Dziękujemy za odwiedzenie Nature.com.Używana wersja przeglądarki ma ograniczone wsparcie dla CSS.Aby uzyskać jak najlepsze wrażenia, zalecamy użycie zaktualizowanej przeglądarki (lub wyłączenie trybu zgodności w Internet Explorerze).W międzyczasie, aby upewnić się dalsze wsparcie, wyświetlimy stronę bez stylów i JavaScriptu.
Emisje rtęci z rzemieślniczego i na małą skalę wydobycia złota na półkuli południowej przewyższają spalanie węgla jako największe źródło rtęci na świecie. Badamy osadzanie się i magazynowanie rtęci w peruwiańskiej Amazonii, silnie dotkniętej rzemieślniczym wydobyciem złota. Nienaruszone lasy w peruwiańskiej Amazonii w pobliżu kopalnie złota otrzymały niezwykle wysoki wkład rtęci, z podwyższonym poziomem rtęci całkowitej i metylortęciowej w atmosferze, liściach pod okapem i glebie. Tutaj po raz pierwszy pokazujemy, że nienaruszone sklepienia leśne w pobliżu rzemieślniczych kopalń złota przechwytują duże ilości rtęci w postaci cząstek stałych i gazowych w proporcjach proporcjonalnych do całkowitej powierzchni liści. Dokumentujemy znaczną akumulację rtęci w glebie, biomasie i osiadłych ptakach śpiewających w niektórych z najbardziej chronionych i bogatych w bioróżnorodność regionów Amazonii, rodząc ważne pytania o to, w jaki sposób zanieczyszczenie rtęcią ogranicza nowoczesne i przyszłe działania na rzecz ochrony tych tropikalnych ekosystemów. .
Coraz większym wyzwaniem dla ekosystemów lasów tropikalnych jest wydobycie złota rzemieślnicze i na małą skalę (ASGM). Ta forma wydobycia złota występuje w ponad 70 krajach, często nieformalnie lub nielegalnie, i odpowiada za około 20% światowej produkcji złota1. Podczas gdy ASGM jest ważnym źródłem utrzymania dla społeczności lokalnych, powoduje rozległe wylesianie2,3, rozległe przekształcanie lasów w stawy4, wysoką zawartość osadów w pobliskich rzekach5,6 i jest głównym czynnikiem wpływającym na globalną atmosferę Uwalnianie emisji rtęci (Hg) i największe źródła rtęci w wodach słodkowodnych 7. Wiele zintensyfikowanych miejsc ASGM znajduje się w gorących punktach globalnej bioróżnorodności, co powoduje utratę różnorodności8, utratę wrażliwych gatunków9 i ludzi10,11,12 oraz drapieżników wierzchołkowych13,14. Szacuje się, że 675–1000 ton Hg yr-1 ulatnia się i uwalnia do globalnej atmosfery co roku z operacji ASGM7. Wykorzystywanie dużych ilości rtęci w wydobyciu złota na małą skalę i rzemieślniczym przesunęło główne źródłaemisji rtęci do atmosfery z globalnej północy na globalne południe, co ma implikacje dla losu rtęci, transportu i wzorców narażenia. Jednak niewiele wiadomo na temat losu tych atmosferycznych emisji rtęci oraz wzorców ich osadzania i akumulacji w krajobrazach o wpływie ASGM.
Międzynarodowa konwencja z Minamaty w sprawie rtęci weszła w życie w 2017 r., a jej art. 7 dotyczy w szczególności emisji rtęci z wydobycia złota na małą skalę. koncentrację złota i uwolnienie gazowej rtęci elementarnej (GEM; Hg0) do atmosfery. Dzieje się tak pomimo wysiłków grup, takich jak Program Narodów Zjednoczonych ds. Ochrony Środowiska (UNEP), Globalne Partnerstwo na rzecz Rtęci, Organizacja Narodów Zjednoczonych ds. Rozwoju Przemysłowego (UNIDO) i organizacje pozarządowe, aby zachęcić górnicy w celu zmniejszenia emisji rtęci. W chwili pisania tego tekstu w 2021 r. 132 kraje, w tym Peru, podpisały Konwencję z Minamaty i rozpoczęły opracowywanie krajowych planów działania, aby konkretnie zająć się redukcją emisji rtęci związanych z ASGM. być integracyjnym, zrównoważonym i całościowym, z uwzględnieniem czynników społeczno-ekonomicznych i zagrożeń środowiskowych15,16,17,18.Obecne plany przeciwdziałania skutkom rtęci w środowisku skupiają się na zagrożeniach rtęciowych związanych z rzemieślniczym i na małą skalę wydobyciem złota w pobliżu ekosystemów wodnych, z udziałem górników i ludzi żyjących w pobliżu spalania amalgamatu oraz społeczności, które spożywają duże ilości ryb drapieżnych. Zawodowe narażenie na rtęć poprzez wdychanie oparów rtęci ze spalania amalgamatu, narażenie na rtęć w diecie poprzez spożywanie ryb oraz bioakumulację rtęci w wodnych sieciach pokarmowych były przedmiotem większości badań naukowych związanych z ASGM, w tym w Amazonii.Wcześniejsze badania (np. zob. Lodenius i Malm19).
Ekosystemy lądowe są również narażone na ekspozycję na rtęć z ASGM. Atmosferyczna rtęć uwalniana z ASGM, ponieważ GEM może powrócić do krajobrazu lądowego trzema głównymi drogami20 (ryc. 1): GEM może być adsorbowany do cząstek w atmosferze, które są następnie przechwytywane przez powierzchnie;GEM może być bezpośrednio wchłaniany przez rośliny i wbudowywany w ich tkanki;Wreszcie, GEM może zostać utleniony do postaci Hg(II), które mogą być osadzane na sucho, adsorbowane w cząsteczkach atmosferycznych lub porywane w wodzie deszczowej. Te szlaki dostarczają rtęć do gleby przez wodę opadową (tj. opady w koronach drzew), ściółkę i Mokre osadzanie można określić na podstawie strumieni rtęci w osadach zebranych na otwartych przestrzeniach.Suche osadzanie można określić jako sumę strumienia rtęci w ściółce i strumienia rtęci opadowego minus strumień rtęci w opadach.Wiele badań udokumentowali wzbogacenie rtęci w ekosystemach lądowych i wodnych w bliskiej odległości od aktywności ASGM (patrz na przykład tabela podsumowująca w Gerson et al. 22), prawdopodobnie w wyniku zarówno wkładu rtęci osadowej, jak i bezpośredniego uwalniania rtęci. osadzanie się rtęci w pobliżu ASGM może być spowodowane spalaniem amalgamatu rtęciowo-złotego, nie jest jasne, w jaki sposób ta Hg jest transportowana w krajobrazie regionalnym i jakie jest względne znaczenie różnych osadówwszystkie ścieżki w pobliżu ASGM.
Rtęć emitowana jako gazowa rtęć elementarna (GEM; Hg0) może być osadzana w krajobrazie trzema drogami atmosferycznymi. Po pierwsze, GEM może zostać utleniona do jonowej Hg (Hg2+), która może być porywana w kropelkach wody i osadzana na powierzchni liści jako mokra lub suche osady. Po drugie, GEM mogą adsorbować atmosferyczne cząstki stałe (Hgp), które są przechwytywane przez liście i wymywane do krajobrazu przez wodospady wraz z przechwyconą jonową Hg. krajobraz jako ściółka. Razem ze spadającą wodą i ściółką uważa się za szacunkowe całkowite odkładanie się rtęci. Chociaż GEM może również dyfundować i adsorbować bezpośrednio w glebie i ściółce77, może to nie być główna droga przedostawania się rtęci do ekosystemów lądowych.
Spodziewamy się, że stężenie gazowej rtęci elementarnej będzie spadać wraz z odległością od źródeł emisji rtęci. Ponieważ dwie z trzech dróg osadzania się rtęci w krajobrazie (poprzez upadek i zaśmiecanie) zależą od interakcji rtęci z powierzchniami roślin, możemy również przewidzieć tempo, w jakim rtęć jest osadzonych w ekosystemach i ich dotkliwość dla zwierząt Ryzyko oddziaływania jest determinowane przez strukturę roślinności, jak pokazują obserwacje w lasach borealnych i umiarkowanych na północnych szerokościach geograficznych23. Jednakże uznajemy również, że aktywność ASGM często występuje w tropikach, gdzie struktura korony a względna liczebność odsłoniętych powierzchni liści jest bardzo zróżnicowana. Względne znaczenie ścieżek odkładania się rtęci w tych ekosystemach nie zostało jasno określone ilościowo, zwłaszcza w przypadku lasów położonych w pobliżu źródeł emisji rtęci, których intensywność jest rzadko obserwowana w lasach borealnych. badania, zadajemy następujące pytania: (1) W jaki sposób stężenie gazowej rtęci elementarnej iŚcieżki osadzania różnią się w zależności od bliskości ASGM i wskaźnika powierzchni liści w koronach regionalnych? (2) Czy magazynowanie rtęci w glebie ma związek z wpływami atmosferycznymi? (3) Czy istnieją dowody na podwyższoną bioakumulację rtęci u ptaków śpiewających w lasach w pobliżu ASGM? jest pierwszą firmą, która zbadała wkłady depozycji rtęci w pobliżu aktywności ASGM i jak pokrywa korony koreluje z tymi wzorcami, a także jako pierwsza mierzy stężenia metylortęci (MeHg) w peruwiańskiej Amazonii. rtęć i metylortęć w liściach, ściółce i glebie w leśnych i wylesionych siedliskach wzdłuż 200-kilometrowego odcinka rzeki Madre de Dios w południowo-wschodnim Peru. Postawiliśmy hipotezę, że najważniejsza będzie bliskość ASGM i miast górniczych spalających amalgamat złota Hg czynniki wpływające na stężenie atmosferycznego Hg (GEM) i mokrą depozycję Hg (wysokie opady). Ponieważ sucha depozycja rtęci (penetracja + ściółka) jest związana z trstruktura korony drzew,21,24 spodziewamy się również, że obszary zalesione będą miały wyższe ilości rtęci niż sąsiednie obszary wylesione, co, biorąc pod uwagę wysoki wskaźnik powierzchni liści i potencjał wychwytywania rtęci, jest szczególnie niepokojący. Nienaruszony las Amazonii. żyjąca w lasach w pobliżu miast górniczych miała wyższy poziom rtęci niż fauna żyjąca z dala od terenów górniczych.
Nasze badania miały miejsce w prowincji Madre de Dios w południowo-wschodniej peruwiańskiej Amazonii, gdzie ponad 100 000 hektarów lasów zostało wylesionych, aby utworzyć aluwialne ASGM3, sąsiadujące, a czasem w obrębie chronionych obszarów i rezerwatów narodowych. wydobycie wzdłuż rzek w tym zachodnim regionie Amazonii dramatycznie wzrosło w ciągu ostatniej dekady25 i oczekuje się, że wzrośnie wraz z wysokimi cenami złota i zwiększoną łącznością z ośrodkami miejskimi za pośrednictwem autostrad transoceanicznych Działania będą kontynuowane 3.Wybraliśmy dwa miejsca bez wydobycia (Boca Manu i Chilive , odpowiednio około 100 i 50 km od ASGM) – zwane dalej „miejscami odosobnionymi” – oraz trzy miejsca w obrębie obszaru górniczego – zwane dalej „miejscami wydobywczymi”” (rys. 2A). stanowiska znajdują się w lasach drugorzędowych w pobliżu miast Boca Colorado i La Bellinto, a jedno miejsce wydobycia znajduje się w nienaruszonym starym lesie na terenie Los Amigos Conservation Koncesja. Należy zauważyć, że w kopalniach Boca Colorado i Laberinto opary rtęci uwalniane podczas spalania amalgamatu rtęciowo-złotego występują często, ale dokładna lokalizacja i ilość nie są znane, ponieważ działania te są często nieformalne i tajne;połączymy górnictwo i rtęć Spalanie stopów jest zbiorczo określane jako „działalność ASGM”. W każdym miejscu zainstalowaliśmy próbniki osadów zarówno w porze suchej, jak i deszczowej na polanach (obszary wylesiania całkowicie pozbawione roślin drzewiastych) oraz pod koronami drzew (las powierzchnie) łącznie dla trzech zdarzeń sezonowych (każda trwająca 1-2 miesiące) ) Depozycję mokrą i spadek penetracji zbierano oddzielnie, a na otwartej przestrzeni rozlokowano pasywne próbniki powietrza do zbierania GEM. stawki mierzone w pierwszym roku, zainstalowaliśmy kolektory na sześciu dodatkowych działkach leśnych w Los Amigos.
Mapy pięciu punktów pobierania próbek są pokazane jako żółte kółka. Dwa stanowiska (Boca Manu, Chilive) znajdują się na obszarach z dala od rzemieślniczego wydobycia złota, a trzy miejsca (Los Amigos, Boca Colorado i Laberinto) znajdują się na obszarach dotkniętych wydobyciem , z miastami górniczymi pokazanymi jako niebieskie trójkąty.Ilustracja przedstawia typowy odległy zalesiony i wylesiony obszar dotknięty działalnością górniczą. Na wszystkich rysunkach linia przerywana reprezentuje linię podziału między dwoma odległymi miejscami (po lewej) i trzema obszarami dotkniętymi górnictwem ( po prawej).B Stężenia gazowej rtęci elementarnej (GEM) w każdym miejscu w sezonie suchym 2018 (n = 1 niezależna próbka na lokalizację; symbole kwadratowe) i porze deszczowej (n = 2 niezależne próbki; symbole kwadratowe) sezon.C Całkowite stężenie rtęci w opadach zebranych na terenach leśnych (zielony wykres skrzynkowy) i wylesiania (brązowy wykres skrzynkowy) w porze suchej 2018 r. Dla wszystkich wykresów skrzynkowych linie reprezentują mediany, ramki pokazują Q1 i Q3, wąsy reprezentują 1,5-krotność zakresu międzykwartylowego (n =5 niezależnych próbek na siedlisko, n = 4 niezależne próbki na próbkę z wylesienia).D Całkowite stężenie rtęci w liściach pobranych z korony Ficus insipida i Inga feuillei w porze suchej w 2018 r. (oś lewa;symbole odpowiednio ciemnozielony kwadrat i jasnozielony trójkąt) oraz ze ściółki luzem na ziemi (prawa oś; symbole oliwkowo-zielone kółko). n = 1 niezależna próbka dla ściółki).E Całkowite stężenie rtęci w wierzchniej warstwie gleby (0-5 cm) zebranej na obszarach leśnych (zielony poletka) i wylesiania (brązowy poletka) w porze suchej 2018 r. (n = 3 niezależne próbki na stanowisko ).Dane dla innych pór roku pokazano na rysunkach 1.S1 i S2.
Stężenia rtęci w atmosferze (GEM) były zgodne z naszymi przewidywaniami, z wysokimi wartościami wokół aktywności ASGM – szczególnie wokół miast spalających amalgamat złota Hg – i niskimi wartościami na obszarach oddalonych od aktywnych obszarów wydobywczych (ryc. 2B). na odległych obszarach, stężenia GEM są poniżej średniej globalnej koncentracji tła na półkuli południowej wynoszącej około 1 ng m-326. Natomiast stężenia GEM we wszystkich trzech kopalniach były 2-14 razy wyższe niż w kopalniach odległych, a stężenia w kopalniach pobliskich ( do 10,9 ng m-3 były porównywalne z tymi w obszarach miejskich i miejskich, a czasami przekraczały te w USA, strefach przemysłowych w Chinach i Korei 27. Ten wzór GEM w Madre de Dios jest zgodny ze spalaniem amalgamatu rtęciowo-złotego, ponieważ główne źródło podwyższonej rtęci atmosferycznej w tym odległym regionie Amazonii.
Podczas gdy stężenia GEM na polanach śledzono bliskość górnictwa, całkowite stężenie rtęci w penetrujących wodospadach zależało od bliskości górnictwa i struktury baldachimu leśnego. Model ten sugeruje, że same stężenia GEM nie pozwalają przewidzieć, gdzie w krajobrazie odkłada się wysoka rtęć. Zmierzyliśmy najwyższą Stężenia rtęci w nienaruszonych, dojrzałych lasach na terenie górniczym (rys. 2C). Los Amigos Conservation Conservation miał najwyższe średnie stężenia rtęci całkowitej w porze suchej (zakres: 18-61 ng L-1) odnotowane w literaturze i były porównywalne do poziomów mierzonych w miejscach skażonych wydobyciem cynobru i przemysłowym spalaniem węgla.Różnica, 28 w Guizhou, Chiny. Według naszej wiedzy, wartości te reprezentują maksymalne roczne przepływy rtęci obliczone na podstawie stężeń rtęci w porze suchej i mokrej oraz wskaźników opadów (71 µg m-2 rok-1; tabela uzupełniająca 1). Pozostałe dwa miejsca wydobycia nie miały podwyższonego poziomu rtęci całkowitej w porównaniu do miejsc oddalonych (zakres: 8-31 ng L-1; 22-34 µg m-2 rok-1). Z wyjątkiem Hg, tylko aluminium i mangan miał podwyższoną przepustowość w obszarze górniczym, prawdopodobnie z powodu oczyszczania terenu związanego z górnictwem;wszystkie inne zmierzone pierwiastki główne i śladowe nie różniły się między obszarami górniczymi i odległymi (uzupełniający plik danych 1), odkrycie zgodne z dynamiką rtęci w liściach 29 i spalaniem amalgamatu ASGM, a nie pyłem unoszącym się w powietrzu, jako głównym źródłem rtęci podczas przenikającego upadku .
Oprócz tego, że służą jako adsorbenty dla rtęci w postaci cząstek stałych i gazowych, liście roślin mogą bezpośrednio absorbować i integrować GEM z tkankami30,31. W rzeczywistości, w miejscach zbliżonych do aktywności ASGM, śmieci są głównym źródłem odkładania się rtęci. –0,22 µg g−1) zmierzone w żywych liściach baldachimu ze wszystkich trzech obszarów górniczych przekroczyły publikowane wartości dla lasów umiarkowanych, borealnych i alpejskich w Ameryce Północnej, Europie i Azji, a także innych lasów amazońskich w Ameryce Południowej, znajduje się w Ameryce Południowej.Obszary oddalone i źródła bliskie punktowe 32, 33, 34. Stężenia rtęci są porównywalne do stężeń rtęci dolistnej w subtropikalnych lasach mieszanych w Chinach i lasach atlantyckich w Brazylii (ryc. 2D) 32, 33, 34. Zgodnie z modelem GEM najwyższa Całkowite stężenie rtęci w ściółce luzem i liściach pod okapem mierzono w lasach wtórnych na obszarze górniczym. Jednak szacowane strumienie rtęci w odpadach były najwyższe w nienaruszonym lesie pierwotnym w kopalni Los Amigos, prawdopodobnie z powodu większej masy odpadów. zgłoszona peruwiańska Amazonka 35 według Hg mierzonego w ściółce (średnia między porami mokrymi i suchymi) (ryc. 3A). Dane te sugerują, że bliskość obszarów górniczych i osłona koron drzew są istotnymi czynnikami przyczyniającymi się do ładunków rtęci w ASGM w tym regionie.
Dane przedstawiono w obszarze wylesiania lasu A i obszaru B. Wylesione obszary Los Amigos to polany stacji terenowych, które stanowią niewielką część całkowitej powierzchni ziemi. Strumienie są pokazane strzałkami i wyrażone jako µg m-2 rok-1. na wierzchu 0-5 cm gleby, baseny są pokazane jako kółka i wyrażone w μg m-2. Procent oznacza procent rtęci obecnej w basenie lub strumienia w postaci metylortęci. Średnie stężenia między porami suchymi (2018 i 2019) i pory deszczowe (2018 r.) dla całkowitej rtęci poprzez opady, opady masowe i ściółkę, w celu skalowania szacunkowych ilości rtęci. Dane dotyczące metylortęci opierają się na porze suchej 2018, jedynym roku, dla którego zostały zmierzone. w celu uzyskania informacji na temat gromadzenia i obliczeń przepływów.C Zależność między całkowitym stężeniem rtęci a wskaźnikiem powierzchni liści na ośmiu wykresach Los Amigos Conservation Conservation, w oparciu o zwykłą regresję najmniejszych kwadratów.D Zależność między całkowitym stężeniem rtęci w opadach a sumąStężenie rtęci w glebie powierzchniowej dla wszystkich pięciu obszarów w regionach leśnych (zielone kółka) i wylesiania (brązowe trójkąty), zgodnie ze zwykłą regresją najmniejszych kwadratów (słupki błędów pokazują odchylenie standardowe).
Korzystając z długoterminowych danych o opadach i ściółce, byliśmy w stanie przeskalować pomiary penetracji i zawartości rtęci w ściółce z trzech kampanii, aby zapewnić oszacowanie rocznego strumienia rtęci do atmosfery dla koncesji ochrony Los Amigos (penetracja + ilość ściółki + opady) dla wstępne szacunki. Odkryliśmy, że przepływy rtęci do atmosfery w rezerwatach leśnych sąsiadujących z aktywnością ASGM były ponad 15 razy wyższe niż na otaczających je obszarach wylesionych (137 w porównaniu z 9 µg Hg m-2 rok-1; Ryc. 3 A, B). szacunkowe poziomy rtęci w Los Amigos przekraczają wcześniej zgłoszone strumienie rtęci w pobliżu źródeł punktowych rtęci w lasach w Ameryce Północnej i Europie (np. spalanie węgla) i są porównywalne z wartościami w przemysłowych Chinach 21,36 .W sumie około 94 % całkowitej depozycji rtęci w chronionych lasach Los Amigos pochodzi z suchej depozycji (penetracja + ściółka – rtęć opadowa), udział znacznie wyższy niż w przypadku większości innychkrajobrazów na całym świecie. Wyniki te podkreślają podwyższony poziom rtęci przedostającej się do lasów w wyniku suchej depozycji z ASGM oraz znaczenie baldachimu lasu w usuwaniu z atmosfery rtęci pochodzącej z ASGM. aktywność nie jest wyjątkowa dla Peru.
Natomiast wylesione obszary na terenach górniczych charakteryzują się niższym poziomem rtęci, głównie z powodu intensywnych opadów, przy niewielkim napływie rtęci przez upadek i zaśmiecanie. Średnie stężenia (zakres: 1,5–9,1 ng L-1) całkowitej rtęci w opadach zbiorczych w porze suchej były niższe niż wcześniej zgłoszone wartości w Adirondacks w stanie Nowy Jork37 i generalnie były niższe niż w odległych regionach Amazonii38. wsad opadu masowego Hg był niższy (8,6-21,5 µg Hg m-2 rok-1) w sąsiednim wylesionym obszarze w porównaniu z GEM, wzorcami spiętrzenia i zagęszczenia ściółki na terenie wydobycia oraz nie odzwierciedla bliskości górnictwa .Ponieważ ASGM wymaga wylesiania,2,3 wykarczowane obszary, na których koncentruje się działalność wydobywcza, charakteryzują się niższym wkładem rtęci z depozycji atmosferycznej niż pobliskie obszary zalesione, chociaż bezpośrednie uwalnianie ASGM do atmosfery (takie jaks wycieki lub odpady rtęci elementarnej) mogą być bardzo wysokie.Wysoki 22.
Zmiany w przepływach rtęci obserwowane w peruwiańskiej Amazonii są spowodowane dużymi różnicami w obrębie i między stanowiskami w porze suchej (lasy i wylesianie) (ryc. 2). niskie przepływy Hg w porze deszczowej (rysunek uzupełniający 1). Ta różnica sezonowa (rys. 2B) może wynikać z większej intensywności wydobycia i produkcji pyłu w porze suchej. Zwiększone wylesianie i mniejsze opady w porze suchej mogą zwiększać zapylenie Produkcja rtęci i pyłu w porze suchej może przyczynić się do wzorców przepływu rtęci w obrębie wylesiania w porównaniu z obszarami leśnymi koncesji na ochronę przyrody Los Amigos.
Ponieważ rtęć z ASGM w peruwiańskiej Amazonii jest osadzana w ekosystemach lądowych głównie poprzez interakcje z koroną lasu, sprawdziliśmy, czy wyższa gęstość koron drzew (tj. wskaźnik powierzchni liści) prowadzi do wyższych ilości rtęci. W nienaruszonym lesie Los Amigos Koncesja ochrony, zebraliśmy krople z 7 poletek leśnych o różnych gęstościach koron drzew. Odkryliśmy, że wskaźnik powierzchni liści był silnym predyktorem całkowitego dopływu rtęci podczas opadania, a średnie całkowite stężenie rtęci podczas opadania wzrastało wraz ze wskaźnikiem powierzchni liści (ryc. 3C Wiele innych zmiennych wpływa również na dopływ rtęci poprzez spadek, w tym wiek liści34, szorstkość liści, gęstość aparatów szparkowych, prędkość wiatru39, turbulencje, temperaturę i okresy przedsuszenia.
Zgodnie z najwyższymi wskaźnikami depozycji rtęci, najwyższe całkowite stężenie rtęci (140 ng g-1 w porze suchej 2018 r.) wykazywała wierzchnia warstwa gleby (0-5 cm) obszaru leśnego Los Amigos; ryc. 2E). wzbogacony w całym zmierzonym pionowym profilu glebowym (zakres 138–155 ng g-1 na głębokości 45 cm; Ryc. uzupełniający 3). miasto górnicze (Boca Colorado). W tym miejscu postawiliśmy hipotezę, że ekstremalnie wysokie stężenia mogą być spowodowane miejscowym zanieczyszczeniem rtęci elementarnej podczas syntezy, ponieważ stężenia nie wzrosły na głębokości (>5 cm). straty spowodowane ucieczką z gleby (tj. rtęć uwolniona do atmosfery) z powodu pokrywy koronowej mogą być również znacznie niższe na obszarach zalesionych niż na obszarach wylesionych40, co sugeruje, że znaczna część rtęci jest deponowana w celu ochrony.Obszar pozostaje w glebie. Całkowita ilość rtęci w glebie w pierwotnym lesie konserwatorskim Los Amigos wynosiła 9100 μg Hg m-2 w ciągu pierwszych 5 cm i ponad 80 000 μg Hg m-2 w ciągu pierwszych 45 cm.
Ponieważ liście absorbują przede wszystkim rtęć z atmosfery, a nie z gleby,30,31, a następnie przenoszą ją do gleby przez opadanie, możliwe jest, że wysoki wskaźnik osadzania rtęci wpływa na wzorce obserwowane w glebie. Znaleźliśmy silną korelację między średnią całkowitą stężenie rtęci w wierzchniej warstwie gleby i całkowite stężenie rtęci na wszystkich obszarach leśnych, podczas gdy nie było związku między zawartością rtęci w wierzchniej warstwie gleby a całkowitym stężeniem rtęci w intensywnych opadach na obszarach wylesionych (ryc. 3D). całkowite strumienie rtęci na obszarach zalesionych, ale nie na obszarach wylesiania (zbiorniki rtęci w wierzchniej warstwie gleby i całkowite strumienie rtęci w opadach).
Prawie wszystkie badania nad zanieczyszczeniem rtęcią lądową związane z ASGM ograniczały się do pomiarów całkowitej rtęci, ale stężenia metylortęci determinują biodostępność rtęci, a następnie akumulację i ekspozycję składników odżywczych. W ekosystemach lądowych rtęć jest metylowana przez mikroorganizmy w warunkach beztlenowych41,42, więc jest powszechnie uważano, że gleby wyżynne mają niższe stężenia metylortęci. Jednak po raz pierwszy odnotowaliśmy mierzalne stężenia MeHg w glebach Amazonii w pobliżu ASGM, co sugeruje, że podwyższone stężenia MeHg rozciągają się poza ekosystemy wodne i na środowiska lądowe na obszarach dotkniętych ASGM , w tym te, które są zanurzone w porze deszczowej.Gleba i te, które pozostają suche przez cały rok. Najwyższe stężenia metylortęci w wierzchniej warstwie gleby podczas pory suchej 2018 wystąpiły na dwóch zalesionych obszarach kopalni (Boca Colorado i Los Amigos Reserve; 1,4 ng MeHg g-1, 1,4% Hg jako MeHg i 1,1 ng MeHg g-1, odpowiednio, przy 0,79% Hg (jako MeHg).Ponieważ te procenty rtęci w postaci metylortęci są porównywalne z innymi lokalizacjami naziemnymi na świecie (rysunek uzupełniający 4), wydaje się, że wysokie stężenia metylortęci Wynika to z wysokiego całkowitego wkładu rtęci i wysokiego składowania całkowitej rtęci w glebie, a nie konwersji netto dostępnej nieorganicznej rtęci w metylortęć (rysunek uzupełniający 5).Nasze wyniki reprezentują pierwsze pomiary metylortęci w glebach w pobliżu ASGM w peruwiańskiej Amazonii. Według innych badań odnotowano wyższą produkcję metylortęci w zalanych i suchych krajobrazach43,44 i spodziewamy się wyższych stężeń metylortęci w pobliskich lasach sezonowych i stałych terenach podmokłych, którepodobne ładunki rtęci.Chociaż metylortęć To, czy istnieje ryzyko toksyczności dla zwierząt lądowych w pobliżu działalności wydobywczej złota, pozostaje do ustalenia, ale te lasy w pobliżu działalności ASGM mogą być gorącymi punktami bioakumulacji rtęci w ziemskich sieciach pokarmowych.
Najważniejszą i nowatorską implikacją naszej pracy jest udokumentowanie transportu dużych ilości rtęci do lasów sąsiadujących z ASGM. Nasze dane sugerują, że ta rtęć jest dostępna w sieciach pokarmowych naziemnych i przemieszcza się przez nie. Ponadto znaczne ilości rtęci są przechowywane w biomasie i glebie i prawdopodobnie zostaną uwolnione wraz ze zmianą użytkowania gruntów4 i pożarami lasów45,46. Południowo-wschodnia Amazonka peruwiańska jest jednym z najbardziej zróżnicowanych biologicznie ekosystemów taksonów kręgowców i owadów na Ziemi. lasy sprzyjają bioróżnorodności ptaków48 i zapewniają nisze dla wielu gatunków żyjących w lasach49. W rezultacie ponad 50% obszaru Madre de Dios jest wyznaczona jako teren chroniony lub rezerwat narodowy50. Rezerwat Narodowy Tambopata znacznie się rozrósł w ciągu ostatniej dekady, prowadząc do poważnej akcji egzekucyjnej (Operación Mercurio) ze strony peruwiańskiego rząduJednak nasze odkrycia sugerują, że złożoność lasów leżących u podstaw różnorodności biologicznej Amazonii sprawia, że region jest bardzo podatny na ładowanie i magazynowanie rtęci w krajobrazach o zwiększonej emisji rtęci związanej z ASGM, co prowadzi do globalnych przepływów rtęci przez wodę.Najwyższy zgłoszony pomiar ilości oparty jest na naszych wstępnych szacunkach podniesionych strumieni rtęci w ściółce w nienaruszonych lasach w pobliżu ASGM. Chociaż nasze badania miały miejsce w lasach chronionych, wzorzec zwiększonego napływu i retencji rtęci miałby zastosowanie do każdego starego lasu pierwotnego w pobliżu aktywności ASGM, w tym w strefach buforowych, więc wyniki te są zgodne z lasami chronionymi i niechronionymi.Lasy chronione są podobne. Dlatego ryzyko ASGM dla krajobrazów rtęciowych jest związane nie tylko z bezpośrednim importem rtęci poprzez emisje atmosferyczne, wycieki i odpady przeróbcze, ale także ze zdolnością krajobrazu do wychwytywania, przechowywania i przekształcania rtęci w bardziej biodostępną formularze.związane z potencjałem metylortęci, wykazujące zróżnicowany wpływ na globalne baseny rtęci i dziką przyrodę lądową w zależności od pokrywy lasów w pobliżu górnictwa.
Dzięki sekwestracji rtęci atmosferycznej nienaruszone lasy w pobliżu rzemieślniczego i na małą skalę wydobycia złota mogą zmniejszyć ryzyko występowania rtęci w pobliskich ekosystemach wodnych i globalnych zbiornikach rtęci w atmosferze. ekosystemów przez pożary lasów, ucieczki i/lub spływy45, 46, 51, 52, 53. W peruwiańskiej Amazonii około 180 ton rtęci zużywa się rocznie w ASGM54, z czego około jedna czwarta jest emitowana do atmosfery55, biorąc pod uwagę koncesję na ochronę w Los Amigos. Obszar ten jest około 7,5 razy większy niż całkowita powierzchnia chronionych gruntów i rezerwatów przyrody w regionie Madre de Dios (około 4 mln hektarów), który ma największy udział chronionych gruntów w każdej innej prowincji Peru, a duże obszary nienaruszonych gruntów leśnych.Częściowo poza promieniem osadzania ASGM i rtęci. Tak więc sekwestracja rtęci w nienaruszonych lasach nie jest wystarczająca, aby zapobiec przedostawaniu się rtęci pochodzącej z ASGM do regionalnych i globalnych zbiorników rtęci w atmosferze, co sugeruje znaczenie zmniejszenia emisji rtęci ASGM. Los dużych ilości rtęci rtęć przechowywana w systemach lądowych jest w dużej mierze pod wpływem polityki ochrony. Przyszłe decyzje dotyczące zarządzania nienaruszonymi lasami, zwłaszcza na obszarach w pobliżu aktywności ASGM, mają zatem wpływ na mobilizację rtęci i biodostępność teraz iw nadchodzących dziesięcioleciach.
Nawet gdyby lasy mogły pochłaniać całą rtęć uwalnianą w lasach tropikalnych, nie byłoby to panaceum na zanieczyszczenie rtęcią, ponieważ sieci pokarmowe naziemne również mogą być podatne na działanie rtęci. Niewiele wiemy o stężeniach rtęci w biocie w tych nienaruszonych lasach, ale te pierwsze pomiary lądowych osadów rtęci i metylortęci w glebie sugerują, że wysoki poziom rtęci w glebie i wysoki poziom metylortęci mogą zwiększać narażenie osób żyjących w tych lasach.Zagrożenia dla konsumentów o wysokiej wartości odżywczej.Dane z poprzednich badań nad bioakumulacją rtęci na lądzie w lasach strefy umiarkowanej wykazały, że stężenie rtęci we krwi u ptaków koreluje ze stężeniem rtęci w osadach, a ptaki śpiewające spożywające żywność pochodzącą wyłącznie z lądu mogą wykazywać stężenie rtęci Podwyższone 56,57. ze zmniejszoną wydajnością i sukcesem reprodukcyjnym, zmniejszoną przeżywalnością potomstwa, upośledzonym rozwojem, zmianami behawioralnymi, stresem fizjologicznym i śmiertelnością58,59. Jeśli ten model jest prawdziwy dla peruwiańskiej Amazonii, wysokie przepływy rtęci, które występują w nienaruszonych lasach, mogą prowadzić do wysokiego stężenia rtęci u ptaków i innych organizmów żywych, z możliwymi negatywnymi skutkami. Jest to szczególnie niepokojące, ponieważ region ten jest globalnym punktem zapalnym bioróżnorodności60. Wyniki te podkreślają znaczenie zapobiegania rzemieślniczemu wydobyciu złota na małą skalę w obrębie krajowych obszarów chronionych i otaczających je stref buforowych. im.Sformalizowanie działalności ASGMes15,16 może być mechanizmem zapewniającym, że chronione ziemie nie są eksploatowane.
Aby ocenić, czy rtęć zdeponowana w tych zalesionych obszarach przedostaje się do ziemskiej sieci pokarmowej, zmierzyliśmy pióra ogonowe kilku rezydujących ptaków śpiewających z rezerwatu Los Amigos (dotkniętego przez wydobycie) i stacji biologicznej Cocha Cashu (niedotknięte stare ptaki).całkowite stężenie rtęci. las wzrostowy), 140 km od naszego najdalej położonego miejsca pobierania próbek w Bokamanu. W przypadku wszystkich trzech gatunków, w których w każdym miejscu pobrano próbki od wielu osobników, poziom Hg był wyższy u ptaków z Los Amigos w porównaniu z Cocha Cashu (ryc. 4). wzorzec utrzymywał się niezależnie od nawyków żywieniowych, ponieważ nasza próbka obejmowała podszytkę Myrmotherula axillaris, jadowitą po mrówkach Phlegopsis nigromaculata oraz owocożercę Pipra fasciicauda (1,8 [n = 10] vs. 0,9 μg g-1 [n = 2], 4,1 [n = 10] vs 1,4 μg g-1 [n = 2], 0,3 [n = 46] vs 0,1 μg g-1 [n = 2]). Z 10 Phlegopsis nigromaculata osobniki pobrane w Los Amigos, 3 przekroczyły EC10 (skuteczne stężenie dla 10% zmniejszenia sukcesu reprodukcyjnego), 3 przekroczyły EC20, 1 przekroczyły EC30 (patrz kryteria EC w Evers58) i żaden osobnik Cocha Każdy gatunek Cashu przekracza EC10. wyniki, ze średnimi stężeniami rtęci 2-3 razy wyższymi u ptaków śpiewających z lasów chronionych sąsiadujących z aktywnością ASGM,a poszczególne stężenia rtęci do 12 razy wyższe, budzą obawy, że skażenie rtęcią z ASGM może przedostać się do lądowych sieci pokarmowych.Stopień zaniepokojenia jest poważny. Wyniki te podkreślają znaczenie zapobiegania działalności ASGM w parkach narodowych i otaczających je strefach buforowych.
Dane zebrano w Los Amigos Conservation Concessions (n = 10 dla Myrmotherula axillaris [understory invertivore] i Phlegopsi nigromaculata [ant-following invertivore], n = 46 dla Pipra fasciicauda [frugivore]; symbol czerwonego trójkąta) i odległych lokalizacjach w Cocha Stacja Biologiczna Kashu (n = 2 na gatunek; symbole zielonego kółka). Wykazano, że efektywne stężenia (EC) zmniejszają sukces reprodukcyjny o 10%, 20% i 30% (patrz Evers58). Zdjęcia ptaków zmodyfikowane z Schulenberg65.
Od 2012 r. zasięg ASGM w peruwiańskiej Amazonii wzrósł o ponad 40% na obszarach chronionych i o 2,25 lub więcej na obszarach niechronionych. Ciągłe stosowanie rtęci w rzemieślniczym i na małą skalę wydobyciu złota może mieć niszczący wpływ na dziką przyrodę które zamieszkują te lasy. Nawet jeśli górnicy natychmiast przestaną używać rtęci, skutki tego zanieczyszczenia w glebie mogą trwać przez wieki, z potencjałem do zwiększenia strat spowodowanych wylesianiem i pożarami lasów61,62. Zatem zanieczyszczenie rtęcią z ASGM może mieć długotrwały wpływ na biotę nienaruszonych lasów sąsiadujących z ASGM, obecne i przyszłe zagrożenia związane z uwolnieniem rtęci do starych lasów o największej wartości ochronnej.i reaktywacja w celu zmaksymalizowania potencjału skażenia. Nasze odkrycie, że biota lądowa może być narażona na znaczne ryzyko skażenia rtęcią przez ASGM, powinno stanowić dalszy bodziec dla dalszych wysiłków na rzecz ograniczenia uwalniania rtęci z ASGM. Wysiłki te obejmują różne podejścia, od stosunkowo prostego wychwytywania rtęci systemy destylacji do bardziej wymagających inwestycji gospodarczych i społecznych, które sformalizują działalność i zmniejszą zachęty ekonomiczne dla nielegalnego ASGM.
Mamy pięć stacji w promieniu 200 km od rzeki Madre de Dios. Wybraliśmy miejsca pobierania próbek na podstawie ich bliskości intensywnej aktywności ASGM, około 50 km między każdym miejscem pobierania próbek, dostępnego przez rzekę Madre de Dios (ryc. 2A). wybraliśmy dwa lokalizacje bez jakiejkolwiek eksploatacji górniczej (Boca Manu i Chilive, odpowiednio około 100 i 50 km od ASGM), zwane dalej „miejscami odległymi”. Wybraliśmy trzy lokalizacje na obszarze górniczym, zwane dalej „Polami górniczymi”, dwa miejsca wydobycia w lasach drugorzędnych w pobliżu miast Boca Colorado i Laberinto oraz jedno miejsce wydobycia w nienaruszonym lesie pierwotnym. Koncesje na ochronę Los Amigos. Należy pamiętać, że w miejscach wydobycia Boca Colorado i Laberinto w tym obszarze górniczym pary rtęci uwolnione ze spalania amalgamat rtęciowo-złoty jest częstym zjawiskiem, ale dokładna lokalizacja i ilość amalgamatu nie są znane, ponieważ działania te są często nielegalne i tajne;połączymy wydobycie i rtęć Spalanie stopów jest zbiorczo określane jako „działalność ASGM”. W porze suchej 2018 (lipiec i sierpień 2018) oraz w porze deszczowej 2018 (grudzień 2018) na polanach (obszary wylesiania całkowicie wolne od roślin drzewiastych) oraz pod okapami drzew (tereny leśne) my Próbniki osadów zainstalowano na pięciu stanowiskach oraz w styczniu 2019 r. w celu zebrania odpowiednio mokrej depozycji (n = 3) i spadku penetracji (n = 4). Próbki opadowe pobrano w ciągu czterech tygodni w pora sucha i od dwóch do trzech tygodni w porze deszczowej. W drugim roku pobierania próbek w porze suchej (lipiec i sierpień 2019 r.) zainstalowaliśmy kolektory (n = 4) na sześciu dodatkowych działkach leśnych w Los Amigos na pięć tygodni, w oparciu o wysokie wskaźniki depozycji mierzone w pierwszym roku. W Los Amigos znajduje się w sumie 7 działek leśnych i 1 działka do wylesiania. Odległość między działkami wynosiła od 0,1 do 2,5 km. Zebraliśmy jeden punkt GPS na działkę za pomocą podręcznego GPS firmy Garmin.
W każdej z naszych pięciu lokalizacji wdrożyliśmy pasywne próbniki powietrza dla rtęci w porze suchej 2018 (lipiec-sierpień 2018) i pory deszczowej 2018 (grudzień 2018-styczeń 2019) przez dwa miesiące (PAS). w porze suchej i dwa próbniki PAS w porze deszczowej. PAS (opracowany przez McLagana i in. 63) zbiera gazową rtęć elementarną (GEM) poprzez pasywną dyfuzję i adsorpcję na sorbencie węglowym impregnowanym siarką (HGR-AC) poprzez bariera dyfuzyjna Radiello©. Bariera dyfuzyjna PAS działa jako bariera zapobiegająca przechodzeniu gazowych organicznych form rtęci;dlatego tylko GEM jest adsorbowany na węglu 64. Użyliśmy plastikowych opasek kablowych, aby przymocować PAS do słupka około 1 m nad ziemią. Wszystkie próbniki były uszczelnione parafilmem lub przechowywane w zamykanych dwuwarstwowych plastikowych torbach przed i po rozmieszczeniu. zebrano ślepą próbę terenową i ślepą próbę podróżną PAS w celu oceny zanieczyszczenia wprowadzonego podczas pobierania próbek, przechowywania w terenie, przechowywania w laboratorium i transportu próbek.
Podczas rozmieszczania wszystkich pięciu punktów poboru próbek umieściliśmy na miejscu wylesiania trzy kolektory opadowe do analizy rtęci i dwa kolektory do innych analiz chemicznych oraz cztery kolektory przelotowe do analizy rtęci.kolektora i dwa kolektory do innych analiz chemicznych. Kolektory są oddalone od siebie o metr. Należy pamiętać, że chociaż w każdym miejscu zainstalowano stałą liczbę kolektorów, w niektórych okresach zbierania próbki są mniejsze ze względu na zalanie terenu. zakłócenia w kolektorach i awarie połączeń między przewodami a butelkami do zbierania. W każdym lesie i miejscu wylesiania jeden kolektor do analizy rtęci zawierał butelkę o pojemności 500 ml, podczas gdy drugi zawierał butelkę o pojemności 250 ml;wszystkie inne urządzenia zbierające do analizy chemicznej zawierały butelkę o pojemności 250 ml. Próbki te były przechowywane w lodówce do momentu zamrożenia, a następnie wysyłane do Stanów Zjednoczonych na lodzie, a następnie utrzymywane w stanie zamrożonym do czasu analizy. Kolektor do analizy rtęci składał się z przepuszczonego szklanego lejka przez nową rurkę z polimeru blokowego styren-etylen-butadien-styren (C-Flex) z nową butelką z politereftalanu etylenu i glikolem estrowo-kopoliestrowym (PETG) z pętlą, która działa jak blokada pary. Podczas instalacji wszystkie butelki PETG o pojemności 250 ml zostały zakwaszone z 1 ml kwasu chlorowodorowego (HCl) do metali śladowych, a wszystkie 500 ml butelki PETG zakwaszono 2 ml HCl do metali śladowych. Kolektor do innych analiz chemicznych składa się z plastikowego lejka połączonego z butelką polietylenową za pomocą nowej rurki C-Flex z pętla, która działa jak blokada pary. Wszystkie szklane lejki, plastikowe lejki i butelki polietylenowe zostały przed rozmieszczeniem umyte kwasem. Pobraliśmy próbki, stosując protokół czystych rąk-brudnych rąk (metoda EPA 1669), trzymaliśmy sampróbki tak zimne, jak to tylko możliwe, aż do powrotu do Stanów Zjednoczonych, a następnie przechowywane próbki w temperaturze 4°C do czasu analizy. Poprzednie badania z wykorzystaniem tej metody wykazały 90-110% odzysku dla ślepych prób laboratoryjnych poniżej granicy wykrywalności i standardowych szpikulców37.
W każdym z pięciu miejsc zbieraliśmy liście jako liście baldachimowe, pobieraliśmy próbki liści, świeżą ściółkę i ściółkę zbiorczą, stosując protokół czystych rąk-brudnych rąk (metoda EPA 1669). Wszystkie próbki zostały zebrane na podstawie licencji na zbiór od SERFOR , Peru i importowane do Stanów Zjednoczonych na podstawie licencji importowej USDA. Zebraliśmy liście pod baldachimem z dwóch gatunków drzew występujących na wszystkich stanowiskach: wschodzącego gatunku drzewa (Ficus insipida) i drzewa średniej wielkości (Inga feuilleei). Zebraliśmy liście z koron drzew przy użyciu procy Notch Big Shot podczas pory suchej 2018, pory deszczowej 2018 i pory suchej 2019 (n = 3 na gatunek). Zebraliśmy próbki liści (n = 1), pobierając liście z każdego poletka z gałęzi poniżej 2 m nad ziemią podczas pory suchej 2018, pory deszczowej 2018 i pory suchej 2019. W 2019 roku pobraliśmy również próbki liści (n=1) z 6 dodatkowych powierzchni leśnych w Los Amigos. świeża ściółka („ściółka luzem”) w plastikowych koszach wyłożonych siatką(n = 5) podczas pory deszczowej 2018 na wszystkich pięciu obszarach leśnych oraz podczas pory suchej 2019 na działce Los Amigos (n = 5). Należy pamiętać, że chociaż zainstalowaliśmy stałą liczbę koszy na każdym stanowisku, w niektórych okresach zbierania , liczebność naszej próbki była mniejsza z powodu zalania terenu i ingerencji człowieka w kolektory. Wszystkie kosze na śmieci znajdują się w odległości jednego metra od kolektora wodnego. sezon suchy 2019. W porze suchej 2019 zebraliśmy również dużą ilość śmieci ze wszystkich naszych działek Los Amigos. Wszystkie próbki liści przechowywaliśmy w lodówce, aż można je było zamrozić w zamrażarce, a następnie wysłaliśmy na lodzie do USA, a następnie przechowywane w stanie zamrożonym do czasu przetworzenia.
Zebraliśmy próbki gleby w trzech egzemplarzach (n = 3) ze wszystkich pięciu stanowisk (otwartych i pod osłoną) oraz z powierzchni Los Amigos podczas pory suchej 2019 podczas wszystkich trzech wydarzeń sezonowych. Wszystkie próbki gleby pobrano w promieniu jednego metra od kolektora opadów. pobraliśmy próbki gleby jako wierzchnią warstwę gleby pod warstwą ściółki (0–5 cm) za pomocą próbnika glebowego. Dodatkowo w okresie suchym 2018 pobraliśmy rdzenie glebowe o głębokości do 45 cm i podzieliliśmy je na pięć segmentów głębokościowych. W Laberinto mogliśmy zebrać tylko jeden profil gleby, ponieważ poziom wód gruntowych znajduje się blisko powierzchni gleby. Zebraliśmy wszystkie próbki, stosując protokół czystej, brudnej ręki (metoda EPA 1669). Wszystkie próbki gleby schłodziliśmy do momentu zamrożenia w zamrażarce, a następnie wysłaliśmy na lodzie do Stanów Zjednoczonych, a następnie przechowywane w stanie zamrożonym do czasu przetworzenia.
Używaj gniazd mgły ustawianych o świcie i zmierzchu, aby łapać ptaki w najchłodniejszych porach dnia.W rezerwacie Los Amigos umieściliśmy pięć gniazd mgły (1,8 × 2,4) w dziewięciu lokalizacjach.W Stacji Bio Cocha Cashu umieściliśmy 8 do 10 gniazd mgły (12 x 3,2 m) w 19 lokalizacjach. W obu miejscach zebraliśmy pierwsze środkowe pióro ogona każdego ptaka, a jeśli nie, następne najstarsze pióro. dokumentacja fotograficzna i pomiary morfometryczne w celu identyfikacji gatunków według Schulenberg65. Oba badania zostały poparte przez firmę SERFOR i zgodą Animal Research Council (IACUC). Porównując stężenia Hg w piórach ptaków, zbadaliśmy te gatunki, których pióra zostały zebrane w ramach koncesji ochrony Los Amigos oraz Stacji Biologicznej Cocha Cashu (Myrmotherula axillaris, Phlegopsis nigromaculata, Pipra fasciicauda).
Aby określić wskaźnik powierzchni liści (LAI), dane lidarowe zebrano przy użyciu GatorEye Unmanned Aerial Laboratory, bezzałogowego systemu antenowego z fuzją czujników (szczegółowe informacje można znaleźć na stronie www.gatoreye.org, dostępne również za pośrednictwem linku „2019 Peru Los Friends” czerwiec” 66.Lidar został odebrany w Los Amigos Conservation Conservation w czerwcu 2019 r. na wysokości 80 m, prędkości lotu 12 m/s i odległości 100 m między sąsiednimi trasami, dzięki czemu wskaźnik pokrycia odchylenia bocznego osiągnął 75 %.Gęstość punktów rozmieszczonych w pionowym profilu lasu przekracza 200 punktów na metr kwadratowy.Obszar lotów pokrywa się ze wszystkimi obszarami pobierania próbek w Los Amigos w porze suchej 2019 r.
Określiliśmy ilościowo całkowite stężenie Hg zebranych przez PAS GEM za pomocą desorpcji termicznej, fuzji i spektroskopii absorpcji atomowej (metoda USEPA 7473) przy użyciu instrumentu Hydra C (Teledyne, CV-AAS). Skalibrowaliśmy CV-AAS przy użyciu National Institute of Standards i Technologii (NIST) Standardowy Materiał Referencyjny 3133 (roztwór wzorcowy Hg, 10.004 mg g-1) z limitem wykrywalności 0,5 ng Hg. Przeprowadziliśmy ciągłą weryfikację kalibracji (CCV) przy użyciu NIST SRM 3133 i Standardów Kontroli Jakości (QCS) przy użyciu NIST 1632e (węgiel kamienny, 135,1 mg g-1). Każdą próbkę podzieliliśmy na inną łódkę, umieściliśmy ją między dwiema cienkimi warstwami proszku węglanu sodu (Na2CO3) i pokryliśmy cienką warstwą wodorotlenku glinu (Al(OH) 3) proszek67. Zmierzyliśmy całkowitą zawartość HGR-AC w każdej próbce, aby usunąć wszelkie niejednorodności w rozkładzie Hg w sorbencie HGR-AC. Dlatego obliczyliśmy stężenie rtęci dla każdej próbki na podstawie sumy całkowitej rtęci zmierzonej przez każdy statek icałej zawartości sorbentu HGR-AC w PAS. Biorąc pod uwagę, że z każdego miejsca do pomiarów stężenia w porze suchej 2018 pobrano tylko jedną próbkę PAS, kontrolę i zapewnienie jakości metody przeprowadzono poprzez grupowanie próbek z zastosowaniem ślepych procedur monitorowania, wzorców wewnętrznych i matrycy -dopasowane kryteria.W porze deszczowej 2018 powtórzyliśmy pomiary próbek PAS. Wartości uznawano za dopuszczalne, gdy względna różnica procentowa (RPD) pomiarów CCV i wzorców dopasowanych do matrycy mieściła się w granicach 5% wartości dopuszczalnych i wszystkie próby ślepe proceduralne były poniżej granicy wykrywalności (BDL). Skorygowaliśmy całkowitą zawartość rtęci zmierzoną w PAS przy użyciu stężeń określonych ze ślepej próby terenowej i ślepej (0,81 ± 0,18 ng g-1, n = 5). Obliczyliśmy GEM stężenia z zastosowaniem całkowitej masy zaadsorbowanej rtęci, skorygowanej metodą ślepej próby, podzielonej przez czas rozmieszczenia i częstotliwość pobierania próbek (ilość powietrza do usunięcia gazowej rtęci na jednostkę czasu;0,135 m3 doba-1)63,68, skorygowana o temperaturę i wiatr z World Weather Online Średnia temperatura i pomiary wiatru uzyskane dla regionu Madre de Dios68. Standardowy błąd zgłaszany dla zmierzonych stężeń GEM jest oparty na błędzie normy zewnętrznej uruchomić przed i po próbce.
Przeanalizowaliśmy próbki wody pod kątem całkowitej zawartości rtęci przez utlenianie chlorkiem bromu przez co najmniej 24 godziny, a następnie przeprowadzono analizę redukcji chlorku cynawego oraz analizę przedmuchu i pułapki, spektroskopię fluorescencyjną z zimną parą (CVAFS) i separację metodą chromatografii gazowej (GC) (metoda EPA). 1631 Tekran 2600 Automatic Total Mercury Analyzer, Rev. E). Przeprowadziliśmy CCV na próbkach w porze suchej 2018 przy użyciu certyfikowanych przez Ultra Scientific wodnych wzorców rtęci (10 μg L-1) i wstępnej weryfikacji kalibracji (ICV) przy użyciu certyfikowanego materiału odniesienia NIST 1641D (rtęć w wodzie, 1,557 mg kg-1) z limitem wykrywalności 0,02 ng L-1. Dla próbek z sezonu mokrego 2018 i sezonu suchego 2019 użyliśmy Brooks Rand Instruments Total Mercury Standard (1,0 ng L-1 ) do kalibracji i CCV oraz wieloelementowej spektrometrii mas z plazmą sprzężoną indukcyjnie SPEX Centriprep (ICP-MS) dla roztworu ICV standardu 2 A o granicy wykrywalności 0,5 ng L-1. Wszystkie standardy odzyskane w granicach 15% dopuszczalnych wartości.d ślepe próby, ślepe próby trawienia i ślepe próby analityczne to wszystkie próby BDL.
Liofilizujemy próbki gleby i liści przez pięć dni. Homogenizujemy próbki i analizujemy je pod kątem całkowitej zawartości rtęci poprzez rozkład termiczny, redukcję katalityczną, fuzję, desorpcję i spektroskopię absorpcji atomowej (metoda EPA 7473) na analizatorze Milestone Direct Mercury Analyzer (DMA) -80). Dla próbek w porze suchej 2018 wykonaliśmy testy DMA-80 przy użyciu NIST 1633c (popioł lotny, 1005 ng g-1) i certyfikowany przez National Research Council of Canada materiał odniesienia MESS-3 (osad morski, 91 ng g -1).Kalibrowanie.Użyliśmy NIST 1633c dla CCV i MS oraz MESS-3 dla QCS z limitem wykrywalności 0,2 ng Hg. Dla próbek sezonu mokrego 2018 i sezonu suchego 2019 skalibrowaliśmy DMA-80 przy użyciu standardu Brooks Rand Instruments Total Mercury Standard (1,0 ng L−1). Użyliśmy Standardowego Materiału Referencyjnego NIST 2709a (gleba San Joaquin, 1100 ng g-1) dla CCV i MS oraz DORM-4 (białko rybie, 410 ng g-1) dla QCS z limitem wykrywalności 0,5 ng Hg.We wszystkich sezonach analizowaliśmy wszystkie próbki w dwóch powtórzeniach i wartościach akceptowanych, gdy RPD między dwiema próbkami mieściło się w granicach 10%. BDL. Wszystkie podane stężenia to sucha masa.
Przeanalizowaliśmy metylortęć w próbkach wody ze wszystkich trzech aktywności sezonowych, w próbkach liści z pory suchej 2018 i próbkach gleby ze wszystkich trzech aktywności sezonowych. % wodorotlenku potasu w metanolu przez co najmniej 48 godzin w temperaturze 55°C przez co najmniej 70 godzin oraz glebę przefermentowaną mikrofalami z kwasem HNO3 o czystości metali śladowych71,72.Przeanalizowaliśmy próbki sezonu suchego z 2018 r. metodą etylowania wody przy użyciu tetraetyloboranu sodu, oczyszczania i pułapki oraz CVAFS na spektrometrze Tekran 2500 (metoda EPA 1630). Wykorzystaliśmy akredytowane laboratoryjne standardy MeHg Frontier Geosciences i QCS osadu przy użyciu ERM CC580 do kalibracji i CCV z granica wykrywalności metody 0,2 ng L-1. Przeanalizowaliśmy próbki w porze suchej 2019 przy użyciu tetraetyloboranu sodu do etylowania wody, oczyszczania i pułapki, CVAFS, GC i ICP-MS na Agilent 770 (metoda EPA 1630)73. Wzorce metylortęciowe Brooks Rand Instruments (1 ng L−1) do kalibracji i CCV z limitem wykrywalności metody 1 pg. Wszystkie standardy odzyskane w granicach 15% wartości dopuszczalnych dla wszystkich pór roku i wszystkie ślepe próby były BDL.
W naszym Laboratorium Toksykologii Instytutu Bioróżnorodności (Portland, Maine, USA) granica wykrywalności metody wynosiła 0,001 μg g-1. Skalibrowaliśmy DMA-80 przy użyciu DOLT-5 (wątroba kolenia, 0,44 μg g-1), CE-464 (5,24 μg g-1) i NIST 2710a (gleba Montana, 9,888 μg g-1) .Dla CCV i QCS używamy DOLT-5 i CE-464. Średnie odzyski dla wszystkich standardów mieściły się w granicach 5% dopuszczalnych wartości, a wszystkie ślepe były BDL. Wszystkie powtórzenia mieściły się w granicach 15% RPD. Wszystkie zgłoszone całkowite stężenia rtęci w piórach to świeża masa (mc).
Do filtracji próbek wody w celu dodatkowej analizy chemicznej stosujemy filtry membranowe 0,45 μm. Przeanalizowaliśmy próbki wody pod kątem anionów (chlorek, azotan, siarczan) i kationów (wapń, magnez, potas, sód) metodą chromatografii jonowej (metoda EPA 4110B) [USEPA, 2017a] przy użyciu chromatografu jonowego Dionex ICS 2000. Wszystkie wzorce odzyskane w granicach 10% dopuszczalnych wartości i wszystkie ślepe próby były BDL. Używamy Thermofisher X-Series II do analizy pierwiastków śladowych w próbkach wody za pomocą spektrometrii mas z plazmą indukcyjnie sprzężoną. wzorce kalibracyjne przygotowano przez seryjne rozcieńczenie certyfikowanego standardu wody NIST 1643f. Wszystkie białe znaki to BDL.
Wszystkie strumienie i strumienie podane w tekście i na rysunkach wykorzystują średnie wartości stężeń dla pory suchej i deszczowej. Patrz tabela uzupełniająca 1, aby uzyskać oszacowania basenów i strumieni (średnie roczne strumienie dla obu pór roku) przy użyciu minimalnych i maksymalnych stężeń zmierzonych podczas pory suche i deszczowe. Obliczyliśmy strumienie rtęci w lesie z koncesji Los Amigos Conservation jako sumaryczny dopływ rtęci przez kroplę i ściółkę. Obliczyliśmy strumienie Hg z wylesiania z depozycji Hg opadu masowego. Wykorzystując codzienne pomiary opadów deszczu z Los Amigos (zebrane w ramach EBLA i dostępne w ACCA na żądanie), obliczyliśmy średnie skumulowane roczne opady w ciągu ostatniej dekady (2009-2018) na około 2500 mm rocznie-1. Należy pamiętać, że w roku kalendarzowym 2018 roczne opady są zbliżone do tej średniej ( 2468 mm), podczas gdy najbardziej mokre miesiące (styczeń, luty i grudzień) odpowiadają za około połowę rocznych opadów (1288 mm z 2468 mm).Dlatego we wszystkich obliczeniach strumienia i basenu używamy średnich stężeń w porze mokrej i suchej. Pozwala nam to również uwzględnić nie tylko różnicę w opadach między porami deszczowymi i suchymi, ale także różnicę w poziomach aktywności ASGM między tymi dwoma porami roku. wartości literaturowe zgłoszonych rocznych strumieni rtęci z lasów tropikalnych różnią się między rozszerzającymi się stężeniami rtęci z sezonów suchych i deszczowych lub tylko z sezonów suchych, porównując nasze obliczone strumienie z wartościami literaturowymi, porównujemy bezpośrednio nasze obliczone strumienie rtęci, podczas gdy w innym badaniu pobrano próbki zarówno w porze suchej, jak i mokrej, i ponownie oszacowaliśmy nasze przepływy przy użyciu tylko stężeń rtęci w porze suchej, gdy w innym badaniu pobrano próbki tylko w porze suchej (np. 74).
Aby określić roczną całkowitą zawartość rtęci w opadach deszczu, opadach masowych i ściółce w Los Amigos, wykorzystaliśmy różnicę między średnią porą suchą (średnia wszystkich stanowisk Los Amigos w 2018 i 2019 r.) a porą deszczową (średnia z 2018 r.) stężenie rtęci. Dla całkowitego stężenia rtęci w innych lokalizacjach wykorzystano średnie stężenia między porą suchą 2018 a porą deszczową 2018. Dla ładunków metylortęci wykorzystaliśmy dane z pory suchej 2018, jedynego roku, w którym mierzono metylortęć. Aby oszacować przepływy rtęci w ściółce, wykorzystaliśmy szacunki literaturowe dotyczące ilości ściółki i stężeń rtęci zebranych z liści w koszach na śmieci na poziomie 417 g m-2 rok-1 w peruwiańskiej Amazonii. wykorzystaliśmy zmierzone całkowite Hg gleby (pory suche 2018 i 2019, pora deszczowa 2018) i stężenia MeHg w porze suchej 2018, przy szacowanej gęstości nasypowej 1,25 g cm-3 w brazylijskiej Amazonii75.przeprowadź te obliczenia budżetowe w naszym głównym ośrodku badawczym, Los Amigos, gdzie dostępne są długoterminowe zestawy danych dotyczących opadów i gdzie pełna struktura lasu pozwala na wykorzystanie wcześniej zebranych szacunków dotyczących ściółki.
Przetwarzamy linie lotów lidarowych za pomocą wieloskalowego przepływu pracy postprocessingu GatorEye, który automatycznie oblicza czyste scalone chmury punktów i produkty rastrowe, w tym cyfrowe modele wysokości (DEM) w rozdzielczości 0,5 × 0,5 m. Wykorzystaliśmy DEM i oczyszczone chmury punktów lidaru (WGS-84, UTM Metry 19S) jako dane wejściowe do przepływu pracy GatorEye Leaf Area Density (G-LAD), który oblicza skalibrowane szacunkowe powierzchnie liści dla każdego woksela (m3) (m2) w poprzek ziemi na szczycie korony z rozdzielczością 1 × 1 × 1 m i wyprowadzony LAI (suma LAD w każdej pionowej kolumnie 1 × 1 m). Następnie wyodrębnia się wartość LAI każdego wykreślonego punktu GPS.
Przeprowadziliśmy wszystkie analizy statystyczne przy użyciu oprogramowania statystycznego R wersja 3.6.176, a wszystkie wizualizacje przy użyciu ggplot2. Przeprowadziliśmy testy statystyczne przy użyciu alfa 0,05. Związek między dwiema zmiennymi ilościowymi oceniono przy użyciu zwykłej regresji najmniejszych kwadratów. Przeprowadziliśmy porównania między ośrodkami przy użyciu nieparametryczny test Kruskala i parowy test Wilcoxa.
Wszystkie dane zawarte w tym manuskrypcie można znaleźć w informacjach uzupełniających i powiązanych plikach danych. Conservación Amazónica (ACCA) dostarcza na żądanie dane o opadach.
Rada Obrony Zasobów Naturalnych.Artisanal Gold: Możliwości odpowiedzialnego inwestowania – Podsumowanie.Inwestowanie w Artisanal Gold Podsumowanie v8 https://www.nrdc.org/sites/default/files/investing-artisanal-gold-summary.pdf (2016).
Asner, GP & Tupayachi, R. Przyspieszona utrata chronionych lasów z powodu wydobycia złota w peruwiańskiej Amazonii.environment.reservoir.Wright.12, 9 (2017).
Espejo, JC i in. Wylesianie i degradacja lasów w wyniku wydobycia złota w peruwiańskiej Amazonii: perspektywa 34-letnia.Remote Sensing 10, 1-17 (2018).
Gerson, Jr. i in. Ekspansja sztucznych jezior nasila zanieczyszczenie rtęcią przez wydobycie złota.science.Advanced.6, eabd4953 (2020).
Dethier, EN, Sartain, SL i Lutz, DA Podwyższone poziomy wody i sezonowe inwersje osadów zawieszonych w rzekach w tropikalnych gorących punktach bioróżnorodności z powodu rzemieślniczego wydobycia złota.Process.National Academy of Sciences.science.US 116, 23936-23941 (2019).
Abe, CA i in. Modelowanie wpływu zmiany pokrycia terenu na koncentrację osadów w dorzeczu górnictwa złota Amazonii.register.environment.often.19, 1801–1813 (2019).
Czas publikacji: 24 lutego-2022