均含量在安徽與河北、江蘇、北京之間差異顯著(P<0.05),而與其他省市之間無顯著差異(P>0.05),其平均含量由高到低依次為安徽>河南>山東>天津>河北>江蘇>北京。各省市之間飼料中重金屬Cu平均含量最低為河北(49.55 mg·kg-1),最高為山東(100.24 mg·kg-1),分別是《雞飼養(yǎng)標準》(8 mg·kg-1)的6.19、12.53倍,重金屬Mn含量最低為北京(269.99 mg·kg-1),最高為安徽(438.82 mg·kg-1),分別是《雞飼養(yǎng)標準》(60 mg·kg-1)的4.50、7.31倍。
各省市中Pb、Cu、Zn、Mn等元素適量添加到動物體內(nèi)有利于提高雞生產(chǎn)性能、腳墊質(zhì)量、胴體品質(zhì)、免疫反應(yīng)和骨骼質(zhì)量等,而過量添加可能會對雛雞體重、生長以及飼料利用率產(chǎn)生不良影響[26],而且會以禽類糞便形式排出體外,進而對土壤、水體以及人類生活產(chǎn)生嚴重影響。
不同省市雞飼料中同種重金屬的含量存在一定差異,總體上來看,不同重金屬在安徽省雞飼料中含量較高,天津市雞飼料中含量較低,造成這種差異的主要原因可能是飼料的原料來源、加工過程不同,另外,加工企業(yè)配料操作過程不規(guī)范也可能會導(dǎo)致重金屬含量過高。王飛等[27]調(diào)查發(fā)現(xiàn),飼料中重金屬含量與有機肥中重金屬表現(xiàn)出顯著正相關(guān)性,說明畜禽糞便中重金屬主要來源于飼料。針對目前畜禽糞便重金屬超標問題,減少畜禽糞便重金屬的環(huán)境污染,應(yīng)從飼料源頭進行監(jiān)控與控制[28-30]。
表3 蛋雞和肉雞飼料中重金屬含量Table3 Heavy metal contents in feed of laying hen and broiler chicken
由表3可知,黃淮海地區(qū)蛋雞和肉雞飼料中重金屬Mn、Cu、Zn含量均超過我國《雞飼養(yǎng)標準》,其中蛋雞飼料中Mn、Cu、Zn含量最大檢出量分別為680.86、458.70、580.27 mg·kg-1,超標率分別為100%、100%、84.7%,肉雞飼料中Mn、Cu、Zn含量最大檢出量分別為 726.68、399.07、594.78 mg·kg-1,超標率分別為97.3%、100%、66.7%。蛋雞和肉雞飼料中重金屬含量在Mn、Cu、Zn之間差異顯著(P<0.05),而重金屬Cr、Ni、As、Cd、Pb含量之間無顯著差異(P>0.05)。蛋雞和肉雞飼料中Pb、Cd最大檢出值分別為10.76、1.96 mg·kg-1以及9.92、1.96 mg·kg-1,與《飼料衛(wèi)生標準》規(guī)定的 Pb(5 mg·kg-1)、Cd(0.5 mg·kg-1)含量相比,蛋雞飼料中重金屬Pb、Cd含量超標率分別為50%和29.2%,肉雞分別為36.9%和12.8%。
總體來看,蛋雞和肉雞飼料中重金屬含量超標率都較高,兩種品種飼料中各重金屬含量之間差異性較小。由于家禽養(yǎng)殖廠類型及向飼料中添加的各種重金屬的功能不同,導(dǎo)致飼料中各種重金屬含量都較高[18]。王飛等[25]在對華北地區(qū)飼料和畜禽糞便中重金屬含量的研究中發(fā)現(xiàn),蛋雞和肉雞飼料中重金屬Cd、Cu、Ni、As含量之間差異性較小,與本研究結(jié)果一致。
2.3.1 蛋雞不同生育期飼料重金屬含量
由圖2可知,黃淮海地區(qū)蛋雞不同生育期飼料中As、Mn、Ni、Zn 產(chǎn)蛋期飼料含量范圍分別為 0~3.90、101.47~680.86、0.26~5.43、72.33~580.27 mg·kg-1,其含量由大到小依次為產(chǎn)蛋期>育成期>育雛期。原澤鴻等[6]研究發(fā)現(xiàn),蛋雞產(chǎn)蛋高峰期的配合飼料中Mn、Ni含量均高于產(chǎn)蛋前期和育雛育成期飼料,這與本研究結(jié)果一致。
蛋雞育成期飼料中重金屬Cd、Pb、Cu含量最高,其 含 量 范 圍 分 別 為 0.12~1.02、0.08~10.08、30.17~457.58 mg·kg-1;育雛期飼料中Cd、Pb、Cu含量分別為0.01~0.54、1.06~9.11、19.57~425.33 mg·kg-1。產(chǎn)蛋期飼料中Cd、Pb、Cu含量高于育雛期,這也與原澤鴻等[6]研究結(jié)果相符,育雛期和育成期配合飼料中重金屬Pb、Cu含量最高。蛋雞飼料中Cr含量大小表現(xiàn)為產(chǎn)蛋期>育雛期>育成期,其范圍分別為0.22~7.63、1.68~4.59、0.23~5.82 mg·kg-1,重金屬 Cd、Pb和Cr是生物體非必需元素,產(chǎn)蛋期過量添加該類重金屬不僅影響生態(tài)環(huán)境,而且直接危害生物體的生長發(fā)育[31],如:重金屬Cr過量會造成動物肝腎損傷[32]??傮w來看,蛋雞飼料中產(chǎn)蛋期的重金屬含量最高,這可能是為了促進產(chǎn)蛋率而加入大量添加劑,導(dǎo)致重金屬含量較高。因此,產(chǎn)蛋期的蛋雞飼料也是值得關(guān)注的一個環(huán)境影響因素。
2.3.2 肉雞不同生育期飼料重金屬含量
由圖3可知,黃淮海地區(qū)肉雞飼料中Cd和Pb含量范圍前期分別為 0.04~0.89 mg·kg-1和 0.02~8.97 mg·kg-1,中期分別達到 0.02~0.57 mg·kg-1和 1.05~9.85 mg·kg-1,而后期則分別為 0.03~1.52 mg·kg-1和0.88~9.92 mg·kg-1,其含量大小表現(xiàn)為后期>前期>中期。飼料中重金屬Cu在前期、中期、后期含量范圍 分 別 為 22.78~399.07、16.70~96.04、24.55~259.71 mg·kg-1,其含量大小表現(xiàn)為前期>后期>中期。肉雞飼料中As、Ni、Mn含量在后期最高,分別達到0.02~3.56、0.17~6.20、106.70~726.68 mg·kg-1,而前期含量最低,分別為 0~2.95、0.02~3.48、52.59~488.14 mg·kg-1。肉雞飼料中Cr、Zn含量在中期最高,分別達到 0.14~7.45、33.20~489.54 mg·kg-1,后期含量最低,分別為 0.10~5.52、30.09~545.80 mg·kg-1。Mn、Cu、Zn等重金屬在飼料配方中是普遍添加的元素,但過量添加會影響動物生長發(fā)育[33],本次研究發(fā)現(xiàn):作為動物體內(nèi)必需的微量元素,Ni在飼料中含量較低,張素娟[34]、王欣美等[35]研究也發(fā)現(xiàn)重金屬Ni在飼料原料中含量較低,但足以滿足動物正常生長需要,無需額外添加。
總體來看,中后期的肉雞飼料重金屬含量較高,可能是為了促進生長發(fā)育,提高生產(chǎn)率。不同的高濃度重金屬添加劑的使用,會導(dǎo)致飼料中較高的重金屬殘留,當含重金屬的畜禽糞便被直接施入農(nóng)田,會導(dǎo)致重金屬含量逐漸超過土壤元素背景值[36],進而造成土壤重金屬污染,同時也使畜禽糞便的資源化利用受到較大制約[37-38]。因此,肉雞的中后期飼料重金屬含量控制也是實現(xiàn)家禽養(yǎng)殖重金屬源頭控制、推進養(yǎng)殖資源化安全利用的重要環(huán)節(jié)。
(1)黃淮海地區(qū)雞飼料中Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、As、Cd和 Pb含量分別為 0.05~9.91、52.59~726.69、0.02~6.84、12.74~458.70、34.09~594.78、0.01~3.98、0.01~1.96 mg·kg-1和0.02~10.76 mg·kg-1,與《雞飼養(yǎng)標準》《飼料衛(wèi)生標準》等標準相比,飼料中重金屬均存在不同程度的超標情況。
(2)不同省市雞飼料中重金屬的含量存在一定差異,總體上來看,安徽省雞飼料中重金屬含量最高,天津市雞飼料中含量最低,所有省市飼料中As和Cr含量符合安全標準,而Cu、Zn、Mn含量超標省市較多。
(3)蛋雞和肉雞飼料中Mn、Cu、Zn含量均超過我國《雞飼養(yǎng)標準》,總體來看,產(chǎn)蛋期蛋雞飼料中重金屬含量最高,中后期肉雞飼料中重金屬含量較高。
圖2 不同生育期內(nèi)蛋雞飼料中重金屬含量Figure2 Heavy metal content in laying hens of different growth stages
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圖3 不同生育期內(nèi)肉雞飼料中重金屬含量Figure3 Heavy metal content in broiler feeds during different growth periods
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