Terima kasih kerana melawati Nature.com.Versi penyemak imbas yang anda gunakan mempunyai sokongan terhad untuk CSS.Untuk pengalaman terbaik, kami mengesyorkan agar anda menggunakan penyemak imbas yang dikemas kini (atau matikan mod keserasian dalam Internet Explorer).Sementara itu, untuk memastikan sokongan berterusan, kami akan memaparkan tapak tanpa gaya dan JavaScript.
Pelepasan merkuri daripada perlombongan emas artisanal dan skala kecil di seluruh hemisfera selatan mengatasi pembakaran arang batu sebagai sumber merkuri terbesar di dunia. Kami meneliti pemendapan dan penyimpanan merkuri di Amazon Peru, yang terjejas teruk oleh perlombongan emas artisanal. Hutan utuh di Amazon Peru berhampiran lombong emas menerima input merkuri yang sangat tinggi, dengan jumlah dan metilmerkuri yang tinggi di atmosfera, daun kanopi dan tanah. Di sini, kami menunjukkan buat pertama kalinya bahawa kanopi hutan yang utuh berhampiran lombong emas artisanal memintas sejumlah besar zarah dan merkuri gas pada kadar yang berkadar kepada jumlah luas daun. Kami mendokumenkan pengumpulan merkuri yang banyak dalam tanah, biojisim dan burung penyanyi penduduk di beberapa kawasan yang paling dilindungi dan kaya dengan biodiversiti di Amazon, menimbulkan persoalan penting tentang bagaimana pencemaran merkuri menghalang usaha pemuliharaan moden dan masa depan dalam persoalan ekosistem tropika ini .
Cabaran yang semakin meningkat bagi ekosistem hutan tropika ialah perlombongan emas artisanal dan skala kecil (ASGM). Bentuk perlombongan emas ini berlaku di lebih 70 negara, selalunya secara tidak rasmi atau tidak sah, dan menyumbang kira-kira 20% daripada pengeluaran emas dunia1. Manakala ASGM merupakan mata pencarian penting bagi komuniti tempatan, ia mengakibatkan penebangan hutan yang meluas2,3, penukaran hutan yang meluas kepada kolam4, kandungan sedimen yang tinggi di sungai berhampiran5,6, dan merupakan penyumbang utama kepada atmosfera global Pembebasan pelepasan merkuri (Hg) dan terbesar. sumber merkuri air tawar 7. Banyak tapak ASGM yang dipergiatkan terletak di kawasan panas biodiversiti global, mengakibatkan kehilangan kepelbagaian8, kehilangan spesies sensitif9 dan manusia10,11,12 dan pemangsa puncak13, 14 pendedahan tinggi kepada merkuri. Dianggarkan 675–1000 tan Hg yr-1 dicairkan dan dilepaskan ke atmosfera global daripada operasi ASGM setiap tahun7. Penggunaan kuantiti yang banyak merkuri oleh perlombongan emas artisanal dan berskala kecil telah mengubah sumber utamapelepasan merkuri atmosfera dari utara global ke selatan global, dengan implikasi untuk nasib merkuri, pengangkutan dan corak pendedahan. Walau bagaimanapun, sedikit yang diketahui tentang nasib pelepasan merkuri atmosfera ini dan corak pemendapan dan pengumpulannya dalam landskap yang dipengaruhi ASGM.
Konvensyen Minamata Antarabangsa mengenai Mercury mula berkuat kuasa pada 2017, dan Perkara 7 secara khusus menangani pelepasan merkuri daripada perlombongan emas artisanal dan skala kecil. Dalam ASGM, merkuri unsur cecair ditambah kepada sedimen atau bijih untuk memisahkan emas. Amalgam kemudiannya dipanaskan, menumpukan emas dan membebaskan unsur merkuri gas (GEM; Hg0) ke atmosfera. Ini walaupun usaha kumpulan seperti Perkongsian Mercury Global Program Alam Sekitar Pertubuhan Bangsa-Bangsa Bersatu (UNEP), Pertubuhan Pembangunan Perindustrian Pertubuhan Bangsa-Bangsa Bersatu (UNIDO) dan NGO untuk menggalakkan pelombong untuk mengurangkan pelepasan merkuri.Sehingga penulisan ini pada tahun 2021, 132 negara, termasuk Peru, telah menandatangani Konvensyen Minamata dan telah mula membangunkan pelan tindakan kebangsaan untuk menangani pengurangan pelepasan merkuri berkaitan ASGM secara khusus. Ahli akademik telah menyeru pelan tindakan negara ini untuk menjadi inklusif, mampan dan holistik, dengan mengambil kira pemacu sosioekonomi dan bahaya alam sekitar15,16,17,18.Rancangan semasa untuk menangani akibat merkuri dalam alam sekitar memberi tumpuan kepada risiko merkuri yang dikaitkan dengan perlombongan emas artisanal dan skala kecil berhampiran ekosistem akuatik, yang melibatkan pelombong dan orang yang tinggal berhampiran pembakaran amalgam, dan komuniti yang menggunakan sejumlah besar ikan pemangsa .Pendedahan merkuri pekerjaan melalui penyedutan wap merkuri daripada pembakaran amalgam, pendedahan merkuri pemakanan melalui penggunaan ikan, dan bioakumulasi merkuri dalam siratan makanan akuatik telah menjadi tumpuan kebanyakan penyelidikan saintifik berkaitan ASGM, termasuk di Amazon.Kajian terdahulu (cth, lihat Lodenius dan Malm19).
Ekosistem daratan juga berisiko terdedah kepada merkuri daripada ASGM. Hg Atmosfera yang dikeluarkan daripada ASGM kerana GEM boleh kembali ke landskap daratan melalui tiga laluan utama20 (Rajah 1): GEM boleh diserap kepada zarah di atmosfera, yang kemudiannya dipintas oleh permukaan;PERMATA boleh diserap terus oleh tumbuhan dan dimasukkan ke dalam tisu mereka;akhirnya, GEM boleh dioksidakan kepada spesies Hg(II), yang boleh dimendapkan kering, diserap ke dalam zarah atmosfera, atau terperangkap dalam air hujan. Laluan ini membekalkan merkuri kepada tanah melalui air jatuh (iaitu, pemendakan merentasi kanopi pokok), sampah, dan hujan, masing-masing. Pemendapan basah boleh ditentukan oleh fluks merkuri dalam sedimen yang dikumpulkan di kawasan lapang. Pemendapan kering boleh ditentukan sebagai jumlah fluks merkuri dalam sampah dan fluks merkuri pada musim gugur tolak fluks merkuri dalam pemendakan. Beberapa kajian telah mendokumenkan pengayaan merkuri dalam ekosistem daratan dan akuatik yang berdekatan dengan aktiviti ASGM (lihat, sebagai contoh, jadual ringkasan dalam Gerson et al. 22), mungkin hasil daripada kedua-dua input merkuri sedimen dan pelepasan merkuri langsung. pemendapan merkuri berhampiran ASGM mungkin disebabkan oleh pembakaran amalgam merkuri-emas, tidak jelas bagaimana Hg ini diangkut dalam landskap serantau dan kepentingan relatif bagi pemendapan yang berbezalaluan al berhampiran ASGM.
Merkuri yang dipancarkan sebagai merkuri unsur gas (GEM; Hg0) boleh dimendapkan ke dalam landskap melalui tiga laluan atmosfera. Pertama, GEM boleh dioksidakan kepada ionik Hg (Hg2+), yang boleh terperangkap dalam titisan air dan dimendapkan pada permukaan daun sebagai basah atau mendapan kering.Kedua, PERMATA boleh menyerap bahan zarahan atmosfera (Hgp), yang dipintas oleh dedaunan dan dihanyutkan ke dalam landskap melalui air terjun bersama-sama dengan Hg ionik yang dipintas. Ketiga, PERMATA boleh diserap ke dalam tisu daun, manakala Hg dimendapkan dalam landskap sebagai sampah.Bersama-sama dengan air yang jatuh dan sampah dianggap sebagai anggaran jumlah pemendapan merkuri.Walaupun GEM juga boleh meresap dan menjerap terus ke tanah dan sampah77, ini mungkin bukan laluan utama untuk kemasukan merkuri ke dalam ekosistem daratan.
Kami menjangkakan kepekatan merkuri unsur gas akan berkurangan dengan jarak dari sumber pelepasan merkuri. Memandangkan dua daripada tiga laluan pemendapan merkuri ke dalam landskap (melalui kejatuhan dan sampah) bergantung pada interaksi merkuri dengan permukaan tumbuhan, kami juga boleh meramalkan kadar merkuri didepositkan ke dalam ekosistem dan betapa teruknya ia bagi haiwan Risiko impak ditentukan oleh struktur tumbuh-tumbuhan, seperti yang ditunjukkan oleh pemerhatian di hutan boreal dan sederhana di latitud utara23. Walau bagaimanapun, kami juga menyedari bahawa aktiviti ASGM kerap berlaku di kawasan tropika, di mana struktur kanopi dan kelimpahan relatif kawasan daun terdedah berbeza-beza secara meluas. Kepentingan relatif laluan pemendapan merkuri dalam ekosistem ini belum dikira dengan jelas, terutamanya bagi hutan yang berhampiran dengan sumber pelepasan merkuri, yang keamatannya jarang diperhatikan dalam hutan boreal.Oleh itu, dalam ini kajian, kami bertanya soalan berikut: (1) Bagaimanakah kepekatan merkuri unsur gas danlaluan pemendapan berbeza mengikut kedekatan ASGM dan indeks kawasan daun kanopi wilayah?(2) Adakah penyimpanan merkuri tanah berkaitan dengan input atmosfera?(3) Adakah terdapat bukti bioakumulasi merkuri tinggi dalam burung penyanyi yang tinggal di hutan berhampiran ASGM? Kajian ini adalah yang pertama untuk memeriksa input pemendapan merkuri berhampiran aktiviti ASGM dan bagaimana penutup kanopi berkorelasi dengan corak ini, dan yang pertama untuk mengukur kepekatan metilmerkuri (MeHg) dalam landskap Amazon Peru. Kami mengukur GEM di atmosfera, dan jumlah kerpasan, penembusan, jumlah merkuri dan metilmerkuri dalam daun, sampah dan tanah di hutan dan habitat yang ditebang di sepanjang 200 kilometer di sepanjang Sungai Madre de Dios di tenggara Peru . Kami membuat hipotesis bahawa berdekatan dengan ASGM dan bandar perlombongan yang membakar amalgam emas Hg akan menjadi yang paling penting faktor yang mendorong kepekatan Hg atmosfera (GEM) dan pemendapan Hg basah (kerpasan tinggi). Memandangkan pemendapan merkuri kering (penembusan + sampah) berkaitan dengan tree struktur kanopi,21,24 kami juga menjangkakan kawasan hutan mempunyai input merkuri yang lebih tinggi daripada kawasan hutan yang ditebang bersebelahan, yang, memandangkan indeks kawasan daun yang tinggi dan potensi penangkapan merkuri, Satu perkara amat membimbangkan. Hutan Amazon yang utuh. Kami selanjutnya membuat hipotesis bahawa fauna tinggal di hutan berhampiran bandar perlombongan mempunyai paras merkuri yang lebih tinggi daripada fauna yang tinggal jauh dari kawasan perlombongan.
Penyiasatan kami berlaku di wilayah Madre de Dios di tenggara Peru Amazon, di mana lebih 100,000 hektar hutan telah ditebang untuk membentuk aluvial ASGM3 bersebelahan dengan, dan kadangkala di dalam, tanah terlindung dan rizab negara. Emas artisan dan skala kecil perlombongan di sepanjang sungai di rantau Amazon barat ini telah meningkat secara mendadak sepanjang dekad yang lalu25 dan dijangka meningkat dengan harga emas yang tinggi dan peningkatan kesalinghubungan ke pusat bandar melalui lebuh raya rentas lautan Aktiviti akan diteruskan 3. Kami memilih dua tapak tanpa sebarang perlombongan (Boca Manu dan Chilive , kira-kira 100 dan 50 km dari ASGM, masing-masing) - selepas ini dirujuk sebagai "tapak terpencil" - dan tiga tapak dalam kawasan perlombongan - selepas ini dirujuk sebagai tapak perlombongan "tapak terpencil" (Rajah 2A). Dua daripada perlombongan tapak terletak di hutan sekunder berhampiran bandar Boca Colorado dan La Bellinto, dan satu tapak perlombongan terletak di hutan pertumbuhan lama yang utuh di Los Amigos Conservation Konsesi. Ambil perhatian bahawa di lombong Boca Colorado dan Laberinto di lombong, wap merkuri yang dibebaskan daripada pembakaran amalgam merkuri-emas kerap berlaku, tetapi lokasi dan jumlah yang tepat tidak diketahui kerana aktiviti ini selalunya tidak formal dan rahsia;kami akan menggabungkan perlombongan dan merkuri Pembakaran aloi secara kolektif dirujuk sebagai "aktiviti ASGM". Di setiap tapak, kami memasang pensampel sedimen dalam kedua-dua musim kering dan hujan di kawasan lapang (kawasan penebangan hutan yang tidak mempunyai tumbuhan berkayu) dan di bawah kanopi pokok (hutan). kawasan) untuk sejumlah tiga acara bermusim (setiap satu berlangsung 1- 2 bulan) ) Pemendapan basah dan penurunan penembusan dikumpulkan secara berasingan, dan pensampel udara pasif telah digunakan di kawasan lapang untuk mengumpul GEM. Pada tahun berikutnya, berdasarkan pemendapan yang tinggi kadar yang diukur pada tahun pertama, kami memasang pengumpul pada enam plot hutan tambahan di Los Amigos.
Peta lima titik persampelan ditunjukkan sebagai bulatan kuning. Dua tapak (Boca Manu, Chilive) terletak di kawasan yang jauh dari perlombongan emas artisanal, dan tiga tapak (Los Amigos, Boca Colorado dan Laberinto) terletak di kawasan yang terjejas oleh perlombongan , dengan bandar perlombongan ditunjukkan sebagai segi tiga biru.Ilustrasi menunjukkan kawasan berhutan terpencil biasa dan kawasan hutan yang ditebang terjejas oleh perlombongan.Dalam semua rajah, garis putus-putus mewakili garis pemisah antara dua tapak terpencil (kiri) dan tiga tapak yang terjejas oleh perlombongan ( kanan).B Kepekatan unsur merkuri (GEM) gas di setiap tapak pada musim kemarau 2018 (n = 1 sampel bebas setiap tapak; simbol segi empat sama) dan musim hujan (n = 2 sampel bebas; simbol segi empat sama).C Jumlah kepekatan merkuri dalam kerpasan yang dikumpul di kawasan hutan (kotak hijau) dan penebangan hutan (kotak coklat) semasa musim kemarau 2018. Bagi semua plot kotak, garisan mewakili median, kotak menunjukkan Q1 dan Q3, misai mewakili 1.5 kali julat antara kuartil (n =5 sampel bebas bagi setiap tapak hutan, n = 4 sampel bebas bagi setiap sampel tapak penebangan hutan).D Jumlah kepekatan merkuri dalam daun yang dikumpul daripada kanopi Ficus insipida dan Inga feuillei semasa musim kemarau pada tahun 2018 (paksi kiri;simbol segi empat sama hijau tua dan segitiga hijau muda) dan daripada sampah pukal di atas tanah (paksi kanan; simbol bulatan hijau zaitun) .Nilai ditunjukkan sebagai min dan sisihan piawai (n = 3 sampel bebas setiap tapak untuk daun hidup, n = 1 sampel bebas untuk sampah).E Jumlah kepekatan merkuri dalam tanah atas (atas 0-5 cm) yang dikumpul di kawasan hutan (kotak hijau) dan kawasan penebangan hutan (plot kotak coklat) semasa musim kemarau 2018 (n = 3 sampel bebas setiap tapak ).Data untuk musim lain ditunjukkan dalam Rajah 1.S1 dan S2.
Kepekatan merkuri atmosfera (GEM) adalah selaras dengan ramalan kami, dengan nilai tinggi di sekitar aktiviti ASGM—terutamanya di sekitar bandar yang membakar amalgam Hg-emas—dan nilai rendah di kawasan yang jauh dari kawasan perlombongan aktif (Rajah 2B). kawasan terpencil, kepekatan GEM berada di bawah kepekatan latar belakang purata global di hemisfera selatan kira-kira 1 ng m-326. Sebaliknya, kepekatan GEM di ketiga-tiga lombong adalah 2-14 kali lebih tinggi daripada lombong terpencil, dan kepekatan di lombong berhampiran ( sehingga 10.9 ng m-3) adalah setanding dengan di kawasan bandar dan bandar, dan kadangkala melebihi di AS, Zon Perindustrian di China dan Korea 27. Corak PERMATA di Madre de Dios ini konsisten dengan pembakaran amalgam emas merkuri sebagai sumber utama merkuri atmosfera yang tinggi di kawasan terpencil Amazon ini.
Walaupun kepekatan GEM dalam kawasan lapang dikesan berdekatan dengan perlombongan, jumlah kepekatan merkuri dalam air terjun yang menembusi bergantung pada kedekatan dengan struktur perlombongan dan kanopi hutan. Model ini menunjukkan bahawa kepekatan GEM sahaja tidak meramalkan di mana merkuri tinggi akan dimendapkan dalam landskap. Kami mengukur yang tertinggi kepekatan merkuri dalam hutan matang utuh dalam kawasan perlombongan (Rajah 2C). Pemuliharaan Pemuliharaan Los Amigos mempunyai purata kepekatan tertinggi jumlah merkuri pada musim kemarau (julat: 18-61 ng L-1) yang dilaporkan dalam literatur dan boleh dibandingkan ke paras yang diukur di tapak yang tercemar oleh perlombongan cinnabar dan pembakaran arang batu industri.Perbezaan, 28 di Guizhou, China. Untuk pengetahuan kami, nilai ini mewakili fluks merkuri keluaran tahunan maksimum yang dikira menggunakan kepekatan merkuri musim kering dan basah serta kadar kerpasan (71 µg m-2 thn-1; Jadual Tambahan 1). Dua tapak perlombongan yang lain tidak mempunyai paras jumlah merkuri yang tinggi berbanding tapak terpencil (julat: 8-31 ng L-1; 22-34 µg m-2 thn-1). Dengan pengecualian Hg, hanya aluminium dan mangan telah meningkatkan daya pengeluaran di kawasan perlombongan, mungkin disebabkan oleh pembersihan tanah berkaitan perlombongan;semua unsur utama dan surih lain yang diukur tidak berbeza antara perlombongan dan kawasan terpencil (Fail Data Tambahan 1), penemuan yang konsisten dengan dinamik merkuri daun 29 dan pembakaran amalgam ASGM, dan bukannya habuk bawaan udara, sebagai sumber utama merkuri dalam kejatuhan menembusi .
Selain berfungsi sebagai penjerap untuk zarah dan merkuri gas, daun tumbuhan boleh menyerap dan mengintegrasikan GEM secara langsung ke dalam tisu30,31. Malah, di tapak yang berhampiran dengan aktiviti ASGM, sampah merupakan sumber utama pemendapan merkuri. Purata kepekatan Hg (0.080 –0.22 µg g−1) diukur dalam daun kanopi hidup dari ketiga-tiga tapak perlombongan melebihi nilai yang diterbitkan untuk hutan sederhana, boreal dan alpine di Amerika Utara, Eropah, dan Asia, serta hutan Amazon yang lain di Amerika Selatan, terletak di Amerika Selatan.Kawasan terpencil dan sumber titik berhampiran 32, 33, 34. Kepekatan adalah setanding dengan yang dilaporkan untuk merkuri daun di hutan campuran subtropika di China dan hutan Atlantik di Brazil (Rajah 2D)32,33,34. Mengikut model GEM, yang tertinggi jumlah kepekatan merkuri dalam sampah pukal dan daun kanopi diukur di hutan sekunder dalam kawasan perlombongan. Walau bagaimanapun, anggaran sisa merkuri fluks adalah tertinggi dalam hutan primer utuh di lombong Los Amigos, mungkin disebabkan oleh jisim sisa yang lebih besar. Kami mendarabkan yang sebelumnya melaporkan Peruvian Amazon 35 oleh Hg yang diukur dalam sampah (purata antara musim lembap dan musim kemarau) (Rajah 3A). Input ini menunjukkan bahawa kedekatan dengan kawasan perlombongan dan penutup kanopi pokok merupakan penyumbang penting kepada beban merkuri di ASGM di rantau ini.
Data ditunjukkan dalam hutan A dan kawasan penebangan hutan B. Kawasan penebangan hutan Los Amigos ialah pembersihan stesen lapangan yang membentuk sebahagian kecil daripada jumlah tanah. Fluks ditunjukkan dengan anak panah dan dinyatakan sebagai µg m-2 thn-1. Untuk atas 0-5 cm tanah, kolam ditunjukkan sebagai bulatan dan dinyatakan dalam μg m-2. Peratusan mewakili peratusan merkuri yang terdapat dalam kolam atau fluks dalam bentuk metilmerkuri. Purata kepekatan antara musim kemarau (2018 dan 2019) dan musim hujan (2018) untuk jumlah merkuri melalui hujan, kerpasan pukal dan sampah, untuk anggaran skala beban merkuri. Data metilmerkuri adalah berdasarkan musim kemarau 2018, satu-satunya tahun ia diukur. Lihat "Kaedah" untuk maklumat tentang pengiraan pengumpulan dan fluks.C Hubungan antara jumlah kepekatan merkuri dan indeks luas daun dalam lapan plot Pemuliharaan Pemuliharaan Los Amigos, berdasarkan regresi kuasa dua terkecil biasa.D Hubungan antara jumlah kepekatan merkuri dalam pemendakan dan jumlahkepekatan merkuri tanah permukaan untuk semua lima tapak di kawasan hutan (bulatan hijau) dan penebangan hutan (segi tiga coklat), mengikut regresi kuasa dua terkecil biasa (bar ralat menunjukkan sisihan piawai).
Menggunakan kerpasan jangka panjang dan data sampah, kami dapat menskalakan ukuran penembusan dan kandungan merkuri sampah daripada tiga kempen untuk memberikan anggaran fluks merkuri atmosfera tahunan untuk Konsesi Pemuliharaan Los Amigos (penembusan + jumlah sampah + pemendakan) untuk anggaran awal. Kami mendapati bahawa fluks merkuri atmosfera dalam hutan simpan bersebelahan dengan aktiviti ASGM adalah lebih daripada 15 kali lebih tinggi daripada kawasan hutan yang ditebang sekitar (137 berbanding 9 µg Hg m-2 thn-1; Rajah 3 A,B). anggaran paras merkuri di Los Amigos melebihi fluks merkuri yang dilaporkan sebelum ini berhampiran sumber merkuri di hutan di Amerika Utara dan Eropah (cth, pembakaran arang batu), dan setanding dengan nilai dalam perindustrian China 21,36 .Semua diberitahu, kira-kira 94 % daripada jumlah pemendapan merkuri di hutan terlindung Los Amigos dihasilkan oleh pemendapan kering (penembusan + sampah – merkuri kerpasan), sumbangan yang jauh lebih tinggi daripada kebanyakan pendahuluan lain.landskap st di seluruh dunia. Keputusan ini menyerlahkan paras tinggi merkuri yang memasuki hutan melalui pemendapan kering daripada ASGM dan kepentingan kanopi hutan dalam mengeluarkan merkuri yang berasal dari ASGM daripada atmosfera. Kami menjangkakan bahawa corak pemendapan Hg yang sangat diperkaya diperhatikan di kawasan hutan berhampiran ASGM aktiviti bukan unik untuk Peru.
Sebaliknya, kawasan hutan yang ditebang di kawasan perlombongan mempunyai paras merkuri yang lebih rendah, terutamanya melalui kerpasan lebat, dengan sedikit input merkuri melalui kejatuhan dan sampah. Kepekatan jumlah merkuri dalam sedimen pukal di kawasan lombong adalah setanding dengan yang diukur di kawasan terpencil (Rajah 2C). ).Min kepekatan (julat: 1.5–9.1 ng L-1) jumlah merkuri dalam kerpasan pukal musim kemarau adalah lebih rendah daripada nilai yang dilaporkan sebelum ini di Adirondacks New York37 dan secara amnya lebih rendah daripada di kawasan terpencil Amazon38.Oleh itu, input kerpasan pukal Hg adalah lebih rendah (8.6-21.5 µg Hg m-2 thn-1) di kawasan hutan yang ditebang bersebelahan berbanding dengan pola kepekatan GEM, melalui-drop dan sampah di tapak perlombongan, dan Tidak mencerminkan kedekatan dengan perlombongan .Oleh kerana ASGM memerlukan penebangan hutan, 2,3 kawasan yang dibersihkan di mana aktiviti perlombongan tertumpu mempunyai input merkuri yang lebih rendah daripada pemendapan atmosfera berbanding kawasan hutan berhampiran, walaupun pelepasan langsung ASGM bukan atmosfera (sepertitumpahan atau tailing unsur merkuri) berkemungkinan tinggi.Tinggi 22.
Perubahan dalam fluks merkuri yang diperhatikan di Amazon Peru didorong oleh perbezaan yang besar di dalam dan di antara tapak semasa musim kemarau (hutan dan penebangan hutan) (Rajah 2). Sebaliknya, kami melihat perbezaan intra-tapak dan antara tapak yang minimum serta fluks Hg yang rendah semasa musim hujan (Tambahan Rajah 1). Perbezaan bermusim ini (Rajah 2B) mungkin disebabkan oleh intensiti perlombongan dan pengeluaran habuk yang lebih tinggi pada musim kemarau. Peningkatan penebangan hutan dan pengurangan hujan semasa musim kemarau boleh meningkatkan habuk. pengeluaran, dengan itu meningkatkan jumlah zarah atmosfera yang menyerap merkuri. Pengeluaran merkuri dan habuk semasa musim kemarau boleh menyumbang kepada corak fluks merkuri dalam penebangan hutan berbanding kawasan berhutan Konsesi Pemuliharaan Los Amigos.
Memandangkan input merkuri daripada ASGM di Amazon Peru didepositkan ke dalam ekosistem daratan terutamanya melalui interaksi dengan kanopi hutan, kami menguji sama ada kepadatan kanopi pokok yang lebih tinggi (iaitu, indeks kawasan daun) akan membawa kepada input merkuri yang lebih tinggi. Di hutan utuh Los Amigos Konsesi Pemuliharaan, kami mengumpul penurunan kejatuhan daripada 7 plot hutan dengan ketumpatan kanopi yang berbeza. Kami mendapati bahawa indeks kawasan daun adalah peramal yang kuat bagi jumlah input merkuri melalui musim gugur, dan purata jumlah kepekatan merkuri melalui musim gugur meningkat dengan indeks luas daun (Rajah 3C). ).Banyak pembolehubah lain turut mempengaruhi input merkuri melalui penurunan, termasuk umur daun34, kekasaran daun, ketumpatan stomata, kelajuan angin39, pergolakan, suhu dan tempoh sebelum kering.
Selaras dengan kadar pemendapan merkuri tertinggi, tanah atas (0-5 cm) tapak hutan Los Amigos mempunyai jumlah kepekatan merkuri tertinggi (140 ng g-1 pada musim kemarau 2018; Rajah 2E). Tambahan pula, kepekatan merkuri adalah diperkaya merentasi keseluruhan profil tanah menegak yang diukur (julat 138–155 ng g-1 pada kedalaman 45 cm; Rajah Tambahan 3). Satu-satunya tapak yang menunjukkan kepekatan merkuri tanah permukaan tinggi semasa musim kemarau 2018 ialah tapak penebangan hutan berhampiran sebuah bandar perlombongan (Boca Colorado). Di tapak ini, kami membuat hipotesis bahawa kepekatan yang sangat tinggi mungkin disebabkan oleh pencemaran setempat merkuri unsur semasa pelakuran, kerana kepekatan tidak meningkat pada kedalaman (>5 cm). Pecahan pemendapan merkuri atmosfera hilang untuk melarikan diri dari tanah (iaitu merkuri yang dilepaskan ke atmosfera) disebabkan oleh penutupan kanopi juga mungkin jauh lebih rendah di kawasan hutan berbanding di kawasan yang ditebang hutan40, menunjukkan bahawa sebahagian besar merkuri dimendapkan untuk pemuliharaan.Kawasan itu kekal di dalam tanah. Jumlah kolam merkuri tanah di hutan primer Konservasi Pemuliharaan Los Amigos ialah 9100 μg Hg m-2 dalam 5 cm pertama dan lebih 80,000 μg Hg m-2 dalam 45 cm pertama.
Oleh kerana daun terutamanya menyerap merkuri atmosfera, bukannya merkuri tanah,30,31 dan kemudian mengangkut merkuri ini ke dalam tanah dengan jatuh, ada kemungkinan kadar pemendapan yang tinggi merkuri memacu corak yang diperhatikan dalam tanah. Kami mendapati korelasi yang kuat antara jumlah min kepekatan merkuri dalam tanah atas dan jumlah kepekatan merkuri di semua kawasan hutan, sedangkan tiada hubungan antara merkuri tanah atas dan jumlah kepekatan merkuri dalam kerpasan lebat di kawasan yang ditebang hutan (Rajah 3D). Corak yang sama juga jelas dalam hubungan antara kolam merkuri tanah atas dan jumlah fluks merkuri di kawasan hutan, tetapi tidak di kawasan penebangan hutan (kolam merkuri atas tanah dan jumlah kerpasan jumlah fluks merkuri).
Hampir semua kajian pencemaran merkuri terestrial yang dikaitkan dengan ASGM telah dihadkan kepada pengukuran jumlah merkuri, tetapi kepekatan metilmerkuri menentukan bioavailabiliti merkuri dan pengumpulan dan pendedahan nutrien seterusnya. Dalam ekosistem daratan, merkuri dimetilasi oleh mikroorganisma di bawah keadaan anoksik41,42, jadi ia adalah umumnya percaya bahawa tanah tanah tinggi mempunyai kepekatan metilmerkuri yang lebih rendah. Walau bagaimanapun, buat pertama kalinya, kami telah merekodkan kepekatan MeHg yang boleh diukur dalam tanah Amazon berhampiran ASGM, menunjukkan bahawa kepekatan MeHg yang tinggi melangkaui ekosistem akuatik dan ke dalam persekitaran daratan dalam kawasan yang terjejas oleh ASGM ini. , termasuk yang tenggelam semasa musim hujan.Tanah dan yang kekal kering sepanjang tahun. Kepekatan tertinggi metilmerkuri dalam tanah atas semasa musim kemarau 2018 berlaku di dua kawasan hutan lombong (Boca Colorado dan Rizab Los Amigos; 1.4 ng MeHg g−1, 1.4% Hg sebagai MeHg dan 1.1 ng MeHg g−1, masing-masing, pada 0.79% Hg (sebagai MeHg). Oleh kerana peratusan merkuri dalam bentuk metilmerkuri ini adalah setanding dengan lokasi daratan lain di seluruh dunia (Tambahan Rajah 4), kepekatan metilmerkuri yang tinggi kelihatan seperti disebabkan oleh jumlah input Merkuri yang tinggi dan penyimpanan jumlah merkuri yang tinggi dalam tanah, dan bukannya penukaran bersih merkuri tak organik yang ada kepada metilmerkuri (Tambahan Rajah 5). Keputusan kami mewakili ukuran pertama metilmerkuri dalam tanah berhampiran ASGM di Amazon Peru. Menurut Kajian lain telah melaporkan pengeluaran metilmerkuri yang lebih tinggi dalam landskap banjir dan gersang43,44 dan kami menjangkakan kepekatan metilmerkuri yang lebih tinggi di kawasan tanah lembap bermusim dan kekal hutan berhampiran yang mengalamibeban merkuri yang serupa.Walaupun methylmercury Sama ada terdapat risiko ketoksikan kepada hidupan liar darat berhampiran aktiviti perlombongan emas masih perlu ditentukan, tetapi hutan yang berhampiran dengan aktiviti ASGM ini mungkin menjadi titik panas untuk bioakumulasi merkuri dalam siratan makanan darat.
Implikasi kerja kami yang paling penting dan baru ialah mendokumentasikan pengangkutan kuantiti yang banyak merkuri ke dalam hutan bersebelahan dengan ASGM. Data kami mencadangkan bahawa merkuri ini boleh didapati dalam, dan bergerak melalui, siratan makanan darat. Selain itu, sejumlah besar merkuri disimpan dalam biojisim dan tanah dan berkemungkinan akan dilepaskan dengan perubahan guna tanah4 dan kebakaran hutan45,46. Amazon Peru tenggara ialah salah satu ekosistem vertebrata dan taksa serangga yang paling pelbagai secara biologi di Bumi. Kerumitan struktur yang tinggi dalam tropika purba yang utuh hutan menggalakkan biodiversiti burung48 dan menyediakan ceruk untuk pelbagai spesies yang tinggal di hutan49. Akibatnya, lebih daripada 50% kawasan Madre de Dios ditetapkan sebagai tanah terlindung atau rizab negara50. Tekanan antarabangsa untuk mengawal aktiviti ASGM haram di Rizab Negara Tambopata telah berkembang dengan ketara sepanjang dekad yang lalu, membawa kepada tindakan penguatkuasaan besar (Operación Mercurio) oleh kerajaan Perupada 2019.Walau bagaimanapun, penemuan kami mencadangkan bahawa kerumitan hutan yang mendasari biodiversiti Amazon menjadikan rantau ini sangat terdedah kepada pemuatan dan penyimpanan merkuri dalam landskap dengan peningkatan pelepasan merkuri berkaitan ASGM, yang membawa kepada fluks merkuri global melalui air.Pengukuran jumlah tertinggi yang dilaporkan adalah berdasarkan anggaran awal kami tentang fluks merkuri sampah yang tinggi di hutan utuh berhampiran ASGM. Walaupun penyiasatan kami berlaku di hutan dilindungi, corak input dan pengekalan merkuri tinggi akan digunakan pada mana-mana hutan primer pertumbuhan lama berhampiran aktiviti ASGM, termasuk zon penampan, jadi keputusan ini konsisten dengan hutan yang dilindungi dan tidak dilindungi.Hutan yang dilindungi adalah serupa. Oleh itu, risiko ASGM terhadap landskap merkuri bukan sahaja berkaitan dengan pengimportan langsung merkuri melalui pelepasan atmosfera, tumpahan dan tailing, tetapi juga dengan keupayaan landskap untuk menangkap, menyimpan dan menukar merkuri kepada lebih bioavailable. borang.berkaitan dengan potensi.metilmerkuri, menunjukkan kesan pembezaan pada kolam merkuri global dan hidupan liar darat bergantung pada litupan hutan berhampiran perlombongan.
Dengan mengasingkan merkuri atmosfera, hutan utuh berhampiran perlombongan emas artisanal dan skala kecil boleh mengurangkan risiko merkuri kepada ekosistem akuatik berhampiran dan takungan merkuri atmosfera global. Jika hutan ini ditebang untuk perlombongan atau aktiviti pertanian yang diperluaskan, sisa merkuri boleh dipindahkan dari darat ke akuatik ekosistem melalui kebakaran hutan, melarikan diri dan/atau air larian45, 46, 51, 52, 53.Di Amazon Peru, kira-kira 180 tan merkuri digunakan setiap tahun di ASGM54, di mana kira-kira satu perempat daripadanya dipancarkan ke atmosfera55, berdasarkan Konsesi Pemuliharaan di Los Amigos.Kawasan ini adalah kira-kira 7.5 kali jumlah keluasan tanah terlindung dan rizab alam semula jadi di rantau Madre de Dios (kira-kira 4 juta hektar), yang mempunyai bahagian terbesar tanah terlindung di mana-mana wilayah Peru yang lain, dan ini kawasan luas tanah hutan yang utuh.Sebahagiannya di luar jejari pemendapan ASGM dan merkuri.Oleh itu, penyerapan merkuri dalam hutan utuh tidak mencukupi untuk menghalang merkuri yang diperolehi ASGM daripada memasuki kolam merkuri atmosfera serantau dan global, mencadangkan kepentingan mengurangkan pelepasan merkuri ASGM.Nasib kuantiti yang besar merkuri yang disimpan dalam sistem daratan sebahagian besarnya dipengaruhi oleh dasar pemuliharaan.Keputusan masa hadapan tentang cara mengurus hutan utuh, terutamanya di kawasan berhampiran aktiviti ASGM, dengan itu mempunyai implikasi untuk mobilisasi merkuri dan bioavailabiliti sekarang dan dalam dekad akan datang.
Walaupun hutan boleh mengasingkan semua merkuri yang dilepaskan di hutan tropika, ia tidak akan menjadi ubat penawar untuk pencemaran merkuri, kerana siratan makanan darat juga mungkin terdedah kepada merkuri. Kita tahu sangat sedikit tentang kepekatan merkuri dalam biota dalam hutan yang utuh ini, tetapi ini yang pertama. pengukuran mendapan merkuri daratan dan metilmerkuri tanah mencadangkan bahawa paras merkuri yang tinggi dalam tanah dan metilmerkuri yang tinggi boleh meningkatkan pendedahan kepada mereka yang tinggal di hutan ini.Risiko untuk pengguna gred pemakanan tinggi.Data daripada kajian terdahulu mengenai bioakumulasi merkuri daratan di hutan sederhana telah mendapati bahawa kepekatan merkuri darah dalam burung berkorelasi dengan kepekatan merkuri dalam sedimen, dan burung penyanyi yang memakan makanan yang diperolehi sepenuhnya dari darat mungkin menunjukkan kepekatan merkuri Meningkat 56,57.Pendedahan merkuri yang tinggi dalam burung penyanyi dikaitkan dengan prestasi dan kejayaan pembiakan yang berkurangan, kemandirian anak berkurangan, perkembangan terjejas, perubahan tingkah laku, tekanan fisiologi dan kematian58,59. Jika model ini sesuai untuk Amazon Peru, fluks merkuri tinggi yang berlaku di hutan utuh boleh menyebabkan kepekatan merkuri yang tinggi dalam burung dan biota lain, dengan kemungkinan kesan buruk. Ini amat membimbangkan kerana rantau ini merupakan kawasan panas biodiversiti global60. Keputusan ini menekankan kepentingan menghalang perlombongan emas artisan dan skala kecil daripada berlaku dalam kawasan perlindungan negara dan zon penampan di sekeliling mereka.Merasmikan aktiviti ASGMes15,16 mungkin merupakan mekanisme untuk memastikan tanah yang dilindungi tidak dieksploitasi.
Untuk menilai sama ada merkuri yang dimendapkan di kawasan hutan ini memasuki siratan makanan darat, kami mengukur bulu ekor beberapa burung penyanyi penduduk dari Rizab Los Amigos (dijejaskan oleh perlombongan) dan Stesen Biologi Cocha Cashu (burung tua yang tidak terjejas).jumlah kepekatan merkuri.hutan pertumbuhan), 140 km dari tapak persampelan Bokamanu paling hulu kami. Bagi ketiga-tiga spesies di mana berbilang individu telah diambil sampel di setiap tapak, Hg dinaikkan pada burung Los Amigos berbanding dengan Cocha Cashu (Rajah 4). Ini corak berterusan tanpa mengira tabiat pemakanan, kerana sampel kami termasuk substory anti-pemakan Myrmotherula axillaris, anti-pemakan semut Phlegopsis nigromaculata, dan pemakan buah Pipra fasciicauda (1.8 [n = 10] vs. 0.9 μg g− 1 [n = 2], 4.1 [n = 10] lwn. 1.4 μg g-1 [n = 2], 0.3 [n = 46] lwn. 0.1 μg g-1 [n = 2]).Daripada 10 Phlegopsis nigromaculata individu yang diambil sampel di Los Amigos, 3 melebihi EC10 (kepekatan berkesan untuk pengurangan 10% dalam kejayaan pembiakan), 3 melebihi EC20, 1 melebihi EC30 (lihat kriteria EC dalam Evers58), dan tiada individu Cocha Mana-mana spesies Cashu melebihi EC10. Permulaan ini penemuan, dengan purata kepekatan merkuri 2-3 kali lebih tinggi dalam burung penyanyi dari hutan dilindungi bersebelahan dengan aktiviti ASGM,dan kepekatan merkuri individu sehingga 12 kali lebih tinggi, menimbulkan kebimbangan bahawa pencemaran merkuri daripada ASGM boleh memasuki siratan makanan darat.tahap kebimbangan yang besar.Keputusan ini menekankan kepentingan mencegah aktiviti ASGM di taman negara dan zon penampan di sekitarnya.
Data dikumpul di Konsesi Pemuliharaan Los Amigos (n = 10 untuk Myrmotherula axillaris [invertivore understory] dan Phlegopsi nigromaculata [invertivore yang mengikuti semut], n = 46 untuk Pipra fasciicauda [frugivore]; simbol segitiga merah) dan lokasi terpencil di Cocha Stesen Biologi Kashu (n = 2 setiap spesies; simbol bulatan hijau). Kepekatan berkesan (EC) ditunjukkan untuk mengurangkan kejayaan pembiakan sebanyak 10%, 20% dan 30% (lihat Evers58). Foto burung diubah suai daripada Schulenberg65.
Sejak 2012, tahap ASGM di Amazon Peru telah meningkat lebih daripada 40% di kawasan terlindung dan 2,25 atau lebih di kawasan yang tidak dilindungi. Penggunaan berterusan merkuri dalam perlombongan emas artisanal dan skala kecil boleh membawa kesan buruk kepada hidupan liar yang mendiami hutan ini.Walaupun pelombong berhenti menggunakan merkuri serta-merta, kesan bahan cemar ini dalam tanah boleh bertahan selama berabad-abad, dengan potensi untuk meningkatkan kerugian daripada penebangan hutan dan kebakaran hutan61,62.Oleh itu, pencemaran merkuri daripada ASGM mungkin berpanjangan. kesan ke atas biota hutan utuh bersebelahan dengan ASGM, risiko semasa dan risiko masa depan melalui pelepasan merkuri di hutan pertumbuhan lama dengan nilai pemuliharaan tertinggi.dan pengaktifan semula untuk memaksimumkan potensi pencemaran. Penemuan kami bahawa biota daratan mungkin berisiko tinggi terhadap pencemaran merkuri daripada ASGM seharusnya memberikan dorongan selanjutnya untuk usaha berterusan untuk mengurangkan pelepasan merkuri daripada ASGM. Usaha ini termasuk pelbagai pendekatan, daripada penangkapan merkuri yang agak mudah sistem penyulingan kepada pelaburan ekonomi dan sosial yang lebih mencabar yang akan merasmikan aktiviti dan mengurangkan insentif ekonomi untuk ASGM haram.
Kami mempunyai lima stesen dalam jarak 200 km dari Sungai Madre de Dios. Kami memilih tapak pensampelan berdasarkan kedekatannya dengan aktiviti ASGM intensif, kira-kira 50 km antara setiap tapak persampelan, boleh diakses melalui Sungai Madre de Dios (Rajah 2A). Kami mempunyai memilih dua tapak tanpa sebarang perlombongan (Boca Manu dan Chilive, masing-masing kira-kira 100 dan 50 km dari ASGM), selepas ini dirujuk sebagai "tapak terpencil". Kami memilih tiga tapak dalam kawasan perlombongan, selepas ini dirujuk sebagai "Tapak Perlombongan", dua tapak perlombongan di hutan sekunder berhampiran bandar Boca Colorado dan Laberinto, dan satu tapak perlombongan di hutan primer yang utuh.Konsesi Perlindungan Los Amigos.Sila ambil perhatian bahawa di tapak Boca Colorado dan Laberinto di kawasan perlombongan ini, wap merkuri dibebaskan daripada pembakaran amalgam merkuri-emas sering berlaku, tetapi lokasi dan jumlah sebenar tidak diketahui kerana aktiviti ini selalunya menyalahi undang-undang dan rahsia;kami akan menggabungkan perlombongan dan merkuri Pembakaran aloi secara kolektif dirujuk sebagai "aktiviti ASGM".Semasa musim kemarau 2018 (Julai dan Ogos 2018) dan musim hujan 2018 (Disember 2018) di kawasan pembersihan (kawasan penebangan hutan sepenuhnya bebas tumbuhan berkayu) dan di bawah kanopi pokok (kawasan hutan), kami Pensampel sedimen dipasang di lima tapak dan pada Januari 2019) untuk mengumpul pemendapan basah (n = 3) dan penurunan penembusan (n = 4), masing-masing. Sampel kerpasan dikumpulkan selama empat minggu dalam musim kemarau dan dua hingga tiga minggu pada musim hujan. Sepanjang tahun kedua persampelan musim kemarau (Julai dan Ogos 2019), kami memasang pengumpul (n = 4) di enam plot hutan tambahan di Los Amigos selama lima minggu, berdasarkan kadar pemendapan yang tinggi diukur pada tahun pertama, Terdapat sejumlah 7 plot hutan dan 1 plot penebangan hutan untuk Los Amigos. Jarak antara plot ialah 0.1 hingga 2.5 km. Kami mengumpul satu titik laluan GPS bagi setiap plot menggunakan GPS Garmin pegang tangan.
Kami mengerahkan pensampel udara pasif untuk merkuri di setiap lima lokasi kami semasa musim kemarau 2018 (Julai-Ogos 2018) dan musim hujan 2018 (Disember 2018-Januari 2019) selama dua bulan (PAS). Satu pensampel PAS telah digunakan bagi setiap tapak. semasa musim kemarau dan dua pensampel PAS digunakan semasa musim hujan.PAS (dibangunkan oleh McLagan et al. 63) mengumpul merkuri unsur gas (GEM) melalui resapan pasif dan penjerapan ke dalam sorben karbon yang diresapi sulfur (HGR-AC) melalui halangan resapan Radiello©. Halangan resapan PAS bertindak sebagai penghalang terhadap laluan spesies merkuri organik gas;oleh itu, hanya GEM diserap kepada karbon 64. Kami menggunakan pengikat kabel plastik untuk memasang PAS pada tiang kira-kira 1 m di atas tanah. Semua pensampel dimeterai dengan parafilem atau disimpan dalam beg plastik dua lapisan yang boleh ditutup semula sebelum dan selepas penggunaan. Kami mengumpul kosong medan dan mengembara kosong PAS untuk menilai pencemaran yang diperkenalkan semasa pensampelan, penyimpanan medan, penyimpanan makmal, dan pengangkutan sampel.
Semasa penggunaan kesemua lima tapak persampelan, kami meletakkan tiga pengumpul kerpasan untuk analisis merkuri dan dua pengumpul untuk analisis kimia lain, dan empat pengumpul lulus untuk analisis merkuri di tapak penebangan hutan.pengumpul dan dua pengumpul untuk analisis kimia lain. Pengumpul adalah satu meter di antara satu sama lain. Ambil perhatian bahawa walaupun kami mempunyai bilangan pengumpul yang konsisten dipasang di setiap tapak, dalam beberapa tempoh pengumpulan kami mempunyai saiz sampel yang lebih kecil disebabkan oleh banjir tapak, manusia gangguan dengan pengumpul, dan kegagalan sambungan antara tiub dan botol pengumpulan. Di setiap hutan dan tapak penebangan hutan, seorang pengumpul untuk analisis merkuri mengandungi botol 500-mL, manakala satu lagi mengandungi botol 250-mL;semua pengumpul lain untuk analisis kimia mengandungi botol 250-mL. Sampel ini disimpan dalam peti sejuk sehingga bebas peti sejuk, kemudian dihantar ke Amerika Syarikat di atas ais, dan kemudian disimpan beku sehingga analisis. Pengumpul untuk analisis merkuri terdiri daripada corong kaca yang diluluskan melalui tiub polimer blok stirena-etilena-butadiena-stirena baharu (C-Flex) dengan botol polietilena tereftalat Ester kopoliester glikol (PETG) baharu dengan gelung yang bertindak sebagai kunci wap. Pada penggunaan, semua botol PETG 250 mL telah diasidkan dengan 1 mL asid hidroklorik gred logam (HCl) surih dan semua 500 mL botol PETG telah diasidkan dengan 2 mL gred logam surih HCl. Pengumpul untuk analisis kimia lain terdiri daripada corong plastik yang disambungkan kepada botol polietilena melalui tiub C-Flex baharu dengan gelung yang bertindak sebagai kunci wap. Semua corong kaca, corong plastik dan botol polietilena telah dicuci dengan asid sebelum digunakan. Kami mengumpul sampel menggunakan protokol tangan kotor yang bersih (Kaedah EPA 1669), disimpan samsedingin mungkin sehingga kembali ke Amerika Syarikat, dan kemudian menyimpan sampel pada suhu 4°C sehingga analisis.Kajian terdahulu yang menggunakan kaedah ini telah menunjukkan pemulihan 90-110% untuk kosong makmal di bawah had pengesanan dan pancang standard37.
Di setiap lima tapak, kami mengumpul daun sebagai daun kanopi, mengambil sampel daun, sampah segar dan sampah pukal menggunakan protokol tangan bersih-kotor (Kaedah EPA 1669). Semua sampel dikumpulkan di bawah lesen pengumpulan daripada SERFOR , Peru dan diimport ke Amerika Syarikat di bawah lesen import USDA. Kami mengumpul daun kanopi daripada dua spesies pokok yang ditemui di semua tapak: spesies pokok yang baru muncul (Ficus insipida) dan pokok bersaiz sederhana (Inga feuilleei). Kami mengumpul daun daripada kanopi pokok menggunakan katapel Notch Big Shot semasa musim kemarau 2018, musim hujan 2018 dan musim kemarau 2019 (n = 3 setiap spesies). Kami mengumpul sampel rampasan daun (n = 1) dengan mengumpul daun daripada setiap plot daripada cawangan kurang daripada 2 m di atas tanah semasa musim kemarau 2018, musim hujan 2018 dan musim kemarau 2019. Pada tahun 2019, kami juga mengumpul sampel rampasan daun (n = 1) daripada 6 plot hutan tambahan di Los Amigos. Kami mengumpul sampah segar (“sampah pukal”) dalam bakul beralas plastik(n = 5) semasa musim hujan 2018 di semua lima tapak hutan dan semasa musim kemarau 2019 di plot Los Amigos (n = 5). Ambil perhatian bahawa sementara kami memasang bilangan bakul yang konsisten di setiap tapak, dalam beberapa tempoh pengumpulan , saiz sampel kami lebih kecil disebabkan oleh banjir tapak dan gangguan manusia terhadap pemungut. Semua bakul sampah diletakkan dalam jarak satu meter dari pengumpul air. Kami mengumpul sampah pukal sebagai sampel sampah tanah semasa musim kemarau 2018, musim hujan 2018, dan musim kemarau 2019. Semasa musim kemarau 2019, kami juga mengumpul sejumlah besar sampah merentasi semua plot Los Amigos kami. Kami menyejukkan semua sampel daun sehingga boleh dibekukan menggunakan peti sejuk, kemudian dihantar ke AS di atas ais, dan kemudian disimpan beku sehingga diproses.
Kami mengumpul sampel tanah dalam tiga kali ganda (n = 3) dari semua lima tapak (terbuka dan kanopi) dan plot Los Amigos semasa musim kemarau 2019 semasa ketiga-tiga peristiwa bermusim. Semua sampel tanah dikumpulkan dalam jarak satu meter dari pengumpul kerpasan. Kami mengumpul sampel tanah sebagai tanah atas di bawah lapisan sampah (0–5 cm) menggunakan pensampel tanah. Selain itu, semasa musim kemarau 2018, kami mengumpul teras tanah sehingga 45 cm dalam dan membahagikannya kepada lima segmen kedalaman. Di Laberinto, kami boleh hanya mengumpul satu profil tanah kerana paras air berada berhampiran dengan permukaan tanah. Kami mengumpul semua sampel menggunakan protokol tangan yang bersih dan kotor (Kaedah EPA 1669). Kami menyejukkan semua sampel tanah sehingga ia boleh dibekukan menggunakan peti sejuk, kemudian dihantar di atas ais ke Amerika Syarikat, dan kemudian disimpan beku sehingga diproses.
Gunakan sarang kabus yang ditetapkan pada waktu subuh dan senja untuk menangkap burung pada waktu paling sejuk hari itu. Di Rizab Los Amigos, kami meletakkan lima sarang kabus (1.8 × 2.4) di sembilan lokasi. Di Stesen Cocha Cashu Bio, kami meletakkan 8 hingga 10 sarang kabus (12 x 3.2 m) di 19 lokasi. Di kedua-dua tapak, kami mengumpul bulu ekor tengah pertama setiap burung, atau jika tidak, bulu tertua seterusnya. Kami menyimpan bulu dalam beg Ziploc bersih atau sampul manila dengan silikon. Kami mengumpul rekod fotografi dan ukuran morfometrik untuk mengenal pasti spesies mengikut Schulenberg65. Kedua-dua kajian disokong oleh SERFOR dan kebenaran daripada Majlis Penyelidikan Haiwan (IACUC). Apabila membandingkan kepekatan Hg bulu burung, kami memeriksa spesies yang bulunya dikumpulkan di Konsesi Pemuliharaan Los Amigos. dan Stesen Biologi Cocha Cashu (Myrmotherula axillaris, Phlegopsis nigromaculata, Pipra fasciicauda).
Untuk menentukan Indeks Kawasan Daun (LAI), data lidar dikumpul menggunakan Makmal Udara Tanpa Pemandu GatorEye, sistem udara tanpa pemandu gabungan sensor (lihat www.gatoreye.org untuk butiran, juga tersedia menggunakan pautan "2019 Peru Los Friends" Jun" ) 66.Lidar itu dikumpulkan di Konservasi Pemuliharaan Los Amigos pada Jun 2019, dengan ketinggian 80 m, kelajuan penerbangan 12 m/s, dan jarak 100 m antara laluan bersebelahan, jadi kadar liputan sisihan sisi mencapai 75 %.Ketumpatan mata yang diagihkan ke atas profil hutan menegak melebihi 200 mata setiap meter persegi. Kawasan penerbangan bertindih dengan semua kawasan pensampelan di Los Amigos semasa musim kemarau 2019.
Kami mengukur jumlah kepekatan Hg PERMATA yang dikumpul oleh PAS melalui spektroskopi desorpsi terma, pelakuran dan penyerapan atom (Kaedah USEPA 7473) menggunakan instrumen Hydra C (Teledyne, CV-AAS). Kami menentukur CV-AAS menggunakan Institut Piawaian Kebangsaan dan Bahan Rujukan Standard Teknologi (NIST) 3133 (penyelesaian standard Hg, 10.004 mg g-1) dengan had pengesanan 0.5 ng Hg. Kami melakukan Pengesahan Penentukuran Berterusan (CCV) menggunakan NIST SRM 3133 dan Standard Kawalan Kualiti (QCS) menggunakan NIST 1632e (arang batu bitumen, 135.1 mg g-1). Kami membahagikan setiap sampel ke dalam bot yang berbeza, meletakkannya di antara dua lapisan nipis serbuk natrium karbonat (Na2CO3), dan menutupnya dengan lapisan nipis aluminium hidroksida (Al(OH) 3) serbuk67.Kami mengukur jumlah kandungan HGR-AC bagi setiap sampel untuk membuang sebarang ketidakhomogenan dalam taburan Hg dalam sorben HGR-AC. Oleh itu, kami mengira kepekatan merkuri untuk setiap sampel berdasarkan jumlah jumlah merkuri yang diukur oleh setiap kapal dankeseluruhan kandungan sorben HGR-AC dalam PAS. Memandangkan hanya satu sampel PAS telah dikumpulkan dari setiap tapak untuk pengukuran kepekatan semasa musim kemarau 2018, kawalan kualiti kaedah dan jaminan dilakukan dengan mengelompokkan sampel dengan prosedur pemantauan kosong, piawaian dalaman dan matriks. -kriteria yang dipadankan.Semasa musim hujan 2018, kami mengulangi pengukuran sampel PAS.Nilai dianggap boleh diterima apabila perbezaan peratus relatif (RPD) bagi pengukuran piawaian CCV dan padanan matriks kedua-duanya berada dalam 5% daripada yang boleh diterima nilai, dan semua kekosongan prosedur adalah di bawah had pengesanan (BDL). Kami membetulkan jumlah merkuri kosong yang diukur dalam PAS menggunakan kepekatan yang ditentukan dari kosong medan dan perjalanan (0.81 ± 0.18 ng g-1, n = 5). Kami mengira GEM kepekatan menggunakan jumlah jisim merkuri terjerap yang diperbetulkan kosong dibahagikan dengan masa penggunaan dan kadar pensampelan (jumlah udara untuk mengeluarkan merkuri gas setiap unit masa;0.135 m3 hari-1)63,68, dilaraskan untuk suhu dan angin daripada World Weather Online Pengukuran suhu dan angin purata yang diperoleh untuk wilayah Madre de Dios68. Ralat piawai yang dilaporkan untuk kepekatan GEM yang diukur adalah berdasarkan ralat piawai luaran dijalankan sebelum dan selepas sampel.
Kami menganalisis sampel air untuk jumlah kandungan merkuri melalui pengoksidaan dengan bromin klorida selama sekurang-kurangnya 24 jam, diikuti dengan pengurangan klorida stannous dan analisis pembersihan dan perangkap, spektroskopi pendarfluor atom wap sejuk (CVAFS), dan pemisahan kromatografi gas (GC) (Kaedah EPA) 1631 daripada Tekran 2600 Automatic Total Mercury Analyzer, Rev. E). Kami melakukan CCV pada sampel musim kemarau 2018 menggunakan piawaian merkuri akueus diperakui Ultra Scientific (10 μg L-1) dan pengesahan penentukuran awal (ICV) menggunakan bahan rujukan diperakui NIST 1641D (merkuri dalam air, 1.557 mg kg-1) ) dengan had pengesanan 0.02 ng L-1. Untuk sampel musim hujan 2018 dan musim kemarau 2019, kami menggunakan Brooks Rand Instruments Total Mercury Standard (1.0 ng L−1 ) untuk penentukuran dan CCV dan berbilang unsur Spektrometri Jisim Plasma Berganding Induktif SPEX Centriprep (ICP-MS) untuk penyelesaian ICV standard 2 A dengan had pengesanan 0.5 ng L-1.Semua piawaian dipulihkan dalam 15% daripada nilai yang boleh diterima.Field kosong, kosong pencernaan dan kosong analitik adalah semua BDL.
Kami membekukan sampel tanah dan daun yang dikeringkan selama lima hari. Kami menghomogenkan sampel dan menganalisisnya untuk jumlah merkuri melalui penguraian terma, pengurangan pemangkin, pelakuran, nyahjerapan dan spektroskopi penyerapan atom (kaedah EPA 7473) pada Penganalisis Merkuri Langsung Milestone (DMA) -80).Untuk sampel musim kemarau 2018, kami melakukan ujian DMA-80 menggunakan NIST 1633c (abu terbang, 1005 ng g-1) dan bahan rujukan yang diperakui Majlis Penyelidikan Kanada MESS-3 (mendap laut, 91 ng g -1).Penentukuran.Kami menggunakan NIST 1633c untuk CCV dan MS dan MESS-3 untuk QCS dengan had pengesanan 0.2 ng Hg. Untuk sampel musim hujan 2018 dan musim kemarau 2019, kami menentukur DMA-80 menggunakan Brooks Rand Instruments Total Mercury Standard (1.0). ng L−1).Kami menggunakan Bahan Rujukan Standard NIST 2709a (tanah San Joaquin, 1100 ng g-1) untuk CCV dan MS dan DORM-4 (protein ikan, 410 ng g-1) untuk QCS dengan had pengesanan 0.5 ng Hg.Untuk semua musim, kami menganalisis semua sampel dalam nilai pendua dan diterima apabila RPD antara kedua-dua sampel berada dalam lingkungan 10%. Purata pemulihan untuk semua standard dan lonjakan matriks berada dalam 10% daripada nilai yang boleh diterima, dan semua kosong adalah BDL.Semua kepekatan yang dilaporkan adalah berat kering.
Kami menganalisis metilmerkuri dalam sampel air daripada ketiga-tiga aktiviti bermusim, sampel daun dari musim kemarau 2018 dan sampel tanah daripada ketiga-tiga aktiviti bermusim. Kami mengekstrak sampel air dengan asid sulfurik gred surih untuk sekurang-kurangnya 24 jam, 69 daun tercerna dengan 2 % kalium hidroksida dalam metanol selama sekurang-kurangnya 48 jam pada 55°C selama sekurang-kurangnya 70 jam, dan tanah dicerna oleh gelombang mikro dengan asid HNO3 gred logam surih71,72.Kami menganalisis sampel musim kemarau 2018 melalui etilasi air menggunakan natrium tetraethylborate, pembersihan dan perangkap, dan CVAFS pada spektrometer Tekran 2500 (kaedah EPA 1630). Kami menggunakan piawaian MeHg makmal bertauliah Frontier Geosciences dan QCS sedimen menggunakan ERM CC580 untuk penentukuran dan CCV. had pengesanan kaedah 0.2 ng L-1. Kami menganalisis sampel musim kemarau 2019 menggunakan natrium tetraetilborat untuk etilasi air, pembersihan dan perangkap, CVAFS, GC dan ICP-MS pada Agilent 770 (kaedah EPA 1630)73. Kami menggunakan Piawaian metilmerkuri Brooks Rand Instruments (1 ng L−1) untuk penentukuran dan CCV dengan had pengesanan kaedah sebanyak 1 pg.
Di Makmal Toksikologi Institut Biodiversiti kami (Portland, Maine, Amerika Syarikat), had pengesanan kaedah ialah 0.001 μg g-1. Kami menentukur DMA-80 menggunakan DOLT-5 (hati ikan anjing, 0.44 μg g-1), CE-464 (5.24). μg g-1), dan NIST 2710a (tanah Montana, 9.888 μg g-1) .Kami menggunakan DOLT-5 dan CE-464 untuk CCV dan QCS. Purata pemulihan untuk semua piawai adalah dalam 5% daripada nilai yang boleh diterima dan semua kosong adalah BDL.Semua replika berada dalam 15% RPD.Semua kepekatan merkuri jumlah bulu yang dilaporkan adalah berat segar (fw).
Kami menggunakan penapis membran 0.45 μm untuk menapis sampel air untuk analisis kimia tambahan. Kami menganalisis sampel air untuk anion (klorida, nitrat, sulfat) dan kation (kalsium, magnesium, kalium, natrium) dengan kromatografi ion (kaedah EPA 4110B) [USEPA, 2017a] menggunakan kromatografi ion Dionex ICS 2000 .Semua piawaian dipulihkan dalam 10% daripada nilai yang boleh diterima dan semua kosong adalah BDL. Kami menggunakan Thermofisher X-Series II untuk menganalisis unsur surih dalam sampel air dengan spektrometri jisim plasma yang digabungkan secara induktif.Instrumen piawaian penentukuran disediakan melalui pencairan bersiri piawaian air yang diperakui NIST 1643f. Semua ruang kosong ialah BDL.
Semua fluks dan kolam yang dilaporkan dalam teks dan angka menggunakan nilai kepekatan min untuk musim kering dan hujan. Lihat Jadual Tambahan 1 untuk anggaran kolam dan fluks (purata fluks tahunan untuk kedua-dua musim) menggunakan kepekatan terukur minimum dan maksimum semasa musim kering dan hujan.Kami mengira fluks merkuri hutan daripada Konsesi Pemuliharaan Los Amigos sebagai jumlah input merkuri melalui titisan dan sampah.Kami mengira fluks Hg daripada penebangan hutan daripada pemendapan Hg kerpasan pukal.Menggunakan ukuran hujan harian dari Los Amigos (dikumpul sebagai sebahagian daripada EBLA dan tersedia daripada ACCA atas permintaan), kami mengira purata hujan tahunan terkumpul sepanjang dekad yang lalu (2009-2018) adalah kira-kira 2500 mm tahun-1 . Ambil perhatian bahawa pada tahun kalendar 2018, hujan tahunan adalah hampir dengan purata ini ( 2468mm), manakala bulan paling basah (Januari, Februari dan Disember) menyumbang kira-kira separuh daripada hujan tahunan (1288mm daripada 2468mm) .Oleh itu, kami menggunakan purata kepekatan musim basah dan kering dalam semua pengiraan fluks dan kolam. Ini juga membolehkan kami mempertimbangkan bukan sahaja perbezaan dalam kerpasan antara musim lembap dan kering, tetapi juga perbezaan dalam tahap aktiviti ASGM antara dua musim ini. nilai kesusasteraan fluks merkuri tahunan yang dilaporkan dari hutan tropika berbeza-beza antara kepekatan merkuri yang berkembang dari musim kemarau dan musim hujan atau hanya dari musim kemarau, apabila membandingkan fluks yang dikira dengan nilai literatur, kami terus membandingkan fluks merkuri yang dikira kami, manakala kajian lain mengambil sampel dalam kedua-dua musim kering dan musim lembap, dan menganggarkan semula fluks kami menggunakan hanya kepekatan merkuri musim kering apabila kajian lain mengambil sampel hanya pada musim kering (cth, 74).
Untuk menentukan jumlah kandungan merkuri tahunan sepanjang hujan, hujan pukal dan sampah di Los Amigos, kami menggunakan perbezaan antara musim kering (purata semua tapak Los Amigos pada 2018 dan 2019) dan jumlah purata musim hujan (purata 2018). kepekatan merkuri.Untuk jumlah kepekatan merkuri di lokasi lain, purata kepekatan antara musim kemarau 2018 dan musim hujan 2018 telah digunakan.Untuk beban metilmerkuri, kami menggunakan data dari musim kemarau 2018, satu-satunya tahun metilmerkuri diukur. Untuk menganggar fluks merkuri sampah, kami menggunakan anggaran literatur tentang kadar sampah dan kepekatan merkuri yang dikumpul daripada daun dalam bakul sampah pada 417 g m-2 yr-1 di Amazon Peru. Untuk kolam Hg tanah di 5 cm atas tanah, kami menggunakan jumlah Hg tanah yang diukur (musim kemarau 2018 dan 2019, musim hujan 2018) dan kepekatan MeHg pada musim kemarau 2018, dengan anggaran ketumpatan pukal 1.25 g cm-3 di Amazon Brazil75. Kami hanya boleh plaksanakan pengiraan belanjawan ini di tapak kajian utama kami, Los Amigos, di mana set data hujan jangka panjang tersedia, dan di mana struktur hutan yang lengkap membenarkan penggunaan anggaran sampah yang dikumpul sebelum ini.
Kami memproses talian penerbangan lidar menggunakan aliran kerja pasca pemprosesan berbilang skala GatorEye, yang secara automatik mengira awan titik gabungan bersih dan produk raster, termasuk model ketinggian digital (DEM) pada resolusi 0.5 × 0.5 m. Kami menggunakan DEM dan membersihkan awan titik lidar (WGS-84, UTM 19S Meter) sebagai input kepada aliran kerja GatorEye Leaf Area Density (G-LAD), yang mengira anggaran luas daun yang ditentukur untuk setiap voxel (m3) ( m2) merentasi tanah di bahagian atas kanopi pada resolusi 1 × 1 × 1 m, dan LAI terbitan (jumlah LAD dalam setiap lajur menegak 1 × 1 m). Nilai LAI bagi setiap titik GPS yang diplot kemudiannya diekstrak.
Kami melakukan semua analisis statistik menggunakan perisian statistik versi R 3.6.176 dan semua visualisasi menggunakan ggplot2. Kami melakukan ujian statistik menggunakan alfa 0.05. Hubungan antara dua pembolehubah kuantitatif dinilai menggunakan regresi kuasa dua terkecil biasa. Kami melakukan perbandingan antara tapak menggunakan ujian Kruskal bukan parametrik dan ujian Wilcox berpasangan.
Semua data yang disertakan dalam manuskrip ini boleh didapati dalam Maklumat Tambahan dan fail data yang berkaitan. Conservación Amazónica (ACCA) menyediakan data pemendakan atas permintaan.
Majlis Pertahanan Sumber Asli.Emas Artisanal: Peluang untuk Pelaburan Bertanggungjawab – Ringkasan.Melabur dalam Ringkasan Emas Artisanal v8 https://www.nrdc.org/sites/default/files/investing-artisanal-gold-summary.pdf (2016).
Asner, GP & Tupayachi, R. Kehilangan hutan terlindung yang dipercepatkan akibat perlombongan emas di Amazon.environment.reservoir.Wright.12, 9 (2017) Peru.
Espejo, JC et al.Penyahhutanan dan degradasi hutan daripada perlombongan emas di Amazon Peru: tinjauan 34 tahun.Remote Sensing 10, 1–17 (2018).
Gerson, Jr. et al.Peluasan tasik buatan memburukkan lagi pencemaran merkuri daripada perlombongan emas.sains.Maju.6, eabd4953 (2020).
Dethier, EN, Sartain, SL & Lutz, DA Paras air tinggi dan penyongsangan bermusim bagi sedimen terampai sungai di kawasan panas biodiversiti tropika akibat perlombongan emas artisanal.Process.National Academy of Sciences.science.US 116, 23936–23941 (2019).
Abe, CA et al.Memodelkan kesan perubahan tutupan tanah pada kepekatan sedimen dalam lembangan Amazon perlombongan emas.register.environment.often.19, 1801–1813 (2019).
Masa siaran: Feb-24-2022