Ďakujeme, že ste navštívili Nature.com. Verzia prehliadača, ktorú používate, má obmedzenú podporu pre CSS. Ak chcete dosiahnuť najlepší zážitok, odporúčame vám použiť aktualizovaný prehliadač (alebo vypnúť režim kompatibility v Internet Exploreri). pokračujúcu podporu, budeme stránku zobrazovať bez štýlov a JavaScriptu.
Emisie ortuti z remeselnej a drobnej ťažby zlata na južnej pologuli prevyšujú spaľovanie uhlia ako najväčší svetový zdroj ortuti. Skúmame ukladanie a skladovanie ortuti v peruánskej Amazónii, ktorá je silne ovplyvnená remeselnou ťažbou zlata. Neporušené lesy v peruánskej Amazónii blízko zlaté bane dostávali extrémne vysoké vstupy ortuti so zvýšeným množstvom celkovej a metylortuti v atmosfére, listoch koruny a pôde. Tu po prvý raz ukazujeme, že neporušené lesné koruny v blízkosti remeselných zlatých baní zachytávajú veľké množstvá časticovej a plynnej ortuti úmerným pomerom na celkovú listovú plochu. Dokumentujeme značnú akumuláciu ortuti v pôde, biomase a žijúcich spevavcov v niektorých z najviac chránených a na biodiverzitu bohatých oblastí Amazónie, čo vyvoláva dôležité otázky o tom, ako znečistenie ortuťou obmedzuje moderné a budúce snahy o ochranu v týchto tropických ekosystémoch. .
Rastúcou výzvou pre tropické lesné ekosystémy je remeselná a drobná ťažba zlata (ASGM). Táto forma ťažby zlata sa vyskytuje vo viac ako 70 krajinách, často neformálne alebo nelegálne, a predstavuje asi 20 % svetovej produkcie zlata1. je dôležitým zdrojom obživy pre miestne komunity, vedie k rozsiahlemu odlesňovaniu2,3, rozsiahlej premene lesov na rybníky4, vysokému obsahu sedimentov v blízkych riekach5,6 a je hlavným prispievateľom ku globálnej atmosfére Uvoľňovanie emisií ortuti (Hg) a najväčšie zdroje sladkovodnej ortuti 7. Mnohé lokality s intenzívnym ASGM sa nachádzajú v oblastiach globálnej biodiverzity, čo vedie k strate diverzity8, strate citlivých druhov9 a ľudí10,11,12 a vrcholových predátorov13,14 vysokej expozícii ortuti. Odhaduje sa 675–1000 ton Hg yr-1 sú prchavé a každoročne sa uvoľňujú do globálnej atmosféry z operácií ASGM7. Používanie veľkého množstva ortuti pri remeselnej a drobnej ťažbe zlata posunulo hlavné zdrojeatmosférických emisií ortuti z globálneho severu na globálny juh, s dôsledkami pre osud ortuti, jej transport a modely expozície. O osude týchto atmosférických emisií ortuti a ich vzorcoch ukladania a akumulácie v krajinách ovplyvnených ASGM je však známe len málo.
Medzinárodný Minamatský dohovor o ortuti nadobudol platnosť v roku 2017 a článok 7 sa konkrétne zaoberá emisiami ortuti z remeselnej a drobnej ťažby zlata. Pri ASGM sa tekutá elementárna ortuť pridáva do sedimentov alebo rudy na oddelenie zlata. Amalgám sa potom zahrieva, koncentrovanie zlata a uvoľňovanie plynnej elementárnej ortuti (GEM; Hg0) do atmosféry. A to aj napriek úsiliu skupín, ako je Globálny partnerský program pre životné prostredie OSN (UNEP), Globálne partnerstvo pre ortuť, Organizácia Spojených národov pre priemyselný rozvoj (UNIDO) a mimovládne organizácie. baníkov, aby znížili emisie ortuti. V čase písania tohto článku v roku 2021 podpísalo Minamatský dohovor 132 krajín vrátane Peru a začali vypracovávať národné akčné plány na konkrétne riešenie zníženia emisií ortuti súvisiace s ASGM. Akademici požadovali, aby tieto národné akčné plány byť inkluzívne, udržateľné a holistické, berúc do úvahy socioekonomické faktory a environmentálne riziká15,16,17,18.Súčasné plány na riešenie následkov ortuti v životnom prostredí sa zameriavajú na riziká ortuti spojené s remeselnou a drobnou ťažbou zlata v blízkosti vodných ekosystémov, zahŕňajúc baníkov a ľudí žijúcich v blízkosti spaľovania amalgámu a komunity, ktoré konzumujú veľké množstvo dravých rýb. vdychovaním výparov ortuti zo spaľovania amalgámu, vystavením ortuti v strave konzumáciou rýb a bioakumuláciou ortuti vo vodných potravinových sieťach sa väčšina vedeckých výskumov súvisiacich s ASGM vrátane Amazónie zameriavala.Skoršie štúdie (napr. pozri Lodenius a Malm19).
Suchozemské ekosystémy sú tiež vystavené riziku vystavenia ortuti z ASGM. Atmosférický Hg uvoľnený z ASGM ako GEM sa môže vrátiť do suchozemskej krajiny tromi hlavnými cestami20 (obr. 1): GEM môže byť adsorbovaný na častice v atmosfére, ktoré sú potom zachytené povrchy;GEM môžu byť priamo absorbované rastlinami a zabudované do ich tkanív;nakoniec, GEM môže byť oxidovaný na Hg(II) druhy, ktoré môžu byť ukladané za sucha, adsorbované do atmosférických častíc alebo strhávané dažďovou vodou. Tieto cesty dodávajú ortuť do pôdy cez spadovú vodu (tj zrážky cez korunu stromov), podstielku a Mokrú depozíciu možno určiť pomocou tokov ortuti v sedimente zhromaždených na otvorených priestranstvách.Suchú depozíciu možno určiť ako súčet toku ortuti v odpade a toku ortuti na jeseň mínus tok ortuti v zrážkach.Množstvo štúdií zdokumentovali obohacovanie ortuti v suchozemských a vodných ekosystémoch v tesnej blízkosti aktivity ASGM (pozri napríklad súhrnnú tabuľku v Gerson et al. 22), pravdepodobne v dôsledku vstupu sedimentárnej ortuti a priameho uvoľňovania ortuti. usadzovanie ortuti v blízkosti ASGM môže byť spôsobené spaľovaním amalgámu ortuťového zlata, nie je jasné, ako sa táto Hg transportuje v regionálnej krajine a relatívny význam rôzneho ukladaniavšetky cesty v blízkosti ASGM.
Ortuť emitovaná ako plynná elementárna ortuť (GEM; Hg0) sa môže ukladať do krajiny tromi atmosférickými cestami. Po prvé, GEM sa môže oxidovať na iónovú Hg (Hg2+), ktorá môže byť strhnutá kvapôčkami vody a uložená na povrchoch listov ako vlhká resp. suché usadeniny. Po druhé, GEM môžu adsorbovať atmosférické častice (Hgp), ktoré sú zachytené listami a vyplavené do krajiny cez vodopády spolu so zachyteným iónovým Hg. Po tretie, GEM sa môže absorbovať do tkaniva listov, zatiaľ čo Hg sa ukladá v Krajina ako odpad.Spolu s klesajúcou vodou a odpadom sa považuje za odhad celkovej depozície ortuti. Hoci GEM môže tiež difundovať a adsorbovať sa priamo do pôdy a odpadu77, nemusí to byť primárna cesta vstupu ortuti do suchozemských ekosystémov.
Očakávame, že koncentrácie plynnej elementárnej ortuti budú klesať so vzdialenosťou od zdrojov emisií ortuti. Keďže dve z troch ciest ukladania ortuti do krajiny (cez pád a odpad) závisia od interakcií ortuti s povrchmi rastlín, môžeme tiež predpovedať rýchlosť, akou sa ortuť ukladá. ukladajú sa do ekosystémov a aké závažné sú pre živočíchy Riziko dopadu je určené štruktúrou vegetácie, ako ukazujú pozorovania v boreálnych lesoch a lesoch mierneho pásma v severných zemepisných šírkach23. Uvedomujeme si však aj to, že aktivita ASGM sa často vyskytuje v trópoch, kde štruktúra zápoja a relatívna abundancia exponovanej listovej plochy sa značne líši. Relatívny význam dráh usadzovania ortuti v týchto ekosystémoch nebol jasne kvantifikovaný, najmä pre lesy v blízkosti zdrojov emisií ortuti, ktorých intenzita sa v boreálnych lesoch pozoruje len zriedka. štúdiu, kladieme si nasledujúce otázky: (1) Ako plynú koncentrácie elementárnej ortuti acesty depozície sa líšia v závislosti od blízkosti ASGM a indexu listovej plochy regionálneho zápoja?(2) Súvisí ukladanie ortuti v pôde s atmosférickými vstupmi?(3) Existujú dôkazy o zvýšenej bioakumulácii ortuti u spevavcov žijúcich v lese v blízkosti ASGM?Táto štúdia je prvá, ktorá skúmala vstupy depozície ortuti v blízkosti aktivity ASGM a ako koreluje pokryv koruny s týmito vzormi, a prvá, ktorá merala koncentrácie metylortuti (MeHg) v peruánskej amazonskej krajine. Merali sme GEM v atmosfére a celkové zrážky, prienik, celkové ortuť a metylortuť v listoch, podstielke a pôde v lesoch a odlesnených biotopoch pozdĺž 200-kilometrového úseku rieky Madre de Dios v juhovýchodnom Peru. Predpokladali sme, že najdôležitejšia bude blízkosť ASGM a banských miest spaľujúcich amalgám Hg-zlata. faktory ovplyvňujúce koncentrácie Hg v atmosfére (GEM) a mokrú depozíciu Hg (vysoké zrážky). Keďže suchá depozícia ortuti (penetrácia + stelivo) súvisí s trOčakávame tiež, že zalesnené oblasti budú mať vyšší prísun ortuti ako priľahlé odlesnené oblasti, čo vzhľadom na vysoký index listovej plochy a potenciál zachytávania ortuti je jeden bod obzvlášť znepokojujúci. Neporušený amazonský prales. Ďalej sme predpokladali, že fauna žijúci v lesoch v blízkosti banských miest mali vyššie hladiny ortuti ako fauna žijúca ďaleko od banských oblastí.
Naše vyšetrovanie sa uskutočnilo v provincii Madre de Dios v juhovýchodnej peruánskej Amazónii, kde bolo odlesnených viac ako 100 000 hektárov lesa, aby sa vytvoril aluviálny ASGM3 susediaci s chránenými územiami a národnými rezerváciami a niekedy aj v rámci nich. ťažba pozdĺž riek v tomto západnom amazonskom regióne za posledné desaťročie dramaticky vzrástla25 a očakáva sa, že sa zvýši s vysokými cenami zlata a zvýšenou prepojenosťou do mestských centier cez transoceánske diaľnice Činnosti budú pokračovať 3. Vybrali sme dve lokality bez akejkoľvek ťažby (Boca Manu a Chilive , približne 100 a 50 km od ASGM) – ďalej označované ako „odľahlé lokality“ – a tri lokality v rámci dobývacieho priestoru – ďalej označované ako „odľahlé lokality“ ťažobná lokalita“ (obr. 2A). Dve z ťažieb miesta sa nachádzajú v sekundárnom lese v blízkosti miest Boca Colorado a La Bellinto a jedno ťažobné miesto sa nachádza v neporušenom starom lese na Los Amigos Conservation Koncesia. Všimnite si, že v baniach Boca Colorado a Laberinto sa výpary ortuti uvoľňujú pri spaľovaní amalgámu ortuťového zlata často, ale presné miesto a množstvo nie sú známe, pretože tieto činnosti sú často neformálne a tajné;spojíme ťažbu a ortuť Spaľovanie zliatin sa súhrnne označuje ako „činnosť ASGM“. Na každom mieste sme inštalovali vzorkovače sedimentov v období sucha aj dažďov na čistinách (odlesňovacie oblasti úplne bez drevín) a pod korunami stromov (les oblasti) celkovo pre tri sezónne udalosti (každá trvá 1 – 2 mesiace) ) Mokrá depozícia a pokles prieniku sa zbierali oddelene a na otvorenom priestranstve boli rozmiestnené pasívne vzorkovače vzduchu na zber GEM. Nasledujúci rok na základe vysokej depozície miery namerané v prvom roku sme nainštalovali kolektory na šiestich ďalších lesných pozemkoch v Los Amigos.
Mapy piatich vzorkovacích miest sú zobrazené ako žlté krúžky. Dve lokality (Boca Manu, Chilive) sa nachádzajú v oblastiach vzdialených od remeselnej ťažby zlata a tri lokality (Los Amigos, Boca Colorado a Laberinto) sa nachádzajú v oblastiach ovplyvnených ťažbou , pričom banské mestá sú zobrazené ako modré trojuholníky. Na obrázku je znázornená typická odľahlá zalesnená a odlesnená oblasť ovplyvnená ťažbou. Na všetkých obrázkoch predstavuje prerušovaná čiara deliacu čiaru medzi dvoma vzdialenými lokalitami (vľavo) a tromi lokalitami ovplyvnenými baníctvom ( vpravo).B Koncentrácie plynnej elementárnej ortuti (GEM) na každom mieste v období sucha 2018 (n = 1 nezávislá vzorka na lokalitu; štvorcové symboly) a vlhkom období (n = 2 nezávislé vzorky; štvorcové symboly) sezón.C Celkové koncentrácie ortuti v zrážkach zhromaždených v lesných (zelený boxplot) a odlesňovaní (hnedý boxplot) oblastiach počas obdobia sucha v roku 2018. Pre všetky boxploty predstavujú čiary mediány, políčka Q1 a Q3, fúzy predstavujú 1,5-násobok medzikvartilového rozsahu (n =5 nezávislých vzoriek na lesnú lokalitu, n = 4 nezávislé vzorky na vzorku lokality odlesňovania).D Celkové koncentrácie ortuti v listoch odobratých z koruny Ficus insipida a Inga feuillei počas obdobia sucha v roku 2018 (ľavá os;tmavozelené štvorcové a svetlozelené trojuholníkové symboly) a z hromadnej podstielky na zemi (pravá os; olivovozelené kruhové symboly). Hodnoty sú uvedené ako priemer a štandardná odchýlka (n = 3 nezávislé vzorky na miesto pre živé listy, n = 1 nezávislá vzorka pre podstielku.E Celkové koncentrácie ortuti v ortuti (vrchných 0 – 5 cm) zhromaždených v lesoch (zelený boxplot) a odlesňovaní (hnedý boxplot) počas suchého obdobia 2018 (n = 3 nezávislé vzorky na lokalitu Údaje pre ostatné ročné obdobia sú uvedené na obrázku 1.S1 a S2.
Koncentrácie ortuti v atmosfére (GEM) boli v súlade s našimi predpoveďami, s vysokými hodnotami okolo aktivity ASGM – najmä v okolí miest spaľujúcich amalgám Hg-zlata – a nízkymi hodnotami v oblastiach ďaleko od aktívnych ťažobných oblastí (obr. 2B). Vo vzdialených oblastiach sú koncentrácie GEM pod globálnou priemernou pozaďovou koncentráciou na južnej pologuli približne 1 ng m-326. Naproti tomu koncentrácie GEM vo všetkých troch baniach boli 2 až 14-krát vyššie ako vo vzdialených baniach a koncentrácie v blízkych baniach ( až 10,9 ng m-3) boli porovnateľné s hodnotami v mestských a mestských oblastiach a niekedy prevyšovali hodnoty v USA, priemyselných zónach v Číne a Kórei 27. Tento model GEM v Madre de Dios je v súlade so spaľovaním ortuťovo-zlatého amalgámu ako hlavný zdroj zvýšenej atmosférickej ortuti v tejto vzdialenej amazonskej oblasti.
Zatiaľ čo koncentrácie GEM v čistinách sledovali blízkosť ťažby, celkové koncentrácie ortuti v prenikajúcich vodopádoch záviseli od blízkosti ťažby a štruktúry koruny lesa. Tento model naznačuje, že samotné koncentrácie GEM nepredpovedajú, kde sa v krajine bude ukladať vysoká ortuť. Namerali sme najvyššie koncentrácie ortuti v neporušených dospelých lesoch v rámci ťažobnej oblasti (obr. 2C). Ochrana prírody Los Amigos mala najvyššie priemerné koncentrácie celkovej ortuti v období sucha (rozsah: 18-61 ng L-1) uvádzané v literatúre a bola porovnateľná na úrovne namerané na miestach kontaminovaných ťažbou rumelky a priemyselným spaľovaním uhlia.Rozdiel, 28 v Guizhou, Čína. Podľa našich vedomostí tieto hodnoty predstavujú maximálny ročný prietok ortuti vypočítaný pomocou koncentrácií ortuti v suchom a vlhkom období a mier zrážok (71 µg m-2 rok-1; doplnková tabuľka 1). Ďalšie dve ťažobné lokality nemali zvýšené hladiny celkovej ortuti v porovnaní so vzdialenými lokalitami (rozsah: 8-31 ng L-1; 22-34 µg m-2 rok-1). mangán mal zvýšené prietoky v ťažobnej oblasti, pravdepodobne v dôsledku čistenia pôdy súvisiacej s ťažbou;všetky ostatné namerané hlavné a stopové prvky sa medzi ťažbou a odľahlými oblasťami nelíšili (doplnkový súbor údajov 1), čo je zistenie v súlade s dynamikou listovej ortuti 29 a spaľovaním amalgámu ASGM, ako hlavného zdroja ortuti pri prenikavom páde .
Okrem toho, že slúžia ako adsorbenty pre časticovú a plynnú ortuť, môžu listy rastlín priamo absorbovať a integrovať GEM do tkanív. -0,22 µg g-1) namerané v živých listoch baldachýnu zo všetkých troch ťažobných lokalít prekročili publikované hodnoty pre mierne, boreálne a vysokohorské lesy v Severnej Amerike, Európe a Ázii, ako aj v iných amazonských lesoch v Južnej Amerike, nachádza v Južnej Amerike.Odľahlé oblasti a blízke bodové zdroje 32, 33, 34. Koncentrácie sú porovnateľné s koncentráciami uvádzanými pre listovú ortuť v subtropických zmiešaných lesoch v Číne a atlantických lesoch v Brazílii (obr. 2D)32,33,34.Na základe modelu GEM je najvyššia celkové koncentrácie ortuti vo veľkom odpade a listoch porastov boli namerané v sekundárnych lesoch v rámci ťažobnej oblasti. Avšak odhadované toky odpadovej ortuti boli najvyššie v neporušenom primárnom lese v bani Los Amigos, pravdepodobne v dôsledku väčšieho množstva odpadu. Znásobili sme predchádzajúce hlásil peruánsky Amazon 35 pomocou Hg nameranej v podstielke (priemer medzi vlhkým a suchým obdobím) (obr. 3A). Tento vstup naznačuje, že blízkosť ťažobných oblastí a pokryv koruny stromov významne prispievajú k zaťaženiu ortuťou v ASGM v tomto regióne.
Údaje sú uvedené v oblasti lesa A a oblasti odlesňovania B. Odlesnené oblasti Los Amigos sú holiny poľných staníc, ktoré tvoria malú časť celkovej pôdy. Toky sú znázornené šípkami a sú vyjadrené ako µg m-2 rok-1. horných 0-5 cm pôdy, bazény sú zobrazené ako kruhy a vyjadrené v μg m-2. Percento predstavuje percento ortuti prítomnej v bazéne alebo toku vo forme metylortuti. Priemerné koncentrácie medzi obdobiami sucha (2018 a 2019) a obdobia dažďov (2018) pre celkovú ortuť cez zrážky, objemové zrážky a odpadky pre odhady množstva ortuti. Údaje o metylortuti sú založené na období sucha 2018, jedinom roku, v ktorom sa merali. Pozri „Metódy“ pre informácie o združovaní a výpočtoch toku.C Vzťah medzi celkovou koncentráciou ortuti a indexom listovej plochy v ôsmich grafoch Los Amigos Conservation Conservation, založený na obyčajnej regresii najmenších štvorcov.D Vzťah medzi celkovou koncentráciou ortuti v zrážkach a celk.al povrchová koncentrácia ortuti v pôde pre všetkých päť lokalít v lesoch (zelené krúžky) a odlesňovaní (hnedé trojuholníky) podľa bežnej regresie najmenších štvorcov (chybové stĺpce zobrazujú štandardnú odchýlku).
Pomocou dlhodobých údajov o zrážkach a odpade sme boli schopní škálovať merania penetrácie a obsahu ortuti v odpade z troch kampaní, aby sme poskytli odhad ročného toku atmosférickej ortuti pre koncesiu na ochranu Los Amigos (penetrácia + množstvo odpadu + zrážky) pre predbežný odhad. Zistili sme, že atmosférické toky ortuti v lesných rezerváciách susediacich s činnosťou ASGM boli viac ako 15-krát vyššie ako v okolitých odlesnených oblastiach (137 oproti 9 µg Hg m-2 rok-1; obrázok 3 A, B). odhad hladiny ortuti v Los Amigos prevyšuje predtým uvádzané toky ortuti v blízkosti bodových zdrojov ortuti v lesoch v Severnej Amerike a Európe (napr. spaľovanie uhlia) a je porovnateľný s hodnotami v priemyselnej Číne 21,36 .Všetko povedané, približne 94 % celkovej depozície ortuti v chránených lesoch Los Amigos je produkované suchou depozíciou (penetrácia + stelivo – zrážková ortuť), čo je oveľa vyšší príspevok ako u väčšiny ostatných popredíTieto výsledky poukazujú na zvýšené hladiny ortuti vstupujúcej do lesov suchou depozíciou z ASGM a dôležitosť lesného zápoja pri odstraňovaní ortuti odvodenej od ASGM z atmosféry. Očakávame, že vysoko obohatený model ukladania Hg pozorovaný v zalesnených oblastiach blízko ASGM aktivita nie je jedinečná pre Peru.
Naproti tomu odlesnené oblasti v banských oblastiach majú nižšie hladiny ortuti, najmä v dôsledku silných zrážok, s malým prísunom ortuti pádom a odpadom. Koncentrácie celkovej ortuti v objemových sedimentoch v oblasti bane boli porovnateľné s koncentráciami nameranými v odľahlých oblastiach (obr. 2C Priemerné koncentrácie (rozsah: 1,5 – 9,1 ng L-1) celkovej ortuti v hromadných zrážkach v období sucha boli nižšie ako predtým uvádzané hodnoty v Adirondacks v New Yorku37 a boli vo všeobecnosti nižšie ako koncentrácie v odľahlých amazonských oblastiach38. objemové zrážkové množstvo Hg bolo nižšie (8,6 – 21,5 µg Hg m-2 rok-1) v priľahlej odlesnenej oblasti v porovnaní s GEM, vzormi koncentrácie prepadov a odpadkov v ťažobnom mieste a neodráža blízkosť ťažby .Keďže ASGM vyžaduje odlesňovanie,2,3 vyčistené oblasti, kde sú sústredené banské činnosti, majú nižšie vstupy ortuti z atmosférickej depozície ako blízke zalesnené oblasti, hoci priame úniky ASGM mimo atmosféry (ako napr.s elementárnou ortuťou alebo hlušinou) budú pravdepodobne veľmi vysoké.Vysoká 22.
Zmeny v tokoch ortuti pozorované v peruánskej Amazónii sú spôsobené veľkými rozdielmi v rámci a medzi lokalitami počas obdobia sucha (lesy a odlesňovanie) (obr. 2). Na rozdiel od toho sme videli minimálne rozdiely v rámci lokality a medzi lokalitami, ako aj nízke toky Hg počas obdobia dažďov (doplnkový obr. 1). Tento sezónny rozdiel (obr. 2B) môže byť spôsobený vyššou intenzitou ťažby a produkcie prachu v období sucha. Zvýšené odlesňovanie a zníženie zrážok počas obdobia sucha môže zvýšiť prašnosť produkcia ortuti, čím sa zvyšuje množstvo atmosférických častíc, ktoré absorbujú ortuť. Produkcia ortuti a prachu počas obdobia sucha môže prispieť k vzorom toku ortuti v rámci odlesňovania v porovnaní so zalesnenými oblasťami koncesnej zmluvy Los Amigos.
Keďže vstupy ortuti z ASGM v peruánskej Amazónii sa ukladajú do suchozemských ekosystémov predovšetkým prostredníctvom interakcií s korunou lesa, testovali sme, či vyššia hustota koruny stromov (tj index listovej plochy) povedie k vyšším vstupom ortuti. V neporušenom lese Los Amigos Koncesia na ochranu, zozbierali sme pokles poklesu zo 7 lesných pozemkov s rôznou hustotou zápoja. Zistili sme, že index listovej plochy bol silným prediktorom celkového prísunu ortuti počas jesene a priemerná celková koncentrácia ortuti na jeseň sa zvyšovala s indexom listovej plochy (obr. 3C Množstvo ďalších premenných tiež ovplyvňuje vstup ortuti prostredníctvom poklesu, vrátane veku listov34, drsnosti listov, hustoty prieduchov, rýchlosti vetra39, turbulencií, teploty a období pred suchom.
V súlade s najvyššími rýchlosťami depozície ortuti mala vrchná vrstva pôdy (0 – 5 cm) lesnej lokality Los Amigos najvyššiu celkovú koncentráciu ortuti (140 ng g-1 v období sucha 2018; Obr. 2E). Okrem toho boli koncentrácie ortuti obohatené v celom meranom vertikálnom pôdnom profile (rozsah 138–155 ng g-1 v hĺbke 45 cm; doplnkový obr. 3). Jedinou lokalitou, ktorá vykazovala vysoké povrchové koncentrácie ortuti počas obdobia sucha v roku 2018, bola lokalita odlesňovania v blízkosti banské mesto (Boca Colorado). Na tomto mieste sme predpokladali, že extrémne vysoké koncentrácie môžu byť spôsobené lokalizovanou kontamináciou elementárnej ortuti počas fúzie, keďže koncentrácie nestúpli v hĺbke (>5 cm). Podiel atmosférickej depozície ortuti straty pri úniku z pôdy (tj ortuti uvoľnenej do atmosféry) v dôsledku pokryvu koruny môžu byť tiež oveľa nižšie v zalesnených oblastiach ako v odlesnených oblastiach40, čo naznačuje, že značná časť ortuti sa ukladá na ochranu.Plocha zostáva v pôde. Celkové zásoby ortuti v pôde v primárnom lese Los Amigos Conservation Conservation boli 9100 μg Hg m-2 v prvých 5 cm a viac ako 80 000 μg Hg m-2 v prvých 45 cm.
Keďže listy primárne absorbujú atmosférickú ortuť, a nie pôdnu ortuť,30,31 a potom túto ortuť transportujú do pôdy pádom, je možné, že vysoká rýchlosť usadzovania ortuti poháňa vzory pozorované v pôde. Zistili sme silnú koreláciu medzi priemerným celkovým koncentrácie ortuti v ortuti a celkové koncentrácie ortuti vo všetkých lesných oblastiach, zatiaľ čo medzi ortuťou v ortuti a celkovou koncentráciou ortuti pri silných zrážkach v odlesnených oblastiach nebol žiadny vzťah (obr. 3D). celkové toky ortuti v zalesnených oblastiach, ale nie v oblastiach odlesňovania (ortuťové bazény a celkové zrážkové úhrny tokov ortuti).
Takmer všetky štúdie znečistenia suchozemskou ortuťou spojené s ASGM sa obmedzili na merania celkovej ortuti, ale koncentrácie metylortuti určujú biologickú dostupnosť ortuti a následnú akumuláciu živín a expozíciu. V suchozemských ekosystémoch je ortuť metylovaná mikroorganizmami v anoxických podmienkach41,42, takže je všeobecne sa verí, že vysokohorské pôdy majú nižšie koncentrácie metylortuti. Po prvýkrát sme však zaznamenali merateľné koncentrácie MeHg v amazonských pôdach v blízkosti ASGM, čo naznačuje, že zvýšené koncentrácie MeHg presahujú vodné ekosystémy a do suchozemského prostredia v týchto oblastiach ovplyvnených ASGM vrátane tých, ktoré sú počas obdobia dažďov ponorené.Pôda a tie, ktoré zostávajú suché po celý rok. Najvyššie koncentrácie metylortuti v ornici počas obdobia sucha 2018 sa vyskytli v dvoch zalesnených oblastiach bane (Boca Colorado a Los Amigos Reserve; 1,4 ng MeHg g−1, 1,4 % Hg ako MeHg a 1,1 ng MeHg g-1, v tomto poradí, pri 0,79 % Hg (ako MeHg).Keďže tieto percentá ortuti vo forme metylortuti sú porovnateľné s inými suchozemskými lokalitami na celom svete (doplnkový obrázok 4), zdá sa, že vysoké koncentrácie metylortuti byť spôsobené vysokým celkovým vstupom ortuti a vysokým ukladaním celkovej ortuti v pôde, a nie čistou konverziou dostupnej anorganickej ortuti na metylortuť (doplnkový obrázok 5). Naše výsledky predstavujú prvé merania metylortuti v pôdach blízko ASGM v peruánskej Amazónii. Ďalšie štúdie uvádzajú vyššiu produkciu metylortuti v zaplavených a suchých krajinách43,44 a očakávame vyššie koncentrácie metylortuti v blízkych lesných sezónnych a trvalých mokradiach, ktoré zažívajúpodobné zaťaženie ortuťou.Hoci metylortuť To, či existuje riziko toxicity pre suchozemské voľne žijúce živočíchy v blízkosti činností ťažby zlata, sa ešte musí určiť, ale tieto lesy v blízkosti činností ASGM môžu byť hotspotmi pre bioakumuláciu ortuti v suchozemských potravinových sieťach.
Najdôležitejším a novým dôsledkom našej práce je zdokumentovať transport veľkého množstva ortuti do lesov susediacich s ASGM. Naše údaje naznačujú, že táto ortuť je dostupná v suchozemských potravinových sieťach a pohybuje sa nimi. Okrem toho značné množstvo ortuti sú uložené v biomase a pôde a pravdepodobne sa uvoľnia pri zmene využívania pôdy4 a lesných požiaroch45,46. Juhovýchodná peruánska Amazonka je jedným z biologicky najrozmanitejších ekosystémov taxónov stavovcov a hmyzu na Zemi. Vysoká štrukturálna zložitosť v rámci neporušených starovekých tropických lesy podporujú biodiverzitu vtákov48 a poskytujú výklenky pre širokú škálu druhov žijúcich v lesoch49. Výsledkom je, že viac ako 50 % oblasti Madre de Dios je označených ako chránená pôda alebo národná rezervácia50. Medzinárodný tlak na kontrolu nezákonnej činnosti ASGM v Národná rezervácia Tambopata sa za posledné desaťročie výrazne rozrástla, čo viedlo peruánskej vlády k veľkému vymáhaniu (Operación Mercurio).v roku 2019.Naše zistenia však naznačujú, že zložitosť lesov, ktoré sú základom amazonskej biodiverzity, spôsobuje, že región je veľmi zraniteľný voči zaťaženiu a skladovaniu ortuti v krajinách so zvýšenými emisiami ortuti súvisiacimi s ASGM, čo vedie ku globálnym tokom ortuti vodou.Najvyššie zaznamenané meranie množstva je založené na našich predbežných odhadoch zvýšených tokov ortuti v neporušených lesoch v blízkosti ASGM. Zatiaľ čo naše výskumy prebiehali v chránených lesoch, vzor zvýšeného prísunu a zadržiavania ortuti by sa vzťahoval na akýkoľvek starý primárny les. v blízkosti aktivity ASGM, vrátane nárazníkových zón, takže tieto výsledky sú v súlade s chránenými a nechránenými lesmi.Chránené lesy sú podobné. Riziká ASGM pre ortuťovú krajinu preto nesúvisia len s priamym dovozom ortuti prostredníctvom atmosférických emisií, únikov a hlušiny, ale aj so schopnosťou krajiny zachytávať, skladovať a premieňať ortuť na biodostupnejšiu. formulárov.súvisiaci s potenciálnou.metylortuťou, vykazujúci rozdielne účinky na globálne zásoby ortuti a suchozemskú zver v závislosti od lesného porastu v blízkosti ťažby.
Sekvestráciou atmosférickej ortuti môžu nedotknuté lesy v blízkosti remeselnej a drobnej ťažby zlata znížiť riziká ortuti pre okolité vodné ekosystémy a globálne rezervoáre atmosférickej ortuti. Ak sa tieto lesy vyklčujú pre rozšírenú ťažbu alebo poľnohospodárske činnosti, zvyšková ortuť sa môže preniesť z pôdy do vody. ekosystémy prostredníctvom lesných požiarov, úniku a/alebo odtoku45, 46, 51, 52, 53.V peruánskej Amazónii sa ročne spotrebuje asi 180 ton ortuti v ASGM54, z čoho sa asi štvrtina vypustí do ovzdušia55 na základe koncesie na ochranu v Los Amigos. Táto oblasť je približne 7,5-krát väčšia ako celková plocha chránenej pôdy a prírodných rezervácií v regióne Madre de Dios (asi 4 milióny hektárov), ktorý má najväčší podiel chránenej pôdy v akejkoľvek inej peruánskej provincii. veľké plochy neporušenej lesnej pôdy.Čiastočne mimo depozičného rádiusu ASGM a ortuti. Sekvestrácia ortuti v neporušených lesoch teda nie je dostatočná na zabránenie vstupu ortuti odvodenej od ASGM do regionálnych a globálnych atmosférických nádrží ortuti, čo naznačuje dôležitosť zníženia emisií ASGM. Osud veľkých množstiev ortuti ortuť uložená v suchozemských systémoch je do značnej miery ovplyvnená politikami ochrany. Budúce rozhodnutia o tom, ako spravovať neporušené lesy, najmä v oblastiach blízko aktivity ASGM, majú teda dôsledky na mobilizáciu ortuti a jej biologickú dostupnosť v súčasnosti aj v nadchádzajúcich desaťročiach.
Aj keby lesy dokázali izolovať všetku ortuť uvoľnenú v tropických pralesoch, nebol by to všeliek na znečistenie ortuťou, pretože pozemské potravinové siete môžu byť tiež citlivé na ortuť. O koncentráciách ortuti v biote v týchto nedotknutých lesoch vieme veľmi málo, ale tieto prvé merania suchozemských ložísk ortuti a pôdnej metylortuti naznačujú, že vysoké hladiny ortuti v pôde a vysoký obsah metylortuti môžu zvýšiť expozíciu ľudí žijúcich v týchto lesoch.Riziká pre spotrebiteľov s vysokou nutričnou hodnotou.Údaje z predchádzajúcich štúdií o bioakumulácii suchozemskej ortuti v lesoch mierneho pásma zistili, že koncentrácie ortuti v krvi u vtákov korelujú s koncentráciami ortuti v sedimentoch a spevavé vtáky, ktoré jedia potraviny pochádzajúce výlučne z pôdy, môžu vykazovať koncentrácie ortuti Zvýšené 56,57. Zvýšená expozícia ortuti u spevavých vtákov je spojená so zníženou reprodukčnou výkonnosťou a úspešnosťou, zníženým prežívaním potomstva, narušeným vývojom, zmenami správania, fyziologickým stresom a úmrtnosťou58,59. Ak tento model platí pre peruánsku Amazóniu, vysoké toky ortuti, ktoré sa vyskytujú v neporušených lesoch, by mohli viesť k vysokým koncentráciám ortuti. u vtákov a inej bioty s možnými nepriaznivými účinkami. Je to obzvlášť znepokojujúce, pretože región je globálnou biodiverzitou60. Tieto výsledky podčiarkujú dôležitosť predchádzania remeselnej a drobnej ťažbe zlata v rámci národných chránených oblastí a okolitých nárazníkových zón. Formalizácia ASGM activities15,16 môže byť mechanizmus na zabezpečenie toho, aby sa chránené územia nevyužívali.
Aby sme zhodnotili, či ortuť uložená v týchto zalesnených oblastiach vstupuje do suchozemskej potravinovej siete, zmerali sme chvostové perá niekoľkých miestnych spevavých vtákov z rezervácie Los Amigos (zasiahnuté ťažbou) a biologickej stanice Cocha Cashu (nezasiahnuté staré vtáky).celková koncentrácia ortuti.rastový les), 140 km od nášho najhorúcejšieho miesta odberu Bokamanu. Pre všetky tri druhy, kde sa na každom mieste odoberali vzorky z viacerých jedincov, bola Hg zvýšená u vtákov z Los Amigos v porovnaní s Cocha Cashu (obr. 4). vzor pretrvával bez ohľadu na stravovacie návyky, keďže naša vzorka zahŕňala podrastového protijedáka Myrmotherula axillaris, mravca prenasledovaného Phlegopsis nigromaculata a ovocí Pipra fasciicauda (1,8 [n = 10] oproti 0,9 μg g− 1 [n = 2], 4,1 [n = 10] oproti 1,4 μg g-1 [n = 2], 0,3 [n = 46] oproti 0,1 μg g-1 [n = 2]). Z 10 Phlegopsis nigromaculata jedinci odobratí vzorky v Los Amigos, 3 prekročili EC10 (účinná koncentrácia pre 10 % zníženie reprodukčného úspechu), 3 prekročili EC20, 1 prekročili EC30 (pozri kritériá EC v Evers58) a žiadny jednotlivec Cocha Žiadny druh Cashu prekračuje EC10. nálezy s priemernými koncentráciami ortuti 2 až 3-krát vyššími u spevavcov z chránených lesov susediacich s činnosťou ASGM,a individuálne koncentrácie ortuti až 12-krát vyššie, vyvolávajú obavy, že kontaminácia ortuťou z ASGM sa môže dostať do suchozemských potravinových sietí.Tieto výsledky podčiarkujú dôležitosť prevencie ASGM v národných parkoch a ich okolitých nárazníkových zónach.
Údaje sa zbierali v Los Amigos Conservation Concessions (n = 10 pre Myrmotherula axillaris [podrastový invertivore] a Phlegopsi nigromaculata [invertivore po mravcoch], n = 46 pre Pipra fasciicauda [frugivore]; symbol červeného trojuholníka) a na vzdialených miestach v Coche Kashu Biological Station (n = 2 na druh; zelené kruhové symboly). Ukázalo sa, že efektívne koncentrácie (EC) znižujú reprodukčný úspech o 10 %, 20 % a 30 % (pozri Evers58). Fotografie vtákov upravené podľa Schulenberga65.
Od roku 2012 sa rozsah ASGM v peruánskej Amazónii zvýšil o viac ako 40 % v chránených oblastiach a o 2,25 alebo viac v nechránených oblastiach. ktoré obývajú tieto lesy. Aj keď baníci okamžite prestanú používať ortuť, účinky tohto kontaminantu v pôde môžu trvať stáročia s potenciálom zvýšiť straty z odlesňovania a lesných požiarov61,62. Znečistenie ortuťou z ASGM teda môže mať dlhodobé účinky na biotu neporušených lesov susediacich s ASGM, súčasné riziká a budúce riziká v dôsledku uvoľňovania ortuti v starých lesoch s najvyššou ochranárskou hodnotou.a reaktiváciu s cieľom maximalizovať potenciál kontaminácie. Naše zistenie, že suchozemská biota môže byť vystavená značnému riziku kontaminácie ortuťou z ASGM, by malo poskytnúť ďalší impulz pre pokračujúce úsilie o zníženie uvoľňovania ortuti z ASGM. Tieto snahy zahŕňajú rôzne prístupy, od relatívne jednoduchého zachytávania ortuti destilačné systémy k náročnejším ekonomickým a sociálnym investíciám, ktoré formalizujú činnosť a znížia ekonomické stimuly pre nezákonné ASGM.
Máme päť staníc v okruhu 200 km od rieky Madre de Dios. Miesta odberu vzoriek sme vybrali na základe ich blízkosti k intenzívnej aktivite ASGM, približne 50 km medzi jednotlivými miestami odberu, prístupných cez rieku Madre de Dios (obr. 2A). vybrali dve lokality bez akejkoľvek ťažby (Boca Manu a Chilive, približne 100, resp. 50 km od ASGM), ďalej len „odľahlé lokality“. Vybrali sme tri lokality v rámci dobývacieho priestoru, ďalej len „ťažobné lokality“, dve ťažobné lokality v sekundárnom lese pri mestách Boca Colorado a Laberinto a jedno ťažobné miesto v neporušenom primárnom lese.Ústupky na ochranu Los Amigos.Upozorňujeme, že v lokalitách Boca Colorado a Laberinto v tejto banskej oblasti sa zo spaľovania uvoľňujú výpary ortuti amalgám ortuti a zlata je častým javom, ale presné miesto a množstvo nie je známe, pretože tieto činnosti sú často nezákonné a tajné;spojíme ťažbu a ortuť Spaľovanie zliatin sa súhrnne označuje ako „činnosť ASGM“. Počas obdobia sucha 2018 (júl a august 2018) a obdobia dažďov 2018 (december 2018) na čistinách (odlesňovacie plochy úplne bez drevín) a pod korunami stromov (lesné plochy) sme na piatich miestach nainštalovali vzorkovače sedimentov a v januári 2019) na odber mokrej depozície (n = 3) a poklesu penetrácie (n = 4). Vzorky zrážok boli odoberané počas štyroch týždňov v obdobie sucha a dva až tri týždne v období dažďov. Počas druhého roka vzorkovania v období sucha (júl a august 2019) sme nainštalovali kolektory (n = 4) na šiestich ďalších lesných pozemkoch v Los Amigos na päť týždňov, na základe vysoké miery depozície namerané v prvom roku, V Los Amigos je celkovo 7 lesných pozemkov a 1 pozemok na odlesňovanie. Vzdialenosť medzi parcelami bola 0,1 až 2,5 km. Na každý pozemok sme pomocou ručného GPS Garmin zhromaždili jeden trasový bod GPS.
V období sucha 2018 (júl – august 2018) a obdobia dažďov 2018 (december 2018 – január 2019) sme nasadili pasívne vzorkovače vzduchu na meranie ortuti na každom z našich piatich miest na dva mesiace (PAS). Na každé miesto bol nasadený jeden vzorkovač PAS počas obdobia sucha a dva vzorkovače PAS boli nasadené počas obdobia dažďov. PAS (vyvinutý McLaganom a kol. 63) zbiera plynnú elementárnu ortuť (GEM) pasívnou difúziou a adsorpciou na uhlíkový sorbent impregnovaný sírou (HGR-AC) cez difúzna bariéra Radiello©. Difúzna bariéra PAS pôsobí ako bariéra proti prechodu plynných organických druhov ortuti;preto sa na uhlík 64 adsorbuje iba GEM. Na pripevnenie PAS k stĺpu asi 1 m nad zemou sme použili plastové káblové pásky. Všetky vzorkovače boli pred a po nasadení zatavené parafilmom alebo uložené v uzatvárateľných dvojvrstvových plastových vreciach. zhromaždené slepé pokusy a cestovné slepé pokusy PAS na posúdenie kontaminácie zapríčinenej počas odberu vzoriek, skladovania v teréne, laboratórneho skladovania a prepravy vzorky.
Počas rozmiestnenia všetkých piatich odberných miest sme na mieste odlesňovania umiestnili tri zrážkové kolektory na analýzu ortuti a dva kolektory na ostatné chemické analýzy a štyri priechodné kolektory na analýzu ortuti.kolektor a dva kolektory pre ďalšie chemické analýzy. Kolektory sú od seba vzdialené jeden meter. Upozorňujeme, že hoci máme na každom mieste nainštalovaný rovnaký počet kolektorov, počas niektorých období odberu máme menšie veľkosti vzoriek v dôsledku zaplavenia miesta, človeka interferencia s kolektormi a poruchy spojenia medzi hadičkami a zbernými fľašami. V každom lese a na mieste odlesňovania jeden zberač na analýzu ortuti obsahoval 500 ml fľašu, zatiaľ čo druhý obsahoval 250 ml fľašu;všetky ostatné zberače na chemickú analýzu obsahovali 250 ml fľašu. Tieto vzorky sa uchovávali v chlade, kým neboli zmrazené, potom sa odoslali do Spojených štátov na ľade a potom sa až do analýzy uchovávali zmrazené. Zberač na analýzu ortuti pozostáva zo skleneného lievika. cez novú styrén-etylén-butadién-styrénovú blokovú polymérovú trubicu (C-Flex) s novou polyetyléntereftalátovou esterovou fľašou s kopolyester glykolom (PETG) s slučkou, ktorá funguje ako parozábrana. Pri nasadení boli všetky 250 ml PETG fľaše okyslené s 1 ml kyseliny chlorovodíkovej (HCl) so stopovými kovmi a všetky 500 ml PETG fľaše boli okyslené 2 ml HCl so stopovými kovmi. Zberač pre ďalšie chemické analýzy pozostáva z plastového lievika pripojeného k polyetylénovej fľaši pomocou novej hadičky C-Flex s slučka, ktorá funguje ako parný uzáver. Všetky sklenené lieviky, plastové lieviky a polyetylénové fľaše boli pred nasadením umyté kyselinou. Vzorky sme odoberali pomocou protokolu čistých rúk a špinavých rúk (EPA metóda 1669), uchovávali sme samčo najchladnejšie až do návratu do Spojených štátov a potom vzorky uskladnené pri teplote 4 °C až do analýzy. Predchádzajúce štúdie využívajúce túto metódu ukázali 90 – 110 % výťažnosti pre laboratórne slepé vzorky pod detekčným limitom a štandardné hroty37.
Na každom z piatich miest sme zbierali listy ako listy koruny, chytili sme vzorky listov, čerstvú podstielku a hromadnú podstielku pomocou protokolu čisté ruky-špinavé ruky (EPA metóda 1669). Všetky vzorky boli odobraté na základe zbernej licencie od SERFOR , Peru a dovážané do Spojených štátov amerických na základe dovoznej licencie USDA. Zbierali sme korunové listy z dvoch druhov stromov, ktoré sa našli na všetkých miestach: vznikajúci druh stromu (Ficus insipida) a strom strednej veľkosti (Inga feuilleei). Zbierali sme listy z koruny stromov pomocou praku Notch Big Shot počas obdobia sucha v roku 2018, v období dažďov 2018 a v období sucha v roku 2019 (n = 3 na druh). Vzorky chytenia listov (n = 1) sme odobrali zberom listov z každého pozemku z konáre menej ako 2 m nad zemou počas obdobia sucha v roku 2018, v období dažďov 2018 a v období sucha v roku 2019. V roku 2019 sme tiež zozbierali vzorky z uchopenia lístia (n = 1) zo 6 ďalších lesných pozemkov v Los Amigos. čerstvá podstielka („hromadná podstielka“) v košoch s plastovou sieťovinou(n = 5) počas obdobia dažďov 2018 vo všetkých piatich lesných lokalitách a počas obdobia sucha v roku 2019 na pozemku Los Amigos (n = 5). Upozorňujeme, že hoci sme na každom mieste nainštalovali rovnaký počet košov, počas niektorých zberných období , naša vzorka bola menšia v dôsledku zaplavenia miesta a ľudského zásahu do zberačov. Všetky odpadkové koše sú umiestnené do jedného metra od zberača vody. Hromadný odpad sme odoberali ako vzorky pozemného odpadu počas obdobia sucha 2018, obdobia dažďov 2018 a obdobie sucha v roku 2019. Počas obdobia sucha v roku 2019 sme tiež nazbierali veľké množstvo podstielky na všetkých našich pozemkoch Los Amigos. Všetky vzorky listov sme chladili, kým sa nedali zmraziť pomocou mrazničky, a potom sme ich odoslali na ľade do USA, a potom uchovávané zmrazené až do spracovania.
Vzorky pôdy sme odobrali trojmo (n = 3) zo všetkých piatich lokalít (otvorených a zápojov) a pozemku Los Amigos počas obdobia sucha v roku 2019 počas všetkých troch sezónnych udalostí. Všetky vzorky pôdy sme odobrali do jedného metra od zberača zrážok. odoberali vzorky pôdy ako vrchnú vrstvu pôdy pod vrstvou podstielky (0–5 cm) pomocou pôdneho vzorkovača. Okrem toho sme počas obdobia sucha v roku 2018 odobrali pôdne jadrá až do hĺbky 45 cm a rozdelili ich do piatich hĺbkových segmentov. V spoločnosti Laberinto sme mohli odoberajte iba jeden pôdny profil, pretože hladina podzemnej vody je blízko povrchu pôdy. Všetky vzorky sme odobrali pomocou protokolu čistých rúk a špinavých rúk (metóda EPA 1669). Všetky vzorky pôdy sme chladili, kým sa nedali zmraziť pomocou mrazničky, a potom sme odoslali na ľade do Spojených štátov a potom uskladnené zmrazené až do spracovania.
Použite hmlové hniezda nastavené za úsvitu a súmraku na chytanie vtákov počas najchladnejších období dňa. V rezervácii Los Amigos sme umiestnili päť hmlových hniezd (1,8 × 2,4) na deviatich miestach. Na Cocha Cashu Bio Station sme umiestnili 8 10 hmlových hniezd (12 x 3,2 m) na 19 miestach. Na oboch miestach sme každému vtákovi odobrali prvé centrálne chvostové pero, alebo ak nie, ďalšie najstaršie perie. Perie skladujeme v čistých Ziploc vreciach alebo manilových obálkach so silikónom. fotografické záznamy a morfometrické merania na identifikáciu druhov podľa Schulenberga65. Obe štúdie boli podporené SERFOR a povolením od Animal Research Council (IACUC). Pri porovnávaní koncentrácií Hg v vtáčích perách sme skúmali tie druhy, ktorých perie bolo zozbierané v Los Amigos Conservation Concession a biologická stanica Cocha Cashu (Myrmotherula axillaris, Phlegopsis nigromaculata, Pipra fasciicauda).
Na určenie indexu Leaf Area Index (LAI) sa údaje lidaru zozbierali pomocou GatorEye Unmanned Aerial Laboratory, bezpilotného leteckého systému na báze senzorovej fúzie (podrobnosti nájdete na www.gatoreye.org, dostupné aj pomocou odkazu „2019 Peru Los Friends“ June“ ) 66. Lidar bol zozbieraný v Los Amigos Conservation Conservation v júni 2019 s nadmorskou výškou 80 m, rýchlosťou letu 12 m/s a vzdialenosťou 100 m medzi susednými trasami, takže miera pokrytia bočných odchýlok dosiahla 75 %.Hustota bodov rozmiestnených po vertikálnom profile lesa presahuje 200 bodov na meter štvorcový. Letová oblasť sa prekrýva so všetkými vzorkovacími oblasťami v Los Amigos počas obdobia sucha 2019.
Kvantifikovali sme celkovú koncentráciu Hg v PAS zozbieraných GEM tepelnou desorpciou, fúziou a atómovou absorpčnou spektroskopiou (USEPA metóda 7473) s použitím prístroja Hydra C (Teledyne, CV-AAS). CV-AAS sme kalibrovali pomocou National Institute of Standards and Technology (NIST) štandardný referenčný materiál 3133 (štandardný roztok Hg, 10,004 mg g-1) s detekčným limitom 0,5 ng Hg. Uskutočnili sme overenie kontinuálnej kalibrácie (CCV) pomocou NIST SRM 3133 a štandardov kontroly kvality (QCS) pomocou NIST 1632e (bitúmenové uhlie, 135,1 mg g-1). Každú vzorku sme rozdelili do inej lode, umiestnili ju medzi dve tenké vrstvy prášku uhličitanu sodného (Na2CO3) a pokryli tenkou vrstvou hydroxidu hlinitého (Al(OH) 3) prášok67. Merali sme celkový obsah HGR-AC v každej vzorke, aby sme odstránili akúkoľvek nehomogenitu v distribúcii Hg v sorbente HGR-AC. Preto sme vypočítali koncentráciu ortuti pre každú vzorku na základe súčtu celkovej ortuti nameranej pomocou každé plavidlo acelý obsah sorbentu HGR-AC v PAS. Vzhľadom na to, že z každého miesta sa odobrala iba jedna vzorka PAS na meranie koncentrácie počas obdobia sucha 2018, kontrola kvality metódy a zabezpečenie sa vykonalo zoskupením vzoriek so slepými vzorkami monitorovacieho postupu, internými štandardmi a matricou -splnené kritériá.Počas obdobia dažďov 2018 sme zopakovali merania vzoriek PAS.Hodnoty sa považovali za prijateľné, keď sa relatívny percentuálny rozdiel (RPD) CCV a meraní štandardov zodpovedajúcich matrici nachádzal v rozmedzí 5% prijateľnej hodnoty a všetky procedurálne slepé vzorky boli pod hranicou detekcie (BDL). Celkovú ortuť nameranú v PAS sme slepým pokusom upravili pomocou koncentrácií určených z poľných a triple slepých pokusov (0,81 ± 0,18 ng g-1, n = 5). Vypočítali sme GEM koncentrácie pomocou slepým pokusom opravenej celkovej hmotnosti adsorbovanej ortuti vydelenej časom rozmiestnenia a rýchlosťou odberu vzoriek (množstvo vzduchu na odstránenie plynnej ortuti za jednotku času;0,135 m3 deň-1)63,68, upravené o teplotu a vietor z World Weather Online Priemerná teplota a vietor namerané pre región Madre de Dios68. Štandardná chyba hlásená pre namerané koncentrácie GEM je založená na chybe externého štandardu spustiť pred a po vzorke.
Vo vzorkách vody sme analyzovali celkový obsah ortuti oxidáciou chloridom brómu po dobu najmenej 24 hodín, po ktorej nasledovala redukcia chloridu cínatého a analýza čistenia a zachytávania, atómová fluorescenčná spektroskopia za studena (CVAFS) a separácia plynovou chromatografiou (GC) (metóda EPA). 1631 automatického analyzátora celkovej ortuti Tekran 2600, Rev. E. Vykonali sme CCV na vzorkách z obdobia sucha 2018 s použitím certifikovaných vodných štandardov ortuti Ultra Scientific (10 μg L-1) a počiatočného kalibračného overenia (ICV) s použitím referenčného materiálu s certifikáciou NIST 1641D (ortuť vo vode, 1,557 mg kg-1) ) s detekčným limitom 0,02 ng L-1. Pre vzorky z mokrej sezóny 2018 a suchej sezóny 2019 sme použili štandard Brooks Rand Instruments Total Mercury Standard (1,0 ng L−1 ) na kalibráciu a CCV a SPEX Centriprep Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS) viacprvkový pre štandard ICV roztoku 2 A s detekčným limitom 0,5 ng L-1. Všetky štandardy sa obnovili v rámci 15 % prijateľných hodnôt.d slepé pokusy, slepé pokusy z digescie a analytické slepé vzorky sú všetky BDL.
Vzorky pôdy a listov sme lyofilizovali päť dní. Vzorky sme homogenizovali a analyzovali na celkovú ortuť tepelným rozkladom, katalytickou redukciou, fúziou, desorpciou a atómovou absorpčnou spektroskopiou (EPA metóda 7473) na Milestone Direct Mercury Analyzer (DMA). -80). Pre vzorky z obdobia sucha 2018 sme vykonali testy DMA-80 s použitím NIST 1633c (popolček, 1005 ng g-1) a referenčný materiál certifikovaný Národnou radou pre výskum Kanady MESS-3 (morský sediment, 91 ng g -1).Kalibrácia.Použili sme NIST 1633c pre CCV a MS a MESS-3 pre QCS s detekčným limitom 0,2 ng Hg. Pre vzorky z mokrej sezóny 2018 a suchej sezóny 2019 sme kalibrovali DMA-80 pomocou Brooks Rand Instruments Total Mercury Standard (1,0 ng L−1). Použili sme štandardný referenčný materiál NIST 2709a (pôda San Joaquin, 1100 ng g-1) pre CCV a MS a DORM-4 (rybí proteín, 410 ng g-1) pre QCS s detekčným limitom 0,5 ng Hg. Pre všetky ročné obdobia sme analyzovali všetky vzorky v duplikáte a akceptovali sme hodnoty, keď RPD medzi dvoma vzorkami bolo v rámci 10 %. Priemerná výťažnosť pre všetky štandardy a hroty matrice bola v rámci 10 % prijateľných hodnôt a všetky slepé vzorky boli BDL. Všetky uvádzané koncentrácie sú suchá hmotnosť.
Analyzovali sme metylortuť vo vzorkách vody zo všetkých troch sezónnych aktivít, vo vzorkách listov zo suchej sezóny 2018 a vo vzorkách pôdy zo všetkých troch sezónnych aktivít. Vzorky vody sme extrahovali stopovou kyselinou sírovou najmenej 24 hodín, 69 natrávených listov s 2 % hydroxidu draselného v metanole počas aspoň 48 hodín pri 55 °C počas aspoň 70 hodín a pôdu štiepenú mikrovlnami so stopovým množstvom kyseliny HNO3 s kovovou kvalitou71,72.Vzorky z obdobia sucha 2018 sme analyzovali etyláciou vody pomocou tetraetylborátu sodného, purge and trap a CVAFS na spektrometri Tekran 2500 (metóda EPA 1630). Na kalibráciu a CCV sme použili akreditované laboratórne MeHg štandardy Frontier Geosciences a sediment QCS pomocou ERM CC580 limit detekcie metódy 0,2 ng L-1. Analyzovali sme vzorky z obdobia sucha 2019 pomocou tetraetylboritanu sodného na etyláciu vody, čistenie a zachytávanie vody, CVAFS, GC a ICP-MS na prístroji Agilent 770 (metóda EPA 1630)73. Brooks Rand Instruments štandardy metylortuti (1 ng L−1) na kalibráciu a CCV s limitom detekcie metódy 1 pg. Všetky štandardy sa obnovili v rámci 15 % prijateľných hodnôt pre všetky ročné obdobia a všetky slepé vzorky boli BDL.
V našom laboratóriu Biodiversity Institute Toxicology Laboratory (Portland, Maine, USA) bol limit detekcie metódy 0,001 μg g-1. Kalibráciu DMA-80 sme vykonali pomocou DOLT-5 (pečeň psích rýb, 0,44 μg g-1), CE-464 (5,24 μg g-1) a NIST 2710a (pôda z Montany, 9,888 μg g-1). boli BDL. Všetky replikáty boli v rámci 15 % RPD. Všetky uvádzané celkové koncentrácie ortuti z peria sú čerstvé hmotnosti (fw).
Na filtráciu vzoriek vody pre dodatočnú chemickú analýzu používame 0,45 μm membránové filtre. Vo vzorkách vody sme analyzovali anióny (chloridy, dusičnany, sírany) a katióny (vápnik, horčík, draslík, sodík) iónovou chromatografiou (EPA metóda 4110B) [USEPA, 2017a] pomocou iónového chromatografu Dionex ICS 2000. Všetky štandardy boli získané v rámci 10 % prijateľných hodnôt a všetky slepé vzorky boli BDL. Na analýzu stopových prvkov vo vzorkách vody pomocou hmotnostnej spektrometrie s indukčne viazanou plazmou používame prístroj Thermofisher X-Series II. kalibračné štandardy boli pripravené sériovým riedením certifikovaného vodného štandardu NIST 1643f. Všetky biele znaky sú BDL.
Všetky prietoky a bazény uvedené v texte a na obrázkoch používajú priemerné hodnoty koncentrácií pre obdobie sucha a dažďov. Odhady bazénov a prietokov (priemerné ročné toky pre obe obdobia) nájdete v doplnkovej tabuľke 1 s použitím minimálnych a maximálnych nameraných koncentrácií počas obdobia sucha a dažďov. Vypočítali sme toky ortuti v lesoch z koncesie na ochranu prírody Los Amigos ako súčet vstupu ortuti cez odpadky a odpadky. Vypočítali sme toky Hg z odlesňovania z hromadných zrážok ukladania Hg. Pomocou denných meraní zrážok z Los Amigos (zozbieraných ako súčasť EBLA a dostupné od ACCA na požiadanie), vypočítali sme priemerné kumulatívne ročné zrážky za posledné desaťročie (2009-2018) na približne 2500 mm r-1. Upozorňujeme, že v kalendárnom roku 2018 sú ročné zrážky blízke tomuto priemeru ( 2 468 mm), zatiaľ čo najvlhkejšie mesiace (január, február a december) predstavujú približne polovicu ročných zrážok (1 288 mm z 2 468 mm).Preto vo všetkých výpočtoch toku a bazéna používame priemer koncentrácií mokrých a suchých období. To nám tiež umožňuje zvážiť nielen rozdiel v zrážkach medzi vlhkým a suchým obdobím, ale aj rozdiel v úrovniach aktivity ASGM medzi týmito dvoma sezónami. hodnoty v literatúre uvádzaných ročných tokov ortuti z tropických pralesov sa líšia medzi rozširujúcimi sa koncentráciami ortuti zo suchých a dažďových období alebo len z období sucha, pri porovnaní našich vypočítaných tokov s hodnotami v literatúre priamo porovnávame naše vypočítané toky ortuti, zatiaľ čo iná štúdia odobrala vzorky v suchom aj vlhkom období a prehodnotili naše toky s použitím iba koncentrácií ortuti v suchom období, keď iná štúdia odoberala vzorky iba v suchom období (napr. 74).
Na určenie celkového ročného obsahu ortuti počas zrážok, objemových zrážok a odpadkov v Los Amigos sme použili rozdiel medzi obdobím sucha (priemer všetkých lokalít Los Amigos v rokoch 2018 a 2019) a priemerným úhrnom obdobia dažďov (priemer roku 2018). koncentrácie ortuti. Pre celkové koncentrácie ortuti na iných lokalitách boli použité priemerné koncentrácie medzi obdobím sucha 2018 a obdobím dažďov 2018. Pre zaťaženie metylortuťou sme použili údaje zo suchého obdobia 2018, jediného roku, v ktorom sa metylortuť merala. Na odhad tokov ortuti v podstielke sme použili odhady z literatúry týkajúce sa podstielky a koncentrácie ortuti zozbieranej z listov v odpadkových košoch pri 417 g m-2 rok-1 v peruánskej Amazónii. Pre pôdu Hg bazén v horných 5 cm pôdy, použili sme namerané celkové pôdne Hg (obdobie sucha 2018 a 2019, obdobie dažďov 2018) a koncentrácie MeHg v suchom období 2018 s odhadovanou objemovou hmotnosťou 1,25 g cm-3 v brazílskej Amazónii75.vykonať tieto rozpočtové výpočty na našom hlavnom študijnom mieste, Los Amigos, kde sú k dispozícii dlhodobé súbory údajov o zrážkach a kde úplná štruktúra lesa umožňuje použiť predtým zozbierané odhady odpadu.
Letové línie lidaru spracovávame pomocou viacškálového postprocesingového pracovného toku GatorEye, ktorý automaticky počíta čisté zlúčené mračna bodov a rastrové produkty vrátane digitálnych výškových modelov (DEM) s rozlíšením 0,5 × 0,5 m. Použili sme DEM a vyčistené mračna bodov lidar (WGS-84, UTM 19S metrov) ako vstup do pracovného toku GatorEye Leaf Area Density (G-LAD), ktorý počíta kalibrované odhady plochy listov pre každý voxel (m3) ( m2) po zemi v hornej časti vrchlíka s rozlíšením 1 × 1 × 1 m a odvodený LAI (súčet LAD v každom vertikálnom stĺpci 1 × 1 m). Potom sa extrahuje hodnota LAI každého vyneseného bodu GPS.
Všetky štatistické analýzy sme vykonali pomocou štatistického softvéru R verzie 3.6.176 a všetky vizualizácie sme vykonali pomocou ggplot2. Vykonali sme štatistické testy s použitím alfa 0,05. Vzťah medzi dvoma kvantitatívnymi premennými bol hodnotený pomocou obyčajnej regresie najmenších štvorcov. Porovnania medzi lokalitami sme vykonali pomocou neparametrický Kruskalov test a párový Wilcoxov test.
Všetky údaje obsiahnuté v tomto rukopise možno nájsť v Doplnkových informáciách a súvisiacich dátových súboroch. Conservación Amazónica (ACCA) poskytuje na požiadanie údaje o zrážkach.
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. Zrýchlená strata chránených lesov v dôsledku ťažby zlata v peruánskom Amazon.environment.reservoir.Wright.12, 9 (2017).
Espejo, JC a kol. Odlesňovanie a degradácia lesov v dôsledku ťažby zlata v peruánskej Amazónii: výhľad na 34 rokov. Vzdialené snímanie 10, 1–17 (2018).
Gerson, Jr. et al. Rozšírenie umelých jazier zhoršuje znečistenie ortuťou z ťažby zlata. Science.Advanced.6, eabd4953 (2020).
Dethier, EN, Sartain, SL & Lutz, DA Zvýšené hladiny vody a sezónne inverzie riečnych visutých sedimentov v horúcich miestach tropickej biodiverzity v dôsledku remeselnej ťažby zlata. Proces. Národná akadémia vied. veda. USA 116, 23936–23941 (2019).
Abe, CA et al. Modelovanie účinkov zmeny krajinnej pokrývky na koncentrácie sedimentov v povodí Amazonky na ťažbu zlata.register.environment.often.19, 1801–1813 (2019).
Čas odoslania: 24. februára 2022