Tack för att du besöker Nature.com. Webbläsarversionen du använder har begränsat stöd för CSS. För bästa upplevelse rekommenderar vi att du använder en uppdaterad webbläsare (eller stänger av kompatibilitetsläget i Internet Explorer). Under tiden, för att säkerställa fortsatt support kommer vi att visa webbplatsen utan stilar och JavaScript.
Kvicksilverutsläppen från hantverksmässig och småskalig guldbrytning över det södra halvklotet överträffar kolförbränning som världens största kvicksilverkälla. Vi undersöker kvicksilveravsättning och lagring i den peruanska Amazonas, starkt påverkad av hantverksmässig guldbrytning. Intakta skogar i den peruanska Amazonas nära guldgruvor fick extremt höga kvicksilverinsatser, med förhöjd total mängd och metylkvicksilver i atmosfären, kronblad och jord. Här visar vi för första gången att intakta skogstak nära hantverksmässiga guldgruvor fångar upp stora mängder partikelformigt och gasformigt kvicksilver med proportionerliga hastigheter Vi dokumenterar betydande kvicksilveransamling i jord, biomassa och bofasta sångfåglar i några av de mest skyddade och biologiska mångfaldsområdena i Amazonas, vilket väcker viktiga frågor om hur kvicksilverföroreningar begränsar moderna och framtida bevarandeinsatser i dessa tropiska ekosystemfrågor. .
En växande utmaning för tropiska skogsekosystem är hantverksmässig och småskalig guldbrytning (ASGM). Denna form av guldbrytning förekommer i mer än 70 länder, ofta informellt eller olagligt, och står för cirka 20 % av världens guldproduktion1.Medan ASGM är en viktig försörjning för lokala samhällen, det resulterar i utbredd avskogning2,3, omfattande omvandling av skogar till dammar4, högt sedimentinnehåll i närliggande floder5,6 och är en stor bidragande orsak till den globala atmosfären Utsläpp av kvicksilver (Hg) och största källor till sötvattenkvicksilver 7. Många intensifierade ASGM-platser är belägna i globala hotspots för biologisk mångfald, vilket resulterar i förlust av mångfald8, förlust av känsliga arter9 och mänskliga10,11,12 och apexpredatorer13, 14 hög exponering för kvicksilver. Uppskattningsvis 675–1000 ton Hg yr-1 förångas och släpps ut i den globala atmosfären från ASGM-verksamhet årligen7. Användningen av stora kvantiteter kvicksilver vid hantverksmässig och småskalig guldbrytning har flyttat stora källorav atmosfäriska kvicksilverutsläpp från det globala norr till det globala söder, med implikationer för kvicksilveröden, transport- och exponeringsmönster. Dock är lite känt om ödet för dessa atmosfäriska kvicksilverutsläpp och deras depositions- och ackumuleringsmönster i ASGM-influerade landskap.
Den internationella Minamatakonventionen om kvicksilver trädde i kraft 2017, och artikel 7 behandlar specifikt kvicksilverutsläpp från hantverksmässig och småskalig guldbrytning. I ASGM tillsätts flytande elementärt kvicksilver till sediment eller malm för att separera guld. Amalgamet värms sedan upp, koncentrera guldet och släppa ut gasformigt elementärt kvicksilver (GEM; Hg0) i atmosfären. Detta trots ansträngningar från grupper som FN:s miljöprogram (UNEP) Global Mercury Partnership, FN:s organisation för industriell utveckling (UNIDO) och icke-statliga organisationer för att uppmuntra gruvarbetare för att minska kvicksilverutsläppen. När detta skrivs 2021 har 132 länder, inklusive Peru, undertecknat Minamatakonventionen och har börjat utveckla nationella handlingsplaner för att specifikt ta itu med ASGM-relaterade kvicksilverutsläppsminskningar. Akademiker har efterlyst dessa nationella handlingsplaner för att vara inkluderande, hållbar och holistisk, med hänsyn till socioekonomiska drivkrafter och miljörisker15,16,17,18.Nuvarande planer för att ta itu med konsekvenserna av kvicksilver i miljön fokuserar på kvicksilverrisker i samband med hantverksmässig och småskalig guldbrytning nära akvatiska ekosystem, som involverar gruvarbetare och människor som bor nära amalgambränning och samhällen som konsumerar stora mängder rovfisk. Yrkesmässig exponering för kvicksilver genom inandning av kvicksilverånga från förbränning av amalgam, exponering för kvicksilver i kosten genom konsumtion av fisk och bioackumulering av kvicksilver i vattenlevande näringsnät har varit i fokus för den mesta ASGM-relaterade vetenskapliga forskningen, inklusive i Amazonas.Tidigare studier (se t.ex. Lodenius och Malm19).
Terrestra ekosystem riskerar också att exponeras för kvicksilver från ASGM. Atmosfäriskt Hg som frigörs från ASGM eftersom GEM kan återvända till det terrestra landskapet genom tre huvudvägar20 (Fig. 1): GEM kan adsorberas till partiklar i atmosfären, som sedan fångas upp av ytor;GEM kan absorberas direkt av växter och införlivas i deras vävnader;slutligen kan GEM oxideras till Hg(II)-arter, som kan avsättas i torrt tillstånd, adsorberas i atmosfäriska partiklar eller dras in i regnvatten. Dessa vägar tillför kvicksilver till marken genom fallvatten (dvs. nederbörd, respektive.Våtdeposition kan bestämmas av kvicksilverflöden i sediment som samlats i öppna ytor.Torrdeposition kan bestämmas som summan av kvicksilverflödet i strö och kvicksilverflödet under hösten minus kvicksilverflödet i nederbörd.Ett antal studier har dokumenterat anrikning av kvicksilver i terrestra och akvatiska ekosystem i nära anslutning till ASGM-aktivitet (se t.ex. sammanfattande tabell i Gerson et al. 22), troligen som ett resultat av både sedimentärt kvicksilvertillförsel och direkt kvicksilverutsläpp. kvicksilverdeposition nära ASGM kan bero på förbränning av kvicksilver-guld amalgam, det är oklart hur detta Hg transporteras i det regionala landskapet och den relativa betydelsen av olika depositioneralla vägar nära ASGM.
Kvicksilver som emitteras som gasformigt elementärt kvicksilver (GEM; Hg0) kan deponeras i landskapet genom tre atmosfäriska vägar. För det första kan GEM oxideras till joniskt Hg (Hg2+), som kan fångas in i vattendroppar och avsättas på bladytor som våta eller torra avlagringar. För det andra kan GEM adsorbera atmosfäriskt partikelmaterial (Hgp), som fångas upp av löv och sköljs in i landskapet genom vattenfall tillsammans med det fångade joniska Hg. För det tredje kan GEM absorberas i bladvävnad, medan Hg deponeras i landskapet som strö. Tillsammans med fallande vatten och skräp betraktas som en uppskattning av total kvicksilveravsättning. Även om GEM också kan diffundera och adsorberas direkt till jord och skräp77, är detta kanske inte den primära vägen för kvicksilver in i terrestra ekosystem.
Vi förväntar oss att koncentrationerna av gasformigt elementärt kvicksilver kommer att minska med avståndet från kvicksilverutsläppskällor. Eftersom två av de tre vägarna för kvicksilveravlagring i landskap (genom fall och nedskräpning) beror på kvicksilverinteraktioner med växtytor, kan vi också förutsäga den hastighet med vilken kvicksilver är deponeras i ekosystem och hur allvarlig den är för djur. Risken för påverkan bestäms av vegetationsstrukturen, vilket framgår av observationer i boreala och tempererade skogar på nordliga breddgrader23. Men vi inser också att ASGM-aktivitet ofta förekommer i tropikerna, där baldakinstrukturen och den relativa mängden av exponerad bladyta varierar kraftigt. Den relativa betydelsen av kvicksilveravsättningsvägar i dessa ekosystem har inte tydligt kvantifierats, särskilt för skogar nära kvicksilverutsläppskällor, vars intensitet sällan observeras i boreala skogar. studie, ställer vi följande frågor: (1) Hur gör gasformiga elementärt kvicksilver koncentrationer ochdeponeringsvägar varierar med närheten till ASGM och bladareans index för det regionala krontaket?(2) Är kvicksilverlagring i marken relaterad till atmosfäriska tillförsel?(3) Finns det bevis på förhöjd kvicksilverbioackumulering i skogslevande sångfåglar nära ASGM? Denna studie är den första att undersöka kvicksilveravsättning nära ASGM-aktivitet och hur kapelltäcket korrelerar med dessa mönster, och den första att mäta koncentrationer av metylkvicksilver (MeHg) i det peruanska Amazonaslandskapet. Vi mätte GEM i atmosfären och total nederbörd, penetration, total kvicksilver och metylkvicksilver i löv, skräp och jord i skog och avskogade livsmiljöer längs en 200 kilometer lång sträcka av floden Madre de Dios i sydöstra Peru. Vi antog att närheten till ASGM och gruvstäder som bränner Hg-guld amalgam skulle vara den viktigaste faktorer som driver atmosfäriska Hg-koncentrationer (GEM) och våt Hg-deposition (hög nederbörd). Eftersom torr kvicksilverdeposition (penetration + strö) är relaterad till tree baldakinstruktur,21,24 vi förväntar oss också att skogsområden kommer att ha högre kvicksilvertillförsel än närliggande avskogade områden, vilket, med tanke på det höga bladareaindexet och kvicksilverfångstpotentialen, En punkt är särskilt oroande. Intakt Amazonskog. Vi antog vidare att faunan Boende i skogar nära gruvstäder hade högre kvicksilverhalter än fauna som bodde långt från gruvområden.
Våra undersökningar ägde rum i provinsen Madre de Dios i sydöstra peruanska Amazonas, där mer än 100 000 hektar skog har avskogats för att bilda alluvial ASGM3 intill, och ibland inom, skyddade marker och nationella reservat. Hantverksmässigt och småskaligt guld gruvdrift längs floder i denna västra Amazonasregion har ökat dramatiskt under det senaste decenniet25 och förväntas öka med höga guldpriser och ökad anslutning till stadskärnor via transoceana motorvägar. Aktiviteterna kommer att fortsätta 3. Vi valde två platser utan någon gruvdrift (Boca Manu och Chilive , cirka 100 respektive 50 km från ASGM) – hädanefter kallade ”avlägsna platser” – och tre platser inom gruvområdet – hädanefter benämnda ”avlägsna platser” gruvplats” (Fig. 2A). Två av gruvdriften platserna ligger i sekundärskog nära städerna Boca Colorado och La Bellinto, och en gruvplats ligger i en intakt gammal skog på Los Amigos Conservation Concession. Notera att vid gruvorna i Boca Colorado och Laberinto förekommer kvicksilverånga som frigörs från förbränning av kvicksilver-guld amalgam ofta, men den exakta platsen och mängden är okända eftersom dessa aktiviteter ofta är informella och hemliga;vi kommer att kombinera gruvdrift och kvicksilver Förbränning av legeringar kallas gemensamt för "ASGM-aktivitet". På varje plats installerade vi sedimentprovtagare både under torr- och regnperioden i hyggen (avskogningsområden helt utan vedväxter) och under trädkronor (skogar) områden) för totalt tre säsongsbetonade evenemang (vardera pågick 1-2 månader) ) Våtdeponering och penetrationsfall samlades in separat, och passiva luftprovtagare placerades ut i det öppna utrymmet för att samla in GEM. Följande år, baserat på den höga depositionen priser uppmätt under det första året installerade vi samlare på ytterligare sex skogstomter i Los Amigos.
Kartorna över de fem provtagningspunkterna visas som gula cirklar. Två platser (Boca Manu, Chilive) är belägna i områden långt från hantverksmässig guldbrytning, och tre platser (Los Amigos, Boca Colorado och Laberinto) ligger i områden som påverkas av gruvdrift , med gruvstäder visade som blå trianglar. Illustrationen visar ett typiskt avlägset skogs- och avskogat område som påverkas av gruvdrift. I alla figurer representerar den streckade linjen skiljelinjen mellan de två avlägsna platserna (vänster) och de tre gruv-påverkade platserna ( höger).B Koncentrationer av gasformigt elementärt kvicksilver (GEM) på varje plats under torrperioden 2018 (n = 1 oberoende prov per plats; fyrkantiga symboler) och våtsäsong (n = 2 oberoende prov; fyrkantiga symboler) årstider.C Totala kvicksilverkoncentrationer i nederbörd som samlats in i områden med skog (grön boxplot) och avskogning (brun boxplot) under torrperioden 2018. För alla boxplots representerar linjer median, rutor visar Q1 och Q3, morrhår representerar 1,5 gånger interkvartilområdet (n =5 oberoende prover per skogsplats, n = 4 oberoende prov per avskogningsplatsprov).D Totala kvicksilverkoncentrationer i löv som samlats in från baldakinen av Ficus insipida och Inga feuillei under torrperioden 2018 (vänster axel;mörkgröna fyrkantiga respektive ljusgröna triangelsymboler) och från bulkströ på marken (höger axel; olivgröna cirkelsymboler) . Värden visas som medelvärde och standardavvikelse (n = 3 oberoende prover per plats för levande löv, n = 1 oberoende prov för strö).E Totala kvicksilverkoncentrationer i matjorden (översta 0-5 cm) som samlats in i skogsområden (grön boxplot) och avskogning (brun boxplot) under torrperioden 2018 (n = 3 oberoende prover per plats ).Data för andra årstider visas i figur 1.S1 och S2.
Atmosfäriska kvicksilverkoncentrationer (GEM) var i linje med våra förutsägelser, med höga värden kring ASGM-aktivitet – särskilt runt städer som bränner Hg-guld amalgam – och låga värden i områden långt från aktiva gruvområden (Fig. 2B). avlägsna områden är GEM-koncentrationerna under den globala genomsnittliga bakgrundskoncentrationen på södra halvklotet på cirka 1 ng m-326. Däremot var GEM-koncentrationerna i alla tre gruvor 2-14 gånger högre än i avlägsna gruvor, och koncentrationerna i närliggande gruvor ( upp till 10,9 ng m-3) var jämförbara med dem i stads- och stadsområden, och översteg ibland de i USA, industrizoner i Kina och Korea 27. Detta GEM-mönster i Madre de Dios överensstämmer med kvicksilver-guld amalgambränning som den huvudsakliga källan till förhöjt atmosfäriskt kvicksilver i denna avlägsna Amazonasregion.
Medan GEM-koncentrationer i gläntorna spårade närheten till gruvdrift, berodde totala kvicksilverkoncentrationer i inträngande vattenfall på närheten till gruvdrift och skogstakstruktur. Denna modell antyder att GEM-koncentrationerna ensamma inte förutsäger var högt kvicksilver kommer att deponeras i landskapet. Vi mätte den högsta kvicksilverkoncentrationer i intakta mogna skogar inom gruvområdet (Fig. 2C). Los Amigos Conservation Conservation hade de högsta genomsnittliga koncentrationerna av totalt kvicksilver under torrperioden (intervall: 18-61 ng L-1) rapporterade i litteraturen och var jämförbara till nivåer som mäts på platser som är förorenade av cinnoberbrytning och industriell kolförbränning.Difference, 28 i Guizhou, Kina. Såvitt vi vet representerar dessa värden de maximala årliga genomströmningskvicksilverflödena beräknade med användning av kvicksilverkoncentrationer och nederbördshastigheter under torr- och våtperioden (71 µg m-2 år-1; kompletterande tabell 1). De andra två gruvplatserna hade inte förhöjda nivåer av totalt kvicksilver jämfört med de avlägsna platserna (intervall: 8-31 ng L-1; 22-34 µg m-2 år-1). Med undantag för Hg, endast aluminium och mangan hade förhöjd genomströmning i gruvområdet, troligen på grund av gruvrelaterad markrensning;alla andra uppmätta huvud- och spårämnen varierade inte mellan gruv- och avlägsna områden (Supplementary Data File 1 ), ett fynd som överensstämmer med bladkvicksilverdynamik 29 och ASGM-amalgamförbränning, snarare än luftburet damm, som den huvudsakliga källan till kvicksilver i det penetrerande fallet .
Förutom att fungera som adsorbenter för partikelformigt och gasformigt kvicksilver, kan växtblad direkt absorbera och integrera GEM i vävnader30,31. Faktum är att på platser nära ASGM-aktivitet är skräp en viktig källa till kvicksilveravsättning. Medelkoncentrationer av Hg (0,080) –0,22 µg g−1) uppmätt i levande kronblad från alla tre gruvplatser överskred de publicerade värdena för tempererade, boreala och alpina skogar i Nordamerika, Europa och Asien, såväl som andra Amazonasskogar i Sydamerika, ligger i Sydamerika.Avlägsna områden och nära punktkällor 32, 33, 34. Koncentrationerna är jämförbara med de som rapporterats för bladkvicksilver i subtropiska blandskogar i Kina och atlantiska skogar i Brasilien (Fig. 2D)32,33,34. Enligt GEM-modellen är den högsta totala kvicksilverkoncentrationer i bulkströ och baldakinlöv mättes i sekundära skogar inom gruvområdet. De uppskattade kvicksilveravfallsflödena var dock högst i intakt primärskog vid Los Amigos-gruvan, troligen på grund av den större avfallsmassan. Vi multiplicerade de tidigare rapporterade peruanska Amazonas 35 av Hg uppmätt i strö (genomsnitt mellan våta och torra säsonger) (Fig. 3A). Denna indata tyder på att närhet till gruvområden och trädkronornas täckning är betydande bidragsgivare till kvicksilverbelastningen i ASGM i denna region.
Data visas i A skog och B avskogningsområde. De avskogade områdena i Los Amigos är fältstationsröjningar som utgör en liten del av den totala marken. Fluxen visas med pilar och uttrycks som µg m-2 år-1. översta 0-5 cm av jord, poolerna visas som cirklar och uttrycks i μg m-2. Procent representerar andelen kvicksilver som finns i poolen eller flussmedel i form av metylkvicksilver. Genomsnittliga koncentrationer mellan torra säsonger (2018 och 2019) och regnperioder (2018) för totalt kvicksilver genom nederbörd, nederbörd i bulk och skräp, för uppskattningar av kvicksilverbelastningar. Metylkvicksilverdata baseras på torrperioden 2018, det enda året för vilket det mättes. Se "Metoder" för information om pooling och flödesberäkningar.C Samband mellan total kvicksilverkoncentration och bladareaindex i åtta tomter av Los Amigos Conservation Conservation, baserat på vanlig minsta kvadratregression.D Samband mellan total kvicksilverkoncentration i nederbörd och total markkvicksilverkoncentration i marken för alla fem platser i skog (gröna cirklar) och avskogning (bruna trianglar) regioner, enligt vanlig minsta kvadraters regression (felstaplar visar standardavvikelse).
Med hjälp av långtidsdata om nederbörd och nedskräpning kunde vi skala mätningar av penetration och strökvicksilverhalt från de tre kampanjerna för att ge en uppskattning av det årliga atmosfäriska kvicksilverflödet för Los Amigos Conservation Concession (penetration + strömängd + nederbörd) för en preliminär uppskattning. Vi fann att atmosfäriskt kvicksilverflöde i skogsreservat som gränsar till ASGM-aktivitet var mer än 15 gånger högre än i omgivande avskogade områden (137 mot 9 µg Hg m-2 år-1; figur 3 A,B). Denna preliminära uppskattningen av kvicksilvernivåerna i Los Amigos överstiger tidigare rapporterade kvicksilverflöden nära punktkällor för kvicksilver i skogar i Nordamerika och Europa (t.ex. kolförbränning), och är jämförbar med värden i det industriella Kina 21,36. Allt som allt, cirka 94 % av det totala kvicksilvernedfallet i de skyddade skogarna i Los Amigos produceras av torrdeposition (penetration + strö – nederbördskvicksilver), ett bidrag som är mycket högre än det från de flesta andra föror.Dessa resultat belyser förhöjda nivåer av kvicksilver som kommer in i skogarna genom torrdeposition från ASGM och vikten av skogskronorna för att avlägsna ASGM-härlett kvicksilver från atmosfären. aktiviteten är inte unik för Peru.
Däremot har avskogade områden i gruvområden lägre kvicksilvernivåer, främst genom kraftig nederbörd, med lite kvicksilvertillförsel genom fall och nedskräpning. Koncentrationerna av totalt kvicksilver i bulksediment i gruvområdet var jämförbara med de som uppmättes i avlägsna områden (Fig. 2C) ). Medelkoncentrationer (intervall: 1,5–9,1 ng L-1) av totalt kvicksilver i torrperiodens bulknederbörd var lägre än tidigare rapporterade värden i Adirondacks i New York37 och var generellt lägre än de i avlägsna Amazonasregioner38.Därför, mängden nederbördstillförsel av Hg var lägre (8,6-21,5 µg Hg m-2 år-1) i det angränsande avskogade området jämfört med GEM, genomsläppnings- och strökoncentrationsmönster för gruvplatsen, och återspeglar inte närheten till gruvdrift .Eftersom ASGM kräver avskogning har 2,3 röjda områden där gruvverksamheten är koncentrerad lägre kvicksilvertillförsel från atmosfäriskt nedfall än närliggande skogsområden, även om icke-atmosfäriska direkta utsläpp av ASGM (t.ex.s elementärt kvicksilverspill eller avfall) kommer sannolikt att vara mycket hög.Hög 22.
Förändringar i kvicksilverflöden som observerats i den peruanska Amazonas drivs av stora skillnader inom och mellan platser under torrperioden (skog och avskogning) (Fig. 2). Däremot såg vi minimala skillnader inom och mellan platser samt låga Hg-flöden under regnperioden (kompletterande fig. 1). Denna säsongsskillnad (fig. 2B) kan bero på den högre intensiteten av gruvdrift och dammproduktion under torrperioden. Ökad avskogning och minskad nederbörd under torra årstider kan öka stoftet produktion, vilket ökar mängden atmosfäriska partiklar som absorberar kvicksilver. Kvicksilver- och dammproduktion under torrperioden kan bidra till kvicksilverflödesmönster inom avskogning jämfört med skogsområdena i Los Amigos Conservation Concession.
Eftersom kvicksilvertillförseln från ASGM i den peruanska Amazonas deponeras i terrestra ekosystem främst genom interaktioner med skogskronorna, testade vi om högre trädkronotäthet (dvs. bladareaindex) skulle leda till högre kvicksilvertillförsel. I den intakta skogen Los Amigos Conservation Concession, vi samlade in droppfall från 7 skogsområden med olika krontätheter. Vi fann att bladareaindex var en stark prediktor för total kvicksilvertillförsel genom höst, och den genomsnittliga totala kvicksilverkoncentrationen genom fall ökade med bladareaindex (Fig. 3C ).Många andra variabler påverkar också kvicksilvertillförseln genom droppe, inklusive bladålder34, bladgrovhet, stomatal densitet, vindhastighet39, turbulens, temperatur och förtorka perioder.
I överensstämmelse med de högsta kvicksilveravsättningshastigheterna hade matjorden (0-5 cm) i Los Amigos skogsområde den högsta totala kvicksilverkoncentrationen (140 ng g-1 under torrperioden 2018; Fig. 2E). Vidare var kvicksilverkoncentrationerna anrikat över hela den uppmätta vertikala markprofilen (intervall 138–155 ng g-1 på ett djup av 45 cm; tilläggsbild 3). Den enda platsen som uppvisade höga ytkvicksilverkoncentrationer i marken under torrperioden 2018 var en avskogningsplats nära en gruvstad (Boca Colorado). På denna plats antog vi att de extremt höga koncentrationerna kan bero på lokal förorening av elementärt kvicksilver under fusion, eftersom koncentrationerna inte ökade på djupet (>5 cm). Fraktionen av atmosfäriskt kvicksilveravlagring förlorade på att fly från marken (dvs. kvicksilver som släpps ut i atmosfären) på grund av täcket av trädkronorna kan också vara mycket lägre i skogsområden än i avskogade områden40, vilket tyder på att en betydande del av kvicksilvret deponeras för bevarande.Området finns kvar i jorden. Jordens totala kvicksilverpooler i primärskogen i Los Amigos Conservation Conservation var 9100 μg Hg m-2 inom de första 5 cm och över 80 000 μg Hg m-2 inom de första 45 cm.
Eftersom löv i första hand absorberar atmosfäriskt kvicksilver, snarare än markkvicksilver,30,31 och sedan transporterar detta kvicksilver till marken genom att falla, är det möjligt att den höga avsättningshastigheten av kvicksilver driver mönstren som observerats i marken. Vi fann en stark korrelation mellan medeltotal. kvicksilverkoncentrationer i matjord och totala kvicksilverkoncentrationer i alla skogsområden, medan det inte fanns något samband mellan matjordens kvicksilver och totala kvicksilverkoncentrationer i kraftig nederbörd i avskogade områden (Fig. 3D). Liknande mönster var också uppenbara i förhållandet mellan matjordens kvicksilverpooler och totala kvicksilverflöden i skogsområden, men inte i avskogningsområden (kvicksilverpooler i matjorden och totalt nederbörd totalt kvicksilverflöde).
Nästan alla studier av terrestra kvicksilverföroreningar associerade med ASGM har begränsats till mätningar av totalt kvicksilver, men koncentrationer av metylkvicksilver bestämmer kvicksilverets biotillgänglighet och efterföljande ackumulering och exponering av näringsämnen. I terrestra ekosystem metyleras kvicksilver av mikroorganismer under anoxiska förhållanden41,42, så det är ansåg allmänt att höglandsjordar har lägre koncentrationer av metylkvicksilver. Men för första gången har vi registrerat mätbara koncentrationer av MeHg i Amazonas jordar nära ASGM, vilket tyder på att förhöjda MeHg-koncentrationer sträcker sig bortom akvatiska ekosystem och in i terrestra miljöer inom dessa ASGM-påverkade områden , inklusive de som är nedsänkta under regnperioden.Jord och de som förblir torra året runt. De högsta koncentrationerna av metylkvicksilver i matjorden under torrperioden 2018 inträffade i två skogsområden i gruvan (Boca Colorado och Los Amigos Reserve; 1,4 ng MeHg g−1, 1,4 % Hg som MeHg respektive 1,1 ng MeHg g−1 vid 0,79 % Hg (som MeHg).Eftersom dessa procentsatser av kvicksilver i form av metylkvicksilver är jämförbara med andra landbaserade platser över hela världen (kompletterande figur 4), verkar de höga koncentrationerna av metylkvicksilver vara bero på hög total kvicksilvertillförsel och hög lagring av totalt kvicksilver i marken, snarare än nettoomvandling av tillgängligt oorganiskt kvicksilver till metylkvicksilver (kompletterande bild 5) Våra resultat representerar de första mätningarna av metylkvicksilver i jordar nära ASGM i Peruanska Amazonas. Enligt andra har studier rapporterat högre produktion av metylkvicksilver i översvämmade och torra landskap43,44 och vi förväntar oss högre koncentrationer av metylkvicksilver i närliggande skogar säsongsbetonade och permanenta våtmarker som uppleverliknande kvicksilverbelastningar.Även om metylkvicksilver Det återstår att fastställa huruvida det finns en toxicitetsrisk för marklevande djur i närheten av guldgruvor, men dessa skogar nära ASGM-aktiviteter kan vara hotspots för bioackumulering av kvicksilver i marklevande näringsväv.
Den viktigaste och mest nya innebörden av vårt arbete är att dokumentera transporten av stora kvantiteter kvicksilver till skogar som gränsar till ASGM. Våra data tyder på att detta kvicksilver är tillgängligt i och rör sig genom landlevande näringsnät. Dessutom betydande mängder kvicksilver lagras i biomassa och jordar och kommer sannolikt att släppas ut med förändrad markanvändning4 och skogsbränder45,46. Sydöstra peruanska Amazonas är ett av de mest biologiskt mångsidiga ekosystemen av ryggradsdjur och insekter på jorden.Hög strukturell komplexitet inom intakt forntida tropik skogar främjar fåglars biologiska mångfald48 och tillhandahåller nischer för ett brett spektrum av skogslevande arter49. Som ett resultat är mer än 50 % av Madre de Dios-området utpekat som skyddad mark eller ett nationellt reservat50. Internationellt tryck för att kontrollera illegal ASGM-aktivitet i Tambopata National Reserve har vuxit avsevärt under det senaste decenniet, vilket har lett till en omfattande verkställighetsåtgärd (Operación Mercurio) av den peruanska regeringen2019. Våra resultat tyder dock på att komplexiteten i skogarna som ligger bakom Amazonas biologiska mångfald gör regionen mycket sårbar för kvicksilverladdning och lagring i landskap med ökade ASGM-relaterade kvicksilverutsläpp, vilket leder till globala kvicksilverflöden genom vatten.Den högsta rapporterade mätningen av mängden är baserad på våra preliminära uppskattningar av förhöjda kvicksilverflöden i intakta skogar nära ASGM. Medan våra undersökningar ägde rum i skyddade skogar, skulle mönstret av förhöjd kvicksilvertillförsel och kvarhållning gälla för alla gamla primärskogar nära ASGM-aktivitet, inklusive buffertzoner, så dessa resultat överensstämmer med skyddade och oskyddade skogar.Skyddade skogar liknar varandra. Därför är riskerna med ASGM för kvicksilverlandskap inte bara relaterade till den direkta importen av kvicksilver genom atmosfäriska utsläpp, spill och avfall, utan också till landskapets förmåga att fånga, lagra och omvandla kvicksilver till mer biotillgängligt. formulär.relaterat till potentiellt metylkvicksilver, som visar olika effekter på globala kvicksilverpooler och marklevande djur beroende på skogstäcke nära gruvdrift.
Genom att binda atmosfäriskt kvicksilver kan intakta skogar nära hantverksmässig och småskalig guldbrytning minska kvicksilverriskerna för närliggande akvatiska ekosystem och globala atmosfäriska kvicksilverreservoarer. Om dessa skogar röjs för utökad gruvdrift eller jordbruksverksamhet, kan kvarvarande kvicksilver överföras från land till vatten. ekosystem genom skogsbränder, utrymning och/eller avrinning45, 46, 51, 52, 53. I den peruanska Amazonas används årligen cirka 180 ton kvicksilver i ASGM54, varav cirka en fjärdedel släpps ut i atmosfären55, givet Conservation Concession vid Los Amigos. Detta område är cirka 7,5 gånger den totala ytan av skyddad mark och naturreservat i Madre de Dios-regionen (cirka 4 miljoner hektar), som har den största andelen skyddad mark i någon annan peruansk provins, och dessa stora områden av intakt skogsmark.Delvis utanför deponeringsradien för ASGM och kvicksilver. Kvicksilverbindningen i intakta skogar är således inte tillräcklig för att förhindra att ASGM-härlett kvicksilver kommer in i regionala och globala atmosfäriska kvicksilverpooler, vilket tyder på vikten av att minska ASGM-kvicksilverutsläppen. Ödet för stora mängder av kvicksilver som lagras i terrestra system påverkas till stor del av bevarandepolitiken. Framtida beslut om hur intakta skogar ska hanteras, särskilt i områden nära ASGM-aktivitet, har alltså konsekvenser för kvicksilvermobilisering och biotillgänglighet nu och under de kommande decennierna.
Även om skogar skulle kunna binda upp allt kvicksilver som släpps ut i tropiska skogar, skulle det inte vara ett universalmedel för kvicksilverföroreningar, eftersom markbundna näringsvävar också kan vara känsliga för kvicksilver. Vi vet väldigt lite om kvicksilverkoncentrationer i biota i dessa intakta skogar, men dessa först Mätningar av terrestra kvicksilveravlagringar och markens metylkvicksilver tyder på att höga halter av kvicksilver i marken och höga halter av metylkvicksilver kan öka exponeringen för dem som bor i dessa skogar.Risker för konsumenter med hög näringskvalitet.Data från tidigare studier om markbunden kvicksilverbioackumulering i tempererade skogar har funnit att kvicksilverkoncentrationer i blod hos fåglar korrelerar med kvicksilverkoncentrationer i sediment, och sångfåglar som äter mat som helt kommer från land kan uppvisa kvicksilverkoncentrationer Ökade 56,57. Förhöjd kvicksilverexponering hos sångfåglar är associerad med minskad reproduktionsförmåga och framgång, minskad avkommans överlevnad, försämrad utveckling, beteendeförändringar, fysiologisk stress och dödlighet58,59. Om denna modell stämmer för den peruanska Amazonas kan de höga kvicksilverflöden som förekommer i intakta skogar leda till höga kvicksilverkoncentrationer i fåglar och annan biota, med möjliga negativa effekter. Detta är särskilt oroande eftersom regionen är en global hotspot för biologisk mångfald. dem.Formaliserande ASGM-aktivitetes15,16 kan vara en mekanism för att säkerställa att skyddade marker inte exploateras.
För att bedöma om kvicksilver som avsatts i dessa skogsområden kommer in i det markbundna näringsnätet, mätte vi stjärtfjädrarna på flera inhemska sångfåglar från Los Amigos-reservatet (påverkat av gruvdrift) och Cocha Cashu Biological Station (opåverkade gamla fåglar).total kvicksilverkoncentration.tillväxtskog), 140 km från vår mest uppströms Bokamanu provtagningsplats.För alla tre arter där flera individer togs på varje plats var Hg förhöjt hos fåglar i Los Amigos jämfört med Cocha Cashu (Fig. 4). mönstret kvarstod oavsett matvanor, eftersom vårt prov inkluderade den underliggande antiätaren Myrmotherula axillaris, den myrföljda antiätaren Phlegopsis nigromaculata och fruktätaren Pipra fasciicauda (1,8 [n = 10] vs. 0,9 μg g− 1 [n = 2], 4,1 [n = 10] mot 1,4 μg g-1 [n = 2], 0,3 [n = 46] mot 0,1 μg g-1 [n = 2]). Av de 10 Phlegopsis nigromaculata individer provtagna i Los Amigos, 3 överskred EC10 (effektiv koncentration för en 10 % minskning av reproduktionsframgången), 3 översteg EC20, 1 översteg EC30 (se EC-kriterier i Evers58), och ingen individuell Cocha Någon art av Cashu överstiger EC10. Dessa preliminära fynd, med genomsnittliga kvicksilverkoncentrationer 2-3 gånger högre hos sångfåglar från skyddade skogar som gränsar till ASGM-aktivitet,och individuella kvicksilverkoncentrationer upp till 12 gånger högre, väcker farhågor för att kvicksilverförorening från ASGM kan komma in i markbundna näringsnät.Dessa resultat understryker vikten av att förhindra ASGM-aktivitet i nationalparker och deras omgivande buffertzoner.
Data samlades in vid Los Amigos Conservation Concessions (n = 10 för Myrmotherula axillaris [understory invertivore] och Phlegopsi nigromaculata [myrföljande invertivore], n = 46 för Pipra fasciicauda [frugivore]; röd triangelsymbol) och avlägsna platser i Cocha Kashu Biological Station (n = 2 per art; gröna cirkelsymboler). Effektiva koncentrationer (ECs) har visat sig minska reproduktionsframgången med 10 %, 20 % och 30 % (se Evers58). Fågelfoton modifierade från Schulenberg65.
Sedan 2012 har omfattningen av ASGM i den peruanska Amazonas ökat med mer än 40 % i skyddade områden och 2,25 eller mer i oskyddade områden. Fortsatt användning av kvicksilver i hantverksmässig och småskalig guldbrytning kan ha förödande effekter på djurlivet som bor i dessa skogar. Även om gruvarbetare slutar använda kvicksilver omedelbart, kan effekterna av denna förorening i marken vara i århundraden, med potential att öka förlusterna från avskogning och skogsbränder61,62. Kvicksilverföroreningar från ASGM kan alltså ha långvarig effekter på biota av intakta skogar i anslutning till ASGM, nuvarande risker och framtida risker genom kvicksilverutsläpp i gammal skog med högst bevarandevärde.och reaktivering för att maximera kontamineringspotentialen. Vårt konstaterande att markbunden biota kan löpa stor risk för kvicksilverkontamination från ASGM bör ge ytterligare impulser till fortsatta ansträngningar för att minska kvicksilverutsläpp från ASGM. Dessa ansträngningar inkluderar en mängd olika tillvägagångssätt, från relativt enkel kvicksilverfångst destillationssystem till mer utmanande ekonomiska och sociala investeringar som kommer att formalisera verksamheten och minska de ekonomiska incitamenten för illegal ASGM.
Vi har fem stationer inom 200 km från floden Madre de Dios. Vi valde ut provtagningsplatser baserat på deras närhet till intensiv ASGM-aktivitet, cirka 50 km mellan varje provtagningsplats, tillgänglig via floden Madre de Dios (fig. 2A). Vi har valde två platser utan gruvdrift (Boca Manu och Chilive, cirka 100 respektive 50 km från ASGM), hädanefter kallade "avlägsna platser". Vi valde ut tre platser inom gruvområdet, nedan kallade "gruvplatser", två gruvplatser i sekundär skog nära städerna Boca Colorado och Laberinto, och en gruvplats i intakt primär skog. Los Amigos Protection Concessions. Observera att vid Boca Colorado och Laberinto platserna i detta gruvområde frigjordes kvicksilverånga från förbränningen kvicksilver-guld amalgam är en frekvent förekomst, men den exakta platsen och mängden är okända eftersom dessa aktiviteter ofta är olagliga och hemliga;vi kommer att kombinera gruvdrift och kvicksilver Förbränning av legeringar kallas gemensamt för "ASGM-aktivitet". Under torrperioden 2018 (juli och augusti 2018) och regnperioden 2018 (december 2018) i hyggen (avskogningsområden helt fria från vedväxter) och under trädkronor (skogsområden) installerades vi sedimentprovtagare på fem platser och i januari 2019 för att samla in våtavlagring (n = 3) respektive penetrationsfall (n = 4). Nederbördsprover samlades in under fyra veckor i torrperioden och två till tre veckor under regnperioden. Under det andra året av torrperiodens provtagning (juli och augusti 2019) installerade vi samlare (n = 4) i ytterligare sex skogsområden i Los Amigos under fem veckor, baserat på höga nedfallshastigheter uppmätt under det första året. Det finns totalt 7 skogsområden och 1 avskogningsyta för Los Amigos. Avståndet mellan tomterna var 0,1 till 2,5 km. Vi samlade in en GPS-waypoint per tomt med hjälp av en handhållen Garmin GPS.
Vi installerade passiva luftprovtagare för kvicksilver på var och en av våra fem platser under torrperioden 2018 (juli-augusti 2018) och regnperioden 2018 (december 2018-januari 2019) under två månader (PAS). En PAS-provtagare sattes in per plats. under torrperioden och två PAS-provtagare utplacerades under regnperioden. PAS (utvecklad av McLagan et al. 63) samlar upp gasformigt elementärt kvicksilver (GEM) genom passiv diffusion och adsorption på en svavelimpregnerad kolsorbent (HGR-AC) via en Radiello© diffusionsbarriär. Diffusionsbarriären av PAS fungerar som en barriär mot passage av gasformiga organiska kvicksilverarter;därför adsorberas endast GEM till kol 64. Vi använde buntband av plast för att fästa PAS på en stolpe cirka 1 m över marken. Alla provtagare förseglades med parafilm eller lagrades i återförslutningsbara dubbellagers plastpåsar före och efter utplaceringen. insamlade fältblind- och reseblind-PAS för att bedöma kontaminering som införts under provtagning, fältlagring, laboratorielagring och provtransport.
Under utplaceringen av alla fem provtagningsplatserna placerade vi tre nederbördsuppsamlare för kvicksilveranalys och två uppsamlare för andra kemiska analyser, och fyra genomloppssamlare för kvicksilveranalys vid avskogningsplatsen.samlare och två samlare för andra kemiska analyser. Samlarna är en meter från varandra. Observera att även om vi har ett konsekvent antal samlare installerade på varje plats, har vi under vissa insamlingsperioder mindre provstorlekar på grund av översvämningar på platsen, mänskliga interferens med uppsamlare och anslutningsfel mellan slangar och uppsamlingsflaskor. Vid varje skog och avskogningsplats innehöll en uppsamlare för kvicksilveranalys en 500 ml flaska, medan den andra innehöll en 250 ml flaska;alla andra uppsamlare för kemisk analys innehöll en 250 ml flaska. Dessa prover förvarades kylda tills de var fria från frys, skickades sedan till USA på is och hölls sedan frysta tills analysen. Samlaren för kvicksilveranalys består av en glastratt som passerade genom ett nytt styren-etylen-butadien-styren-blockpolymerrör (C-Flex) med en ny polyetylentereftalatester-sampolyesterglykol (PETG)-flaska med en slinga som fungerar som ett ånglås. Vid utplaceringen surgjordes alla 250 ml PETG-flaskorna med 1 mL saltsyra av spårmetallkvalitet (HCl) och alla 500 mL PETG-flaskor surgjordes med 2 mL HCl av spårmetallkvalitet. Samlaren för andra kemiska analyser består av en plasttratt kopplad till en polyetenflaska via ny C-Flex-slang med en slinga som fungerar som ett ånglås. Alla glastrattar, plasttrattar och polyetenflaskor syratvättades före utplaceringen. Vi samlade in prover med hjälp av protokollet för rena händer-smutsiga händer (EPA-metoden 1669), höll samples så kallt som möjligt tills de återvände till USA, och sedan lagrade proverna vid 4°C fram till analys. Tidigare studier med denna metod har visat 90-110% återvinning för laboratorieblankprov under detektionsgränsen och standardspikar37.
På var och en av de fem platserna samlade vi in löv som baldakinlöv, tog lövprover, färskt strö och bulkströ med hjälp av protokollet för rena händer-smutsiga händer (EPA-metod 1669). Alla prover samlades in under en insamlingslicens från SERFOR , Peru, och importeras till USA under en USDA-importlicens. Vi samlade in kronblad från två trädarter som finns på alla platser: en framväxande trädart (Ficus insipida) och ett medelstort träd (Inga feuilleei). Vi samlade in löv. från trädkronor med Notch Big Shot slangbella under torrperioden 2018, regnperioden 2018 och torrperioden 2019 (n = 3 per art). Vi samlade in lövgriparprover (n = 1) genom att samla löv från varje tomt från grenar mindre än 2 m över marken under torrperioden 2018, regnperioden 2018 och torrperioden 2019. Under 2019 samlade vi också in lövgriparprover (n = 1) från ytterligare sex skogsområden i Los Amigos. Vi samlade in färskt strö (”bulk strö”) i nätfodrade plastkorgar(n = 5) under regnperioden 2018 på alla fem skogsplatserna och under torrperioden 2019 på Los Amigos tomt (n = 5). Observera att även om vi installerade ett konsekvent antal korgar på varje plats, under vissa insamlingsperioder , var vår provstorlek mindre på grund av översvämningar på platsen och mänsklig inblandning av uppsamlarna. Alla papperskorgar placeras inom en meter från vattenuppsamlaren. Vi samlade in bulkskräp som malda ströprover under torrperioden 2018, regnperioden 2018 och torrperioden 2019. Under torrperioden 2019 samlade vi också in en stor mängd skräp över alla våra Los Amigos-områden. Vi kylde alla bladprover tills de kunde frysas in i en frys och skickades sedan till USA på is, och förvaras sedan fryst tills bearbetning.
Vi samlade in jordprover i tre exemplar (n = 3) från alla fem platserna (öppna och kapell) och Los Amigos-området under torrperioden 2019 under alla tre säsongsbetonade händelser. Alla jordprover samlades in inom en meter från nederbördsuppsamlaren. samlade jordprover som matjord under ströskiktet (0–5 cm) med hjälp av en jordprovtagare. Dessutom, under torrperioden 2018, samlade vi jordkärnor på upp till 45 cm djupa och delade in dem i fem djupsegment. På Laberinto kunde vi samla bara en jordprofil eftersom grundvattenytan är nära markytan. Vi samlade in alla prover med protokollet för ren hand-smutsad hand (EPA Method 1669). Vi kylde alla jordprover tills de kunde frysas i en frys och skickades sedan på is till USA och förvaras sedan fryst fram till bearbetning.
Använd dimbon vid gryning och skymning för att fånga fåglar under de svalaste tiderna på dygnet. I Los Amigos-reservatet placerade vi fem dimbon (1,8 × 2,4) på nio platser. Vid Cocha Cashu Bio Station placerade vi 8 till 10 dimbon (12 x 3,2 m) på 19 platser. På båda platserna samlade vi varje fågels första centrala stjärtfjäder, eller om inte, den näst äldsta fjädern. Vi förvarar fjädrar i rena Ziploc-påsar eller manilakuvert med silikon. Vi samlade in fotografiska register och morfometriska mätningar för att identifiera arter enligt Schulenberg65. Båda studierna stöddes av SERFOR och tillstånd från Animal Research Council (IACUC). När vi jämförde fågelfjäder Hg-koncentrationer undersökte vi de arter vars fjädrar samlades in vid Los Amigos Conservation Concession och Cocha Cashu biologiska station (Myrmotherula axillaris, Phlegopsis nigromaculata, Pipra fasciicauda).
För att bestämma Leaf Area Index (LAI) samlades lidardata in med hjälp av GatorEye Unmanned Aerial Laboratory, ett obemannat antennsystem med sensorfusion (se www.gatoreye.org för detaljer, även tillgängligt via länken "2019 Peru Los Friends" June ) 66.Lidaren samlades in vid Los Amigos Conservation Conservation i juni 2019, med en höjd av 80 m, en flyghastighet på 12 m/s och ett avstånd på 100 m mellan intilliggande rutter, så täckningsgraden för sidoavvikelser nådde 75 %.Tätheten av punkter fördelade över den vertikala skogsprofilen överstiger 200 poäng per kvadratmeter. Flygområdet överlappar med alla provtagningsområden i Los Amigos under torrperioden 2019.
Vi kvantifierade den totala Hg-koncentrationen av PAS-uppsamlade GEM:er genom termisk desorption, fusion och atomabsorptionsspektroskopi (USEPA Method 7473) med ett Hydra C-instrument (Teledyne, CV-AAS). Vi kalibrerade CV-AAS med hjälp av National Institute of Standards and Technology (NIST) standardreferensmaterial 3133 (Hg standardlösning, 10,004 mg g-1) med en detektionsgräns på 0,5 ng Hg. Vi utförde Continuous Calibration Verification (CCV) med NIST SRM 3133 och Quality Control Standards (QCS) med NIST 1632e (bituminöst kol, 135,1 mg g-1). Vi delade upp varje prov i olika båtar, placerade det mellan två tunna lager natriumkarbonat (Na2CO3) pulver och täckte det med ett tunt lager aluminiumhydroxid (Al(OH) 3) pulver67. Vi mätte det totala HGR-AC-innehållet i varje prov för att ta bort eventuell inhomogenitet i Hg-fördelningen i HGR-AC-sorbenten. Därför beräknade vi kvicksilverkoncentrationen för varje prov baserat på summan av det totala kvicksilvret uppmätt med varje fartyg ochhela HGR-AC-sorbentinnehållet i PAS. Med tanke på att endast ett PAS-prov samlades in från varje plats för koncentrationsmätningar under torrperioden 2018, utfördes metodkvalitetskontroll och -säkring genom att gruppera prover med övervakningsprocedurblankämnen, interna standarder och matris -matchade kriterier. Under regnperioden 2018 upprepade vi mätningarna av PAS-proverna. Värdena ansågs acceptabla när den relativa procentuella skillnaden (RPD) för CCV och matrismatchade standardmätningar var båda inom 5 % av det acceptabla värde, och alla procedurblindprov låg under detektionsgränsen (BDL). Vi blankkorrigerade totalt kvicksilver mätt i PAS med hjälp av koncentrationer bestämda från fält- och trippblanks (0,81 ± 0,18 ng g-1, n = 5). Vi beräknade GEM koncentrationer som använder den blankkorrigerade totala massan av adsorberat kvicksilver dividerat med spridningstid och provtagningshastighet (mängd luft för att avlägsna gasformigt kvicksilver per tidsenhet;0,135 m3 dag-1)63,68, justerat för temperatur och vind från World Weather Online Genomsnittlig temperatur och vindmätningar för Madre de Dios-regionen68. Standardfelet som rapporterats för de uppmätta GEM-koncentrationerna är baserat på felet i en extern standard köra före och efter provet.
Vi analyserade vattenprover för totalt kvicksilverinnehåll genom oxidation med bromklorid i minst 24 timmar, följt av tenn(II)kloridreduktion och renings- och fällanalys, kallånga atomfluorescensspektroskopi (CVAFS) och gaskromatografi (GC) separation (EPA-metod) 1631 av Tekran 2600 Automatic Total Mercury Analyzer, Rev. E). Vi utförde CCV på 2018 års torrperiodsprover med hjälp av Ultra Scientific-certifierade vattenhaltiga kvicksilverstandarder (10 μg L-1) och initial kalibreringsverifiering (ICV) med NIST-certifierat referensmaterial 1641D (kvicksilver i vatten, 1,557 mg kg-1) ) med en detektionsgräns på 0,02 ng L-1. För våtsäsongen 2018 och 2019 torrsäsongsprover använde vi Brooks Rand Instruments Total Mercury Standard (1,0 ng L−1) ) för kalibrering och CCV och SPEX Centriprep Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS) multielement för ICV-lösningsstandard 2 A med en detektionsgräns på 0,5 ng L-1. Alla standarder återställdes inom 15 % av acceptabla värden.d-blanks, digestionsblanks och analytiska blanks är alla BDL.
Vi frystorkade jord- och lövprover i fem dagar. Vi homogeniserade proverna och analyserade dem för totalt kvicksilver genom termisk nedbrytning, katalytisk reduktion, fusion, desorption och atomabsorptionsspektroskopi (EPA-metod 7473) på en Milestone Direct Mercury Analyzer (DMA). -80).För 2018 års torrperiodsprover utförde vi DMA-80-tester med hjälp av NIST 1633c (flygaska, 1005 ng g-1) och National Research Council of Canadas certifierade referensmaterial MESS-3 (marint sediment, 91 ng g) -1).Kalibrering.Vi använde NIST 1633c för CCV och MS och MESS-3 för QCS med en detektionsgräns på 0,2 ng Hg. För våtsäsongen 2018 och torrperioden 2019 kalibrerade vi DMA-80 med Brooks Rand Instruments Total Mercury Standard (1.0) ng L−1). Vi använde NIST standardreferensmaterial 2709a (San Joaquin-jord, 1100 ng g-1) för CCV och MS och DORM-4 (fiskprotein, 410 ng g-1) för QCS med en detektionsgräns på 0,5 ng Hg.För alla årstider analyserade vi alla prover i dubbla och accepterade värden när RPD mellan de två proverna var inom 10%. Genomsnittlig återhämtning för alla standarder och matristoppar låg inom 10% av acceptabla värden, och alla blankvärden var BDL. Alla rapporterade koncentrationer är torrvikt.
Vi analyserade metylkvicksilver i vattenprover från alla tre säsongsbetonade aktiviteter, lövprover från torrperioden 2018 och jordprover från alla tre säsongsbetonade aktiviteter. Vi extraherade vattenprover med spårhaltig svavelsyra under minst 24 timmar,69 rötade löv med 2 % kaliumhydroxid i metanol i minst 48 timmar vid 55°C i minst 70 timmar, och rötad jord i mikrovågsugn med spårmetallbaserad HNO3-syra71,72.Vi analyserade 2018 års torrperiodsprover genom vattenetylering med natriumtetraetylborat, rensning och fälla och CVAFS på en Tekran 2500 spektrometer (EPA-metod 1630). Vi använde Frontier Geosciences ackrediterade laboratoriemeHg-standarder och sediment-QCS med ERM CCV 580 för kalibrering och kalibrering och en metoddetektionsgräns på 0,2 ng L-1. Vi analyserade 2019 års torrperiodsprover med natriumtetraetylborat för vattenetylering, rensning och fälla, CVAFS, GC och ICP-MS på en Agilent 770 (EPA-metod 1630)73. Vi använde Brooks Rand Instruments metylkvicksilverstandarder (1 ng L−1) för kalibrering och CCV med en metoddetektionsgräns på 1 pg. Alla standarder återfanns inom 15 % av acceptabla värden för alla årstider och alla blankvärden var BDL.
Vid vårt Biodiversity Institute Toxicology Laboratory (Portland, Maine, USA) var metodens detektionsgräns 0,001 μg g-1. Vi kalibrerade DMA-80 med DOLT-5 (hajfågellever, 0,44 μg g-1), CE-464 (5,24) μg g-1), och NIST 2710a (Montana jord, 9,888 μg g-1). Vi använder DOLT-5 och CE-464 för CCV och QCS. Genomsnittlig återhämtning för alla standarder låg inom 5 % av acceptabla värden, och alla ämnen var BDL. Alla replikat låg inom 15 % RPD. Alla rapporterade totala kvicksilverkoncentrationer av fjäder är färskvikt (fw).
Vi använder 0,45 μm membranfilter för att filtrera vattenprover för ytterligare kemisk analys. Vi analyserade vattenprover för anjoner (klorid, nitrat, sulfat) och katjoner (kalcium, magnesium, kalium, natrium) med jonkromatografi (EPA-metod 4110B) [USEPA, 2017a] med en Dionex ICS 2000 jonkromatograf. Alla standarder återfanns inom 10 % av acceptabla värden och alla blankvärden var BDL. Vi använder Thermofisher X-Series II för att analysera spårämnen i vattenprover med induktivt kopplad plasmamasspektrometri. Instrument kalibreringsstandarder framställdes genom serieutspädning av certifierad vattenstandard NIST 1643f. Alla blanksteg är BDL.
Alla flöden och pooler som rapporteras i texten och figurerna använder medelkoncentrationsvärden för torr- och regnperioden. Se kompletterande tabell 1 för uppskattningar av pooler och flöden (genomsnittliga årliga flöden för båda säsongerna) med de lägsta och maximala uppmätta koncentrationerna under torra och regniga årstider. Vi beräknade skogskvicksilverflöden från Los Amigos Conservation Concession som summerad kvicksilvertillförsel genom droppe och nedskräpning. Vi beräknade Hg-flöden från avskogning från nederbörd i bulk Hg-deposition. Med hjälp av dagliga nederbördsmätningar från Los Amigos (insamlade som en del av EBLA och tillgänglig från ACCA på begäran), beräknade vi den genomsnittliga ackumulerade årliga nederbörden under det senaste decenniet (2009-2018) till cirka 2500 mm år-1. Observera att under kalenderåret 2018 är den årliga nederbörden nära detta genomsnitt ( 2468 mm), medan de regnigaste månaderna (januari, februari och december) står för ungefär hälften av den årliga nederbörden (1288 mm av 2468 mm).Vi använder därför genomsnittet av våt- och torrsäsongskoncentrationer i alla flödes- och poolberäkningar. Detta gör det också möjligt för oss att ta hänsyn till inte bara skillnaden i nederbörd mellan våta och torra årstider, utan också skillnaden i ASGM-aktivitetsnivåer mellan dessa två årstider. litteraturvärden för rapporterade årliga kvicksilverflöden från tropiska skogar varierar mellan växande kvicksilverkoncentrationer från torra och regniga årstider eller endast från torra årstider, när vi jämför våra beräknade flöden med litteraturvärden jämför vi direkt våra beräknade kvicksilverflöden, medan en annan studie tog prover under både den torra och den våta säsongen, och omvärderade våra flöden med endast torra säsongens kvicksilverkoncentrationer när en annan studie tog prover endast under torrperioden (t.ex. 74).
För att bestämma det årliga totala kvicksilverinnehållet i hela nederbörden, bulknederbörden och skräp i Los Amigos använde vi skillnaden mellan torrperioden (genomsnitt av alla Los Amigos platser 2018 och 2019) och regnperioden (genomsnitt av 2018) genomsnittlig totalsumma kvicksilverkoncentration. För totala kvicksilverkoncentrationer på andra platser användes medelhalterna mellan torrperioden 2018 och regnperioden 2018. För metylkvicksilverbelastningen använde vi data från torrperioden 2018, det enda året för vilket metylkvicksilver mättes. För att uppskatta skräpkvicksilverflöden använde vi litteraturuppskattningar av nedskräpningsmängder och kvicksilverkoncentrationer som samlats in från löv i sopkorgar vid 417 g m-2 år-1 i den peruanska Amazonas. För jordens Hg-pool i de övre 5 cm av jorden, vi använde den uppmätta totala jord Hg (torrsäsongerna 2018 och 2019, regnperioden 2018) och MeHg-koncentrationerna under torrperioden 2018, med en uppskattad bulkdensitet på 1,25 g cm-3 i den brasilianska Amazonas75.utför dessa budgetberäkningar på vår huvudstudieplats, Los Amigos, där datauppsättningar för långtidsnederbörd finns tillgängliga och där den fullständiga skogsstrukturen tillåter användning av tidigare insamlade skräpuppskattningar.
Vi bearbetar lidarflyglinjer med GatorEye multiscale efterbearbetningsarbetsflöde, som automatiskt beräknar rena sammanslagna punktmoln och rasterprodukter, inklusive digitala höjdmodeller (DEM) med en upplösning på 0,5 × 0,5 m. Vi använde DEM och rensade lidarpunktmoln (WGS-84, UTM) 19S Meters) som indata till GatorEye Leaf Area Density (G-LAD) arbetsflöde, som beräknar kalibrerade bladarea uppskattningar för varje voxel (m3) (m2) över marken högst upp på baldakinen med en upplösning på 1 × 1 × 1 m, och den härledda LAI (summan av LAD inom varje 1 × 1 m vertikal kolumn). LAI-värdet för varje plottad GPS-punkt extraheras sedan.
Vi utförde alla statistiska analyser med hjälp av R version 3.6.1 statistisk programvara76 och alla visualiseringar med ggplot2. Vi utförde statistiska tester med en alfa på 0,05. Relationen mellan två kvantitativa variabler bedömdes med hjälp av vanlig minsta kvadraters regression. Vi utförde jämförelser mellan platser med hjälp av icke-parametriskt Kruskal-test och parvis Wilcox-test.
All data som ingår i detta manuskript kan hittas i den kompletterande informationen och tillhörande datafiler. Conservación Amazónica (ACCA) tillhandahåller nederbördsdata på begäran.
Natural Resources Defence 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. Accelererad förlust av skyddade skogar på grund av guldbrytning i den peruanska Amazonas.environment.reservoir.Wright.12, 9 (2017).
Espejo, JC et al. Avskogning och skogsnedbrytning från guldbrytning i den peruanska Amazonas: a 34-year outlook. Remote Sensing 10, 1–17 (2018).
Gerson, Jr. et al.Utbyggnaden av konstgjorda sjöar förvärrar kvicksilverföroreningar från guldbrytning.vetenskap.Advanced.6, eabd4953 (2020).
Dethier, EN, Sartain, SL & Lutz, DA Förhöjda vattennivåer och säsongsbetonade inversioner av flodsuspenderade sediment i hotspots för tropisk biologisk mångfald på grund av hantverksmässig guldbrytning. Process.National Academy of Sciences.science.US 116, 23936–23941 (2019).
Abe, CA et al. Modellering av effekterna av marktäckeförändringar på sedimentkoncentrationer i guldgruvorna Amazonas bassin.register.environment.often.19, 1801–1813 (2019).
Posttid: 24-2-2022