Hvala, ker ste obiskali Nature.com. Različica brskalnika, ki jo uporabljate, ima omejeno podporo za CSS. Za najboljšo izkušnjo priporočamo, da uporabite posodobljen brskalnik (ali izklopite način združljivosti v Internet Explorerju). Medtem zagotovite nadaljnjo podporo, bomo stran prikazali brez slogov in JavaScripta.
Emisije živega srebra zaradi obrtnega in manjšega pridobivanja zlata na južni polobli presegajo zgorevanje premoga kot največji svetovni vir živega srebra. Preučujemo odlaganje in shranjevanje živega srebra v perujski Amazoniji, ki jo močno prizadene obrtno pridobivanje zlata. Neokrnjeni gozdovi v perujski Amazoniji blizu rudniki zlata so bili deležni izjemno visokih vnosov živega srebra s povišanimi skupnimi in metil živim srebrom v ozračju, krošnjah in prsti. Tukaj prvič prikazujemo, da nepoškodovane gozdne krošnje v bližini obrtnih rudnikov zlata prestrežejo velike količine delcev in plinastega živega srebra s sorazmernimi stopnjami Dokumentiramo znatno kopičenje živega srebra v tleh, biomasi in domačih pticah pevkah v nekaterih najbolj zaščitenih in z biotsko raznovrstnostjo bogatih območjih Amazonije, pri čemer odpiramo pomembna vprašanja o tem, kako onesnaženje z živim srebrom omejuje sodobna in prihodnja prizadevanja za ohranjanje teh tropskih ekosistemov. .
Naraščajoči izziv za tropske gozdne ekosisteme je obrtno in majhno rudarjenje zlata (ASGM). Ta oblika zlata se pridobiva v več kot 70 državah, pogosto neformalno ali nezakonito, in predstavlja približno 20 % svetovne proizvodnje zlata1. Medtem ko ASGM je pomemben vir preživetja za lokalne skupnosti, povzroča obsežno krčenje gozdov2,3, obsežno spreminjanje gozdov v ribnike4, visoko vsebnost usedlin v bližnjih rekah5,6 in pomembno prispeva k globalnemu ozračju. Izpusti živega srebra (Hg) in največji viri sladkovodnega živega srebra 7. Veliko intenziviranih ASGM območij se nahaja na globalnih žariščih biotske raznovrstnosti, kar povzroča izgubo raznovrstnosti8, izgubo občutljivih vrst9 ter ljudi10,11,12 in vrhovnih plenilcev13,14 visoko izpostavljenost živemu srebru. Ocenjeno 675–1000 ton Hg yr-1 se vsako leto izhlapi in sprosti v globalno ozračje pri operacijah ASGM7. Uporaba velikih količin živega srebra pri obrtnem in majhnem rudarjenju zlata je spremenila glavne vireatmosferskih emisij živega srebra od globalnega severa do globalnega juga, s posledicami za usodo, transport in vzorce izpostavljenosti živega srebra. Vendar pa je malo znanega o usodi teh atmosferskih emisij živega srebra ter vzorcih njihovega odlaganja in kopičenja v pokrajinah, na katere vpliva ASGM.
Mednarodna Minamatska konvencija o živem srebru je začela veljati leta 2017 in člen 7 posebej obravnava emisije živega srebra pri obrtnem in manjšem pridobivanju zlata. Pri ASGM se tekoče elementarno živo srebro doda usedlinam ali rudi za ločevanje zlata. Amalgam se nato segreje, koncentracija zlata in sproščanje plinastega elementarnega živega srebra (GEM; Hg0) v ozračje. To je kljub prizadevanjem skupin, kot so Globalno partnerstvo za živo srebro Okoljskega programa Združenih narodov (UNEP), Organizacije Združenih narodov za industrijski razvoj (UNIDO) in nevladnih organizacij, da spodbudijo rudarji za zmanjšanje emisij živega srebra. Od tega pisanja leta 2021 je 132 držav, vključno s Perujem, podpisalo konvencijo iz Minamate in začelo razvijati nacionalne akcijske načrte za posebej obravnavanje zmanjšanja emisij živega srebra, povezanih z ASGM. Akademiki so pozvali, naj ti nacionalni akcijski načrti biti vključujoča, trajnostna in celostna, ob upoštevanju socialno-ekonomskih dejavnikov in okoljskih nevarnosti15,16,17,18.Trenutni načrti za obravnavo posledic živega srebra v okolju se osredotočajo na tveganja živega srebra, povezana z obrtnim in majhnim rudarjenjem zlata v bližini vodnih ekosistemov, ki vključujejo rudarje in ljudi, ki živijo v bližini sežiganja amalgama, ter skupnosti, ki uživajo velike količine plenilskih rib. Poklicna izpostavljenost živemu srebru z vdihavanjem živosrebrovih hlapov pri zgorevanju amalgama, izpostavljenost živemu srebru v prehrani z uživanjem rib in bioakumulacija živega srebra v vodnih prehranjevalnih spletih so bili v središču večine znanstvenih raziskav, povezanih z ASGM, tudi v Amazoniji.Prejšnje študije (npr. glej Lodenius in Malm19).
Kopenski ekosistemi so prav tako ogroženi zaradi izpostavljenosti živemu srebru zaradi ASGM. Atmosferski Hg, sproščen iz ASGM kot GEM, se lahko vrne v kopensko pokrajino po treh glavnih poteh20 (slika 1): GEM se lahko adsorbira na delce v ozračju, ki jih nato prestrežejo površine;GEM lahko rastline neposredno absorbirajo in vključijo v svoja tkiva;končno se GEM lahko oksidira v vrste Hg(II), ki se lahko na suho odložijo, adsorbirajo v atmosferske delce ali zajamejo v deževnici. Te poti dovajajo živo srebro v tla skozi padavino (tj. padavine po krošnjah dreves), stelje in padavin. Mokro usedlino je mogoče določiti s pretokom živega srebra v usedlinah, zbranih na odprtih prostorih. Suho usedlino je mogoče določiti kot vsoto pretoka živega srebra v steljo in pretoka živega srebra v jeseni minus pretoka živega srebra v padavinah. Številne študije so dokumentirali obogatitev z živim srebrom v kopenskih in vodnih ekosistemih v neposredni bližini dejavnosti ASGM (glej na primer zbirno tabelo v Gerson et al. 22), kar je verjetno posledica tako sedimentnega vnosa živega srebra kot neposrednega sproščanja živega srebra. Odlaganje živega srebra v bližini ASGM je lahko posledica sežiganja amalgama živega srebra in zlata, ni jasno, kako se ta Hg prenaša v regionalni krajini in relativni pomen različnih usedlinal poti v bližini ASGM.
Živo srebro, ki se izpušča kot plinasto elementarno živo srebro (GEM; Hg0), se lahko odloži v pokrajino po treh atmosferskih poteh. Prvič, GEM se lahko oksidira v ionski Hg (Hg2+), ki se lahko zajame z vodnimi kapljicami in odloži na površine listov kot mokro ali suhe usedline. Drugič, GEM lahko adsorbira atmosferske trdne delce (Hgp), ki jih prestreže listje in jih skozi slapove odplavi v pokrajino skupaj s prestreženim ionskim Hg. Tretjič, GEM se lahko absorbira v tkivo listov, medtem ko se Hg odlaga v pokrajina kot odpadki. Skupaj s padajočo vodo in odpadki se šteje za oceno celotnega odlaganja živega srebra. Čeprav lahko GEM tudi difundira in adsorbira neposredno v prst in odpadke77, to morda ni primarna pot za vstop živega srebra v kopenske ekosisteme.
Pričakujemo, da se bodo plinaste koncentracije elementarnega živega srebra zmanjševale z oddaljenostjo od virov emisij živega srebra. Ker sta dve od treh poti odlaganja živega srebra v pokrajini (preko jeseni in odpadkov) odvisni od interakcij živega srebra s površinami rastlin, lahko napovemo tudi hitrost, s katero se živo srebro razširja odloženo v ekosistemih in kako hudo je za živali. Tveganje vpliva določa struktura vegetacije, kot kažejo opazovanja v borealnih in zmernih gozdovih na severnih zemljepisnih širinah23. Vendar se tudi zavedamo, da se aktivnost ASGM pogosto pojavlja v tropih, kjer struktura krošnje in relativna številčnost izpostavljene listne površine se zelo razlikujeta. Relativna pomembnost poti odlaganja živega srebra v teh ekosistemih ni bila jasno količinsko opredeljena, zlasti za gozdove blizu virov emisij živega srebra, katerih intenzivnost je redko opažena v borealnih gozdovih. Zato v tem študiji postavljamo naslednja vprašanja: (1) Kako se spreminjajo plinaste koncentracije elementarnega živega srebra inse poti usedanja razlikujejo glede na bližino ASGM in indeks listne površine regionalne krošnje? (2) Ali je shranjevanje živega srebra v tleh povezano z atmosferskimi vnosi? (3) Ali obstajajo dokazi o povečani bioakumulaciji živega srebra pri pticah pevkah v gozdu v bližini ASGM? Ta študija je prvi, ki je preučil vnose usedlin živega srebra v bližini dejavnosti ASGM in kako je pokrov krošnje povezan s temi vzorci, in prvi, ki je izmeril koncentracije metil živega srebra (MeHg) v perujski amazonski pokrajini. Izmerili smo GEM v atmosferi in skupne padavine, penetracijo, skupno živo srebro in metil živo srebro v listih, odpadkih in zemlji v gozdnih in izkrčenih habitatih vzdolž 200-kilometrskega odseka reke Madre de Dios v jugovzhodnem Peruju. Predvidevali smo, da bi bila bližina ASGM in rudarskih mest, ki kurijo amalgam Hg-zlato, najpomembnejša dejavniki, ki spodbujajo atmosferske koncentracije Hg (GEM) in mokro odlaganje Hg (velike padavine). Ker je suho odlaganje živega srebra (penetracija + leglo) povezano s tree strukturo krošnje,21,24 prav tako pričakujemo, da bodo gozdnata območja imela večji vnos živega srebra kot sosednja izkrčena območja, kar je glede na visok indeks listne površine in potencial za zajemanje živega srebra ena točka še posebej zaskrbljujoča. Neokrnjeni amazonski gozd. Nadalje smo domnevali, da favna živeče v gozdovih v bližini rudarskih mest je imelo višje ravni živega srebra kot živali, ki živijo daleč od rudarskih območij.
Naše raziskave so potekale v provinci Madre de Dios v jugovzhodni perujski Amazoniji, kjer je bilo več kot 100.000 hektarjev gozdov izkrčenih, da so nastali aluvialni ASGM3, ki mejijo na zaščitena zemljišča in nacionalne rezervate in včasih znotraj njih. Obrtniško in drobno zlato rudarjenje ob rekah v tej regiji zahodne Amazonije se je v zadnjem desetletju dramatično povečalo25 in pričakuje se, da se bo povečalo z visokimi cenami zlata in povečano povezanostjo z urbanimi središči prek čezoceanskih avtocest Dejavnosti se bodo nadaljevale 3. Izbrali smo dve lokaciji brez rudarjenja (Boca Manu in Chilive , približno 100 oziroma 50 km od ASGM) – v nadaljnjem besedilu „oddaljena mesta“ – in tri mesta znotraj rudarskega območja – v nadaljevanju imenovana „oddaljena mesta“ rudarsko mesto« (slika 2A). Dve od rudarskih nahajališča se nahajajo v sekundarnem gozdu v bližini mest Boca Colorado in La Bellinto, eno rudarsko mesto pa se nahaja v nedotaknjenem starem gozdu na Los Amigos Conservation Koncesija. Upoštevajte, da se v rudnikih Boca Colorado in Laberinto pogosto pojavljajo hlapi živega srebra, ki se sproščajo pri zgorevanju amalgama živosrebro-zlato, vendar natančna lokacija in količina nista znani, saj so te dejavnosti pogosto neformalne in tajne;združili bomo rudarjenje in zlitine živega srebra. Zgorevanje zlitin se skupaj imenuje "dejavnost ASGM". Na vsaki lokaciji smo v sušnem in deževnem obdobju namestili vzorčevalnike usedlin na jase (območja krčenja gozdov, ki so popolnoma brez lesnih rastlin) in pod krošnjami dreves (gozd območjih) za skupno tri sezonske dogodke (vsak je trajal 1-2 meseca)) Mokro usedanje in padec penetracije sta bila zbrana ločeno, pasivni vzorčevalniki zraka pa so bili nameščeni na odprtem prostoru za zbiranje GEM. Naslednje leto je na podlagi visoke usedline stopenj, izmerjenih v prvem letu, smo kolektorje namestili na šestih dodatnih gozdnih parcelah v Los Amigosu.
Zemljevidi petih mest vzorčenja so prikazani kot rumeni krogi. Dve lokaciji (Boca Manu, Chilive) se nahajata na območjih, ki so daleč od obrtnega pridobivanja zlata, tri lokacije (Los Amigos, Boca Colorado in Laberinto) pa se nahajajo na območjih, ki jih prizadene rudarjenje. , z rudarskimi mesti, prikazanimi kot modri trikotniki. Ilustracija prikazuje tipično oddaljeno gozdnato in izkrčeno območje, prizadeto zaradi rudarjenja. Na vseh slikah črtkana črta predstavlja ločnico med dvema oddaljenima mestoma (levo) in tremi območji, prizadetimi zaradi rudarjenja ( desno).B Koncentracije plinastega elementarnega živega srebra (GEM) na vsakem mestu v sušnem obdobju 2018 (n = 1 neodvisen vzorec na mesto; kvadratni simboli) in mokrem (n = 2 neodvisna vzorca; kvadratni simboli) sezonah.C Skupne koncentracije živega srebra v padavinah, zbranih na območjih gozda (zelena škatla) in krčenja gozdov (rjava škatla) v sušnem obdobju leta 2018. Za vse škatle črte predstavljajo mediane, okvirji prikazujejo Q1 in Q3, brki predstavljajo 1,5-kratni interkvartilni razpon (n =5 neodvisnih vzorcev na gozdno območje, n = 4 neodvisni vzorci na vzorec območja krčenja gozdov).D Skupne koncentracije živega srebra v listih, zbranih s krošnje Ficus insipida in Inga feuillei v sušnem obdobju leta 2018 (leva os;simboli temno zeleni kvadrat oziroma svetlo zeleni trikotnik) in iz odpadkov na tleh (desna os; simboli olivno zelenega kroga). Vrednosti so prikazane kot povprečje in standardni odklon (n = 3 neodvisni vzorci na mesto za žive liste, n = 1 neodvisen vzorec za steljo).E Skupne koncentracije živega srebra v zgornji plasti tal (zgornja plast 0–5 cm), zbrane v gozdu (zelena škatla) in območjih krčenja gozdov (rjava škatla) v sušnem obdobju leta 2018 (n = 3 neodvisni vzorci na mesto ).Podatki za ostale sezone so prikazani na sliki 1.S1 in S2.
Atmosferske koncentracije živega srebra (GEM) so bile v skladu z našimi napovedmi, z visokimi vrednostmi okoli aktivnosti ASGM – zlasti okoli mest, kjer sežigajo amalgam Hg-zlato – in nizkimi vrednostmi na območjih daleč od območij aktivnega rudarjenja (slika 2B). oddaljenih območjih so koncentracije GEM pod globalno povprečno koncentracijo ozadja na južni polobli približno 1 ng m-326. Nasprotno pa so bile koncentracije GEM v vseh treh rudnikih 2-14-krat višje kot v oddaljenih rudnikih, koncentracije v bližnjih rudnikih ( do 10,9 ng m-3) so bili primerljivi s tistimi v mestnih in mestnih območjih in so včasih presegli tiste v ZDA, industrijskih conah na Kitajskem in v Koreji 27. Ta vzorec GEM v Madre de Dios je skladen z gorenjem amalgama živosrebro-zlato kot glavni vir povišanega atmosferskega živega srebra v tej oddaljeni regiji Amazonije.
Medtem ko so koncentracije GEM na jasah spremljale bližino rudarjenja, so bile skupne koncentracije živega srebra v prodirajočih slapovih odvisne od bližine rudarjenja in strukture gozdnih krošenj. Ta model kaže, da same koncentracije GEM ne napovedujejo, kje se bo v pokrajini odložilo veliko živega srebra. Izmerili smo najvišjo koncentracije živega srebra v nedotaknjenih zrelih gozdovih znotraj rudarskega območja (slika 2C). Los Amigos Conservation Conservation je imel najvišje povprečne koncentracije celotnega živega srebra v sušnem obdobju (razpon: 18–61 ng L-1), o katerih poroča literatura in je bila primerljiva na ravni, izmerjene na mestih, onesnaženih z rudarjenjem cinobarita in industrijskim zgorevanjem premoga.Difference, 28 v Guizhouju na Kitajskem. Kolikor nam je znano, te vrednosti predstavljajo največje letne pretočne tokove živega srebra, izračunane z uporabo koncentracij živega srebra v suhi in mokri sezoni ter stopenj padavin (71 µg m-2 letno-1; dodatna tabela 1). Drugi dve rudarski lokaciji nista imeli povišanih ravni skupnega živega srebra v primerjavi z oddaljenimi lokacijami (razpon: 8-31 ng L-1; 22-34 µg m-2 letno-1). Z izjemo Hg, samo aluminij in mangan je imel povečan pretok na rudarskem območju, verjetno zaradi čiščenja zemljišč, povezanih z rudarjenjem;vsi drugi izmerjeni glavni elementi in elementi v sledovih se niso razlikovali med rudarjenjem in oddaljenimi območji (datoteka z dodatnimi podatki 1), ugotovitev, ki je skladna z dinamiko živega srebra v listih 29 in zgorevanjem amalgama ASGM, namesto prahu v zraku, kot glavnega vira živega srebra pri prodornem padcu .
Poleg tega, da služijo kot adsorbenti za delce in plinasto živo srebro, lahko rastlinski listi neposredno absorbirajo in integrirajo GEM v tkiva30,31. Pravzaprav so smeti na mestih blizu dejavnosti ASGM glavni vir usedanja živega srebra. Povprečne koncentracije Hg (0,080 –0,22 µg g−1), izmerjeno v živih listih krošnje z vseh treh rudarskih območij, je preseglo objavljene vrednosti za zmerne, borealne in alpske gozdove v Severni Ameriki, Evropi in Aziji ter druge amazonske gozdove v Južni Ameriki, ki se nahaja v Južni Ameriki.Oddaljena območja in bližnji točkovni viri 32, 33, 34. Koncentracije so primerljive s tistimi, o katerih poročajo za listno živo srebro v subtropskih mešanih gozdovih na Kitajskem in atlantskih gozdovih v Braziliji (slika 2D) 32,33,34. Po modelu GEM je najvišja skupne koncentracije živega srebra v odpadkih in listih krošenj so bile izmerjene v sekundarnih gozdovih znotraj rudarskega območja. Vendar pa so bili ocenjeni tokovi odpadnega živega srebra največji v nedotaknjenem primarnem gozdu v rudniku Los Amigos, verjetno zaradi večje mase odpadkov. Prejšnje smo pomnožili poroča perujska Amazonka 35 z Hg, izmerjeno v stelji (povprečje med mokro in suho sezono) (slika 3A). Ta vnos nakazuje, da bližina rudarskih območij in drevesne krošnje pomembno prispevajo k obremenitvam z živim srebrom v ASGM v tej regiji.
Podatki so prikazani v območju krčenja gozdov A in B. Izkrčena območja Los Amigos so poseke poljskih postaj, ki predstavljajo majhen del celotnega ozemlja. Tokovi so prikazani s puščicami in izraženi kot µg m-2 leto-1. vrh 0-5 cm prsti, bazeni so prikazani kot krogi in izraženi v μg m-2. Odstotek predstavlja odstotek živega srebra, prisotnega v bazenu ali pretok v obliki metil živega srebra. Povprečne koncentracije med sušnimi sezonami (2018 in 2019) in deževnih obdobjih (2018) za skupno živo srebro v obliki padavin, količine padavin in odpadkov, za povečane ocene obremenitev z živim srebrom. Podatki o metil živem srebru temeljijo na sušnem obdobju 2018, edinem letu, za katerega so bili izmerjeni. Glejte »Metode« za informacije o združevanju in izračunih pretoka.C Razmerje med skupno koncentracijo živega srebra in indeksom listne površine v osmih ploskvah Los Amigos Conservation Conservation, ki temelji na navadni regresiji najmanjših kvadratov.D Razmerje med skupno koncentracijo živega srebra v padavinah in totalkoncentracija živega srebra na površini zemlje za vseh pet lokacij v gozdovih (zeleni krogi) in območjih krčenja gozdov (rjavi trikotniki), v skladu z navadno regresijo najmanjših kvadratov (stolce napak kažejo standardni odklon).
Z uporabo dolgoročnih podatkov o padavinah in odpadkih smo lahko prilagodili meritve penetracije in vsebnosti živega srebra v odpadkih iz treh kampanj, da bi zagotovili oceno letnega atmosferskega toka živega srebra za koncesijo za ohranjanje Los Amigos (penetracija + količina odpadkov + padavine) za predhodna ocena. Ugotovili smo, da so bili atmosferski tokovi živega srebra v gozdnih rezervatih v bližini dejavnosti ASGM več kot 15-krat večji kot na okoliških izkrčenih območjih (137 v primerjavi z 9 µg Hg m-2 letno; slika 3 A, B). Ta predhodna ocena ocena ravni živega srebra v Los Amigosu presega predhodno poročane tokove živega srebra v bližini točkovnih virov živega srebra v gozdovih v Severni Ameriki in Evropi (npr. kurjenje premoga) in je primerljiva z vrednostmi v industrijski Kitajski 21,36. Vse skupaj približno 94 % celotnega odlaganja živega srebra v zaščitenih gozdovih Los Amigos nastane zaradi suhega odlaganja (penetracija + stelja – padavine živega srebra), prispevek pa je veliko višji od prispevka večine drugih površinst pokrajine po vsem svetu. Ti rezultati poudarjajo povišane ravni živega srebra, ki vstopa v gozdove s suhim odlaganjem iz ASGM, in pomen gozdnih krošenj pri odstranjevanju živega srebra, pridobljenega iz ASGM, iz ozračja. Predvidevamo, da bo zelo obogaten vzorec usedanja Hg, opažen na gozdnatih območjih blizu ASGM dejavnost ni edinstvena za Peru.
Nasprotno pa imajo izkrčena gozdna območja v rudarskih območjih nižje ravni živega srebra, predvsem zaradi močnih padavin, z majhnim vnosom živega srebra skozi jesen in odpadke. Koncentracije celotnega živega srebra v razsutem sedimentu na območju rudnika so bile primerljive s tistimi, izmerjenimi na oddaljenih območjih (slika 2C). ).Povprečne koncentracije (razpon: 1,5–9,1 ng L-1) skupnega živega srebra v množičnih padavinah v suhi sezoni so bile nižje od predhodno sporočenih vrednosti v Adirondacksu v New Yorku37 in so bile na splošno nižje od tistih v oddaljenih regijah Amazonije38. Zato skupni vnos Hg padavin je bil nižji (8,6–21,5 µg Hg m-2 letno-1) na sosednjem izkrčenem območju v primerjavi z GEM, vzorci koncentracije padavin in odpadkov na rudarskem mestu in ne odraža bližine rudarjenja .Ker ASGM zahteva krčenje gozdov,2,3 očiščena območja, kjer so zgoščene rudarske dejavnosti, imajo nižje vnose živega srebra zaradi atmosferskih usedlin kot bližnja gozdnata območja, čeprav neposredni izpusti ASGM v neatmosfersko okolje (kots elementarnimi razlitji živega srebra ali jalovine) bodo verjetno zelo visoki.Visoko 22.
Spremembe v tokovih živega srebra, opaženih v perujski Amazonki, so posledica velikih razlik znotraj in med območji v sušnem obdobju (gozd in krčenje gozdov) (slika 2). V nasprotju s tem smo opazili minimalne razlike znotraj in med območji ter nizki tokovi Hg v deževnem obdobju (dodatna slika 1). Ta sezonska razlika (slika 2B) je lahko posledica večje intenzivnosti rudarjenja in proizvodnje prahu v sušnem obdobju. Povečano krčenje gozdov in zmanjšana količina padavin v sušnih obdobjih lahko poveča prah proizvodnja, s čimer se poveča količina atmosferskih delcev, ki absorbirajo živo srebro. Proizvodnja živega srebra in prahu v sušnem obdobju lahko prispeva k vzorcem pretoka živega srebra znotraj krčenja gozdov v primerjavi z gozdnatimi območji koncesije za ohranjanje Los Amigos.
Ker se vnosi živega srebra iz ASGM v perujski Amazoniji odlagajo v kopenske ekosisteme predvsem prek interakcij z gozdnimi krošnjami, smo testirali, ali bi večja gostota drevesnih krošenj (tj. indeks listne površine) povzročila večje vnose živega srebra. V neokrnjenem gozdu Los Amigos Conservation Concession smo zbirali padavine s 7 gozdnih ploskev z različno gostoto krošenj. Ugotovili smo, da je indeks listne površine močan napovedovalec celotnega vnosa živega srebra skozi jesen, povprečna skupna koncentracija živega srebra skozi jesen pa se je povečala z indeksom listne površine (slika 3C). ).Številne druge spremenljivke prav tako vplivajo na vnos živega srebra s padcem, vključno s starostjo listov34, hrapavostjo listov, gostoto stomatov, hitrostjo vetra39, turbulenco, temperaturo in predsušnimi obdobji.
V skladu z najvišjimi stopnjami usedanja živega srebra je imela zgornja plast zemlje (0–5 cm) gozdnega območja Los Amigos najvišjo skupno koncentracijo živega srebra (140 ng g-1 v sušni sezoni 2018; slika 2E). Poleg tega so bile koncentracije živega srebra obogatena po celotnem izmerjenem navpičnem profilu tal (razpon 138–155 ng g-1 na globini 45 cm; dopolnilna slika 3). Edino mesto, ki je med sušno sezono 2018 pokazalo visoke površinske koncentracije živega srebra v tleh, je bilo mesto krčenja gozdov blizu rudarsko mesto (Boca Colorado). Na tem mestu smo domnevali, da so izjemno visoke koncentracije lahko posledica lokalne kontaminacije elementarnega živega srebra med fuzijo, saj koncentracije niso narasle v globino (> 5 cm). Delež atmosferskega odlaganja živega srebra Izguba zaradi uhajanja iz tal (tj. živega srebra, sproščenega v ozračje) zaradi pokrova s krošnjami, je lahko tudi veliko nižja na gozdnatih območjih kot na izkrčenih območjih40, kar kaže na to, da se znaten delež živega srebra odloži zaradi ohranjanja.Območje ostane v prsti. Skupni bazeni živega srebra v tleh v primarnih gozdovih Los Amigos Conservation Conservation so znašali 9100 μg Hg m-2 v prvih 5 cm in več kot 80.000 μg Hg m-2 v prvih 45 cm.
Ker listi primarno absorbirajo atmosfersko živo srebro, namesto živega srebra iz zemlje, 30, 31 in nato to živo srebro prenesejo v tla s padcem, je možno, da visoka stopnja usedanja živega srebra poganja vzorce, opažene v tleh. Ugotovili smo močno korelacijo med povprečno skupno koncentracije živega srebra v zgornji plasti tal in skupne koncentracije živega srebra na vseh gozdnih območjih, medtem ko med močnimi padavinami na izkrčenih območjih ni bilo povezave med živim srebrom v zgornji plasti tal in skupnimi koncentracijami živega srebra (slika 3D). Podobni vzorci so bili očitni tudi v razmerju med bazeni živega srebra v zgornji plasti tal in skupni tokovi živega srebra na gozdnatih območjih, ne pa tudi na območjih krčenja gozdov (bazeni živega srebra v zgornji plasti tal in skupni tokovi živega srebra v padavinah).
Skoraj vse študije o onesnaženju kopenskega živega srebra, povezane z ASGM, so bile omejene na meritve celotnega živega srebra, vendar koncentracije metil živega srebra določajo biološko uporabnost živega srebra ter posledično kopičenje in izpostavljenost hranilom. V kopenskih ekosistemih živo srebro metilirajo mikroorganizmi v anoksičnih pogojih41,42, zato je splošno prepričanje, da imajo visokogorska tla nižje koncentracije metil živega srebra. Vendar smo prvič zabeležili merljive koncentracije MeHg v amazonskih tleh blizu ASGM, kar kaže, da povišane koncentracije MeHg segajo izven vodnih ekosistemov in v kopenska okolja znotraj teh območij, prizadetih z ASGM. , vključno s tistimi, ki so potopljeni v deževnem obdobju.Tla in tista, ki ostanejo suha vse leto. Najvišje koncentracije metil živega srebra v zgornji plasti zemlje v sušnem obdobju leta 2018 so bile na dveh gozdnatih območjih rudnika (Boca Colorado in Los Amigos Reserve; 1,4 ng MeHg g−1, 1,4 % Hg kot MeHg in 1,1 ng MeHg g-1 pri 0,79 % Hg (kot MeHg).Ker so ti odstotki živega srebra v obliki metil živega srebra primerljivi z drugimi kopenskimi lokacijami po vsem svetu (dodatna slika 4), se zdi, da visoke koncentracije metil živega srebra posledica visokega skupnega vnosa živega srebra in velikega skladiščenja skupnega živega srebra v tleh, namesto neto pretvorbe razpoložljivega anorganskega živega srebra v metil živo srebro (dodatna slika 5). Naši rezultati predstavljajo prve meritve metil živega srebra v tleh blizu ASGM v perujski Amazoniji. Glede na druge študije so poročale o večji proizvodnji metil živega srebra v poplavljenih in sušnih krajinah43,44 in pričakujemo višje koncentracije metil živega srebra v bližnjih gozdnih sezonskih in trajnih mokriščih, ki sepodobne obremenitve z živim srebrom.Čeprav je treba metil živo srebro še ugotoviti, ali obstaja nevarnost toksičnosti za kopenske divje živali v bližini rudarskih dejavnosti zlata, so lahko ti gozdovi v bližini dejavnosti ASGM vroče točke za bioakumulacijo živega srebra v kopenskih prehranjevalnih spletih.
Najpomembnejša in nova posledica našega dela je dokumentiranje transporta velikih količin živega srebra v gozdove, ki mejijo na ASGM. Naši podatki kažejo, da je to živo srebro na voljo v kopenskih prehranjevalnih mrežah in se po njih premika. Poleg tega znatne količine živega srebra so shranjeni v biomasi in prsti in bodo verjetno sproščeni s spremembo rabe zemljišč4 in gozdnimi požari45,46. Jugovzhodna perujska Amazonija je eden biološko najbolj raznolikih ekosistemov taksonov vretenčarjev in žuželk na Zemlji. Visoka strukturna zapletenost znotraj nedotaknjenega starodavnega tropskega gozdovi spodbujajo biotsko raznovrstnost ptic48 in zagotavljajo niše za širok spekter vrst, ki živijo v gozdu49. Posledično je več kot 50 % območja Madre de Dios označeno kot zaščiteno ozemlje ali nacionalni rezervat50. Mednarodni pritisk za nadzor nezakonitih dejavnosti ASGM v Nacionalni rezervat Tambopata se je v zadnjem desetletju znatno povečal, kar je vodilo do velikega prisilnega ukrepa (Operación Mercurio) perujske vladeleta 2019. Vendar pa naše ugotovitve kažejo, da je zaradi kompleksnosti gozdov, ki so osnova amazonske biotske raznovrstnosti, regija zelo ranljiva za nalaganje in shranjevanje živega srebra v pokrajinah s povečanimi emisijami živega srebra, povezanimi z ASGM, kar vodi do globalnih tokov živega srebra skozi vodo.Najvišja sporočena meritev količine temelji na naših predhodnih ocenah povišanih tokov živega srebra v odpadku v nedotaknjenih gozdovih blizu ASGM. Medtem ko so naše raziskave potekale v zaščitenih gozdovih, bi vzorec povišanega vnosa in zadrževanja živega srebra veljal za kateri koli stari primarni gozd blizu dejavnosti ASGM, vključno z varovalnimi pasovi, zato so ti rezultati skladni z zaščitenimi in nezaščitenimi gozdovi.Zaščiteni gozdovi so podobni. Zato tveganja ASGM za krajine z živim srebrom niso povezana le z neposrednim uvozom živega srebra z emisijami v ozračje, razlitji in jalovino, temveč tudi z zmožnostjo pokrajine, da zajema, skladišči in pretvarja živo srebro v bolj biološko razpoložljivo obrazci.povezane s potencialnim metil živim srebrom, ki prikazuje različne učinke na svetovne bazene živega srebra in kopenske divje živali, odvisno od gozdnega pokrova v bližini rudarstva.
Z zadrževanjem atmosferskega živega srebra lahko nedotaknjeni gozdovi v bližini obrtnih in majhnih rudarjev zlata zmanjšajo tveganje živega srebra za bližnje vodne ekosisteme in globalne atmosferske rezervoarje živega srebra. Če so ti gozdovi izkrčeni za razširjeno rudarjenje ali kmetijske dejavnosti, se lahko preostalo živo srebro prenese s kopnega v vodo ekosistemov zaradi gozdnih požarov, pobega in/ali odtekanja45, 46, 51, 52, 53. V perujski Amazoniji se letno porabi približno 180 ton živega srebra v ASGM54, od tega se približno četrtina izpusti v ozračje55, glede na koncesijo za ohranitev pri Los Amigos. To območje je približno 7,5-krat večje od celotne površine zaščitenih zemljišč in naravnih rezervatov v regiji Madre de Dios (približno 4 milijone hektarjev), ki ima največji delež zaščitenih zemljišč v kateri koli drugi perujski provinci, in ti velike površine neokrnjenih gozdnih površin.Delno izven radija usedanja ASGM in živega srebra. Zato sekvestracija živega srebra v nedotaknjenih gozdovih ne zadostuje za preprečitev vstopa živega srebra, pridobljenega iz ASGM, v regionalne in globalne atmosferske bazene živega srebra, kar kaže na pomembnost zmanjšanja emisij živega srebra iz ASGM. Usoda velikih količin živega srebra na živo srebro, shranjeno v kopenskih sistemih, v veliki meri vplivajo politike ohranjanja. Prihodnje odločitve o tem, kako upravljati nedotaknjene gozdove, zlasti na območjih v bližini dejavnosti ASGM, imajo tako posledice za mobilizacijo živega srebra in biološko uporabnost zdaj in v prihodnjih desetletjih.
Tudi če bi gozdovi lahko zadrževali vse živo srebro, sproščeno v tropskih gozdovih, to ne bi bilo zdravilo za onesnaženje z živim srebrom, saj so kopenski prehranjevalni spleti lahko tudi občutljivi na živo srebro. Zelo malo vemo o koncentracijah živega srebra v živih organizmih v teh nedotaknjenih gozdovih, vendar so ti prvi meritve kopenskih nahajališč živega srebra in metil živega srebra v tleh kažejo, da lahko visoke ravni živega srebra v tleh in visoke vsebnosti metil živega srebra povečajo izpostavljenost tistih, ki živijo v teh gozdovih.Tveganja za potrošnike z visoko prehransko vrednostjo.Podatki iz prejšnjih študij o bioakumulaciji živega srebra na kopnem v gozdovih zmernega pasu so pokazali, da so koncentracije živega srebra v krvi pri pticah povezane s koncentracijami živega srebra v usedlinah, ptice pevke, ki jedo hrano, pridobljeno izključno s kopnega, pa lahko kažejo koncentracije živega srebra. Povišane 56,57. Povečana izpostavljenost pticam pevkam živemu srebru je povezana z zmanjšano reproduktivno zmogljivostjo in uspehom, zmanjšanim preživetjem potomcev, oslabljenim razvojem, vedenjskimi spremembami, fiziološkim stresom in umrljivostjo58,59. Če ta model velja za perujsko Amazonijo, bi lahko visoki tokovi živega srebra, ki se pojavljajo v nedotaknjenih gozdovih, povzročili visoke koncentracije živega srebra pri pticah in drugih živih organizmih z možnimi škodljivimi učinki. To je še posebej zaskrbljujoče, ker je regija svetovna žarišča biotske raznovrstnosti60. Ti rezultati poudarjajo pomen preprečevanja obrtnega in malega rudarjenja zlata znotraj nacionalnih zavarovanih območij in varovalnih pasov, ki obkrožajo Formalizacija dejavnosti ASGMes15,16 je lahko mehanizem za zagotovitev, da se zaščitena zemljišča ne izkoriščajo.
Da bi ocenili, ali živo srebro, odloženo na teh gozdnatih območjih, vstopa v kopensko prehranjevalno mrežo, smo izmerili repno perje več domačih ptic pevk iz rezervata Los Amigos (prizadeto zaradi rudarjenja) in biološke postaje Cocha Cashu (neprizadete stare ptice).skupna koncentracija živega srebra.rastni gozd), 140 km od našega najbolj navzgornjega mesta vzorčenja Bokamanu. Za vse tri vrste, kjer je bilo na vsakem mestu vzorčenih več osebkov, je bil Hg povišan pri pticah Los Amigos v primerjavi s Cocha Cashu (slika 4). vzorec se je ohranil ne glede na prehranjevalne navade, saj je naš vzorec vključeval podrastnega protijedca Myrmotherula axillaris, protijedca Phlegopsis nigromaculata, ki mu sledijo mravlje, in sadjejeda Pipra fasciicauda (1,8 [n = 10] v primerjavi z 0,9 μg g− 1 [n = 2], 4,1 [n = 10] v primerjavi z 1,4 μg g-1 [n = 2], 0,3 [n = 46] v primerjavi z 0,1 μg g-1 [n = 2]). Od 10 Phlegopsis nigromaculata posamezniki, vzorčeni v Los Amigosu, so 3 presegli EC10 (učinkovita koncentracija za 10-odstotno zmanjšanje reproduktivnega uspeha), 3 presegli EC20, 1 presegel EC30 (glejte merila EC v Evers58) in nobena posamezna Cocha Katera koli vrsta Cashu ne presega EC10. Te predhodne ugotovitve s povprečnimi koncentracijami živega srebra 2- do 3-krat višje pri pticah pevkah iz zaščitenih gozdov v bližini dejavnosti ASGM,in posamezne koncentracije živega srebra do 12-krat višje, vzbujajo zaskrbljenost, da lahko onesnaženje z živim srebrom iz ASGM pride v kopenske prehranjevalne mreže.stopnja precejšnje zaskrbljenosti. Ti rezultati poudarjajo pomen preprečevanja dejavnosti ASGM v nacionalnih parkih in njihovih okoliških varovalnih pasovih.
Podatki so bili zbrani pri Los Amigos Conservation Concessions (n = 10 za Myrmotherula axillaris [spodnji invertivore] in Phlegopsi nigromaculata [mravlje sledijo invertivore], n = 46 za Pipra fasciicauda [frugivore]; simbol rdečega trikotnika) in oddaljenih lokacijah v Cochi Biološka postaja Kashu (n = 2 na vrsto; zeleni krogi). Prikazano je, da učinkovite koncentracije (EC) zmanjšajo reproduktivni uspeh za 10 %, 20 % in 30 % (glejte Evers58). Fotografije ptic, spremenjene iz Schulenberg65.
Od leta 2012 se je obseg ASGM v perujski Amazoniji povečal za več kot 40 % na zavarovanih območjih in za 2,25 % ali več na nezavarovanih območjih. Nadaljnja uporaba živega srebra pri obrtnem in manjšem rudarjenju zlata ima lahko uničujoče učinke na divje živali ki naseljujejo te gozdove. Tudi če rudarji takoj prenehajo uporabljati živo srebro, lahko učinki tega onesnaževala v tleh trajajo stoletja, s potencialom povečanja izgub zaradi krčenja gozdov in gozdnih požarov 61, 62. Tako je lahko onesnaženje z živim srebrom zaradi ASGM dolgotrajno. učinki na bioto nedotaknjenih gozdov v bližini ASGM, trenutna tveganja in prihodnja tveganja zaradi izpustov živega srebra v starih gozdovih z najvišjo ohranitveno vrednostjo.in ponovna aktivacija za povečanje potenciala onesnaženja. Naša ugotovitev, da so lahko kopenski organizmi izpostavljeni precejšnjemu tveganju za onesnaženje z živim srebrom zaradi ASGM, bi morala zagotoviti nadaljnjo spodbudo za nadaljnja prizadevanja za zmanjšanje izpustov živega srebra iz ASGM. Ta prizadevanja vključujejo različne pristope, od relativno preprostega zajemanja živega srebra destilacijskih sistemov do zahtevnejših gospodarskih in družbenih naložb, ki bodo formalizirale dejavnost in zmanjšale ekonomske spodbude za nezakonito ASGM.
Imamo pet postaj znotraj 200 km od reke Madre de Dios. Mesta vzorčenja smo izbrali glede na njihovo bližino intenzivne dejavnosti ASGM, približno 50 km med vsakim mestom vzorčenja, ki je dostopno prek reke Madre de Dios (slika 2A). Imamo izbrali dve lokaciji brez kakršnega koli rudarjenja (Boca Manu in Chilive, približno 100 oziroma 50 km od ASGM), v nadaljevanju imenovani "oddaljeni lokaciji". Izbrali smo tri lokacije znotraj območja rudarjenja, v nadaljevanju imenovani "Rudarska mesta", dve rudarski lokaciji v sekundarnem gozdu v bližini mest Boca Colorado in Laberinto ter ena rudarska lokacija v nedotaknjenem primarnem gozdu. Koncesije za zaščito Los Amigos. Upoštevajte, da se na lokacijah Boca Colorado in Laberinto v tem rudarskem območju med zgorevanjem sproščajo živosrebrne pare. amalgama živega srebra in zlata je pogost pojav, vendar natančna lokacija in količina nista znani, saj so te dejavnosti pogosto nezakonite in tajne;združili bomo rudarstvo in živo srebro Zgorevanje zlitin se skupaj imenuje "dejavnost ASGM". Med sušno sezono 2018 (julij in avgust 2018) in deževno sezono 2018 (december 2018) na posekah (območjih krčenja gozdov, ki so popolnoma brez lesnih rastlin) in pod drevesnimi krošnjami (gozdne površine) smo vzorčevalnike usedlin namestili na petih lokacijah in januarja 2019) za zbiranje mokrih usedlin (n = 3) oziroma prodornih padcev (n = 4). Vzorce padavin smo zbirali štiri tedne v sušni sezoni in dva do tri tedne v deževni sezoni. V drugem letu vzorčenja sušne sezone (julij in avgust 2019) smo namestili zbiralnike (n = 4) na šestih dodatnih gozdnih parcelah v Los Amigosu za pet tednov na podlagi visoke stopnje usedanja, izmerjene v prvem letu. Obstaja skupno 7 gozdnih ploskev in 1 ploskev krčenja gozdov za Los Amigos. Razdalja med ploskvami je bila 0,1 do 2,5 km. Z ročnim Garminovim GPS-om smo zbrali eno točko GPS na ploskev.
V sušni sezoni 2018 (julij–avgust 2018) in deževni sezoni 2018 (december 2018–januar 2019) smo namestili pasivne vzorčevalnike zraka za živo srebro na vsaki od naših petih lokacij za dva meseca (PAS). En vzorčevalnik PAS je bil nameščen na mesto. v sušnem obdobju, dva vzorčevalnika PAS pa sta bila nameščena v deževnem obdobju. PAS (ki so ga razvili McLagan et al. 63) zbira plinasto elementarno živo srebro (GEM) s pasivno difuzijo in adsorpcijo na z žveplom impregniran ogljikov sorbent (HGR-AC) prek difuzijska pregrada Radiello©. Difuzijska pregrada PAS deluje kot ovira proti prehodu plinastih organskih vrst živega srebra;zato se samo GEM adsorbira na ogljik 64. Uporabili smo plastične kabelske vezice za pritrditev PAS na steber približno 1 m nad tlemi. Vsi vzorčevalci so bili pred in po namestitvi zaprti s parafilmom ali shranjeni v dvoslojnih plastičnih vrečkah, ki jih je mogoče ponovno zapreti. zbrani slepi vzorec na terenu in slepi vzorec PAS za oceno kontaminacije, vnesene med vzorčenjem, shranjevanjem na terenu, laboratorijskim shranjevanjem in transportom vzorca.
Med postavitvijo vseh petih vzorčevalnih mest smo na mestu krčenja gozda postavili tri padavinske zbiralnike za analizo živega srebra in dva zbiralnika za druge kemijske analize ter štiri pretočne zbiralnike za analizo živega srebra.zbiralnik in dva zbiralnika za druge kemijske analize. Zbiralnika sta en meter narazen. Upoštevajte, da čeprav imamo na vsakem mestu nameščeno dosledno število zbiralnikov, imamo v nekaterih obdobjih zbiranja manjše velikosti vzorcev zaradi poplavljanja mesta, ljudi motnje v zbiralnikih in okvare povezave med cevmi in zbiralnimi steklenicami. V vsakem gozdu in mestu krčenja gozdov je en zbiralnik za analizo živega srebra vseboval 500 ml steklenico, medtem ko je drugi vseboval 250 ml steklenico;vsi drugi zbiralniki za kemijsko analizo so vsebovali 250-ml steklenico. Ti vzorci so bili ohlajeni do zamrzovalnika, nato pa so bili poslani v Združene države na ledu in nato zamrznjeni do analize. Zbiralnik za analizo živega srebra je sestavljen iz steklenega lija, skozi novo cev iz stiren-etilen-butadien-stiren blok polimera (C-Flex) z novo steklenico iz polietilen tereftalata Ester kopoliester glikola (PETG) z zanko, ki deluje kot parna zapora. Pri uvajanju so bile vse 250 ml steklenice PETG nakisane z 1 ml klorovodikove kisline (HCl) v sledovih kovin in vse 500 ml PETG steklenice so bile nakisane z 2 ml HCl v sledovih. zanko, ki deluje kot parna zapora. Vsi stekleni lijaki, plastični lijaki in polietilenske steklenice so bili pred namestitvijo oprani s kislino. Vzorce smo zbrali po protokolu čiste roke – umazane roke (metoda EPA 1669), hraniličim bolj hladen do vrnitve v Združene države, nato pa shranil vzorce pri 4 °C do analize. Prejšnje študije, pri katerih je bila uporabljena ta metoda, so pokazale 90-110 % izkoristke za laboratorijske slepe vzorce pod mejo zaznavnosti in standardne konice37.
Na vsakem od petih lokacij smo zbrali listje kot krošnje, zgrabili vzorce listov, sveže stelje in masivne stelje z uporabo protokola čiste roke-umazane roke (metoda EPA 1669). Vsi vzorci so bili zbrani na podlagi dovoljenja za zbiranje SERFOR-ja , Peru, in uvožen v Združene države z uvoznim dovoljenjem USDA. Zbrali smo liste krošenj dveh drevesnih vrst, najdenih na vseh lokacijah: nastajajočo drevesno vrsto (Ficus insipida) in srednje veliko drevo (Inga feuilleei). Zbrali smo liste iz drevesnih krošenj z uporabo frače Notch Big Shot med sušno sezono 2018, deževno sezono 2018 in sušno sezono 2019 (n = 3 na vrsto). Zbrali smo vzorce listov (n = 1) z zbiranjem listov z vsake ploskve iz veje manj kot 2 m nad tlemi med sušno sezono 2018, deževno sezono 2018 in sušno sezono 2019. Leta 2019 smo zbrali tudi vzorce listja (n = 1) s 6 dodatnih gozdnih parcel v Los Amigosu. Zbrali smo sveža stelja („razsuta stelja“) v plastičnih mrežastih košarah(n = 5) med deževno sezono 2018 na vseh petih gozdnih območjih in med sušno sezono 2019 na parceli Los Amigos (n = 5). Upoštevajte, da smo v nekaterih obdobjih zbiranja na vsako lokacijo namestili dosledno število košar. , je bila velikost našega vzorca manjša zaradi poplav na lokaciji in človeškega vmešavanja v zbiralnike. Vsi koši za smeti so postavljeni v krogu enega metra od zbiralnika vode. Med sušno sezono 2018, deževno sezono 2018 in sušno sezono 2019. Med sušno sezono 2019 smo zbrali tudi veliko količino smeti na vseh naših parcelah Los Amigos. Vse vzorce listov smo hladili, dokler jih ni bilo mogoče zamrzniti v zamrzovalniku, nato pa smo jih na ledu poslali v ZDA, in nato do predelave shranili zamrznjeno.
Vzorce tal smo zbrali v treh izvodih (n = 3) z vseh petih lokacij (odprto in s krošnjami) in parcele Los Amigos med sušno sezono 2019 med vsemi tremi sezonskimi dogodki. Vsi vzorci tal so bili zbrani znotraj enega metra od zbiralnika padavin. zbirali vzorce tal kot zgornjo plast zemlje pod plastjo stelje (0–5 cm) z uporabo vzorčevalnika tal. Poleg tega smo med sušno sezono 2018 zbrali jedra tal do 45 cm globoko in jih razdelili na pet globinskih segmentov. V Laberintu smo lahko zberite samo en profil tal, ker je vodna gladina blizu površine tal. Vse vzorce smo zbrali po protokolu čista roka-umazana roka (metoda EPA 1669). Vse vzorce tal smo hladili, dokler jih ni bilo mogoče zamrzniti v zamrzovalniku, nato pa smo jih poslali na ledu v Združene države Amerike in nato do predelave shranjena zamrznjena.
Uporabite gnezda za meglo, nastavljena ob zori in mraku, da ujamete ptice v najhladnejših obdobjih dneva. V rezervatu Los Amigos smo na devetih lokacijah postavili pet gnezd za meglo (1,8 × 2,4). Na postajo Cocha Cashu Bio smo postavili 8 do 10 gnezd za meglo (12 x 3,2 m) na 19 lokacijah. Na obeh lokacijah smo zbrali prvo centralno repno pero vsake ptice ali, če ni, naslednje najstarejše pero. Perje shranjujemo v čistih vrečkah Ziploc ali manila ovojnicah s silikonom. Zbrali smo fotografske zapise in morfometrične meritve za identifikacijo vrst po Schulenbergu65. Obe študiji je podprl SERFOR in dovoljenje Sveta za raziskovanje živali (IACUC). Pri primerjavi koncentracij Hg v ptičjem perju smo pregledali tiste vrste, katerih perje je bilo zbrano na koncesiji za ohranitev Los Amigos in biološka postaja Cocha Cashu (Myrmotherula axillaris, Phlegopsis nigromaculata, Pipra fasciicauda).
Za določitev indeksa listne površine (LAI) so bili lidarski podatki zbrani z uporabo GatorEye Unmanned Aerial Laboratory, senzorskega fuzijskega brezpilotnega zračnega sistema (za podrobnosti glejte www.gatoreye.org, na voljo tudi na povezavi »2019 Peru Los Friends« junij« ) 66. Lidar je bil zbran v Los Amigos Conservation Conservation junija 2019 z nadmorsko višino 80 m, hitrostjo leta 12 m/s in razdaljo 100 m med sosednjimi potmi, tako da je stopnja pokritosti stranskega odklona dosegla 75 %. Gostota točk, porazdeljenih po navpičnem gozdnem profilu, presega 200 točk na kvadratni meter. Območje letenja se prekriva z vsemi območji vzorčenja v Los Amigosu v sušni sezoni 2019.
S toplotno desorpcijo, fuzijo in atomsko absorpcijsko spektroskopijo (metoda USEPA 7473) smo kvantificirali skupno koncentracijo Hg GEM-ov, zbranih s PAS, z uporabo instrumenta Hydra C (Teledyne, CV-AAS). CV-AAS smo kalibrirali z uporabo Nacionalnega inštituta za standarde. in tehnološki (NIST) standardni referenčni material 3133 (standardna raztopina Hg, 10,004 mg g-1) z mejo zaznavnosti 0,5 ng Hg. Izvedli smo neprekinjeno preverjanje kalibracije (CCV) z uporabo NIST SRM 3133 in standarde za nadzor kakovosti (QCS) z uporabo NIST 1632e (bitumenski premog, 135,1 mg g-1). Vsak vzorec smo razdelili v drugo čoln, ga položili med dve tanki plasti prahu natrijevega karbonata (Na2CO3) in prekrili s tanko plastjo aluminijevega hidroksida (Al(OH) 3) prašek67. Izmerili smo celotno vsebnost HGR-AC vsakega vzorca, da bi odstranili kakršno koli nehomogenost v porazdelitvi Hg v sorbentu HGR-AC. Zato smo izračunali koncentracijo živega srebra za vsak vzorec na podlagi vsote skupnega živega srebra, izmerjenega z vsako plovilo incelotno vsebnost sorbenta HGR-AC v PAS. Glede na to, da je bil z vsakega mesta za meritve koncentracije med sušno sezono 2018 zbran samo en vzorec PAS, sta bila kontrola in zagotavljanje kakovosti metode izvedena z združevanjem vzorcev s slepimi vzorci postopka spremljanja, internimi standardi in matriko Med deževno sezono 2018 smo ponovili meritve vzorcev PAS. Vrednosti so veljale za sprejemljive, ko je bila relativna odstotna razlika (RPD) meritev CCV in standardov, ki se ujemajo z matriko, znotraj 5 % sprejemljivih in vsi postopkovni slepi vzorci so bili pod mejo zaznavnosti (BDL). Skupno živo srebro smo popravili s slepim vzorcem, izmerjeno v PAS, z uporabo koncentracij, določenih s slepimi vzorci na terenu in potovanju (0,81 ± 0,18 ng g-1, n = 5). Izračunali smo GEM koncentracije z uporabo skupne mase adsorbiranega živega srebra, popravljene s slepim vzorcem, deljene s časom namestitve in hitrostjo vzorčenja (količina zraka za odstranitev plinastega živega srebra na časovno enoto);0,135 m3 dan-1)63,68, prilagojeno za temperaturo in veter iz World Weather Online. Povprečne meritve temperature in vetra, dobljene za regijo Madre de Dios68. Standardna napaka, sporočena za izmerjene koncentracije GEM, temelji na napaki zunanjega standarda zaženite pred in po vzorcu.
Analizirali smo vzorce vode za skupno vsebnost živega srebra z oksidacijo z bromovim kloridom vsaj 24 ur, čemur je sledila redukcija kositrovega klorida ter analiza sčiščenja in pasti, atomska fluorescenčna spektroskopija s hladno paro (CVAFS) in ločevanje s plinsko kromatografijo (GC) (metoda EPA) 1631 avtomatskega analizatorja skupnega živega srebra Tekran 2600, rev. E). Izvedli smo CCV na vzorcih sušne sezone 2018 z uporabo vodnih standardov živega srebra (10 μg L-1), ki jih je potrdil Ultra Scientific, in začetno kalibracijsko verifikacijo (ICV) z uporabo referenčnega materiala s certifikatom NIST 1641D (živo srebro v vodi, 1,557 mg kg-1)) z mejo zaznavnosti 0,02 ng L-1. Za vzorce mokre sezone 2018 in suhe sezone 2019 smo uporabili standard Brooks Rand Instruments za skupno živo srebro (1,0 ng L-1 ) za umerjanje in CCV ter SPEX Centriprep večelementna induktivno sklopljena plazemska masna spektrometrija (ICP-MS) za standard raztopine ICV 2 A z mejo detekcije 0,5 ng L-1. Vsi standardi so bili pridobljeni v 15 % sprejemljivih vrednosti. Fielslepi vzorci d, slepi razklopi in slepi analitski vzorci so BDL.
Vzorce zemlje in listov smo liofilizirali pet dni. Vzorce smo homogenizirali in jih analizirali na celotno živo srebro s termično razgradnjo, katalitično redukcijo, fuzijo, desorpcijo in atomsko absorpcijsko spektroskopijo (metoda EPA 7473) na Milestone Direct Mercury Analyzer (DMA). -80). Za vzorce sušne sezone 2018 smo izvedli teste DMA-80 z uporabo NIST 1633c (leteči pepel, 1005 ng g-1) in referenčnega materiala MESS-3, ki ga je potrdil nacionalni raziskovalni svet Kanade (morska usedlina, 91 ng g -1).Praznovanje.Uporabili smo NIST 1633c za CCV in MS ter MESS-3 za QCS z mejo zaznave 0,2 ng Hg. Za vzorce mokre sezone 2018 in suhe sezone 2019 smo DMA-80 umerili s standardom Brooks Rand Instruments za skupno živo srebro (1,0 ng L−1). Uporabili smo standardni referenčni material NIST 2709a (tla San Joaquina, 1100 ng g-1) za CCV in MS ter DORM-4 (ribje beljakovine, 410 ng g-1) za QCS z mejo zaznavnosti 0,5 ng Hg. Za vse sezone smo analizirali vse vzorce v podvojenih in sprejetih vrednostih, ko je bil RPD med dvema vzorcema znotraj 10 %. Povprečni izkoristki za vse standarde in matrične konice so bili znotraj 10 % sprejemljivih vrednosti, vsi slepi vzorci pa so bili BDL. Vse navedene koncentracije so suha teža.
Analizirali smo metil živo srebro v vzorcih vode iz vseh treh sezonskih dejavnosti, vzorcih listov iz sušne sezone 2018 in vzorcih tal iz vseh treh sezonskih dejavnosti. Ekstrahirali smo vzorce vode z žveplovo kislino v sledovih najmanj 24 ur, 69 prebavljenih listov z 2 % kalijevega hidroksida v metanolu vsaj 48 h pri 55 °C vsaj 70 h in razkrojena tla z mikrovalovi s kislino HNO3 v sledovih kovine71,72.Vzorce sušne sezone 2018 smo analizirali z etilacijo vode z natrijevim tetraetilboratom, čiščenjem in lovljenjem ter CVAFS na spektrometru Tekran 2500 (metoda EPA 1630). Uporabili smo standarde MeHg akreditiranih laboratorijev Frontier Geosciences in QCS usedlin z uporabo ERM CC580 za umerjanje in CCV z meja zaznavnosti metode 0,2 ng L-1. Analizirali smo vzorce sušne sezone 2019 z uporabo natrijevega tetraetilborata za etilacijo vode, čiščenje in lovljenje, CVAFS, GC in ICP-MS na Agilent 770 (metoda EPA 1630)73. Uporabili smo Brooks Rand Instruments metil živosrebrni standardi (1 ng L−1) za kalibracijo in CCV z mejo zaznave metode 1 pg. Vsi standardi so bili pridobljeni znotraj 15 % sprejemljivih vrednosti za vse sezone in vsi slepi vzorci so bili BDL.
V našem toksikološkem laboratoriju Inštituta za biotsko raznovrstnost (Portland, Maine, ZDA) je bila meja detekcije metode 0,001 μg g-1. DMA-80 smo kalibrirali z uporabo DOLT-5 (jetra morskega psa, 0,44 μg g-1), CE-464 (5,24 μg g-1) in NIST 2710a (zemlja Montane, 9,888 μg g-1). Uporabljamo DOLT-5 in CE-464 za CCV in QCS. Povprečni izkoristki za vse standarde so bili znotraj 5 % sprejemljivih vrednosti in vsi slepi vzorci so bile BDL. Vse ponovitve so bile znotraj 15 % RPD. Vse sporočene koncentracije celotnega živega srebra v perju so sveža teža (fw).
Za filtriranje vzorcev vode za dodatno kemijsko analizo uporabljamo 0,45 μm membranske filtre. Vzorce vode smo analizirali na anione (klorid, nitrat, sulfat) in katione (kalcij, magnezij, kalij, natrij) z ionsko kromatografijo (EPA metoda 4110B) [USEPA, 2017a] z uporabo ionskega kromatografa Dionex ICS 2000. Vsi standardi so bili pridobljeni znotraj 10 % sprejemljivih vrednosti in vsi slepi vzorci so bili BDL. Thermofisher X-Series II uporabljamo za analizo elementov v sledovih v vzorcih vode z masno spektrometrijo induktivno sklopljene plazme. Instrument kalibracijski standardi so bili pripravljeni s serijskim redčenjem certificiranega vodnega standarda NIST 1643f. Vsi presledki so BDL.
Vsi tokovi in bazeni, navedeni v besedilu in na slikah, uporabljajo povprečne vrednosti koncentracije za suho in deževno dobo. Glej dodatno tabelo 1 za ocene bazenov in tokov (povprečni letni tokovi za obe sezoni) z uporabo najmanjših in največjih izmerjenih koncentracij med sušne in deževne sezone. Izračunali smo tokove živega srebra v gozdu iz Los Amigos Conservation Concession kot seštevek vnosa živega srebra skozi kapljice in odpadke. Izračunali smo tokove živega srebra zaradi krčenja gozdov iz množičnega padavinskega odlaganja Hg. Z uporabo dnevnih meritev količine padavin iz Los Amigosa (zbranih kot del EBLA in na voljo pri ACCA na zahtevo), smo izračunali povprečno kumulativno letno količino padavin v zadnjem desetletju (2009–2018), ki znaša približno 2500 mm letno-1. Upoštevajte, da je v koledarskem letu 2018 letna količina padavin blizu tega povprečja ( 2468 mm), medtem ko najbolj namočeni meseci (januar, februar in december) predstavljajo približno polovico letne količine padavin (1288 mm od 2468 mm).Zato uporabljamo povprečje koncentracij mokre in suhe sezone v vseh izračunih toka in bazena. To nam omogoča tudi, da upoštevamo ne le razliko v padavinah med mokrimi in suhimi sezonami, ampak tudi razliko v stopnjah aktivnosti ASGM med tema dvema sezonama. literaturne vrednosti prijavljenih letnih tokov živega srebra iz tropskih gozdov se razlikujejo med naraščajočimi koncentracijami živega srebra iz sušnih in deževnih obdobij ali samo iz sušnih obdobij; ko primerjamo naše izračunane tokove z vrednostmi iz literature, neposredno primerjamo naše izračunane tokove živega srebra, medtem ko je druga študija vzela vzorce v sušnem in mokrem obdobju ter ponovno ocenili naše tokove z uporabo samo koncentracij živega srebra v sušnem obdobju, medtem ko je druga študija jemala vzorce samo v sušnem obdobju (npr. 74).
Za določitev skupne letne vsebnosti živega srebra v padavinah, množini padavin in odpadkih v Los Amigosu smo uporabili razliko med skupno povprečno sezono sušne sezone (povprečje vseh območij Los Amigos v letih 2018 in 2019) in deževno sezono (povprečje leta 2018). koncentracija živega srebra. Za skupne koncentracije živega srebra na drugih lokacijah so bile uporabljene povprečne koncentracije med sušnim obdobjem 2018 in deževnim obdobjem 2018. Za obremenitve z metil živim srebrom smo uporabili podatke iz sušnega obdobja 2018, edinega leta, za katerega smo izmerili metil živo srebro. Za oceno pretoka živega srebra v odpadke smo uporabili ocene iz literature o stopnjah odpadkov in koncentracijah živega srebra, zbranih z listov v koših za smeti pri 417 g m-2 letno-1 v perujski Amazonki. Za bazen Hg v tleh v zgornjih 5 cm tal je uporabili smo izmerjeno skupno Hg v tleh (sušni sezoni 2018 in 2019, deževno obdobje 2018) in koncentracije MeHg v sušni sezoni 2018 z ocenjeno nasipno gostoto 1,25 g cm-3 v brazilski Amazoniji75. Lahko samo pIzvedite te proračunske izračune na naši glavni študijski lokaciji, Los Amigos, kjer so na voljo dolgoročni nabori podatkov o padavinah in kjer celotna gozdna struktura omogoča uporabo predhodno zbranih ocen odpadkov.
Obdelujemo lidarske letne črte z uporabo večstopenjskega delovnega toka naknadne obdelave GatorEye, ki samodejno izračuna čiste združene oblake točk in rastrske izdelke, vključno z digitalnimi modeli višin (DEM) pri ločljivosti 0,5 × 0,5 m. Uporabili smo DEM in očiščene oblake lidarskih točk (WGS-84, UTM 19S metrov) kot vhod v delovni tok GatorEye Leaf Area Density (G-LAD), ki izračuna kalibrirane ocene listne površine za vsak voksel (m3) ( m2) po tleh na vrhu krošnje pri ločljivosti 1 × 1 × 1 m in izpeljan LAI (vsota LAD v vsakem navpičnem stolpcu 1 × 1 m). Nato se ekstrahira vrednost LAI vsake narisane točke GPS.
Izvedli smo vse statistične analize z uporabo statistične programske opreme R različice 3.6.176 in vse vizualizacije z uporabo ggplot2. Izvedli smo statistične teste z uporabo alfe 0,05. Razmerje med dvema kvantitativnima spremenljivkama je bilo ocenjeno z navadno regresijo najmanjših kvadratov. Izvedli smo primerjave med mesti z uporabo neparametrični Kruskalov test in parni Wilcoxov test.
Vse podatke, vključene v ta rokopis, lahko najdete v dopolnilnih informacijah in povezanih podatkovnih datotekah. Conservación Amazónica (ACCA) na zahtevo zagotovi podatke o padavinah.
Natural Resources Defense Council.Artisanal Gold: Opportunities for Responsible Investment – Summary.Investing in Artisanal Gold Summary v8 https://www.nrdc.org/sites/default/files/investing-artisanal-gold-summary.pdf (2016).
Asner, GP & Tupayachi, R. Pospešena izguba zaščitenih gozdov zaradi izkopavanja zlata v perujski Amazon.environment.reservoir.Wright.12, 9 (2017).
Espejo, JC et al. Krčenje gozdov in degradacija gozdov zaradi rudarjenja zlata v perujski Amazoniji: 34-letni obeti. Daljinsko zaznavanje 10, 1–17 (2018).
Gerson, Jr. et al. Razširitev umetnih jezer še povečuje onesnaženje z živim srebrom zaradi pridobivanja zlata. Science.Advanced.6, eabd4953 (2020).
Dethier, EN, Sartain, SL & Lutz, DA Povišane gladine vode in sezonske inverzije rečnih suspendiranih sedimentov v vročih točkah tropske biotske raznovrstnosti zaradi obrtnega pridobivanja zlata. Process.National Academy of Sciences.science.US 116, 23936–23941 (2019).
Abe, CA et al. Modeliranje učinkov spremembe pokrovnosti zemlje na koncentracije sedimentov v Amazonskem bazenu, kjer se pridobiva zlato.register.environment.often.19, 1801–1813 (2019).
Čas objave: 24. februarja 2022