2018, Vol. 37
2. 农业农村部环境保护科研监测所 农业农村部产地环境污染防控重点实验室/天津市农业环境与农产品安全重点实验室, 天津 300191;
3. 东北农业大学资源与环境学院, 哈尔滨 150030
2. Key Laboratory of Original Environmental Pollution Prevention and Control, Ministry of Agriculture and Rural Affairs/Tianjin Key Laboratory of Agro-Environment and Agro-Products, Agro-Environmental Protection Institute, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Tianjin 300191, China;
3. College of Resources and Environment, Northeast Agricultural University, Harbin 150030, China
随着经济发展与人民生活水平的提高，人类的生活方式和饮食结构发生改变，对动物性蛋白质需求量逐年上升，我国禽蛋产量和鸡肉产量分别占全球第一和第二。黄淮海地区是我国畜禽养殖的重点地区[1]，2006年，黄淮海地区的畜产品产量达到4 491.57万t，其中肉、蛋产量分别为2217万t和1335万t[2]。为了提高家禽生长速率、增强家禽的抗病性，饲料中会普遍加入一些含重金属的添加剂[3-4]。2012年，农业部在全国30个省市进行饲料安全调查显示，近70%企业饲料中As、Pb、Cr、Cd等重金属含量超标[5]。原泽鸿等[6]研究发现，在四川省饲料中Cr和Pb元素含量超标为11.1%和18.2%。Nachman等[7]对美国市场258个饲料样品调查发现，无机As含量较高。2015年，Nicholson等[8]在英格兰和威尔士养殖场中采集183个家禽饲料样品，发现其中重金属Cu和Zn的含量过高，分别达到28~4030 mg·kg-1和5~234 mg·kg-1。在伊朗法尔斯省18个农场，分别在4个季节收集了216个不同动物饲料样品，研究发现Pb、Cd、Hg、Cu和Zn含量都超过标准值[9]。李发等[10]调查黄淮海地区5省2市种商品鸡粪有机肥样品发现，Cd、As、Pb等重金属均存在超标现象，分别为6.7%、47.05%和14.28%。重金属元素在动物体内很难被吸收，大部分进入到畜禽粪便中，随有机肥施入农田，进而影响农产品质量安全，危害人体健康[11]。因此，本文主要调查了黄淮海地区（河南、河北、山东、江苏、安徽、北京、天津）市售商品鸡饲料，研究不同省市、不同养殖品种、不同生育期饲料的重金属含量特征，以期为控制家禽养殖饲料组分重金属添加量、促进养殖废弃物安全利用和污染源头防控提供必要参考。
1 材料与方法 1.1 样品收集家禽饲料收集时间为2017年7—10月，共180个市售商品鸡饲料样品，其中河南44个、北京21个、山东29个、河北28个、安徽15个、江苏25个、天津18个，具体见表 1。
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表 1 黄淮海地区饲料样品分布 Table 1 Distribution of feed samples in Huang-huai-hai region |
饲料样品自然晾干后，在烘箱中60 ℃继续烘干48 h，研磨后过100目（0.15 mm）尼龙筛，备用。称样0.25 g于消解管中，加8 mL浓HNO3过夜，依次按照80 ℃+1.5 h、120 ℃+1.5 h、150 ℃+3 h设置消解程序，然后180 ℃赶酸至1~2 mL，定容至50 mL，采用ICPMS（Ultimate 3000-iCAP QC）对样品中重金属Mn、Cu、Zn、Cr、Ni、Cd、Pb和As含量进行测定。
1.3 数据分析数据使用Excel 2010分析平均值和标准差，SPSS 15、Origon 8.6进行统计与绘图。
2 结果与讨论 2.1 黄淮海地区饲料中重金属含量特征由表 2可知，黄淮海地区鸡饲料中不同重金属含量变化幅度较大，饲料样品中Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、As、Cd和Pb含量范围分别为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，均值分别为2.99、306.12、2.03、75.69、205.49、0.84、0.35 mg·kg-1和4.20 mg·kg-1，该地区所有饲料样品中Cu含量变异性最大，其次是As、Cd、Cr、Ni、Zn、Pb和Mn。与我国《鸡饲养标准》（NY/T 33—2004）含量相比，饲料样品Mn、Cu、Zn超标率分别为99.1%、100%、69.0%；与《饲料卫生标准》（GB 13078—2001）相比，饲料样品中Pb、Cd含量超标率分别为39.7%、23.5%，Cr、As含量都符合标准。
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表 2 黄淮海地区鸡饲料中重金属含量 Table 2 Heavy metal contents in chicken feed of Huang-huai-hai region |
饲料中重金属含量超标原因主要有：一方面为了维持动物生长生理需要和提高应激性，以添加剂形式进入饲料[12]。另一方面是未经处理的废弃物、农业生产中农药化肥的滥用，都会造成饲料原料的重金属Cd、Pb等元素超标污染[13-14]。因此畜禽饲料中重金属含量超标现象普遍存在，孟君等[15]对河南省某养鸡场饲料中微量元素的研究发现，其中Pb、Cd的含量均超过我国《饲料卫生标准》限量。罗成等[16]采用HR-CS-FAAS测定我国川鲁冀地区蛋鸡配合饲料中重金属含量，结果发现，蛋鸡配合饲料中Pb超标率为9.38%。此外，饲料加工过程中机械和器皿的不适当使用也是造成饲料重金属超标原因之一[17]，如因加工设备而引起的Pb、Mn等重金属污染被带入到复合饲料中，从而在畜禽产品和环境中积累[18]。然而，由于Cu、Zn、Mn、Cd、Pb等重金属元素很难被家禽完全吸收利用，导致大量重金属（95%以上）随粪尿排出体外[19]，其中Cu、Zn元素是家禽粪便中最普遍超标的元素[20-21]，会形成一定的环境风险。
2.2 不同省市饲料中重金属含量特征图 1为不同省市饲料中重金属平均含量及其限量标准[22]。从图中可以看出，不同省市鸡饲料中同种重金属的含量存在一定差异。
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不同字母表示在0.05水平差异显著 The different letters in the figure mean significant difference at P < 0.05 图 1 黄淮海地区不同省市饲料中重金属含量 Figure 1 Heavy metal content in feed of different provinces in Huang-huai-hai region |
重金属As平均含量在安徽与其他省市之间鸡饲料中差异显著（P < 0.05），河南、河北、山东、江苏、北京之间无显著差异（P>0.05），其平均含量由高到低依次为安徽>北京>江苏>河南>山东>河北>天津；重金属Cr平均含量在河南、江苏、安徽之间无显著差异（P> 0.05），河南与河北、山东、北京、天津之间差异显著（P < 0.05），其平均含量由高到低分别为安徽>江苏>河南>山东>河北>北京>天津；不同省市鸡饲料中As、Cr平均含量均未超出《饲养卫生标准》（5 mg·kg-1和10 mg· kg-1）。重金属Ni平均含量在河南、河北、山东、北京之间无显著差异（P>0.05），江苏、安徽、天津之间差异显著（P < 0.05），其平均含量由高到低依次为安徽>江苏>河南>山东>河北>北京>天津。
河南和河北的重金属Cd、Pb平均含量均与山东、江苏、安徽、北京、天津之间差异显著（P < 0.05），Cd平均含量由高到低依次为北京>安徽>山东>江苏>河北>河南>天津，Pb平均含量依次为安徽>北京>天津>山东>江苏>河南>河北。北京、安徽、山东饲料中重金属Cd平均含量分别达到0.71、0.70、0.57 mg·kg-1，分别是《饲料卫生标准》（0.5 mg·kg-1）的1.42、1.40、1.14倍，而其他省市都未超标。安徽、北京、天津饲料中重金属Pb平均含量分别为8.29、6.48、5.98 mg·kg-1，分别是《饲料卫生标准》（5 mg·kg-1）的1.66、1.30、1.20倍；饲料中Pb大部分都来自于矿物元素的大量添加，这使得饲料中的Pb含量严重超标，甚至达到640 mg· kg-1[23]，进而对家禽、家禽产品造成严重危害，降低蛋鸡的品质和抗氧化能力[24]。王飞等[25]调查发现，华北地区蛋鸡饲料中Pb元素超标率达到53.85%，且发现各种畜禽粪便的重金属含量都超标，其中超标最为严重的是肉鸡粪便。
重金属Zn平均含量在安徽与其他省市之间差异显著（P < 0.05），河南、河北、山东、江苏之间无显著差异（P>0.05），其平均含量由高到低依次为安徽>江苏>河北>山东>河南>北京>天津，安徽饲料（347.86 mg· kg-1）中Zn平均含量最高，其次是江苏（186.98 mg· kg-1）、河北（183.74 mg·kg-1）、山东（173.42 mg·kg-1）、河南（164.88 mg·kg-1）和北京（98.65 mg·kg-1），分别是《鸡饲养标准》（80 mg·kg-1）的4.35、2.34、2.30、2.17、2.60倍和1.23倍，而天津饲料中重金属Zn含量未超标。重金属Cu平均含量在河南、河北、山东之间差异显著（P < 0.05），河南、江苏与安徽、北京与天津之间无显著差异（P>0.05），其平均含量由高到低依次为山东>河南>安徽>江苏>天津>北京>河北。重金属Mn平均含量在安徽与河北、江苏、北京之间差异显著（P < 0.05），而与其他省市之间无显著差异（P>0.05），其平均含量由高到低依次为安徽>河南>山东>天津>河北>江苏>北京。各省市之间饲料中重金属Cu平均含量最低为河北（49.55 mg·kg-1），最高为山东（100.24 mg· kg-1），分别是《鸡饲养标准》（8 mg·kg-1）的6.19、12.53倍，重金属Mn含量最低为北京（269.99 mg·kg-1），最高为安徽（438.82 mg·kg-1），分别是《鸡饲养标准》（60 mg·kg-1）的4.50、7.31倍。
各省市中Pb、Cu、Zn、Mn等元素适量添加到动物体内有利于提高鸡生产性能、脚垫质量、胴体品质、免疫反应和骨骼质量等，而过量添加可能会对雏鸡体重、生长以及饲料利用率产生不良影响[26]，而且会以禽类粪便形式排出体外，进而对土壤、水体以及人类生活产生严重影响。
不同省市鸡饲料中同种重金属的含量存在一定差异，总体上来看，不同重金属在安徽省鸡饲料中含量较高，天津市鸡饲料中含量较低，造成这种差异的主要原因可能是饲料的原料来源、加工过程不同，另外，加工企业配料操作过程不规范也可能会导致重金属含量过高。王飞等[27]调查发现，饲料中重金属含量与有机肥中重金属表现出显著正相关性，说明畜禽粪便中重金属主要来源于饲料。针对目前畜禽粪便重金属超标问题，减少畜禽粪便重金属的环境污染，应从饲料源头进行监控与控制[28-30]。
2.3 不同品种饲料重金属含量分析由表 3可知，黄淮海地区蛋鸡和肉鸡饲料中重金属Mn、Cu、Zn含量均超过我国《鸡饲养标准》，其中蛋鸡饲料中Mn、Cu、Zn含量最大检出量分别为680.86、458.70、580.27 mg·kg-1，超标率分别为100%、100%、84.7%，肉鸡饲料中Mn、Cu、Zn含量最大检出量分别为726.68、399.07、594.78 mg · kg-1，超标率分别为97.3%、100%、66.7%。蛋鸡和肉鸡饲料中重金属含量在Mn、Cu、Zn之间差异显著（P < 0.05），而重金属Cr、Ni、As、Cd、Pb含量之间无显著差异（P>0.05）。蛋鸡和肉鸡饲料中Pb、Cd最大检出值分别为10.76、1.96 mg·kg-1以及9.92、1.96 mg·kg-1，与《饲料卫生标准》规定的Pb（5 mg·kg-1）、Cd（0.5 mg·kg-1）含量相比，蛋鸡饲料中重金属Pb、Cd含量超标率分别为50%和29.2%，肉鸡分别为36.9%和12.8%。
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表 3 蛋鸡和肉鸡饲料中重金属含量 Table 3 Heavy metal contents in feed of laying hen and broiler chicken |
总体来看，蛋鸡和肉鸡饲料中重金属含量超标率都较高，两种品种饲料中各重金属含量之间差异性较小。由于家禽养殖厂类型及向饲料中添加的各种重金属的功能不同，导致饲料中各种重金属含量都较高[18]。王飞等[25]在对华北地区饲料和畜禽粪便中重金属含量的研究中发现，蛋鸡和肉鸡饲料中重金属Cd、Cu、Ni、As含量之间差异性较小，与本研究结果一致。
2.3.1 蛋鸡不同生育期饲料重金属含量由图 2可知，黄淮海地区蛋鸡不同生育期饲料中As、Mn、Ni、Zn产蛋期饲料含量范围分别为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为产蛋期＞育成期＞育雏期。原泽鸿等[6]研究发现，蛋鸡产蛋高峰期的配合饲料中Mn、Ni含量均高于产蛋前期和育雏育成期饲料，这与本研究结果一致。
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图 2 不同生育期内蛋鸡饲料中重金属含量 Figure 2 Heavy metal content in laying hens of different growth stages |
蛋鸡育成期饲料中重金属Cd、Pb、Cu含量最高，其含量范围分别为0.12~1.02、0.08~10.08、30.17~ 457.58 mg·kg-1；育雏期饲料中Cd、Pb、Cu含量分别为0.01~0.54、1.06~9.11、19.57~425.33 mg·kg-1。产蛋期饲料中Cd、Pb、Cu含量高于育雏期，这也与原泽鸿等[6]研究结果相符，育雏期和育成期配合饲料中重金属Pb、Cu含量最高。蛋鸡饲料中Cr含量大小表现为产蛋期>育雏期>育成期，其范围分别为0.22~7.63、1.68~4.59、0.23~5.82 mg·kg-1，重金属Cd、Pb和Cr是生物体非必需元素，产蛋期过量添加该类重金属不仅影响生态环境，而且直接危害生物体的生长发育[31]，如：重金属Cr过量会造成动物肝肾损伤[32]。总体来看，蛋鸡饲料中产蛋期的重金属含量最高，这可能是为了促进产蛋率而加入大量添加剂，导致重金属含量较高。因此，产蛋期的蛋鸡饲料也是值得关注的一个环境影响因素。
2.3.2 肉鸡不同生育期饲料重金属含量由图 3可知，黄淮海地区肉鸡饲料中Cd和Pb含量范围前期分别为0.04~0.89 mg · kg-1和0.02~8.97 mg · kg-1，中期分别达到0.02~0.57 mg · kg-1和1.05~9.85 mg·kg-1，而后期则分别为0.03~1.52 mg·kg-1和0.88~9.92 mg·kg-1，其含量大小表现为后期＞前期＞中期。饲料中重金属Cu在前期、中期、后期含量范围分别为22.78~399.07、16.70~96.04、24.55~259.71 mg·kg-1，其含量大小表现为前期＞后期＞中期。肉鸡饲料中As、Ni、Mn含量在后期最高，分别达到0.02~3.56、0.17~6.20、106.70~726.68 mg·kg-1，而前期含量最低，分别为0~2.95、0.02~3.48、52.59~488.14 mg·kg-1。肉鸡饲料中Cr、Zn含量在中期最高，分别达到0.14~7.45、33.20~489.54 mg · kg-1，后期含量最低，分别为0.10~5.52、30.09~545.80 mg · kg-1。Mn、Cu、Zn等重金属在饲料配方中是普遍添加的元素，但过量添加会影响动物生长发育[33]，本次研究发现：作为动物体内必需的微量元素，Ni在饲料中含量较低，张素娟[34]、王欣美等[35]研究也发现重金属Ni在饲料原料中含量较低，但足以满足动物正常生长需要，无需额外添加。
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图 3 不同生育期内肉鸡饲料中重金属含量 Figure 3 Heavy metal content in broiler feeds during different growth periods |
总体来看，中后期的肉鸡饲料重金属含量较高，可能是为了促进生长发育，提高生产率。不同的高浓度重金属添加剂的使用，会导致饲料中较高的重金属残留，当含重金属的畜禽粪便被直接施入农田，会导致重金属含量逐渐超过土壤元素背景值[36]，进而造成土壤重金属污染，同时也使畜禽粪便的资源化利用受到较大制约[37-38]。因此，肉鸡的中后期饲料重金属含量控制也是实现家禽养殖重金属源头控制、推进养殖资源化安全利用的重要环节。
3 结论（1）黄淮海地区鸡饲料中Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、As、Cd和Pb含量分别为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，与《鸡饲养标准》 《饲料卫生标准》等标准相比，饲料中重金属均存在不同程度的超标情况。
（2）不同省市鸡饲料中重金属的含量存在一定差异，总体上来看，安徽省鸡饲料中重金属含量最高，天津市鸡饲料中含量最低，所有省市饲料中As和Cr含量符合安全标准，而Cu、Zn、Mn含量超标省市较多。
（3）蛋鸡和肉鸡饲料中Mn、Cu、Zn含量均超过我国《鸡饲养标准》，总体来看，产蛋期蛋鸡饲料中重金属含量最高，中后期肉鸡饲料中重金属含量较高。
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