Salamat sa pagbisita sa Nature.com. Ang bersyon ng browser na iyong ginagamit ay may limitadong suporta para sa CSS. Para sa pinakamahusay na karanasan, inirerekomenda namin na gumamit ka ng na-update na browser (o i-off ang compatibility mode sa Internet Explorer). Pansamantala, upang matiyak patuloy na suporta, ipapakita namin ang site nang walang mga istilo at JavaScript.
Ang mga emisyon ng mercury mula sa artisanal at small-scale na pagmimina ng ginto sa buong southern hemisphere ay nahihigitan ang pagkasunog ng karbon bilang pinakamalaking pinagmumulan ng mercury sa mundo. Sinusuri namin ang pag-deposito at pag-iimbak ng mercury sa Peruvian Amazon, na lubhang apektado ng artisanal na pagmimina ng ginto. Intact na kagubatan sa Peruvian Amazon malapit sa ang mga minahan ng ginto ay nakatanggap ng napakataas na mga input ng mercury, na may mataas na kabuuan at methylmercury sa atmospera, mga dahon ng canopy, at lupa. Dito, ipinakita namin sa unang pagkakataon na ang mga buo na canopy sa kagubatan malapit sa artisanal na mga minahan ng ginto ay humaharang ng malalaking halaga ng particulate at gaseous na mercury sa mga rate na proporsyonal sa kabuuang lawak ng dahon. Isinadokumento namin ang malaking akumulasyon ng mercury sa lupa, biomass at mga resident songbird sa ilan sa mga pinakaprotektado at mayaman sa biodiversity na rehiyon ng Amazon, na naglalabas ng mahahalagang tanong tungkol sa kung paano pinipigilan ng polusyon ng mercury ang mga makabago at hinaharap na pagsisikap sa konserbasyon sa mga tropikal na ecosystem na ito. .
Ang lumalaking hamon para sa tropikal na kagubatan ecosystem ay artisanal at small-scale gold mining (ASGM). Ang paraan ng pagmimina ng ginto ay nangyayari sa higit sa 70 bansa, kadalasang impormal o ilegal, at bumubuo ng humigit-kumulang 20% ng produksyon ng ginto sa mundo1. Habang ang ASGM ay isang mahalagang kabuhayan para sa mga lokal na komunidad, nagreresulta ito sa malawakang deforestation2,3, malawakang pagbabago ng kagubatan sa mga lawa4, mataas na nilalaman ng sediment sa mga kalapit na ilog5,6, at ito ay isang malaking kontribusyon sa pandaigdigang kapaligiran Paglabas ng mga emisyon ng mercury (Hg) at pinakamalaking pinagmumulan ng freshwater mercury 7. Maraming pinatindi na mga site ng ASGM ay matatagpuan sa mga pandaigdigang biodiversity hotspot, na nagreresulta sa pagkawala ng pagkakaiba-iba8, pagkawala ng mga sensitibong species9 at tao10,11,12 at apex predator13, 14 mataas na pagkakalantad sa mercury.Tinatayang 675–1000 tonelada ng Ang Hg yr-1 ay pabagu-bago at inilalabas sa pandaigdigang kapaligiran mula sa mga operasyon ng ASGM taun-taon7. Ang paggamit ng malalaking dami ng mercury sa pamamagitan ng artisanal at maliit na pagmimina ng ginto ay nagbago ng mga pangunahing pinagmumulanng mga emisyon ng mercury sa atmospera mula sa pandaigdigang hilaga hanggang sa pandaigdigang timog, na may mga implikasyon para sa kapalaran ng mercury, transportasyon at mga pattern ng pagkakalantad.Gayunpaman, kakaunti ang nalalaman tungkol sa kapalaran ng mga paglabas ng mercury sa atmospera na ito at ang kanilang mga deposition at accumulation pattern sa mga landscape na naiimpluwensyahan ng ASGM.
Ang International Minamata Convention on Mercury ay nagsimula noong 2017, at ang Artikulo 7 ay partikular na tumutugon sa mga paglabas ng mercury mula sa artisanal at small-scale na pagmimina ng ginto. pagtutuon ng ginto at pagpapakawala ng gaseous elemental mercury (GEM; Hg0) sa atmospera. Ito ay sa kabila ng pagsisikap ng mga grupo tulad ng United Nations Environment Programme (UNEP) Global Mercury Partnership, United Nations Industrial Development Organization (UNIDO) at mga NGO na hikayatin mga minero upang bawasan ang mga emisyon ng mercury.Sa pagsusulat nitong 2021, 132 na bansa, kabilang ang Peru, ang lumagda sa Minamata Convention at nagsimulang bumuo ng mga pambansang plano sa pagkilos upang partikular na matugunan ang mga pagbawas ng mercury na nauugnay sa ASGM. Nanawagan ang mga akademiko para sa mga pambansang planong ito ng pagkilos na maging inclusive, sustainable at holistic, isinasaalang-alang ang socioeconomic drivers at environmental hazards15,16,17,18.Ang kasalukuyang mga plano upang tugunan ang mga kahihinatnan ng mercury sa kapaligiran ay nakatuon sa mga panganib ng mercury na nauugnay sa artisanal at maliit na pagmimina ng ginto malapit sa aquatic ecosystem, na kinasasangkutan ng mga minero at mga taong nakatira malapit sa pagsunog ng amalgam, at mga komunidad na kumonsumo ng malaking halaga ng mandaragit na isda . Pagkalantad sa mercury sa trabaho sa pamamagitan ng paglanghap ng mercury vapor mula sa pagkasunog ng amalgam, ang pagkalantad sa mercury sa pagkain sa pamamagitan ng pagkonsumo ng isda, at ang bioaccumulation ng mercury sa aquatic food webs ay naging pokus ng karamihan sa siyentipikong pananaliksik na nauugnay sa ASGM, kabilang ang sa Amazon.Mga naunang pag-aaral (hal., tingnan ang Lodenius at Malm19).
Ang mga terrestrial ecosystem ay nasa panganib din ng mercury exposure mula sa ASGM. Ang Atmospheric Hg na inilabas mula sa ASGM dahil ang GEM ay maaaring bumalik sa terrestrial landscape sa pamamagitan ng tatlong pangunahing ruta20 (Fig. 1): Ang GEM ay maaaring ma-adsorbed sa mga particle sa atmospera, na pagkatapos ay naharang ng ibabaw;Ang GEM ay maaaring direktang hinihigop ng mga halaman at isama sa kanilang mga tisyu;sa wakas, ang GEM ay maaaring ma-oxidize sa Hg(II) species, na maaaring tuyo na idineposito, i-adsorbed sa mga particle ng atmospera, o ipasok sa tubig-ulan. Ang mga pathway na ito ay nagsu-supply ng mercury sa lupa sa pamamagitan ng fallwater (ibig sabihin, precipitation sa kabila ng tree canopy), magkalat, at ulan, ayon sa pagkakabanggit.Maaaring matukoy ang wet deposition sa pamamagitan ng mercury flux sa sediment na nakolekta sa mga bukas na espasyo. Ang dry deposition ay maaaring matukoy bilang ang kabuuan ng mercury flux sa litter at ang mercury flux sa taglagas na binawasan ang mercury flux sa precipitation. Ilang pag-aaral Nakapagdokumento ng pagpapayaman ng mercury sa terrestrial at aquatic ecosystem na malapit sa aktibidad ng ASGM (tingnan, halimbawa, talahanayan ng buod sa Gerson et al. 22), malamang bilang resulta ng parehong sedimentary mercury input at direktang paglabas ng mercury. Gayunpaman, habang ang pinahusay na mercury deposition malapit sa ASGM ay maaaring dahil sa pagkasunog ng mercury-gold amalgam, hindi malinaw kung paano dinadala ang Hg na ito sa rehiyonal na landscape at ang relatibong kahalagahan ng iba't ibang depositional pathways malapit sa ASGM.
Ang mercury na ibinubuga bilang gaseous elemental mercury (GEM; Hg0) ay maaaring ideposito sa landscape sa pamamagitan ng tatlong atmospheric pathways. Una, ang GEM ay maaaring ma-oxidize sa ionic Hg (Hg2+), na maaaring maipasok sa mga patak ng tubig at ideposito sa mga ibabaw ng dahon bilang basa o Mga tuyong deposito. Pangalawa, ang mga GEM ay maaaring mag-adsorb ng atmospheric particulate matter (Hgp), na naharang ng mga dahon at nahuhugas sa landscape sa pamamagitan ng mga talon kasama ang naharang na ionic na Hg. Pangatlo, ang GEM ay maaaring masipsip sa leaf tissue, habang ang Hg ay idineposito sa landscape bilang magkalat.Kasama ang bumabagsak na tubig at magkalat ay itinuturing na isang pagtatantya ng kabuuang mercury deposition. Bagama't ang GEM ay maaari ding kumalat at direktang sumipsip sa lupa at magkalat77, maaaring hindi ito ang pangunahing ruta para sa pagpasok ng mercury sa mga terrestrial ecosystem.
Inaasahan naming bababa ang mga gaseous elemental na konsentrasyon ng mercury nang may distansya mula sa mga pinagmumulan ng paglabas ng mercury. Dahil ang dalawa sa tatlong daanan ng pag-deposito ng mercury sa mga landscape (sa pamamagitan ng taglagas at magkalat) ay nakasalalay sa mga pakikipag-ugnayan ng mercury sa mga ibabaw ng halaman, maaari rin nating hulaan ang rate kung saan ang mercury ay idineposito sa mga ecosystem at kung gaano ito kalubha para sa mga hayop Ang panganib ng epekto ay tinutukoy ng istraktura ng mga halaman, tulad ng ipinapakita ng mga obserbasyon sa boreal at temperate na kagubatan sa hilagang latitude23. Gayunpaman, kinikilala din namin na ang aktibidad ng ASGM ay madalas na nangyayari sa mga tropiko, kung saan ang istraktura ng canopy at ang relatibong kasaganaan ng nakalantad na lugar ng dahon ay malawak na nag-iiba. pag-aaral, itinatanong namin ang mga sumusunod na katanungan: (1) Paano gumagana ang mga gaseous elemental mercury concentrations atnag-iiba ang mga daanan ng deposition sa kalapitan ng ASGM at sa leaf area index ng regional canopy?(2) May kaugnayan ba ang imbakan ng mercury sa lupa sa mga input ng atmospera?(3) Mayroon bang ebidensya ng mataas na bioaccumulation ng mercury sa mga songbird na naninirahan sa kagubatan malapit sa ASGM? ang unang sumusuri sa mga input ng mercury deposition malapit sa aktibidad ng ASGM at kung paano nauugnay ang canopy cover sa mga pattern na ito, at ang unang sumukat sa mga konsentrasyon ng methylmercury (MeHg) sa landscape ng Peruvian Amazon. Sinukat namin ang GEM sa atmospera, at kabuuang precipitation, penetration, total mercury at methylmercury sa mga dahon, basura, at lupa sa kagubatan at deforested na tirahan sa kahabaan ng 200-kilometrong kahabaan ng Madre de Dios River sa timog-silangang Peru .Namin ang hypothesize na ang kalapitan sa ASGM at mga mining town na nagsusunog ng Hg-gold amalgam ang magiging pinakamahalaga mga salik na nagtutulak sa atmospheric Hg concentrations (GEM) at wet Hg deposition (high precipitation).Dahil ang dry mercury deposition (penetration + litter) ay nauugnay sa tree canopy structure,21,24 inaasahan din namin na ang mga kagubatan na lugar ay may mas mataas na mercury input kaysa sa mga katabing deforested na lugar, na, dahil sa mataas na leaf area index at potensyal na makuha ang mercury, ang isang punto ay partikular na nakababahala. Intact Amazon Forest. We further hypothesized that fauna ang naninirahan sa mga kagubatan malapit sa mga bayan ng pagmimina ay may mas mataas na antas ng mercury kaysa sa fauna na naninirahan malayo sa mga lugar ng pagmimina.
Ang aming mga pagsisiyasat ay naganap sa lalawigan ng Madre de Dios sa timog-silangang Peruvian Amazon, kung saan mahigit 100,000 ektarya ng kagubatan ang na-deforest upang bumuo ng alluvial na ASGM3 na katabi, at kung minsan ay nasa loob, ng mga protektadong lupain at pambansang reserba. Artisanal at maliit na sukat na ginto ang pagmimina sa kahabaan ng mga ilog sa kanlurang rehiyon ng Amazon na ito ay tumaas nang husto sa nakalipas na dekada25 at inaasahang tataas nang may mataas na presyo ng ginto at tumaas na koneksyon sa mga sentrong pang-urban sa pamamagitan ng transoceanic highway Magpapatuloy ang mga aktibidad 3. Pumili kami ng dalawang site nang walang anumang pagmimina (Boca Manu at Chilive , humigit-kumulang 100 at 50 km mula sa ASGM, ayon sa pagkakabanggit) - pagkatapos ay tinutukoy bilang "mga malalayong lugar" - at tatlong mga site sa loob ng lugar ng pagmimina - pagkatapos ay tinutukoy bilang "mga malalayong lugar" na lugar ng pagmimina" (Fig. 2A). Dalawa sa pagmimina Ang mga site ay matatagpuan sa pangalawang kagubatan malapit sa mga bayan ng Boca Colorado at La Bellinto, at ang isang lugar ng pagmimina ay matatagpuan sa isang buo na kagubatan na lumalago sa Los Amigos Conservation Konsesyon. Tandaan na sa mga minahan ng Boca Colorado at Laberinto, ang mercury vapor na inilabas mula sa pagkasunog ng mercury-gold amalgam ay madalas na nangyayari, ngunit ang eksaktong lokasyon at halaga ay hindi alam dahil ang mga aktibidad na ito ay kadalasang impormal at lihim;pagsasamahin namin ang pagmimina at mercury Alloy combustion ay sama-samang tinutukoy bilang "aktibidad ng ASGM". mga lugar) para sa kabuuang tatlong seasonal na kaganapan (bawat isa ay tumatagal ng 1- 2 buwan) ) Ang wet deposition at penetration drop ay nakolekta nang hiwalay, at ang mga passive air sampler ay na-deploy sa open space upang mangolekta ng GEM. Nang sumunod na taon, batay sa mataas na deposition na sinusukat sa unang taon, nag-install kami ng mga kolektor sa anim na karagdagang plot ng kagubatan sa Los Amigos.
Ang mga mapa ng limang sampling point ay ipinapakita bilang mga dilaw na bilog. Ang dalawang site (Boca Manu, Chilive) ay matatagpuan sa mga lugar na malayo sa artisanal na pagmimina ng ginto, at tatlong site (Los Amigos, Boca Colorado at Laberinto) ay matatagpuan sa mga lugar na apektado ng pagmimina , na may mga mining town na ipinapakita bilang mga asul na tatsulok. Ipinapakita ng ilustrasyon ang isang tipikal na liblib na kagubatan at deforested na lugar na apektado ng pagmimina. kanan).B Mga konsentrasyon ng gaseous elemental mercury (GEM) sa bawat site sa 2018 dry season (n = 1 independent sample bawat site; square symbols) at wet season (n = 2 independent sample; square symbols) season.C Total mercury concentrations sa pag-ulan na nakolekta sa kagubatan (berdeng boxplot) at deforestation (brown boxplot) na mga lugar sa panahon ng tagtuyot ng 2018. Para sa lahat ng boxplot, ang mga linya ay kumakatawan sa mga median, ang mga kahon ay nagpapakita ng Q1 at Q3, ang mga whisker ay kumakatawan sa 1.5 beses ang interquartile range (n =5 independent sample bawat forest site, n = 4 independent samples bawat deforestation site sample).D Kabuuang mercury concentrations sa mga dahon na nakolekta mula sa canopy ng Ficus insipida at Inga feuillei sa panahon ng dry season noong 2018 (left axis;dark green square at light green triangle na mga simbolo, ayon sa pagkakabanggit) at mula sa bulk litter sa lupa (kanang axis; olive green circle na simbolo) . Ang mga value ay ipinapakita bilang mean at standard deviation (n = 3 independyenteng sample bawat site para sa mga live na dahon, n = 1 independent sample para sa litter).E Kabuuang mercury concentrations sa topsoil (top 0-5 cm) na nakolekta sa kagubatan (green boxplot) at deforestation (brown boxplot) na mga lugar sa panahon ng dry season ng 2018 (n = 3 independent samples bawat site ).Ang data para sa iba pang mga season ay ipinapakita sa Figure 1.S1 at S2.
Ang mga konsentrasyon ng mercury sa atmospera (GEM) ay naaayon sa aming mga hula, na may mataas na halaga sa paligid ng aktibidad ng ASGM—lalo na sa paligid ng mga bayang nasusunog na Hg-gold amalgam—at mababang halaga sa mga lugar na malayo sa mga aktibong lugar ng pagmimina (Fig. 2B). liblib na lugar, ang mga konsentrasyon ng GEM ay mas mababa sa pandaigdigang average na konsentrasyon sa background sa southern hemisphere na humigit-kumulang 1 ng m-326. Sa kaibahan, ang mga konsentrasyon ng GEM sa lahat ng tatlong minahan ay 2-14 beses na mas mataas kaysa sa mga malalayong minahan, at mga konsentrasyon sa mga kalapit na minahan ( hanggang 10.9 ng m-3) ay maihahambing sa mga nasa urban at urban na lugar, at kung minsan ay lumalampas sa mga nasa US, Industrial Zones sa China at Korea 27. Ang pattern ng GEM na ito sa Madre de Dios ay pare-pareho sa pagsunog ng mercury-gold amalgam bilang ang pangunahing pinagmumulan ng mataas na atmospheric mercury sa liblib na rehiyon ng Amazon na ito.
Habang ang mga konsentrasyon ng GEM sa mga clearing ay sinusubaybayan ang kalapitan sa pagmimina, ang kabuuang mga konsentrasyon ng mercury sa tumatagos na mga talon ay nakadepende sa kalapitan sa pagmimina at istraktura ng canopy ng kagubatan. Iminumungkahi ng modelong ito na ang mga konsentrasyon ng GEM lamang ay hindi hinuhulaan kung saan idedeposito ang mataas na mercury sa landscape. Sinukat namin ang pinakamataas na mga konsentrasyon ng mercury sa mga buo na mature na kagubatan sa loob ng lugar ng pagmimina (Larawan 2C). Ang Los Amigos Conservation Conservation ay may pinakamataas na average na konsentrasyon ng kabuuang mercury sa dry season (saklaw: 18-61 ng L-1) na iniulat sa literatura at maihahambing sa mga antas na sinusukat sa mga lugar na kontaminado ng pagmimina ng cinnabar at pagkasunog ng karbon sa industriya.Pagkakaiba, 28 sa Guizhou, China. Sa aming kaalaman, ang mga halagang ito ay kumakatawan sa pinakamataas na taunang throughput na mercury flux na kinakalkula gamit ang dry at wet season mercury concentrations at precipitation rate (71 µg m-2 yr-1; Karagdagang Talahanayan 1). Ang iba pang dalawang lugar ng pagmimina ay walang mataas na antas ng kabuuang mercury kumpara sa mga malalayong lugar (saklaw: 8-31 ng L-1; 22-34 µg m-2 yr-1). Maliban sa Hg, aluminyo at ang manganese ay nagkaroon ng mataas na throughput sa lugar ng pagmimina, malamang dahil sa paglilinis ng lupa na may kaugnayan sa pagmimina;lahat ng iba pang nasusukat na major at trace na elemento ay hindi nag-iiba-iba sa pagitan ng pagmimina at malalayong lugar (Karagdagang Data File 1 ), isang paghahanap na pare-pareho sa leaf mercury dynamics 29 at ASGM amalgam combustion, sa halip na airborne dust, bilang pangunahing pinagmumulan ng mercury sa tumatagos na pagbagsak. .
Bilang karagdagan sa pagsisilbing adsorbents para sa particulate at gaseous mercury, ang mga dahon ng halaman ay maaaring direktang sumipsip at magsama ng GEM sa mga tisyu30,31. Sa katunayan, sa mga site na malapit sa aktibidad ng ASGM, ang basura ay isang pangunahing pinagmumulan ng mercury deposition.Mean concentrations ng Hg (0.080 –0.22 µg g−1) na sinusukat sa mga nabubuhay na dahon ng canopy mula sa lahat ng tatlong mga lugar ng pagmimina ay lumampas sa nai-publish na mga halaga para sa mapagtimpi, boreal, at alpine na kagubatan sa North America, Europe, at Asia, pati na rin sa iba pang kagubatan ng Amazon sa South America, matatagpuan sa Timog Amerika.Mga malalayong lugar at malapit na pinagmumulan ng punto 32, 33, 34. Ang mga konsentrasyon ay maihahambing sa mga iniulat para sa foliar mercury sa subtropikal na halo-halong kagubatan sa Tsina at mga kagubatan ng Atlantiko sa Brazil (Larawan 2D)32,33,34. Kasunod ng modelong GEM, ang pinakamataas ang kabuuang konsentrasyon ng mercury sa bulk litter at mga dahon ng canopy ay sinusukat sa pangalawang kagubatan sa loob ng lugar ng pagmimina. Gayunpaman, ang tinantyang mga waste mercury flux ay pinakamataas sa buo na pangunahing kagubatan sa minahan ng Los Amigos, malamang dahil sa mas malaking dami ng basura. Pinarami namin ang dati iniulat ng Peruvian Amazon 35 sa pamamagitan ng Hg na sinusukat sa magkalat (average sa pagitan ng tag-araw at tagtuyot na panahon) (Larawan 3A). Iminumungkahi ng input na ito na ang kalapitan sa mga lugar ng pagmimina at takip ng canopy ng puno ay makabuluhang nag-aambag sa mga mercury load sa ASGM sa rehiyong ito.
Ang data ay ipinapakita sa A forest at B deforestation area. Ang mga deforestation na lugar ng Los Amigos ay field station clearings na bumubuo sa isang maliit na bahagi ng kabuuang lupa. Ang mga flux ay ipinapakita gamit ang mga arrow at ipinahayag bilang µg m-2 yr-1. Para sa tuktok na 0-5 cm ng lupa, ang mga pool ay ipinapakita bilang mga bilog at ipinahayag sa μg m-2. Ang porsyento ay kumakatawan sa porsyento ng mercury na naroroon sa pool o flux sa anyo ng methylmercury. Mga average na konsentrasyon sa pagitan ng mga dry season (2018 at 2019) at tag-ulan (2018) para sa kabuuang mercury sa pamamagitan ng pag-ulan, bulk precipitation, at litter, para sa scale-up na mga pagtatantya ng mercury load. Ang data ng Methylmercury ay batay sa 2018 dry season, ang tanging taon kung saan ito sinukat.Tingnan ang "Mga Paraan" para sa impormasyon sa pooling at flux calculations.C Relasyon sa pagitan ng kabuuang mercury concentration at leaf area index sa walong plots ng Los Amigos Conservation Conservation, batay sa ordinaryong least squares regression.D Relasyon sa pagitan ng kabuuang mercury concentration sa precipitation at total surface soil mercury concentration para sa lahat ng limang site sa kagubatan (berdeng bilog) at deforestation (brown triangles) na mga rehiyon, ayon sa ordinaryong least squares regression (error bars ay nagpapakita ng standard deviation).
Gamit ang pangmatagalang data ng precipitation at litter, nagawa naming sukatin ang mga sukat ng penetration at litter mercury content mula sa tatlong campaign para magbigay ng pagtatantya ng taunang atmospheric mercury flux para sa Los Amigos Conservation Concession (penetration + litter amount + precipitation) para sa isang paunang pagtatantya. Nalaman namin na ang atmospheric mercury flux sa mga reserbang kagubatan na katabi ng aktibidad ng ASGM ay higit sa 15 beses na mas mataas kaysa sa nakapalibot na mga deforested na lugar (137 kumpara sa 9 µg Hg m-2 yr-1; Figure 3 A,B). ang pagtatantya ng mga antas ng mercury sa Los Amigos ay lumampas sa naunang naiulat na mga flux ng mercury malapit sa mga puntong pinagmumulan ng mercury sa mga kagubatan sa Hilagang Amerika at Europa (hal., pagsunog ng karbon), at maihahambing ito sa mga halaga sa industriyal na Tsina 21,36 . Lahat ay sinabi, humigit-kumulang 94 % ng kabuuang pag-deposito ng mercury sa mga protektadong kagubatan ng Los Amigos ay nagagawa ng tuyong pag-deposito (pagpasok + mga basura – pag-ulan ng mercury), isang kontribusyon na mas mataas kaysa sa karamihan ng iba pang unahan.st landscape sa buong mundo. Itinatampok ng mga resultang ito ang mataas na antas ng mercury na pumapasok sa mga kagubatan sa pamamagitan ng dry deposition mula sa ASGM at ang kahalagahan ng forest canopy sa pag-alis ng ASGM-derived mercury mula sa atmospera. Inaasahan namin na ang napakayamang Hg deposition pattern na naobserbahan sa mga kagubatan na lugar malapit sa ASGM Ang aktibidad ay hindi natatangi sa Peru.
Sa kabaligtaran, ang mga deforested na lugar sa mga lugar ng pagmimina ay may mas mababang antas ng mercury, pangunahin sa pamamagitan ng malakas na pag-ulan, na may kaunting mercury input sa pamamagitan ng pagkahulog at mga basura. ).Mean concentrations (range: 1.5–9.1 ng L-1) ng kabuuang mercury sa dry season bulk precipitation ay mas mababa kaysa sa mga naunang naiulat na halaga sa Adirondacks ng New York37 at sa pangkalahatan ay mas mababa kaysa sa mga nasa malalayong rehiyon ng Amazon38.Samakatuwid, ang bulk precipitation input ng Hg ay mas mababa (8.6-21.5 µg Hg m-2 yr-1) sa katabing deforested area kumpara sa GEM, through-drop at litter concentration patterns ng mining site, at Hindi sumasalamin sa kalapitan sa pagmimina .Dahil ang ASGM ay nangangailangan ng deforestation,2,3 ang mga cleared na lugar kung saan ang mga aktibidad ng pagmimina ay puro ay may mas mababang mercury inputs mula sa atmospheric deposition kaysa sa kalapit na kagubatan na lugar, bagama't hindi atmospheric na direktang paglabas ng ASGM (tulad ngs elemental mercury spills o tailings) ay malamang na napakataas.Mataas 22.
Ang mga pagbabago sa mercury fluxes na naobserbahan sa Peruvian Amazon ay hinihimok ng malalaking pagkakaiba sa loob at pagitan ng mga site sa panahon ng tagtuyot (kagubatan at deforestation) (Fig. 2). Sa kaibahan, nakita namin ang kaunting pagkakaiba sa intra-site at inter-site pati na rin ang mababang Hg flux sa panahon ng tag-ulan (Karagdagang Fig. 1). Ang pana-panahong pagkakaiba na ito (Larawan 2B) ay maaaring dahil sa mas mataas na intensity ng pagmimina at produksyon ng alikabok sa tag-araw. Ang pagtaas ng deforestation at pagbawas ng pag-ulan sa panahon ng tagtuyot ay maaaring magpataas ng alikabok produksyon, sa gayon ay tumataas ang dami ng mga particle sa atmospera na sumisipsip ng mercury.Ang produksyon ng mercury at alikabok sa panahon ng tagtuyot ay maaaring mag-ambag sa mga pattern ng mercury flux sa loob ng deforestation kumpara sa mga kagubatan na lugar ng Los Amigos Conservation Concession.
Dahil ang mga mercury input mula sa ASGM sa Peruvian Amazon ay idineposito sa terrestrial ecosystem pangunahin sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan sa forest canopy, sinubukan namin kung ang mas mataas na tree canopy density (ibig sabihin, leaf area index) ay hahantong sa mas mataas na mercury input. Sa buo na kagubatan ng Los Amigos Conservation Concession, nakolekta namin ang drop drop mula sa 7 forest plots na may iba't ibang canopy density. Nalaman namin na ang leaf area index ay isang malakas na predictor ng kabuuang mercury input sa pamamagitan ng taglagas, at ang average na kabuuang mercury concentration sa taglagas ay tumaas sa leaf area index (Fig. 3C ).
Alinsunod sa pinakamataas na rate ng mercury deposition, ang topsoil (0-5 cm) ng Los Amigos forest site ay may pinakamataas na kabuuang konsentrasyon ng mercury (140 ng g-1 sa 2018 dry season; Fig. 2E). Higit pa rito, ang mga konsentrasyon ng mercury ay pinayaman sa buong sinusukat na vertical na profile ng lupa (saklaw ng 138–155 ng g-1 sa lalim na 45 cm; Karagdagang Fig. 3). isang bayan ng pagmimina (Boca Colorado). nawala sa pagtakas mula sa lupa (ibig sabihin, ang mercury na inilabas sa atmospera) dahil sa takip ng canopy ay maaari ding mas mababa sa mga kagubatan na lugar kaysa sa mga deforestation na lugar40, na nagmumungkahi na ang malaking bahagi ng mercury ay idineposito sa konserbasyon.Ang lugar ay nananatili sa lupa. Ang kabuuang mga pool ng mercury sa lupa sa pangunahing kagubatan ng Los Amigos Conservation Conservation ay 9100 μg Hg m-2 sa loob ng unang 5 cm at higit sa 80,000 μg Hg m-2 sa loob ng unang 45 cm.
Dahil ang mga dahon ay pangunahing sumisipsip ng atmospheric na mercury, sa halip na mercury sa lupa,30,31 at pagkatapos ay dalhin ang mercury na ito sa lupa sa pamamagitan ng pagbagsak, posibleng ang mataas na deposition rate ng mercury ay nagtutulak sa mga pattern na naobserbahan sa lupa. Nakakita kami ng isang malakas na ugnayan sa pagitan ng average na kabuuang mercury concentrations sa topsoil at kabuuang mercury concentrations sa lahat ng kagubatan, samantalang walang kaugnayan sa pagitan ng topsoil mercury at kabuuang mercury concentrations sa mabigat na pag-ulan sa mga deforested na lugar (Fig. 3D). Ang mga katulad na pattern ay makikita rin sa relasyon sa pagitan ng topsoil mercury pool at kabuuang mercury flux sa mga kagubatan, ngunit hindi sa deforestation na lugar (topsoil mercury pool at kabuuang precipitation kabuuang mercury flux).
Halos lahat ng pag-aaral ng terrestrial mercury pollution na nauugnay sa ASGM ay limitado sa mga sukat ng kabuuang mercury, ngunit ang methylmercury concentrations ay tumutukoy sa mercury bioavailability at kasunod na nutrient accumulation at exposure. pangkalahatang naniniwala na ang mga lupang kabundukan ay may mas mababang konsentrasyon ng methylmercury. Gayunpaman, sa unang pagkakataon, naitala namin ang mga masusukat na konsentrasyon ng MeHg sa mga lupang Amazonian malapit sa mga ASGM, na nagmumungkahi na ang mataas na konsentrasyon ng MeHg ay lumampas sa mga aquatic ecosystem at sa mga terrestrial na kapaligiran sa loob ng mga lugar na ito na apektado ng ASGM , kabilang ang mga nakalubog sa panahon ng tag-ulan.Lupa at yaong nananatiling tuyo sa buong taon. Ang pinakamataas na konsentrasyon ng methylmercury sa topsoil noong 2018 dry season ay naganap sa dalawang kagubatan na lugar ng minahan (Boca Colorado at Los Amigos Reserve; 1.4 ng MeHg g−1, 1.4% Hg bilang MeHg at 1.1 ng MeHg g−1, ayon sa pagkakabanggit, sa 0.79% Hg (bilang MeHg). Dahil ang mga porsyentong ito ng mercury sa anyo ng methylmercury ay maihahambing sa iba pang mga terrestrial na lokasyon sa buong mundo (Karagdagang Fig. 4), lumilitaw ang mataas na konsentrasyon ng methylmercury sa ay dahil sa mataas na kabuuang Mercury input at mataas na imbakan ng kabuuang mercury sa lupa, sa halip na netong conversion ng available na inorganic na mercury sa methylmercury (Karagdagang Fig. 5). Ang aming mga resulta ay kumakatawan sa mga unang sukat ng methylmercury sa mga lupa malapit sa ASGM sa Peruvian Amazon. Ayon sa Iba pang mga pag-aaral ay nag-ulat ng mas mataas na produksyon ng methylmercury sa baha at tuyong mga landscape43,44 at inaasahan namin ang mas mataas na konsentrasyon ng methylmercury sa kalapit na kagubatan na pana-panahon at permanenteng wetlands na nakakaranas.mga katulad na mercury load.Bagama't ang methylmercury Kung may panganib ng toxicity sa terrestrial wildlife malapit sa mga aktibidad sa pagmimina ng ginto ay nananatiling tinutukoy, ngunit ang mga kagubatan na ito na malapit sa mga aktibidad ng ASGM ay maaaring mga hotspot para sa bioaccumulation ng mercury sa mga terrestrial food webs.
Ang pinakamahalaga at nobelang implikasyon ng aming trabaho ay ang pagdokumento ng transportasyon ng malalaking dami ng mercury sa mga kagubatan na katabi ng ASGM. ay naka-imbak sa biomass at mga lupa at malamang na ilalabas nang may pagbabago sa paggamit ng lupa4 at sunog sa kagubatan45,46. Ang timog-silangang Peruvian Amazon ay isa sa mga pinaka-biologically diverse na ecosystem ng vertebrate at insect taxa sa Earth. Mataas na structural complexity sa loob ng buo na sinaunang tropikal ang kagubatan ay nagtataguyod ng biodiversity ng ibon48 at nagbibigay ng mga angkop na lugar para sa malawak na hanay ng mga species na naninirahan sa kagubatan49.Bilang resulta, higit sa 50% ng lugar ng Madre de Dios ay itinalaga bilang protektadong lupain o isang pambansang reserba50.International pressure na kontrolin ang ilegal na aktibidad ng ASGM sa Ang Tambopata National Reserve ay lumago nang malaki sa nakalipas na dekada, na humahantong sa isang malaking aksyong pagpapatupad (Operación Mercurio) ng pamahalaan ng Peru.noong 2019.Gayunpaman, iminumungkahi ng aming mga natuklasan na ang pagiging kumplikado ng mga kagubatan na sumasailalim sa biodiversity ng Amazon ay ginagawang lubhang mahina ang rehiyon sa paglo-load at pag-iimbak ng mercury sa mga landscape na may tumaas na paglabas ng mercury na nauugnay sa ASGM, na humahantong sa mga pandaigdigang mercury flux sa pamamagitan ng tubig.Ang pinakamataas na naiulat na pagsukat ng halaga ay batay sa aming mga paunang pagtatantya ng mataas na litter mercury flux sa mga buo na kagubatan malapit sa ASGM. Habang ang aming mga pagsisiyasat ay naganap sa mga protektadong kagubatan, ang pattern ng mataas na mercury input at pagpapanatili ay ilalapat sa anumang lumang-growth primary forest malapit sa aktibidad ng ASGM, kabilang ang mga buffer zone, kaya ang mga resultang ito ay pare-pareho sa mga protektado at hindi protektadong kagubatan.Ang mga protektadong kagubatan ay magkatulad. Samakatuwid, ang mga panganib ng ASGM sa mga mercury landscape ay hindi lamang nauugnay sa direktang pag-import ng mercury sa pamamagitan ng atmospheric emissions, spills, at tailings, kundi pati na rin sa kakayahan ng landscape na makunan, mag-imbak, at mag-convert ng mercury sa mas bioavailable. mga form.nauugnay sa potensyal.methylmercury, na nagpapakita ng pagkakaiba-iba ng mga epekto sa mga global mercury pool at terrestrial wildlife depende sa kagubatan malapit sa pagmimina.
Sa pamamagitan ng sequestering atmospheric mercury, ang mga buo na kagubatan na malapit sa artisanal at small-scale na pagmimina ng ginto ay maaaring mabawasan ang mga panganib sa mercury sa mga kalapit na aquatic ecosystem at global atmospheric mercury reservoirs. ecosystem sa pamamagitan ng mga sunog sa kagubatan, pagtakas at/o runoff45, 46, 51, 52, 53.Sa Peruvian Amazon, humigit-kumulang 180 tonelada ng mercury ang ginagamit taun-taon sa ASGM54, kung saan humigit-kumulang isang-kapat nito ang ibinubuga sa atmospera55, dahil sa Conservation Concession sa Los Amigos. Ang lugar na ito ay humigit-kumulang 7.5 beses ang kabuuang lawak ng protektadong lupa at mga reserbang kalikasan sa rehiyon ng Madre de Dios (mga 4 milyong ektarya), na may pinakamalaking proporsyon ng protektadong lupa sa anumang ibang lalawigan ng Peru, at ang mga ito malalaking lugar ng buo na kagubatan.Bahagyang nasa labas ng deposition radius ng ASGM at mercury.Kaya, hindi sapat ang pagsamsam ng mercury sa mga buo na kagubatan upang pigilan ang pagpasok ng mercury na nagmula sa ASGM sa mga panrehiyon at pandaigdigang atmospheric na mercury pool, na nagmumungkahi ng kahalagahan ng pagbabawas ng mga paglabas ng ASGM na mercury. Ang kapalaran ng malalaking dami ng Ang mercury na nakaimbak sa mga terrestrial system ay higit na naiimpluwensyahan ng mga patakaran sa pag-iingat. Ang mga desisyon sa hinaharap kung paano pamahalaan ang mga buo na kagubatan, lalo na sa mga lugar na malapit sa aktibidad ng ASGM, sa gayon ay may mga implikasyon para sa pagpapakilos at bioavailability ng mercury ngayon at sa mga darating na dekada.
Kahit na maagaw ng mga kagubatan ang lahat ng mercury na inilabas sa mga tropikal na kagubatan, hindi ito magiging isang panlunas sa lahat para sa polusyon ng mercury, dahil ang mga terrestrial food webs ay maaari ding maging bulnerable sa mercury. Napakakaunti lamang ang alam natin tungkol sa mga konsentrasyon ng mercury sa biota sa loob ng mga buo na kagubatan na ito, ngunit ang mga ito ang una. Ang mga sukat ng mga deposito ng terrestrial na mercury at methylmercury sa lupa ay nagmumungkahi na ang mataas na antas ng mercury sa lupa at mataas na methylmercury ay maaaring magpataas ng pagkakalantad sa mga nakatira sa mga kagubatan na ito.Mga panganib para sa mga consumer na may mataas na nutritional grade.Natuklasan ng data mula sa mga nakaraang pag-aaral sa terrestrial mercury bioaccumulation sa mapagtimpi na kagubatan na ang mga konsentrasyon ng mercury sa dugo sa mga ibon ay may kaugnayan sa mga konsentrasyon ng mercury sa mga sediment, at ang mga songbird na kumakain ng mga pagkaing ganap na nagmula sa lupa ay maaaring magpakita ng mga konsentrasyon ng mercury Tumaas ng 56,57. Ang mataas na pagkakalantad ng mercury sa mga songbird ay nauugnay. na may pinababang pagganap at tagumpay sa reproduktibo, nabawasan ang kaligtasan ng mga supling, may kapansanan sa pag-unlad, mga pagbabago sa pag-uugali, pisyolohikal na stress, at mortalidad58,59. Kung ang modelong ito ay totoo para sa Peruvian Amazon, ang mataas na mercury flux na nangyayari sa mga buo na kagubatan ay maaaring humantong sa mataas na konsentrasyon ng mercury sa mga ibon at iba pang biota, na may posibleng masamang epekto. Ito ay lalo na nakakabahala dahil ang rehiyon ay isang pandaigdigang biodiversity hotspot60. Binibigyang-diin ng mga resultang ito ang kahalagahan ng pagpigil sa artisanal at small-scale na pagmimina ng ginto na maganap sa loob ng pambansang protektadong mga lugar at ang mga buffer zone na nakapalibot kanila.Formalizing ASGM activitiAng es15,16 ay maaaring isang mekanismo upang matiyak na ang mga protektadong lupain ay hindi pinagsasamantalahan.
Upang masuri kung ang mercury na idineposito sa mga kagubatan na ito ay pumapasok sa terrestrial food web, sinukat namin ang mga balahibo ng buntot ng ilang residenteng songbird mula sa Los Amigos Reserve (naapektuhan ng pagmimina) at ang Cocha Cashu Biological Station (hindi apektadong lumang ibon).kabuuang mercury concentration.growth forest), 140 km mula sa aming pinaka-upstream na Bokamanu sampling site. Para sa lahat ng tatlong species kung saan maraming indibidwal ang na-sample sa bawat site, ang Hg ay nakataas sa mga ibon ng Los Amigos kumpara sa Cocha Cashu (Fig. 4). nagpatuloy ang pattern anuman ang mga gawi sa pagpapakain, dahil kasama sa aming sample ang understory anti-eater na Myrmotherula axillaris, ang anti-eater na Phlegopsis nigromaculata na sinusundan ng langgam, at ang fruit-eater na Pipra fasciicauda (1.8 [n = 10] vs. 0.9 μg g−1 [n = 2], 4.1 [n = 10] kumpara sa 1.4 μg g-1 [n = 2], 0.3 [n = 46] kumpara sa 0.1 μg g-1 [n = 2]). Sa 10 Phlegopsis nigromaculata indibidwal na na-sample sa Los Amigos, 3 ang lumampas sa EC10 (epektibong konsentrasyon para sa 10% na pagbawas sa reproductive success), 3 ang lumampas sa EC20, 1 ang lumampas sa EC30 (tingnan ang EC criteria sa Evers58), at walang indibidwal na Cocha Anumang species ng Cashu ang lumampas sa EC10. Ang mga paunang ito natuklasan, na may average na konsentrasyon ng mercury na 2-3 beses na mas mataas sa mga songbird mula sa mga protektadong kagubatan na katabi ng aktibidad ng ASGM,at mga indibidwal na konsentrasyon ng mercury nang hanggang 12 beses na mas mataas, ay nagpapataas ng mga alalahanin na ang kontaminasyon ng mercury mula sa ASGM ay maaaring makapasok sa mga terrestrial food webs.antas ng malaking pag-aalala. Binibigyang-diin ng mga resultang ito ang kahalagahan ng pagpigil sa aktibidad ng ASGM sa mga pambansang parke at sa kanilang mga nakapaligid na buffer zone.
Ang mga datos ay nakolekta sa Los Amigos Conservation Concessions (n = 10 para sa Myrmotherula axillaris [understory invertivore] at Phlegopsi nigromaculata [ant-following invertivore], n = 46 para sa Pipra fasciicauda [frugivore]; simbolo ng pulang tatsulok) at mga malalayong lokasyon sa Cocha Kashu Biological Station (n = 2 bawat species; berdeng mga simbolo ng bilog). Ang mga epektibong konsentrasyon (EC) ay ipinapakita upang mabawasan ang tagumpay ng reproduktibo ng 10%, 20% at 30% (tingnan ang Evers58). Mga larawan ng ibon na binago mula sa Schulenberg65.
Mula noong 2012, ang lawak ng ASGM sa Peruvian Amazon ay tumaas ng higit sa 40% sa mga protektadong lugar at 2,25 o higit pa sa mga lugar na hindi protektado. Ang patuloy na paggamit ng mercury sa artisanal at small-scale na pagmimina ng ginto ay maaaring magkaroon ng mapangwasak na epekto sa wildlife na naninirahan sa mga kagubatan na ito.Kahit na huminto kaagad ang mga minero sa paggamit ng mercury, ang mga epekto ng contaminant na ito sa mga lupa ay maaaring tumagal ng maraming siglo, na may potensyal na madagdagan ang mga pagkalugi mula sa deforestation at sunog sa kagubatan61,62. Kaya, ang mercury pollution mula sa ASGM ay maaaring magkaroon ng pangmatagalang epekto sa biota ng mga buo na kagubatan na katabi ng ASGM, kasalukuyang mga panganib at mga panganib sa hinaharap sa pamamagitan ng mga paglabas ng mercury sa mga lumang-lumalagong kagubatan na may pinakamataas na halaga ng konserbasyon.at muling pagsasaaktibo upang i-maximize ang potensyal ng kontaminasyon. Ang aming natuklasan na ang terrestrial biota ay maaaring nasa malaking panganib ng kontaminasyon ng mercury mula sa ASGM ay dapat magbigay ng karagdagang puwersa para sa patuloy na pagsisikap na bawasan ang mga paglabas ng mercury mula sa ASGM. Ang mga pagsisikap na ito ay kinabibilangan ng iba't ibang mga diskarte, mula sa medyo simpleng pagkuha ng mercury mga sistema ng distillation sa mas mapanghamong pang-ekonomiyang at panlipunang pamumuhunan na magpapapormal sa aktibidad at magbabawas sa mga pang-ekonomiyang insentibo para sa ilegal na ASGM.
Mayroon kaming limang istasyon sa loob ng 200 km mula sa Madre de Dios River. Pinili namin ang mga sampling site batay sa kanilang kalapitan sa intensive ASGM activity, humigit-kumulang 50 km sa pagitan ng bawat sampling site, na mapupuntahan sa pamamagitan ng Madre de Dios River (Fig. 2A). Mayroon kaming pumili ng dalawang site nang walang anumang pagmimina (Boca Manu at Chilive, humigit-kumulang 100 at 50 km mula sa ASGM, ayon sa pagkakabanggit), pagkatapos ay tinukoy bilang "mga malalayong lugar". Pumili kami ng tatlong mga site sa loob ng lugar ng pagmimina, pagkatapos ay tinukoy bilang "Mga Lugar ng Pagmimina", dalawang lugar ng pagmimina sa pangalawang kagubatan malapit sa mga bayan ng Boca Colorado at Laberinto, at isang lugar ng pagmimina sa buo na pangunahing kagubatan.Mga Konsesyon sa Proteksyon ng Los Amigos.Pakitandaan na sa mga lugar ng Boca Colorado at Laberinto sa lugar na ito ng pagmimina, ang singaw ng mercury na inilabas mula sa pagkasunog ng mercury-gold amalgam ay madalas na nangyayari, ngunit ang eksaktong lokasyon at halaga ay hindi alam dahil ang mga aktibidad na ito ay madalas na ilegal at lihim;pagsasamahin natin ang pagmimina at mercury Alloy combustion ay sama-samang tinutukoy bilang "aktibidad ng ASGM". Sa panahon ng tagtuyot ng 2018 (Hulyo at Agosto 2018) at tag-ulan ng 2018 (Disyembre 2018) sa mga clearing (mga lugar ng deforestation na ganap na walang mga halamang kahoy) at sa ilalim ng mga canopy ng puno (mga lugar sa kagubatan), kaming mga Sediment sampler ay inilagay sa limang site at noong Enero 2019) upang mangolekta ng wet deposition (n = 3) at penetration drop (n = 4), ayon sa pagkakabanggit. Ang mga sample ng ulan ay nakolekta sa loob ng apat na linggo sa dry season at dalawa hanggang tatlong linggo sa tag-ulan. Sa ikalawang taon ng dry season sampling (Hulyo at Agosto 2019), nag-install kami ng mga collector (n = 4) sa anim na karagdagang forest plot sa Los Amigos sa loob ng limang linggo, batay sa mataas na rate ng deposition na sinusukat sa unang taon, Mayroong kabuuang 7 plot ng kagubatan at 1 plot ng deforestation para sa Los Amigos. Ang distansya sa pagitan ng mga plot ay 0.1 hanggang 2.5 km. Nangolekta kami ng isang GPS waypoint bawat plot gamit ang handheld na Garmin GPS.
Nag-deploy kami ng mga passive air sampler para sa mercury sa bawat isa sa aming limang lokasyon sa panahon ng tagtuyot noong 2018 (Hulyo-Agosto 2018) at tag-ulan noong 2018 (Disyembre 2018-Enero 2019) sa loob ng dalawang buwan (PAS). Isang PAS sampler ang na-deploy bawat site sa panahon ng tagtuyot at dalawang PAS sampler ang na-deploy sa panahon ng tag-ulan. Ang PAS (na binuo ni McLagan et al. 63) ay nangongolekta ng gaseous elemental mercury (GEM) sa pamamagitan ng passive diffusion at adsorption sa isang sulfur-impregnated carbon sorbent (HGR-AC) sa pamamagitan ng isang Radiello© diffusion barrier.Ang diffusion barrier ng PAS ay nagsisilbing hadlang laban sa pagdaan ng mga gaseous na organic na mercury species;samakatuwid, ang GEM lamang ang na-adsorbed sa carbon 64. Gumamit kami ng mga plastic cable ties upang ikabit ang PAS sa isang post na humigit-kumulang 1 m sa itaas ng lupa. Lahat ng sampler ay tinatakan ng parafilm o inimbak sa mga resealable na double-layer na plastic bag bago at pagkatapos ng pag-deploy. Kami kinolekta ang field blank at travel blank PAS para masuri ang kontaminasyong ipinakilala sa panahon ng sampling, field storage, laboratory storage, at sample transport.
Sa panahon ng deployment ng lahat ng limang sampling site, naglagay kami ng tatlong precipitation collector para sa mercury analysis at dalawang collector para sa iba pang chemical analysis, at apat na pass-through collector para sa mercury analysis sa deforestation site.kolektor, at dalawang kolektor para sa iba pang pagsusuri ng kemikal. Isang metro ang layo ng mga kolektor sa isa't isa. Tandaan na habang mayroon kaming pare-parehong bilang ng mga kolektor na naka-install sa bawat site, sa ilang panahon ng koleksyon, mayroon kaming mas maliit na sukat ng sample dahil sa pagbaha sa site, tao panghihimasok sa mga kolektor, at mga pagkabigo sa koneksyon sa pagitan ng tubing at mga bote ng koleksyon. Sa bawat lugar ng kagubatan at deforestation, ang isang kolektor para sa pagsusuri ng mercury ay naglalaman ng isang 500-mL na bote, habang ang isa ay naglalaman ng isang 250-mL na bote;lahat ng iba pang collectors para sa chemical analysis ay naglalaman ng isang 250-mL na bote. Ang mga sample na ito ay pinananatiling palamigan hanggang freezer-free, pagkatapos ay ipinadala sa Estados Unidos sa yelo, at pagkatapos ay pinananatiling frozen hanggang sa pagsusuri. Ang kolektor para sa mercury analysis ay binubuo ng isang glass funnel na ipinasa sa pamamagitan ng bagong styrene-ethylene-butadiene-styrene block polymer (C-Flex) tube na may bagong polyethylene terephthalate Ester copolyester glycol (PETG) na bote na may loop na nagsisilbing vapor lock. Sa pag-deploy, lahat ng 250 mL na bote ng PETG ay acidified na may 1 mL trace metal grade hydrochloric acid (HCl) at lahat ng 500 mL PETG na bote ay na-acidify na may 2 mL trace metal grade na HCl. Ang kolektor para sa iba pang mga pagsusuri sa kemikal ay binubuo ng isang plastic funnel na konektado sa isang polyethylene bottle sa pamamagitan ng bagong C-Flex tubing na may isang loop na nagsisilbing vapor lock. Ang lahat ng glass funnel, plastic funnel at polyethylene bottle ay hinugasan ng acid bago i-deploy. Nangolekta kami ng mga sample gamit ang malinis na hands-dirty hands protocol (EPA Method 1669), pinananatiling sammalamig hangga't maaari hanggang sa bumalik sa Estados Unidos, at pagkatapos ay nag-imbak ng mga sample sa 4°C hanggang sa pagsusuri. Ang mga nakaraang pag-aaral gamit ang pamamaraang ito ay nagpakita ng 90-110% na mga pagbawi para sa mga blangko sa laboratoryo na mas mababa sa limitasyon ng pagtuklas at mga karaniwang spike37.
Sa bawat isa sa limang site, nangolekta kami ng mga dahon bilang mga dahon ng canopy, kumuha ng mga sample ng dahon, sariwang basura, at maramihang basura gamit ang clean-hands-dirty-hands protocol (EPA Method 1669). , Peru, at na-import sa United States sa ilalim ng lisensya sa pag-import ng USDA. Nangongolekta kami ng mga dahon ng canopy mula sa dalawang species ng puno na makikita sa lahat ng lugar: isang umuusbong na species ng puno (Ficus insipida) at isang katamtamang laki ng puno (Inga feuilleei). Nangolekta kami ng mga dahon mula sa mga canopy ng puno gamit ang Notch Big Shot slingshot sa panahon ng tagtuyot noong 2018, tag-ulan noong 2018, at tagtuyot noong 2019 (n = 3 bawat species). Nangolekta kami ng mga sample ng leaf grab (n = 1) sa pamamagitan ng pagkolekta ng mga dahon mula sa bawat plot mula sa mga sanga na wala pang 2 m sa ibabaw ng lupa sa panahon ng tagtuyot noong 2018, tag-ulan noong 2018, at tagtuyot noong 2019. Noong 2019, nakolekta din namin ang mga sample ng leaf grab (n = 1) mula sa 6 na karagdagang plot ng kagubatan sa Los Amigos. sariwang magkalat (“bulk litter”) sa mga plastic na basket na may linyang mesh(n = 5) sa panahon ng tag-ulan noong 2018 sa lahat ng limang lugar ng kagubatan at sa panahon ng tagtuyot noong 2019 sa Los Amigos plot (n = 5). Tandaan na habang nag-install kami ng pare-parehong bilang ng mga basket sa bawat site, sa ilang panahon ng koleksyon , mas maliit ang sample size namin dahil sa pagbaha sa site at interference ng tao sa mga collectors. Ang lahat ng trash basket ay inilalagay sa loob ng isang metro mula sa water collector. We collected bulk litter bilang ground litter samples noong 2018 dry season, the 2018 rainy season, at ang 2019 dry season. Sa panahon ng dry season ng 2019, nakolekta din namin ang isang malaking halaga ng mga basura sa lahat ng aming Los Amigos plots. Pinalamig namin ang lahat ng sample ng dahon hanggang sa ma-freeze ang mga ito gamit ang isang freezer, pagkatapos ay ipinadala sa US sa yelo, at pagkatapos ay naka-imbak sa frozen hanggang sa pagproseso.
Nakolekta namin ang mga sample ng lupa sa triplicate (n = 3) mula sa lahat ng limang site (bukas at canopy) at ang Los Amigos plot sa panahon ng tagtuyot noong 2019 sa lahat ng tatlong seasonal na kaganapan. Nakolekta ang lahat ng sample ng lupa sa loob ng isang metro ng precipitation collector. Kami nakolekta ang mga sample ng lupa bilang topsoil sa ilalim ng litter layer (0–5 cm) gamit ang isang sampler ng lupa. Bukod pa rito, sa panahon ng tag-araw ng 2018, nakolekta namin ang mga core ng lupa hanggang sa 45 cm ang lalim at hinati ang mga ito sa limang bahagi ng lalim. Sa Laberinto, maaari naming isang profile lang ng lupa ang kolektahin dahil malapit ang water table sa ibabaw ng lupa. Kinokolekta namin ang lahat ng sample gamit ang malinis na hand-dirty hand protocol (EPA Method 1669). Pinalamig namin ang lahat ng sample ng lupa hanggang sa ma-freeze ang mga ito gamit ang freezer, pagkatapos ay ipinadala sa yelo sa Estados Unidos, at pagkatapos ay naka-imbak ng frozen hanggang sa pagproseso.
Gumamit ng mga fog nest na nakatakda sa madaling araw at dapit-hapon upang manghuli ng mga ibon sa pinakamalamig na oras ng araw. Sa Los Amigos Reserve, naglagay kami ng limang fog nest (1.8 × 2.4) sa siyam na lokasyon. Sa Cocha Cashu Bio Station, naglagay kami ng 8 hanggang 10 fog nest (12 x 3.2 m) sa 19 na lokasyon. Sa parehong lugar, kinolekta namin ang unang gitnang balahibo ng buntot ng bawat ibon, o kung hindi, ang susunod na pinakamatandang balahibo. Iniimbak namin ang mga balahibo sa malinis na Ziploc bag o manila envelope na may silicone. Kinokolekta namin photographic records at morphometric measurements para matukoy ang mga species ayon sa Schulenberg65. Parehong pag-aaral ay suportado ng SERFOR at pahintulot mula sa Animal Research Council (IACUC). Kapag inihambing ang mga konsentrasyon ng Hg ng balahibo ng ibon, sinuri namin ang mga species na ang mga balahibo ay nakolekta sa Los Amigos Conservation Concession at ang Cocha Cashu Biological Station (Myrmotherula axillaris, Phlegopsis nigromaculata, Pipra fasciicauda).
Upang matukoy ang Leaf Area Index (LAI), kinolekta ang data ng lidar gamit ang GatorEye Unmanned Aerial Laboratory, isang sensor fusion unmanned aerial system (tingnan ang www.gatoreye.org para sa mga detalye, available din gamit ang link na “2019 Peru Los Friends” June” ) 66. Ang lidar ay nakolekta sa Los Amigos Conservation Conservation noong Hunyo 2019, na may taas na 80 m, bilis ng paglipad na 12 m/s, at layo na 100 m sa pagitan ng mga katabing ruta, kaya ang rate ng saklaw ng lateral deviation ay umabot sa 75 %.Lampas sa 200 puntos bawat metro kuwadrado ang density ng mga puntos na ibinahagi sa vertical na profile ng kagubatan. Nag-o-overlap ang flight area sa lahat ng sampling area sa Los Amigos sa panahon ng dry season ng 2019.
Sinukat namin ang kabuuang konsentrasyon ng Hg ng mga GEM na nakolekta ng PAS sa pamamagitan ng thermal desorption, fusion, at atomic absorption spectroscopy (USEPA Method 7473) gamit ang isang Hydra C instrument (Teledyne, CV-AAS). Na-calibrate namin ang CV-AAS gamit ang National Institute of Standards and Technology (NIST) Standard Reference Material 3133 (Hg standard solution, 10.004 mg g-1) na may limitasyon sa pagtuklas na 0.5 ng Hg. Nagsagawa kami ng Continuous Calibration Verification (CCV) gamit ang NIST SRM 3133 at Quality Control Standards (QCS) gamit ang NIST 1632e (bituminous coal, 135.1 mg g-1). Hinati namin ang bawat sample sa ibang bangka, inilagay ito sa pagitan ng dalawang manipis na layer ng sodium carbonate (Na2CO3) powder, at tinakpan ito ng manipis na layer ng aluminum hydroxide (Al(OH) 3) powder67. Sinukat namin ang kabuuang nilalaman ng HGR-AC ng bawat sample upang alisin ang anumang inhomogeneity sa pamamahagi ng Hg sa sorbent ng HGR-AC. Samakatuwid, kinakalkula namin ang konsentrasyon ng mercury para sa bawat sample batay sa kabuuan ng kabuuang mercury na sinusukat ng bawat sisidlan at angbuong HGR-AC sorbent content sa PAS. Dahil isa lang ang sample ng PAS ang nakolekta mula sa bawat site para sa mga pagsukat ng konsentrasyon sa panahon ng tagtuyot ng 2018, ang paraan ng pagkontrol sa kalidad at pagtiyak ay isinagawa sa pamamagitan ng pagpapangkat ng mga sample na may mga blankong pamamaraan sa pagsubaybay, mga panloob na pamantayan, at matrix -matched criteria.Sa panahon ng tag-ulan noong 2018, inulit namin ang mga sukat ng mga sample ng PAS.Itinuring na katanggap-tanggap ang mga value kapag ang relative percent difference (RPD) ng mga sukat ng CCV at matrix-matched na mga pamantayan ay parehong nasa loob ng 5% ng katanggap-tanggap halaga, at lahat ng mga blangko sa pamamaraan ay nasa ibaba ng limitasyon ng pagtuklas (BDL). Ibinawas namin ng blangko ang kabuuang mercury na sinusukat sa PAS gamit ang mga konsentrasyon na tinutukoy mula sa mga field at trip blanks (0.81 ± 0.18 ng g-1, n = 5). Kinakalkula namin ang GEM mga konsentrasyon gamit ang blangko-corrected kabuuang masa ng adsorbed mercury hinati sa deployment oras at sampling rate (dami ng hangin upang alisin ang gaseous mercury bawat yunit ng oras;0.135 m3 araw-1)63,68, isinaayos para sa temperatura at hangin mula sa World Weather Online Average na mga sukat ng temperatura at hangin na nakuha para sa rehiyon ng Madre de Dios68. Ang karaniwang error na iniulat para sa mga nasusukat na konsentrasyon ng GEM ay batay sa error ng isang panlabas na pamantayan tumakbo bago at pagkatapos ng sample.
Sinuri namin ang mga sample ng tubig para sa kabuuang nilalaman ng mercury sa pamamagitan ng oxidation na may bromine chloride nang hindi bababa sa 24 na oras, na sinusundan ng stannous chloride reduction at purge and trap analysis, cold vapor atomic fluorescence spectroscopy (CVAFS), at gas chromatography (GC) separation (EPA Method) 1631 ng Tekran 2600 Automatic Total Mercury Analyzer, Rev. E). Nagsagawa kami ng CCV sa mga sample ng dry season noong 2018 gamit ang Ultra Scientific certified aqueous mercury standards (10 μg L-1) at initial calibration verification (ICV) gamit ang NIST certified reference material 1641D (mercury sa tubig, 1.557 mg kg-1) ) na may limitasyon sa pagtuklas na 0.02 ng L-1. Para sa 2018 wet season at 2019 dry season sample, ginamit namin ang Brooks Rand Instruments Total Mercury Standard (1.0 ng L−1 ) para sa pagkakalibrate at CCV at ang SPEX Centriprep Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS) multi-element para sa ICV solution standard 2 A na may limitasyon sa pagtuklas na 0.5 ng L-1. Nabawi ang lahat ng pamantayan sa loob ng 15% ng mga katanggap-tanggap na halaga.Field blanks, digestion blanks at analytical blanks ay lahat ng BDL.
Nag-freeze kami ng mga sample ng lupa at dahon sa loob ng limang araw. Na-homogenize namin ang mga sample at sinuri ang mga ito para sa kabuuang mercury sa pamamagitan ng thermal decomposition, catalytic reduction, fusion, desorption, at atomic absorption spectroscopy (EPA method 7473) sa isang Milestone Direct Mercury Analyzer (DMA) -80).Para sa mga sample ng dry season noong 2018, nagsagawa kami ng mga pagsusuri sa DMA-80 gamit ang NIST 1633c (fly ash, 1005 ng g-1) at ang sertipikadong reference material ng National Research Council of Canada na MESS-3 (marine sediment, 91 ng g -1).Pagkakalibrate.Ginamit namin ang NIST 1633c para sa CCV at MS at MESS-3 para sa QCS na may limitasyon sa pagtuklas na 0.2 ng Hg. Para sa 2018 wet season at 2019 dry season sample, na-calibrate namin ang DMA-80 gamit ang Brooks Rand Instruments Total Mercury Standard (1.0). ng L−1).Ginamit namin ang NIST Standard Reference Material 2709a (San Joaquin soil, 1100 ng g-1) para sa CCV at MS at DORM-4 (fish protein, 410 ng g-1) para sa QCS na may limitasyon sa pagtuklas na 0.5 ng Hg. Para sa lahat ng season, sinuri namin ang lahat ng sample sa mga duplicate at tinatanggap na value kapag ang RPD sa pagitan ng dalawang sample ay nasa loob ng 10%. BDL.Lahat ng iniulat na konsentrasyon ay tuyo na timbang.
Sinuri namin ang methylmercury sa mga sample ng tubig mula sa lahat ng tatlong seasonal na aktibidad, mga sample ng dahon mula sa 2018 dry season, at mga sample ng lupa mula sa lahat ng tatlong seasonal na aktibidad. Kumuha kami ng mga sample ng tubig na may trace-grade sulfuric acid nang hindi bababa sa 24 h,69 digested na dahon na may 2 % potassium hydroxide sa methanol para sa hindi bababa sa 48 h sa 55°C para sa hindi bababa sa 70 h, at digested lupa sa pamamagitan ng microwave na may trace metal-grade HNO3 acid71,72.Sinuri namin ang mga sample ng dry season noong 2018 sa pamamagitan ng water ethylation gamit ang sodium tetraethylborate, purge and trap, at CVAFS sa isang Tekran 2500 spectrometer (EPA method 1630). Ginamit namin ang Frontier Geosciences accredited laboratory MeHg standards at sediment QCS gamit ang ERM CC580 para sa calibration at CCV. isang method detection limit na 0.2 ng L-1. Sinuri namin ang mga sample ng dry season noong 2019 gamit ang sodium tetraethylborate para sa water ethylation, purge and trap, CVAFS, GC, at ICP-MS sa isang Agilent 770 (EPA method 1630)73. Ginamit namin Brooks Rand Instruments methylmercury standards (1 ng L−1) para sa calibration at CCV na may method detection limit na 1 pg. Lahat ng standards ay nakuhang muli sa loob ng 15% ng mga katanggap-tanggap na value para sa lahat ng season at lahat ng blangko ay BDL.
Sa aming Biodiversity Institute Toxicology Laboratory (Portland, Maine, USA), ang limitasyon sa pagtuklas ng pamamaraan ay 0.001 μg g-1. Na-calibrate namin ang DMA-80 gamit ang DOLT-5 (dogfish liver, 0.44 μg g-1), CE-464 (5.24). μg g-1), at NIST 2710a (Montana soil, 9.888 μg g-1) .Gumagamit kami ng DOLT-5 at CE-464 para sa CCV at QCS. Ang mga average na pagbawi para sa lahat ng pamantayan ay nasa loob ng 5% ng mga katanggap-tanggap na halaga, at lahat ng blangko ay BDL. Ang lahat ng mga replika ay nasa loob ng 15% RPD. Lahat ng iniulat na kabuuang konsentrasyon ng mercury ng balahibo ay sariwang timbang (fw).
Gumagamit kami ng 0.45 μm na mga filter ng lamad upang i-filter ang mga sample ng tubig para sa karagdagang pagsusuri ng kemikal. Sinuri namin ang mga sample ng tubig para sa mga anion (chloride, nitrate, sulfate) at mga kasyon (calcium, magnesium, potassium, sodium) sa pamamagitan ng ion chromatography (EPA method 4110B) [USEPA, 2017a] gamit ang isang Dionex ICS 2000 ion chromatograph . Na-recover ang lahat ng pamantayan sa loob ng 10% ng mga katanggap-tanggap na halaga at ang lahat ng blangko ay BDL. Ginagamit namin ang Thermofisher X-Series II upang suriin ang mga trace elements sa mga sample ng tubig sa pamamagitan ng inductively coupled plasma mass spectrometry. Instrumento Ang mga pamantayan sa pagkakalibrate ay inihanda sa pamamagitan ng serial dilution ng certified water standard NIST 1643f. Ang lahat ng whitespace ay BDL.
Ang lahat ng mga flux at pool na iniulat sa teksto at mga figure ay gumagamit ng mga halaga ng average na konsentrasyon para sa tagtuyot at tag-ulan. Tingnan ang Karagdagang Talahanayan 1 para sa mga pagtatantya ng mga pool at flux (average na taunang mga flux para sa parehong mga season) gamit ang minimum at maximum na nasusukat na mga konsentrasyon sa panahon ng tagtuyot at tag-ulan. Kinakalkula namin ang mga mercury flux sa kagubatan mula sa Los Amigos Conservation Concession bilang summed mercury input sa pamamagitan ng drop at litter. Kinakalkula namin ang Hg fluxes mula sa deforestation mula sa bulk precipitation Hg deposition. Gamit ang araw-araw na mga sukat ng ulan mula sa Los Amigos (nakolekta bilang bahagi ng EBLA at makukuha mula sa ACCA kapag hiniling), kinakalkula namin ang average na pinagsama-samang taunang pag-ulan sa nakalipas na dekada (2009-2018) na humigit-kumulang 2500 mm yr-1 . Tandaan na sa 2018 na taon ng kalendaryo, ang taunang pag-ulan ay malapit sa average na ito ( 2468mm), habang ang pinakamabasang buwan (Enero, Pebrero at Disyembre) ay humigit-kumulang kalahati ng taunang pag-ulan (1288mm ng 2468mm).Samakatuwid, ginagamit namin ang average ng mga konsentrasyon ng tag-ulan at tagtuyot sa lahat ng pagkalkula ng flux at pool. Nagbibigay-daan din ito sa amin na isaalang-alang hindi lamang ang pagkakaiba sa pag-ulan sa pagitan ng tag-araw at tagtuyot, kundi pati na rin ang pagkakaiba sa mga antas ng aktibidad ng ASGM sa pagitan ng dalawang panahon na ito. Dahil ang mga halaga ng literatura ng naiulat na taunang mga flux ng mercury mula sa mga tropikal na kagubatan ay nag-iiba-iba sa pagitan ng lumalawak na mga konsentrasyon ng mercury mula sa tagtuyot at tag-ulan o mula lamang sa mga tag-araw, kapag inihahambing ang aming mga kalkuladong flux sa mga halaga ng literatura, direkta naming inihambing ang aming mga nakalkulang mercury flux, habang ang isa pang pag-aaral ay kumuha ng mga sample sa parehong tagtuyot at tag-ulan, at muling tinantya ang aming mga flux gamit lamang ang mga konsentrasyon ng mercury sa dry-season kapag ang isa pang pag-aaral ay kumuha ng mga sample lamang sa tag-araw (hal, 74).
Upang matukoy ang taunang kabuuang nilalaman ng mercury sa buong pag-ulan, maramihang pag-ulan at magkalat sa Los Amigos, ginamit namin ang pagkakaiba sa pagitan ng tag-araw (average ng lahat ng mga site ng Los Amigos noong 2018 at 2019) at ng tag-ulan (average ng 2018) average na kabuuan konsentrasyon ng mercury.Para sa kabuuang konsentrasyon ng mercury sa iba pang mga lokasyon, ginamit ang mga karaniwang konsentrasyon sa pagitan ng tag-araw ng 2018 at tag-ulan noong 2018. Para sa mga methylmercury load, gumamit kami ng data mula sa dry season ng 2018, ang tanging taon kung saan sinukat ang methylmercury. Upang matantya ang mga litter mercury flux, gumamit kami ng mga pagtatantya ng literatura ng mga litter rate at mga konsentrasyon ng mercury na nakolekta mula sa mga dahon sa mga basket ng basura sa 417 g m-2 yr-1 sa Peruvian Amazon. Para sa Hg pool sa lupa sa itaas na 5 cm ng lupa, ginamit namin ang nasusukat na kabuuang Hg ng lupa (mga tag-araw ng 2018 at 2019, tag-ulan noong 2018) at mga konsentrasyon ng MeHg sa tag-araw ng 2018, na may tinantyang bulk density na 1.25 g cm-3 sa Brazilian Amazon75. Maaari lamang kaming pgawin ang mga kalkulasyon ng badyet na ito sa aming pangunahing lugar ng pag-aaral, ang Los Amigos, kung saan available ang mga dataset ng pangmatagalang ulan, at kung saan pinapayagan ng kumpletong istruktura ng kagubatan ang paggamit ng mga naunang nakolektang pagtatantya ng basura.
Pinoproseso namin ang mga lidar flightline gamit ang GatorEye multiscale postprocessing workflow, na awtomatikong nagko-compute ng malinis na pinagsamang point cloud at mga produkto ng raster, kabilang ang mga digital elevation model (DEM) sa 0.5 × 0.5 m na resolution. Gumamit kami ng DEM at nilinis ang mga lidar point cloud (WGS-84, UTM 19S Meter) bilang input sa daloy ng trabaho ng GatorEye Leaf Area Density (G-LAD), na kumukwenta ng mga na-calibrate na pagtatantya ng leaf area para sa bawat voxel (m3) ( m2) sa buong lupa sa tuktok ng canopy sa isang resolution na 1 × 1 × 1 m, at ang nagmula na LAI (kabuuan ng LAD sa loob ng bawat 1 × 1 m vertical column). Ang halaga ng LAI ng bawat naka-plot na GPS point ay kinukuha.
Ginawa namin ang lahat ng statistical analysis gamit ang R version 3.6.1 statistical software76 at lahat ng visualizations gamit ang ggplot2. Nagsagawa kami ng mga statistical test gamit ang alpha na 0.05. Ang relasyon sa pagitan ng dalawang quantitative variable ay tinasa gamit ang ordinaryong least squares regression. Nagsagawa kami ng mga paghahambing sa pagitan ng mga site gamit ang nonparametric Kruskal test at pairwise Wilcox test.
Ang lahat ng data na kasama sa manuscript na ito ay makikita sa Karagdagang Impormasyon at mga nauugnay na file ng data. Ang Conservación Amazónica (ACCA) ay nagbibigay ng data ng pag-ulan kapag hiniling.
Natural Resources Defense Council.Artisanal Gold: Opportunities for Responsible Investment – Summary.Investing in Artisanal Gold Summary v8 https://www.nrdc.org/sites/default/files/investing-artisanal-gold-summary.pdf (2016).
Asner, GP & Tupayachi, R. Pinabilis na pagkawala ng mga protektadong kagubatan dahil sa pagmimina ng ginto sa Peruvian Amazon.environment.reservoir.Wright.12, 9 (2017).
Espejo, JC et al.Deforestation at pagkasira ng kagubatan mula sa pagmimina ng ginto sa Peruvian Amazon: isang 34 na taong pananaw.Remote Sensing 10, 1–17 (2018).
Gerson, Jr. et al.Ang pagpapalawak ng mga artipisyal na lawa ay nagpapalala sa polusyon ng mercury mula sa pagmimina ng ginto.science.Advanced.6, eabd4953 (2020).
Dethier, EN, Sartain, SL & Lutz, DA Tumaas na lebel ng tubig at pana-panahong pagbabaligtad ng mga nasuspinde na sediment ng ilog sa mga tropikal na biodiversity hotspot dahil sa artisanal na pagmimina ng ginto.Process.National Academy of Sciences.science.US 116, 23936–23941 (2019).
Abe, CA et al.Pagmomodelo ng mga epekto ng pagbabago sa takip ng lupa sa mga konsentrasyon ng sediment sa gold-mining Amazon basin.register.environment.madalas.19, 1801–1813 (2019).
Oras ng post: Peb-24-2022