畜禽养殖业类固醇雌激素排放及其污染风险

ｅｓｔｒｏｇｅｎｓ ｉｎ ｐｒｏｖｉｎｃｅｓ ｏｆ Ｃｈｉｎａ ｗｅｒｅ ｅｓｔｉｍａｔｅｄ．Ａｆｔｅｒ ｃｈｏｓｅｎ ａｓ ｔｈｅ ｔｙｐｉｃａｌ ｄｉｓｔｒｉｃｔｓ ｏｆ ａｎｉｍａｌ
ｆａｒｍｉｎｇ，ｔｈｅ ｅｓｔｒｏｇｅｎｉｃ ｅｘｃｒｅｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｔｈｒｅｅ Ｎｏｒｔｈｅａｓｔ Ｐｒｏｖｉｎｃｅｓ，ｔｈｅ ｅｌｅｖｅｎ ｐｒｏｖｉｎｃｅｓ ａｎｄ
ｍｕｎｉｃｉｐａｌｉｔｉｅｓ ｉｎ ｔｈｅ Ｙａｎｇｔｚｅ Ｒｉｖｅｒ ｂａｓｉｎ，ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅ ｍｕｎｉｃｉｐａｌｉｔｙ ｏｆ Ｂｅｉｊｉｎｇ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｓｅｄ ｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙ．Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｔｈｅ ｍａｎｕｒｅ—ｂｏｒｎｅ ｅｓｔｒｏｇｅｎｉｃ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ｉｎ ｔｈｅ ｃｕｌｔｉｖａｔｅｄ
学位论文作者签名：麦潞ｌ｝｝荡
签字日期： 硼ｆ２．ｙ．１，Ｙ
导师繇幸张群．
签字日期： 囊ｆ＞．彳，川
——…一＿＿
本论文的研究工作是在国家环保公益性行业科研专项项目 （２００９０９０４２）资助下，在北京师范大学环境学院完成。
摘要
畜禽养殖业类固醇雌激素排放及其污染风险
摘要
天然类固醇雌激素包括雌酮（Ｅ１）、１７０【一雌二醇（ｏｒＥ２）、１７Ｂ．雌二醇（１３Ｅ２）和雌三 醇，主要通过人和动物的代谢随粪尿排泄物进入环境。这类污染物在极低的浓度（如 １ｎｇ／Ｌ）下就可能对野生生物造成危害，对生态环境的影响尤为显著。畜禽粪尿作为环 境中类固醇雌激素的主要污染源之一，在国际上逐渐引起关注，但有关我国畜禽养殖过 程中天然类固醇雌激素的系统调查及其环境影响研究尚未见报道。
ｅｓＵ’ｏｇｅｎｉｃ ｅｘｃｒｅｔｉｏｎ ｉｎ ２００８ ｗａｓ ９ ｔｉｍｅｓ ｇｒｅａｔｅｒ ｔｈａｎ ｔｅｎ ｙｅａｒｓ ａｇｏ．Ｉｎ ｔｈｅ ｔｙｐｉｃａｌ ａｒｅａｓ ｏｆ ａｎｉｍａｌ ｆａｒｍｉｎｇ，Ｓｉｃｈｕａｎ ｐｒｏｖｉｎｃｅ ｈａｄ ｔｈｅ ｇｒｅａｔｅｓｔ ａｎｎｕａｌ ｅｍｉｓｓｉｏｎ，ｗｈｉｃｈ ｒｅａｃｈｅｄ ５ １ １ ４．０ ｋｇ
在我国五类典型畜种中，猪的雌激素排放量始终处于首位，２００８年达至１］３０５９１．８ｋｇ； 而排放量增长最快的是肉鸡，２００８年的排放量较１９８５年增长了近８倍。在各典型养殖区 域中，四川１省的雌激素年排放量最大，２００８年达到５１１４．０ｋｇ；雌激素排放量增速最快的 是吉林省，２００８年的排放量约为１９９８ｑ：．的２．２倍，增长量达到１６０７．１ｋｇ。Ｅ１在各典型养殖 区域对雌激素总排放量的贡献率始终处于首位。而各地区不同畜禽粪尿对雌激素的贡献 率分析结果显示，猪尿、鸡粪和牛尿分别是Ｅ１、ＩＢＥ２矛ＩｌｅｔＥ２环境排放的主要贡献者。
ｉｎ ２００８．Ｔｈｅ ｇｒｏｗｔｈ ｒａｔｅ ｗａｓ ｔｈｅ ｆａｓｔｅｓｔ ｉｎ Ｊｉｌｉｎ ｐｒｏｖｉｎｃｅ，ｗｈｏｓｅ ｉｎｃｒｅｍｅｎｔ ｒｅａｃｈｅｄ １ ６０７．１ ｋｇ．
ａｎｄ ｔｈｅ ｅｘｃｒｅｔｉｏｎ ｉｎ ２００８ ｗａｓ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ｔｗｉｃｅ ｏｆ １ ９９８．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｏｆ
ｎａｎｏｇｒａｍｓ—ｐｅｒ－ｌｉｔｅｒ（ｎｇ／Ｌ），ｃａｎ ａｄｖｅｒｓｅｌｙ ａｆｆｅｃｔ ｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｉｎ ａ ｗｉｄｅ ｖａｒｉｅｔｙ ｏｆ ｗｉｌｄ ｓｐｅｃｉｅｓ． Ｉｎ ｌ。ｈｌｎａ，ｔｈｅ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｏｆ ｍａｎｕｒｅ—ｂｏｒｎｅ ｅｓｔｒｏｇｅｎｓ ａｎｄ ｉｔｓ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｒｉｓｋ ｈａｖｅ ｎｏｔ ｂｅｅｎ
Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ，Ｓｉｃｈｕａｎ，Ｈｕｎａｎ，Ｊｉａｎｇｓｕ，Ｂｅｉｊｉｎｇ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ａｎｄ Ｓｈａｎｇｈａｉ，ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅｉｒ ｇｒｅａｔ ｅｘｃｒｅｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅ ｅｓｔｒｏｎｇｅｎｉｃ ｌｏａｄ ｏｆ ｃｕｌｔｉｖａｔｅｄ ｌａｎｄ ｉｎ Ｂｅｉｊｉｎｇ ｗａｓ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ ｉｎ ｓｔｕｄｙ ａｒｅａｓ，ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅ ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ １ ７６一ｅｓｔｒａｄｉｏｌ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｉｎ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｗａｔｅｒ，
完成雌激素排放量的估算之后，在典型养殖区域内选取辽宁、吉林、黑龙江、四川、 湖南、江苏省和北京、重庆、上海市这９个年排放量较大的省及直辖市进行单位耕地面 积承载量和地表水浓度的预测。由预测数据可以看出，北京市畜禽养殖排放的雌激素单 位耕地面积承载量和地表水中１７ｐ一雌二醇等当量（ＥＥＱｓ）浓度均处于９省及直辖市的首 位，２００８年达至Ｉ］８３９．１ｍｇ／ｈｍ２和２３．３ｎｇ／Ｌ：而１９９８年至２００８年这１０年间增长速度最快的是 辽宁省，增长量约为２９１．９ｍｇ／ｈｍ２和９．３ｎｇ／Ｌ。北方省市ＳＥｓ对耕地的污染风险普遍大于南 方省市，尤其是典型养殖区域内的北京市和辽宁省，雌激素排放总量大且１０年间的增长 显著，是最需要重点控制畜禽养殖污染物排放的地区。
ｌｉｔｅｒａｔｕｒｅｓ．
Ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｍａｎｕｒｅ—ｂｏｒｎｅ ｅｓｔｒｏｇｅｎｉｃ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｏｆ ｓｗｉｎｅ ｗａｓ ｔｈｅ ｌａｒｇｅｓｔ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｖｅ ｔｙｐｉｃａｌ
ｌｉｗ，＇ｓｔｏｃｋ ａｎｄ ｒｅａｃｈｅｄ ３０５９ １．８ ｋｇ ｔｉｌｌ ２００８．Ｔｈｅ ｌａｙｉｎｇ ｈｅｎｓ ｈａｄ ｔｈｅ ｆａｓｔｅｓｔ ｇｒｏｗｔｈ ｒａｔｅ．ｗｈｏｓｅ
Ａｎ ｅｓｔｉｍａｔｅｄ ｍｅｔｈｏｄ ｗａｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ ｔｏ ｐｒｅｄｉｃｔ ｔｈｅ ｍａｎｕｒｅ—ｂｏｒｎｅ ｅｓｔｒｏｇｅｎｉｃ
ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｏｆ ａｎｉｍａｌ ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ ｉｎ Ｃｈｉｎａ，ａｎｄ ｔｈｅ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｒｉｓｋ ｏｆ ｅｓｔｒｏｇｅｎｓ ｔＯ ｔｈｅ ｃｕｌｔｉｖａｔｅｄ Ｉａｎｄ ａｎｄ ｓｕｒｆａｃｅ ｗａｔｅｒ ｗａｓ ａｓｓｅｓｓｅｄ ｔｈｅｎ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅ ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ ｏｆ ｍａｎｕｒｅ—ｂｏｒｎｅ ｓｔｅｒｏｉｄ
分类号：
ＵＤＣ：
密
级：
单位代码：
１ ０ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ７８
华北水利水电学院硕士学位论文
畜禽养殖业类固醇雌激素排放及其污染风险
ＴＨＥ ＥＸＣＲＥＴｌ０Ｎ ＯＦ ＭＡＮＵＲＥ—ＢＯＲＮＥ ＳＴＥＲＯＩＤ ＥＳＴＲＯＧＥＮＳ ＩＮ ＣＨＩＮＡ ＡＮＤ ＴＨＥ ＥＳＴＩＭＡＴＩＯＮ ＯＦ ＴＨＥＩＲ
ＰＯＴＥＮＴＩＡＬ ＥＣＯＬＯＧＩＣＡＬ ＲＩＳＫ
关键词：类固醇雌激素；畜禽养殖；耕地；地表水；风险预估
ＡＢＳＴＲＡＣＴ
ＴＨＥ ＥＸＣＲＥＴＩｏＮ ｏＦ ＭＡＮＵＲＥ．ＢｏＲＮＥ ＳＴＥＲＯＩＤ ＥＳＴＲｏＧＥＮＳ ＩＮ ＣＨＩＮＡ ＡＮＤ ＴＨＥ ＥＳＴＩＭ ＡＩＴＩｏＮ ｏＦ ＴＨＥＩＲ
ＰＯＴＥＮＴｌＡＬ ＥＣＯＬＯＧＩＣＡＬ ＲＩＳＫ
ＡＢＳＴＲＡＣＴ
Ａｓ ａ ｋｉｎｄ ｏｆ ｖｅｒｔｅｂｒａｔｅ ｍｅｔａｂｏｌｉｔｅｓ，ｎａｔｕｒａｌ ｓｔｅｒｏｉｄ ｅｓｔｒｏｇｅｎｓ．ｗｈｉｃｈ ｃｏｎｔａｉｎ ｅｓｔｒｏｎｅ．
１ ７０【一ｅｓｔｒａｄｉｏｌ，１ ７ｐ—ｅｓｔｒａｄｉｏｌ ａｎｄ ｅｓｔｆｉｏｌ，ｍａｙ ｅｎｔｒｙ ｉｎｔｏ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｈｕｍａｎ ａｎｄ
本研究建立了一套适用于我国畜禽养殖业的天然类固醇雌激素排放量估算方法，并 在此基础上对雌激素排放的环境污染风险进行初步分析和评价。研究中首先对我国各省 （直辖市、自治区）的雌激素排放进行估算，进而选取东北三省、长江干流流经的十一 省及直辖市和北京市作为典型养殖区域，对各地区的雌激素排放量组成展开详细分析。 其次，依据典型养殖区域的排放量估算值对畜禽养殖业排放雌激素进入土壤和地表水体 后的浓度进行预测。最后，依据项目组成员前期工作对排放量估算值进行检验，并参考 国内外文献验证本研究中的地表水雌激素预测浓度。
ｓｔｕｄｉｅｄ ｙｅｔ，ｄｅｓｐｉｔｅ ｔｈｅ ｆａｃｔ ｔｈａｔ ｓｔｒｏｎｇ ｌｉｎｋｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ａｎｉｍａｌ ｆａｒｍｉｎｇ ａｎｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ
ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｅｓｔｒｏｇｅｎｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｐｒｏｖｅｎ ｉｎ ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｌｉｔｅｒａｔｕｒｅｓ．
华北水利水电学院硕士学位论文
水ＥＥＱｓ预测值最高的分别是北京市、辽宁和江苏省，分别达到２３．３，１７．１和１２．７ｎｇ／Ｌ， 与已有文献中我国地表水体的雌激素浓度检测值极为吻合。因此，本研究的奶牛和肉牛 雌激素排放量估算和地表水ＥＥＱｓ预测处于合理范围之内，对于科学认识我国的畜禽养 殖污染风险和有效坏境管理具有科学意义。
研 究 生 姓 名：
塞』筮羞
指 导 教 师： 筮迭碰塾援奎丝霞麴援
专 业 名 称：
巫境工猩
所
在 学 院：
巫境皇吏亟工猩堂瞳
２０ ｌ ２年５月
独立完成与诚信声明
本人郑重声明：所提交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究 ｍｆ＇ｒ所取得的研究成果并撰写完成的。没有剽窃、抄袭等违反学术道德、学术规范的侵 权行为。文中除已经标注引用的内容外，本学位论文中不包含其他人或集体己经发表或 撰写过的研究成果，也不包含为获得华北水利水电学院或其它教育机构的学位或证书所 使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明 并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
乙炔基雌二醇黑头呆鱼卵孵化为成体孵化172天后成鱼全部为雌性22虹鳟鱼雄鱼发育阶段暴露试验进行3周后雄鱼睾丸发育被抑制23斑马鱼孵化后2060天暴露试验进行40天后雌雄比改变多世代长期连续暴露试验暴露试验进行2年后雄鱼全部雌性化25雌三醇青鲻鱼孵化后雄鱼雌性化1018雌酮青鳊鱼卵孵化阶段雄鱼体内卵黄蛋白原浓度显著高于对照组484261绪论123畜禽养殖类固醇雌激素的排放人和动物的排泄物是环境中ses的主要来源因此市政污水处理厂出水和畜禽养殖场粪尿是雌激素的两大污染源
ｓｔｅｒＤｌｄ ｅｓｔｒｏｇｅｎｓ ｉｎ ｃａｔｔｌｅ ｍａｎｕｒｅ．Ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ．ｔｈｅ ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ ｍａｎｕｒｅ—ｂｏｒｎｅ ｅｓｔｒｏｇｅｎｉｃ
ｆｏｒｍｅｒ ＣＯＥｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ｉｎ ｓｕｒｆａｃｅ ｗａｔｅｒ ｗｅｒｅ ｐｒｏｖｅｄ ｔｏ ｂｅ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｂｙ
ｅｓＵ‘ｏｎｅ，１ ７Ｂ—ｅｓｔｒａｄｉｏｌ ａｎｄ １ ７０【一ｅｓｔｒａｄｉｏｌ，ｓｅｐａｒａｔｅｌｙ． Ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｏｆ ｅｓｔｒｏｎｇｅｎｓ ｗａｓ ｅｓｔｉｍａｔｅｄ，ｔｈｅ ｍａｎｕｒｅ—ｂｏｒｎｅ ｅｓｔｒｏｇｅｎｉｃ
ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ｉｎ ｃｕｌｔｉｖａｔｅｄ ｌａｎｄ ａｎｄ ｓｕｒｆａｃｅ ｗａｔｅｒ ｗｅｒｅ ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ ｉｎ Ｌｉａｏｎｉｎｇ，Ｊｉｌｉｎ，
ｌａｎｄ ａｎｄ ｓｕｒｆａｃｅ、￣７ａｔｅｒ ｗｅｒｅ ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅｓｅ ｔｙｐｉｃａｌ ａｒｅａｓ ｏｆ ａｎｉｍａｌ ｆａｒｍｉｎｇ．Ｆｉｎａｌｌｙ．ｔｈｅ
ｅｓｔｉｍａｔｅｄ ｅｘｃｒｅｔｉｏｎｓ ｏｆ ｄａｉｒｙ ａｎｄ ｂｅｅｆ ｃａｔｔｌｅ ｗｅｒｅ ｅｘａｍｉｎｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｐｒｅｖｉｏｕｓ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ
丕懒 学位论文作者签名：
尊璇臂 保证人（导师）签名：
签字日期： 加ｌ Ｚ．岁．＿／ｊ，，－－
签字日期：
２ｕ Ｉ≯，眵、乃
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ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ａｎｉｍａｌ ｓｏｌｉｄ ｍａｎｕｒｅ ａｎｄ ｕｒｉｎｅ．Ｓｔｅｒｏｉｄ ｅｓｔｒｏｇｅｎｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｉｍｐｌｉｃａｔｅｄ ａｓ
ｅｎｄｏｃｒｉｎｅ ｄｉｓｒｕｐｔｅｒｓ ｂｅｃａｕｓｅ ｅｘｐｏｓｕｒｅ ｔｏ ｔｈｅｓｅ ｃｈｅｍｉｃａｌｓ．ｅｖｅｎ ａｔ ｌｅｖｅｌｓ ａｓ ｌＯＷ ａｓ
ｍａｎｕｒｅ—ｂｏｒｎｅ ｅｓｔｒｏｎｅ ｗａｓ ｔｈｅ ｇｒｅａｔｅｓｔ ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｏｒ ｔｏ ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｅｓｔｒｏｇｅｎｓ．Ｔｈｅ ｓｗｉｎｅ ｕｒｉｎｅ，ｐｏｕｌｔｒｙ ｆｅｃｅｓ ａｎｄ ｃａｂｌｅ ｕｒｉｎｅ ｈａｄ ｔｈｅ ｌａｒｇｅｓｔ ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｒａｔｅｓ ｔｏ ｔｈｅ ｅｘｃｒｅｔｉｏｎｓ ｏｆ
为进一步了解本研究的排放量估算值是否与我国实际情况吻合较好，采用项目组成 员前期对东北地区奶牛和肉牛粪便采样检测的结果进行验证。数据显示，本研究所引用 的奶牛和肉牛雌激素排放量估算值均低于我国东北地区的采样检测结果，但数值相差极 少，能较为有效地反映出我国奶牛和肉牛的雌激素排放情况。２００８年各典型区域内地表