猪粪与农田土壤中重金属累积污染的相关分析
发布时间：2020-02-07 21:30
【摘要】：为调查猪粪和农田土壤中Cu、Zn、As、Hg、Cr、Cd、Pb、Ni 8种重金属元素的累积和相关关系,文章抽取了30篇已发表文献中关于8种重金属的浓度数据进行分析。原始分析包括上海周边、浙江、江苏、福建、山东、陕西、山西、青海、北京、河南、吉林、湘江下游、河北保定、广东东莞、新疆乌鲁木齐和石河子等地,共包括超过2 000个猪粪样品和1 700个土壤样品,取其中的均值共550个进行分析。分析发现:猪粪中Cu超标最严重,Zn次之;土壤中Cu、Zn累积不多,但是多来自猪粪;土壤中Cd超标最为严重,其次为Cr,且主要污染源不是来自猪粪。
【图文】：
第4期赵睿等：猪粪与农田土壤中重金属累积污染的相关分析755http://soils.issas.ac.cn图1猪粪中Cu、Hg、Zn、Cr、Cd、Ni、As、Pb的含量频数分布Fig.1FrequencydistributionofCu,Hg,Zn,Cr,Cd,Ni,AsandPbinpigmanure2.3猪粪及农田土壤中的重金属含量主成分分析表4是将猪粪和土壤中的8种重金属浓度数据结合在一起使用主成分分析所得到的结果。从表4中可以看出，两个成分即可以解释模型中68%的变异，成分提取停止。同时结合变量投影重要性分析发现，在8种重金属元素中，Pb和Ni是最重要的两种元素，VIP值分别为2.411和2.223；接下来是Cu和Zn，VIP值分别为2.169和2.065。3讨论3.1猪粪及农田土壤中重金属超标率及含量分布从结果中看到，猪粪中Cu、Zn超标率极高，这是因为在猪的饲粮中添加高Cu和高Zn可以促进猪的生长[37]，故而在饲料中添加剂量较高，可达到250mg/kg。而在饲料中多以CuSO4·5H2O、ZnSO4·2H2O和ZnSO4·7H2O等无机物的形式添加，其生物学效价低于金属螯合物的有机添加形式。有机金属添加形式在较低添加量时可以达到在无机矿物添加剂在高剂量时才能达到的生物效果，改用有机金属添加可以降低粪污中金属元素的排出[38-39]及对环境的污染。在饲料中添加蛋氨酸铬对猪的生长育肥具有促进作用[40]，但在试验中只添加200μg/kg即可达到很好的效果，其添加量只有有机肥限值的千分之一左右，饲料卫生标准[41]的百分之二，远低于限值，故而在猪粪中没有超标。其余如As、Hg、Cd，虽然有超标，但是这3种元素对猪的生产性能没有促进作用，反而有很强的毒性，在有机肥的标准中As、Hg、Cd的限值低于其他元素[42]，同时在饲料安全卫生标准中对这3种重金属的限值也很低，，Pb、Ni元素也同上
756土壤第49卷http://soils.issas.ac.cn图2土壤Cu、Hg、Zn、Cr、Cd、Ni、As、Pb的含量频数分布Fig.2FrequencydistributionofCu,Hg,Zn,Cr,Cd,Ni,AsandPbinfarmlandsoil表3猪粪和土壤中重金属含量的相关性Table3Correlationsofheavymetalcontentsinpigmanureandfarmlandsoil猪粪重金属土壤重金属CuZnAsHgCrCdPbNiCu0.259 0.023 0.0550.1570.162 0.3050.0470.105Zn0.2640.028 0.331 0.1580.384* 0.0290.342* 0.194As 0.299 0.288 0.210 0.1590.448* 0.102 0.076 0.303Hg0.2710.546* 0.0930.598* 0.126 0.136 0.0030.913**Cr 0.0420.049 0.136 0.2230.598**0.2640.288 0.472Cd0.191 0.003 0.361 0.0220.647** 0.0670.529** 0.625*Pb0.0380.222 0.397 0.2140.429*0.2060.426*0.087Ni 0.0060.0040.311 0.876** 0.390 0.350 0.430c注：**表示在P<0.01水平(双侧)显著相关，*表示在P<0.05水平(双侧)显著相关；c因为至少有一个变量为常量，所以无法进行计算。
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第4期赵睿等：猪粪与农田土壤中重金属累积污染的相关分析755http://soils.issas.ac.cn图1猪粪中Cu、Hg、Zn、Cr、Cd、Ni、As、Pb的含量频数分布Fig.1FrequencydistributionofCu,Hg,Zn,Cr,Cd,Ni,AsandPbinpigmanure2.3猪粪及农田土壤中的重金属含量主成分分析表4是将猪粪和土壤中的8种重金属浓度数据结合在一起使用主成分分析所得到的结果。从表4中可以看出，两个成分即可以解释模型中68%的变异，成分提取停止。同时结合变量投影重要性分析发现，在8种重金属元素中，Pb和Ni是最重要的两种元素，VIP值分别为2.411和2.223；接下来是Cu和Zn，VIP值分别为2.169和2.065。3讨论3.1猪粪及农田土壤中重金属超标率及含量分布从结果中看到，猪粪中Cu、Zn超标率极高，这是因为在猪的饲粮中添加高Cu和高Zn可以促进猪的生长[37]，故而在饲料中添加剂量较高，可达到250mg/kg。而在饲料中多以CuSO4·5H2O、ZnSO4·2H2O和ZnSO4·7H2O等无机物的形式添加，其生物学效价低于金属螯合物的有机添加形式。有机金属添加形式在较低添加量时可以达到在无机矿物添加剂在高剂量时才能达到的生物效果，改用有机金属添加可以降低粪污中金属元素的排出[38-39]及对环境的污染。在饲料中添加蛋氨酸铬对猪的生长育肥具有促进作用[40]，但在试验中只添加200μg/kg即可达到很好的效果，其添加量只有有机肥限值的千分之一左右，饲料卫生标准[41]的百分之二，远低于限值，故而在猪粪中没有超标。其余如As、Hg、Cd，虽然有超标，但是这3种元素对猪的生产性能没有促进作用，反而有很强的毒性，在有机肥的标准中As、Hg、Cd的限值低于其他元素[42]，同时在饲料安全卫生标准中对这3种重金属的限值也很低，，Pb、Ni元素也同上
756土壤第49卷http://soils.issas.ac.cn图2土壤Cu、Hg、Zn、Cr、Cd、Ni、As、Pb的含量频数分布Fig.2FrequencydistributionofCu,Hg,Zn,Cr,Cd,Ni,AsandPbinfarmlandsoil表3猪粪和土壤中重金属含量的相关性Table3Correlationsofheavymetalcontentsinpigmanureandfarmlandsoil猪粪重金属土壤重金属CuZnAsHgCrCdPbNiCu0.259 0.023 0.0550.1570.162 0.3050.0470.105Zn0.2640.028 0.331 0.1580.384* 0.0290.342* 0.194As 0.299 0.288 0.210 0.1590.448* 0.102 0.076 0.303Hg0.2710.546* 0.0930.598* 0.126 0.136 0.0030.913**Cr 0.0420.049 0.136 0.2230.598**0.2640.288 0.472Cd0.191 0.003 0.361 0.0220.647** 0.0670.529** 0.625*Pb0.0380.222 0.397 0.2140.429*0.2060.426*0.087Ni 0.0060.0040.311 0.876** 0.390 0.350 0.430c注：**表示在P<0.01水平(双侧)显著相关，*表示在P<0.05水平(双侧)显著相关；c因为至少有一个变量为常量，所以无法进行计算。
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1 王
本文编号：2577304
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