关中平原畜禽粪便重金属农用风险估算

通过在关中平原畜禽养殖集中的县区采集畜禽粪便和饲料样品,测定其中Cr、Cu、Pb、Zn等重金属元素含量,以评估施用畜禽粪便造成的土壤重金属累积速率和安全使用年限.结果表明,牛粪、鸡粪、猪粪样品中Cr超标率分别为7.69%、4.35%和8.00%,而猪粪中Cu、Zn超标率分别达到76.00%和8.00%.饲料样品中Cu、Zn含量高于Cr、Pb含量,且与畜禽粪便Cu、Zn含量呈极显著正相关关系,结合主成分分析可知,畜禽粪便中Cu、Zn主要来源于饲料.形态分析结果显示,畜禽粪便中Cu、Zn的有效性很高,尤其是鸡粪中Cu、Zn的有效态含量最高.若畜禽粪便施用量保持在当前水平,则施用畜禽粪便24.4~131.0年和69.7~91.9年后,大棚土壤中Cu、Zn含量即可从土壤背景值分别达到安全临界值,因此,畜禽粪便农用时,不仅要控制其施用量,还应适当减少饲料中Cu、Zn添加量.     

不同畜禽粪便堆肥过程中马尿酸的变化

利用畜禽粪便进行室内模拟堆肥试验,研究不同畜禽粪便中有害物质马尿酸(HA)含量的差异﹑堆肥过程中马尿酸含量的动态变化以及影响因素.结果表明,不同种类的畜禽粪便原料中马尿酸含量差异很大,其中牛粪>猪粪>鸡粪,奶牛粪中HA含量高达129.48mg/kg,猪粪为81.80～85.99mg/kg,而鸡粪为42.62～45.11mg/kg;不同粪便中HA含量均随着堆肥的进行而迅速升高,然后较慢降低,于42d后降低到初始值以下并趋于稳定;不同粪便在不同堆肥阶段HA变化的速度和幅度不同;堆肥14d后HA的降解率与时间之间的关系可以较好地用v=A+Blnt回归方程来拟合;温度、pH值与HA含量的变化趋势基本一致;堆肥过程中腐殖化作用是HA含量降低的原因之一.     

畜禽粪便源芽孢杆菌多样性及对铜耐受性研究

芽孢杆菌制剂广泛应用于畜禽养殖和粪污处理等领域,铜作为饲料添加剂用于畜禽养殖,导致畜禽粪便中大量残留,在此压力下芽孢杆菌等会产生铜耐受性,由于芽孢杆菌的抗逆性,这种耐受性可由可移动遗传元件介导在环境中传播.本研究采集了多个规模化养殖场的牛粪、鸡粪和猪粪,从粪便中分离芽孢杆菌,通过PCR技术、最小抑菌浓度测定和全基因组测序方法,了解畜禽粪便中芽孢杆菌对铜耐受性.研究发现：(1)分离出芽孢杆菌属23种芽孢杆菌共235株.分离数量前三分别是枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)77株,占总数的32.77%;蜡样芽孢杆菌(B.cereus)31株,占比13.19%;贝莱斯芽孢杆菌(B.velezensis)28株,占比11.91%.(2)芽孢杆菌对铜耐受表型和基因型研究发现,铜对芽孢杆菌的MIC集中在200～400 mg·L^-1,占总数235株的77.87%(n=183),铜耐受能力较高的菌株能够达到500～600 mg·L^-1,占总数的16.17%(n=38),5株MIC达到600 mg·L^-1的菌株全部来自于猪粪...     

黑水虻对不同畜禽粪便生物转化效果研究

为研究黑水虻处理不同畜禽粪便生物转化效果、转化前后理化性质以及碳氮分布变化,该文利用5日龄黑水虻幼虫处理猪粪、牛粪、鸭粪以及鸡粪,并对转化前后畜禽粪便相关指标进行测定。结果表明：不同畜禽粪便养分均可满足黑水虻正常生长,猪粪与鸡粪处理组的黑水虻虫体鲜重（189.23 g和193.45 g）显著高于牛粪与鸭粪处理组（167.68 g和178.18 g）。黑水虻对猪粪、鸡粪的减量率和生物转化率较高,分别为63.23%和65.49%、33.66%和35.09%,处理牛粪的减量率和生物转化率最低,分别为40.98%和20.48%。转化后,畜禽粪便的可溶性有机碳、铵态氮以及硝态氮均显著降低,可溶性有机碳分别下降了29.06%（猪粪）、24.69%（牛粪）、27.01%（鸡粪）、24.93%（鸭粪）,铵态氮分别下降了88.01%（猪粪）、59.38%（牛粪）、85.57%（鸡粪）、79.12%（鸭粪）。黑水虻转化畜禽粪便后,猪粪和鸡粪中18.32%和19.47%的碳以及33.24%和35.56%的氮转化为虫体蛋白和油脂,70.21%和65.36%的碳以及42.36%和41.36%的氮保留于虫粪中,黑...     

热解温度对畜禽粪便生物炭重金属特征变化的影响

为了揭示畜禽粪便生物炭中重金属的特征变化,以鸡粪、猪粪渣和牛粪为原料,采用低氧控温法制备生物炭,研究了不同热解温度(350、450、550、650和750℃)的畜禽粪便生物炭产率、重金属(Cu、Zn、Cd、Pb、Cr和Ni)含量和相应富集系数的变化,以及原料来源、热解温度和重金属特征的相关性.结果表明,随着热解温度的升高,畜禽粪便生物炭产率逐渐下降,各重金属元素含量(Cd除外)逐渐增加,多数重金属富集系数呈降低的趋势,总体上高温热解虽增加了畜禽粪便生物炭的重金属含量,但也利于炭化过程中重金属的挥发迁移.畜禽粪便生物炭中重金属含量与热解温度、原料来源密切相关,其中与热解温度的相关性均显著,各生物炭的重金属富集能力表现为鸡粪猪粪渣牛粪.综合分析发现,热解温度对畜禽粪便生物炭的重金属特征变化有显著影响,选择低重金属含量和低富集系数的畜禽粪便可避免高温制备的生物炭在实际应用中由自身重金属可能带来的二次污染.     

东北三省畜禽养殖类固醇激素排放及其潜在污染风险

以东北三省畜禽养殖数量统计数据和养殖结构分析为基础,对黑龙江、吉林和辽宁省畜禽养殖类固醇激素排放量进行了估算,并初步探讨了畜禽粪便中类固醇激素对当地水体的潜在污染风险.结果表明,由于养殖数量的增加,东北三省畜禽粪便所排放的类固醇激素量均持续增大.在1998～2008年的10 a间,辽宁、吉林和黑龙江三省的类固醇激素排放量分别增长了2 272.7、1 951.1和1 634.8 kg,并且省会城市沈阳、长春和哈尔滨的增长最为明显.东北三省各城市中畜禽粪便类固醇雌激素排放量最大的是长春,达到874.7 kg;哈尔滨和沈阳的排放量在各自省份中也是最大,分别为652.7 kg和603.1 kg·辽宁省的畜禽类固醇激素排放总量在东北三省为最多,所排放类固醇雌激素的雌二醇等当量浓度EEQs预测值也最高,达到17.1ng·L-1.如果以英国环保署(Environment Agency,United Kingdom)建议的最低可观测效应浓度10 ng·L-1为参考依据,辽宁省在目前的畜禽养殖规模和结构下,所排放的粪便类固醇雌激素极有可能会对地表水体中的水生生物产生内分泌干扰效应.     

黑土农田中四环素类抗生素含量特征及其风险

为了解长期施用畜禽粪肥农田土壤中抗生素残留情况,研究了吉林省黑土区大型养猪场周边长期施用猪粪土壤中3种四环素类抗生素(TCs)的含量特征及其生态风险.结果表明,ΣTCs的平均值为1.31mg/kg,在不同类型土壤中的平均含量为:典型黑土>白浆土>黑钙土.土霉素(OTC)、四环素(TC)和CTC(金霉素)平均含量分别为:0.69mg/kg、0.48mg/kg和0.14mg/kg,检出率为42.86%～71.43%;OTC、TC和CTC在不同类型土壤中表现出不同的分布特征,主要受土壤性质、抗生素性质、畜禽粪便施用量以及施肥年限等多重因素的交互影响;OTC、TC和CTC的风险商分别为3.06、0.85和0.60,OTC处于高生态风险水平.3种TCs不同程度的超过生态毒害效应的触发值,生态毒害风险较高.长期的猪粪还田引起了土壤中四环素类抗生素的累积,并产生了较高的生态风险.     

大兴区农用地畜禽粪便氮负荷估算及污染风险评价

利用畜禽养殖的统计数据计算了畜禽粪便养分含量,利用畜禽粪便养分空间化方法实现了畜禽粪便养分从统计数据到农用地养分的转换,在此基础上,结合农用地面积计算出农用地畜禽粪便氮负荷量,并以北京市大兴区为例实现了以地块为单元的畜禽粪便氮负荷估算及污染风险评价,最后以农用地土壤耕层和亚耕层中水解氮含量及变化进一步说明了畜禽粪便对土壤环境污染风险.结果表明,2005年大兴区农用地氮负荷平均值为214.02 kg/hm2,最小值仅为10.64 kg/hm2,最大值达到5 996.26 kg/hm2,有近一半的农用地受到了不同程度的畜禽粪便氮污染威胁,占大兴区总农用地个数的42.14%,这些受污染威胁农用地地块面积小、养分需求少且主要分布在居民地和规模养殖场附近.耕层及亚耕层的水解氮变异系数分别为64.3%和53.65%,耕层及亚耕层的水解氮平均值分别为65.93μg/g和45.25μg/g,富集系数(耕层/亚耕层)为1.46,变异系数和富集系数进一步说明了畜禽粪便对土壤环境存在的污染风险及对环境的影响程度.     

畜禽粪便有机肥中Cu、Zn在水稻土中的有效性动态变化和形态归趋

通过温室土壤培养试验,研究了不同畜禽粪便有机肥中Cu、Zn在水稻土中有效性动态变化过程和形态归趋,为科学评价畜禽粪便有机肥中重金属进入稻田后的生态风险提供理论依据.试验结果表明,施用畜禽粪便有机肥12个月后,水稻土p H提高了0.4~0.9.施用鸡粪降低了水稻土中有效态Cu含量,而猪粪的施用增加了水稻土中有效态Cu含量.水稻土中有效态Zn含量随畜禽粪便有机肥施用量的增加而增加.与重金属无机盐相比,鸡粪处理中Cu的有效性低于等量无机盐处理,猪粪处理中Cu、Zn和鸡粪处理中Zn的有效性与等量无机盐处理相同.形态归趋过程研究结果表明,畜禽粪便有机肥带入到水稻土中Cu、Zn的量较低时,Cu在有机质结合态中有显著的积累,Zn则在碳酸盐结合态中有显著的积累;带入的Cu、Zn的量较高时,Cu、Zn在各个形态中均有积累;无机盐带入水稻土的Cu、Zn在交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和有机结合态中均有积累.畜禽粪便有机肥带入的Cu、Zn积累在有机结合态中的量与等量无机盐处理无显著差异.培养12个月时,有机肥处理的交换态Cu含量均显著高于等量无机盐处理,表明畜禽粪便有机肥中Cu的潜在有效性更高.     

对比研究槽式堆肥处理不同畜禽粪便对植物毒性的影响

为揭示槽式堆肥过程中不同畜禽粪便堆肥理化性质的变化及其对植物毒性的影响,分别开展了以羊、牛、鸡、猪粪便与木屑为堆料、为期44 d的好氧槽式堆肥对比试验,采集了不同堆肥期的堆肥样品,测定了堆肥的pH、电导率（EC）、可溶性有机碳（DOC）、硝氮（NO₃^--N）、氨氮（NH₄⁺-N）、全氮（TN）、碳氮比（C/N）、全磷（TP）、全钾（TK）、铜（Cu）、锌（Zn）含量及水堇的相对生长指数（RGI）和种子发芽指数（GI）,并通过相关分析和线性回归拟合,分析了堆肥过程粪便对水堇种子植物毒性的影响机制.结果表明,槽式堆肥过程中,羊粪的高温期持续时间最长,牛粪其次,猪粪和鸡粪最短;堆肥结束时4种粪便均呈弱碱性.堆肥过程中猪粪和鸡粪的EC降低,其他粪便的EC变化幅度较小,各粪便的DOC、NH₄⁺-N含量降低,NO₃^--N、TP、TK、Cu和Zn含量增加,牛粪和鸡粪的C/N逐渐降低,而猪粪和羊粪的C/N呈先升后降的趋势,羊粪和猪粪的TN含量下降,鸡粪和牛粪的TN含量缓慢上升.堆肥过程中4种粪便对水堇种子的植物毒性均降低,且RGI和GI升幅由高到低为：牛粪 > 羊粪 > 鸡粪 > 猪粪.相关分析表明,堆肥过程中羊粪的TP、Cu、Zn,牛粪的Zn、TK、TP、NO₃^--N,鸡粪的NO₃^--N、TN、Cu,猪粪的NO₃^--N、TP、Zn、TK与RGI呈显著正相关（p<0.01）;而羊粪的Cu、TP、TK,牛粪的Zn、TK、TP,鸡粪的Cu、TN、NO₃^--N、TK,猪粪的TP、Zn、NO₃^--N与GI呈显著正相关（p<0.01）.由此表明,不同粪便堆肥的以上指标促进了植物的根伸长和种子发芽.但堆肥过程中羊粪的NH₄⁺-N、TN、DOC,牛粪的NH₄⁺-N、DOC、C/N、EC,鸡粪的C/N、EC、DOC,猪粪的NH₄⁺-N、DOC、EC与RGI呈显著负相关（p<0.01）;羊粪的NH₄⁺-N、TN、DOC,牛粪的NH₄⁺-N、DOC、C/N,鸡粪EC、DOC、C/N,猪粪的NH₄⁺-N、DOC、EC与GI呈显著负相关（p<0.01）.由此表明,不同粪便的以上指标显著抑制了植物的根伸长和种子发芽.多元回归分析说明,堆肥过程羊粪和牛粪的NH₄⁺-N,鸡粪的NO₃^--N、Cu、C/N和EC,猪粪的NO₃^--N和TK对水堇种子根伸长具有显著的影响,而羊粪的NH₄⁺-N和TK,牛粪的DOC、pH和EC,鸡粪Cu、TN和NO₃^--N,猪粪的TK对水堇种子发芽具有显著的影响.以上对比研究结果可为不同畜禽粪便槽式堆肥处理和土地利用提供重要的理论依据和决策支持.     

Changes in heavy metal contents in animal feeds and manures in an intensive animal production region of China

The 360 feed and manure samples were collected from 150 animal farms in Jiangsu Province, China and analyzed for heavy metals. Concentrations of Zn and Cu in animal feeds were 15.9-2041.8 and undetected-392.1 mg/kg respectively, while Hg, As, Pb, Cd, and Cr in all feeds were below 10 mg/kg. Concentrations of Cu, Zn, and Cr in animal manures were 8.4-1726, 39.5-11379, and 1.0-1602 mg/kg respectively, while As, Cd, Hg, and Pb were 〈 10 mg/kg. The concentration of Cu, Zn, As and Cr in animal feed and manure were positively correlated （p 〈 0.001）, but the Cd, Hg, and Pb were not statistically correlated between the feed and the manure. Concentrations of Cu and Zn were highest in pig feed and manure, followed by poultry and dairy feeds and manures. During 1990- 2008, Cu, Zn, As, Cr, Cd contents increased by 771%, 410%, 420%, 220%, and 63% in pig manure, 212%, 95%, 200%, 791%, and -63% in dairy manure, and 181%, 197%, 1500%, 261, and 196% in poultry manure. Most of the increases occurred from 2002 to 2008, which reflects the extensive use of feed additives after 2002. In contrast, Pb and Hg in manures continuously decreased from 1990 to 2008. The results suggest that the heavy metal contents in animal manure have been greatly increased over 18 years and the contribution of manures to soil should be considered.     

Contribution of additives Cu to its accumulation in pig feces： study in Beijing and Fuxin of China

Massive amounts of pig manure are produced by intensive pig farm in China, and the composition of pig manure has changed much due to the use of feed additives. However, little is known about the exact Cu （copper） feed as additives or present as contaminants in pig feed and the residues in feces. One hundred and thirty-seven feeds and one hundred and forty-two fecal samples from 48 pig farms were collected in Beijing and Fuxin cities in 1999 and 2005, respectively. The concentrations of Cu were in the range of 6.86-395.19 mg/kg in the feed samples, and the mean values were in the order of weaner〉 grower-finisher〉 sow＇s feeds. The high concentrations over EU recommendations implied that excessive levels of Cu are fed on many pig farms in Beijing and Fuxin. Cu was also present in high concentrations in feces, and concentrations were highly variable. Cu concentrations in the feces from grower-finisher and weaner pigs were significantly greater than feces of sows. The super-intensive and small-scale farms had higher levels of Cu in feces than the middle farms. Cu concentrations in pig feces were approximately 5-times greater than in pig feeds. Feed management in grower-finisher pigs on super-intensive and small-scale pig farms is needed to reduce high Cu concentrations in feces and risks to soil contamination while feces are land-applied.     

东北三省畜禽养殖环境风险时空特征

以东北三省土壤、水体的环境保护为出发点,基于研究区192个县畜禽养殖量数据,采用畜禽单元和养分排泄系数法,通过AD(畜禽养殖密度),粪便TN、TP耕地负荷来评估三期(2000年、2005年和2010年)不同尺度(省、县和流域)下畜禽养殖的潜在环境风险,并对其环境风险进行综合评价. 结果表明:①三期东北三省畜禽养殖的环境风险在2005年最为显著,基中AD达到Ⅲ级(AD>2.00 AU/hm2)的县市高达54个,畜禽粪便TN、TP耕地负荷达到Ⅳ级水平的县市共有50个,2010年有所缓解,而2000年最低;②三省中辽宁省畜禽养殖的环境风险最高(三期该省AD均大于2.00 AU/hm2,畜禽粪便TN、TP耕地负荷均分别在115和15 kg/hm2以上),吉林省次之,黑龙江省较低;③分县畜禽养殖密度及粪便TN、TP耕地负荷较高的区域主要集中在松花江水系南部以及辽河流域的大部分地区,具体行政区域为吉林省中南部和辽宁省大部,而黑龙江省有继续发展的空间.      

Heavy metals pollution in poultry and livestock feeds and manures under intensive farming in Jiangsu Province, China

The heavy metals pollution in poultry and livestock feeds and manures under intensive farming in Jiangsu Province was investigated. 97 feed and manure samples were sampled from 31 farming plants in 10 major cities of Jiangsu. 14 metals, including Zn, Cu, Pb, Cd, Cr, Ni, Mo, Mn, Ba, Co, Sr, Ti, As and Hg, were analyzed after samples acid digestion. The results showed that the most feed samples contained high concentration of metals exceeding National Hygienical Standard for Feeds. Meanwhile, it was found that Cu, Zn, Pb, Cd and Cr concentrations in animal manures were also high, for example, Cu concentration in a manure sample reached to as much as 1726.3 mg/kg. Heavy metals loading quantities in soil per year were then calculated when metals contaminated organic fertilizers were applied, and its effects on soil environmental qualitv were further evaluated.     

畜禽粪便有机肥中Cu、Zn在不同农田土壤中的形态归趋和有效性动态变化

通过土壤培养试验,研究了不同畜禽粪便有机肥中重金属Cu、Zn在不同农田土壤中的形态归趋和有效性动态变化过程,为合理确定由畜禽粪便有机肥带入农田土壤的重金属负荷,科学评价畜禽粪便有机肥中重金属进入土壤后的生态风险提供理论依据.结果表明,土壤中施用畜禽粪便有机肥后,酸性土壤p H值升高,而石灰性土壤p H值降低.施用鸡粪后6个月内,有效态Cu含量在2种土壤中显著低于等量Cu无机盐处理,而有效态Zn含量则与等量Zn无机盐处理无显著差异;施用猪粪后6个月内,有效态Cu和Zn含量在2种土壤中均与等量Cu和Zn无机盐处理无显著差异.形态归趋研究表明,通过畜禽粪便有机肥进入土壤中的Cu和Zn在土壤中主要以交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态以及有机结合态的形式存在,且畜禽粪便有机肥的来源不同,各形态Cu和Zn在不同土壤中所占比例不同.土壤中施用畜禽粪便有机肥6个月时,Cu和Zn交换态以及铁锰氧化物结合态所占比例低于等量Cu和Zn无机盐处理,而有机结合态所占比例高于等量Cu和Zn无机盐处理,其它形态与无机盐处理无显著差异.     

连续施用养殖场鸡、鸽粪对土壤养分和重金属含量的影响

按照养殖场鸡粪和鸽粪含氮量计算其用量,进行连续6茬施用鸡粪和鸽粪（N 0～450 kg·hm^-2）菜心田间试验,研究对土壤养分和重金属含量的影响.结果表明,连续施用3茬鸡粪和鸽粪后,土壤铵态氮、硝态氮、有效磷及速效钾含量均明显提高,4种养分累积量随鸡、鸽粪用量增加而提高.由于后3茬遭遇较长时间强降雨,施用6茬后土壤硝态氮和速效钾含量不但比第3茬后有明显下降,甚至低于土壤原始含量,但铵态氮和有效磷含量仍比原始含量提高,而且含量增量随鸡、鸽粪用量增加而提高.鸡粪和鸽粪Pb、Cd、Cr含量及鸽粪As含量很低,连续施用6茬对土壤总Pb、总Cd、总Cr及总As含量影响不大,但2种粪肥Zn含量较高（分别为172.0、299.8 　mg·kg^-1）,施用6茬后土壤总Zn含量提高0.7～17.1 　mg·kg^-1.同时,鸡粪Cu（117.7 　mg·kg^-1）、As（39.6 　mg·kg^-1）含量相对较高,施用6茬后土壤总Cu、总As含量也有累积趋势.     

猪粪中土霉素环境风险及好氧降解技术研究进展

针对国内规模化养猪场饲料及猪粪中土霉素的高残留量的现状,综述了国内外关于畜禽粪便中土霉素研究的现状。文章首先介绍了畜禽粪便中土霉素的应用和残留情况,然后探讨了土霉素存在于环境中对微生物、植物和动物的生态毒性,最后结合国内外现有畜禽粪便处理技术优缺点的评价．对好氧堆肥技术应用于高土霉素残留猪粪的无害化处理以及应该注意的一些问题提出了建议。     

连续施用鸡粪对菜心产量和重金属含量的影响

由于养殖业普遍使用微量元素添加剂,导致禽畜粪中重金属残留过高现象广泛存在.根据养殖场鸡粪含氮量计算其用量（N 0～450 kg·hm^-2）,进行连续4茬菜心施用鸡粪田间实验,探讨对菜心产量及重金属含量的影响.结果表明,第1、3茬所有施用鸡粪处理菜心产量比单施无机肥处理降低,第2茬则提高,第4茬鸡粪与无机肥配施处理提高了菜心产量.不同茬别菜心产量差别较大,第2茬显著高于其它茬别.从不同处理4茬菜心重金属平均含量来看,施用鸡粪可提高As、Zn含量,降低Cr、Cd含量,对Pb含量无明显影响,配施鸡粪提高Cu含量.除第2茬因产量稀释作用影响外,不同茬别所有处理菜心As、Pb、Cr、Cu、Zn平均含量随施用茬数增加而提高,Cd平均含量则下降.建议在无公害或绿色食品生产中避免一次性大量施用或连续施用养殖场禽畜粪.