Děkujeme, že jste navštívili Nature.com. Verze prohlížeče, kterou používáte, má omezenou podporu pro CSS. Pro co nejlepší zážitek vám doporučujeme používat aktualizovaný prohlížeč (nebo vypnout režim kompatibility v Internet Exploreru). Mezitím, abyste zajistili pokračující podpora, budeme web zobrazovat bez stylů a JavaScriptu.
Emise rtuti z řemeslné a drobné těžby zlata na jižní polokouli převyšují spalování uhlí jako největší světový zdroj rtuti. Zkoumáme ukládání a skladování rtuti v peruánské Amazonii, silně zasažené řemeslnou těžbou zlata. Neporušené lesy v peruánské Amazonii poblíž zlaté doly dostávaly extrémně vysoké vstupy rtuti se zvýšeným množstvím celkové a methylrtuti v atmosféře, listech koruny a půdě. Zde poprvé ukazujeme, že neporušené lesní koruny v blízkosti řemeslných zlatých dolů zachycují velké množství částic a plynné rtuti v úměrných dávkách. Dokumentujeme značnou akumulaci rtuti v půdě, biomase a rezidenčních pěvců v některých z nejvíce chráněných a na biologickou rozmanitost nejbohatších regionů Amazonie, což vyvolává důležité otázky o tom, jak znečištění rtutí omezuje moderní a budoucí úsilí o ochranu v těchto tropických ekosystémech. .
Rostoucí výzvou pro ekosystémy tropických pralesů je řemeslná a drobná těžba zlata (ASGM). Tato forma těžby zlata se vyskytuje ve více než 70 zemích, často neformálně nebo nelegálně, a představuje asi 20 % světové produkce zlata1. je důležitou obživou pro místní komunity, má za následek rozsáhlé odlesňování2,3, rozsáhlou přeměnu lesů na rybníky4, vysoký obsah sedimentů v blízkých řekách5,6 a je hlavním přispěvatelem ke globální atmosféře Uvolňování emisí rtuti (Hg) a největší zdroje sladkovodní rtuti 7. Mnoho míst s intenzivním ASGM se nachází v globálních hotspotech biologické rozmanitosti, což má za následek ztrátu diverzity8, ztrátu citlivých druhů9 a člověka10,11,12 a vrcholových predátorů13,14 vysokou expozici rtuti. Hg yr-1 jsou těkavé a uvolňované do globální atmosféry z operací ASGM ročně7. Použití velkého množství rtuti při řemeslné a drobné těžbě zlata posunulo hlavní zdrojeatmosférických emisí rtuti z globálního severu na globální jih, s důsledky pro osud rtuti, její transport a vzorce expozice. O osudu těchto atmosférických emisí rtuti a jejich vzorcích ukládání a akumulace v krajině ovlivněné ASGM je však známo jen málo.
Mezinárodní Minamatská úmluva o rtuti vstoupila v platnost v roce 2017 a článek 7 se konkrétně zabývá emisemi rtuti z řemeslné a drobné těžby zlata. Při ASGM se tekutá elementární rtuť přidává do sedimentů nebo rudy, aby se oddělilo zlato. Amalgám se poté zahřívá, koncentrování zlata a uvolňování plynné elementární rtuti (GEM; Hg0) do atmosféry. To je navzdory úsilí skupin, jako je Program OSN pro životní prostředí (UNEP), Global Mercury Partnership, Organizace spojených národů pro průmyslový rozvoj (UNIDO) a nevládní organizace podporovat těžaři, aby snížili emise rtuti. V roce 2021 podepsalo Minamatskou úmluvu 132 zemí včetně Peru a začalo vyvíjet národní akční plány, které by se konkrétně zabývaly snižováním emisí rtuti související s ASGM. Akademici požadovali, aby tyto národní akční plány být inkluzivní, udržitelné a holistické, s ohledem na socioekonomické faktory a environmentální rizika15,16,17,18.Současné plány na řešení důsledků rtuti v životním prostředí se zaměřují na rizika rtuti spojená s řemeslnou a drobnou těžbou zlata v blízkosti vodních ekosystémů, zahrnující horníky a lidi žijící v blízkosti spalování amalgámu a komunity, které konzumují velké množství dravých ryb. Pracovní expozice rtuti prostřednictvím inhalace rtuťových par ze spalování amalgámu, dietární expozice rtuti prostřednictvím konzumace ryb a bioakumulace rtuti ve vodních potravních sítích byly středem zájmu většiny vědeckých výzkumů souvisejících s ASGM, včetně Amazonie.Dřívější studie (např. viz Lodenius a Malm19).
Suchozemské ekosystémy jsou také vystaveny riziku expozice rtuti z ASGM. Atmosférický Hg uvolněný z ASGM jako GEM se může vrátit do pozemské krajiny třemi hlavními cestami20 (obr. 1): GEM může být adsorbován na částice v atmosféře, které jsou poté zachyceny povrchy;GEM mohou být přímo absorbovány rostlinami a začleněny do jejich tkání;nakonec, GEM může být oxidován na Hg(II) druhy, které mohou být ukládány za sucha, adsorbovány do atmosférických částic nebo strhávány dešťovou vodou. Tyto cesty dodávají rtuť do půdy prostřednictvím spadové vody (tj. srážení přes korunu stromů), podestýlky a Mokrá depozice může být určena toky rtuti v sedimentu shromážděných na otevřených prostranstvích.Suchá depozice může být stanovena jako součet toku rtuti v podestýlce a toku rtuti na podzim mínus tok rtuti ve srážkách. Řada studií zdokumentovali obohacení rtutí v suchozemských a vodních ekosystémech v těsné blízkosti aktivity ASGM (viz např. souhrnná tabulka v Gerson et al. 22), pravděpodobně v důsledku vstupu sedimentární rtuti a přímého uvolňování rtuti. depozice rtuti v blízkosti ASGM může být způsobena spalováním amalgámu rtuť-zlato, není jasné, jak je tato Hg transportována v regionální krajině a relativní význam různé depozicevšechny cesty v blízkosti ASGM.
Rtuť emitovaná jako plynná elementární rtuť (GEM; Hg0) se může ukládat do krajiny třemi atmosférickými cestami. Za prvé, GEM může být oxidována na iontovou Hg (Hg2+), která může být strhávána kapičkami vody a ukládána na površích listů jako mokrá resp. suché usazeniny. Za druhé, GEM mohou adsorbovat atmosférické částice (Hgp), které jsou zachyceny listím a vyplavovány do krajiny prostřednictvím vodopádů spolu se zachyceným iontovým Hg. Za třetí, GEM může být absorbován do listové tkáně, zatímco Hg se ukládá do Spolu s klesající vodou a odpadem se považuje za odhad celkové depozice rtuti. Přestože GEM může také difundovat a adsorbovat se přímo do půdy a odpadků77, nemusí to být primární cesta pro vstup rtuti do suchozemských ekosystémů.
Očekáváme, že koncentrace plynné elementární rtuti budou klesat se vzdáleností od zdrojů emisí rtuti. Vzhledem k tomu, že dvě ze tří cest usazování rtuti do krajiny (spádem a odpadky) závisí na interakcích rtuti s povrchy rostlin, můžeme také předpovědět rychlost, jakou je rtuť usazena. ukládají se do ekosystémů a jak jsou závažné pro zvířata Riziko dopadu je určeno strukturou vegetace, jak ukazují pozorování v boreálních lesích a lesích mírného pásma v severních zeměpisných šířkách23. Uvědomujeme si však také, že aktivita ASGM se často vyskytuje v tropech, kde struktura zápoje a relativní četnost exponované listové plochy se značně liší. Relativní význam cest depozice rtuti v těchto ekosystémech nebyl jasně kvantifikován, zejména u lesů v blízkosti zdrojů emisí rtuti, jejichž intenzita je v boreálních lesích pozorována jen zřídka. studie, klademe si následující otázky: (1) Jak plynné koncentrace elementární rtuti acesty depozice se liší podle blízkosti ASGM a indexu listové plochy regionálního zápoje?(2) Souvisí skladování rtuti v půdě s atmosférickými vstupy?(3) Existují důkazy o zvýšené bioakumulaci rtuti u pěvců žijících v lese poblíž ASGM? Tato studie je první, kdo zkoumal vstupy depozice rtuti v blízkosti aktivity ASGM a jak pokryv koruny koreluje s těmito vzory, a první, kdo změřil koncentrace methylrtuti (MeHg) v peruánské amazonské krajině. Měřili jsme GEM v atmosféře a celkové srážky, penetraci, celkové rtuť a methylrtuť v listech, podestýlce a půdě v lesních a odlesněných stanovištích podél 200kilometrového úseku řeky Madre de Dios v jihovýchodním Peru. Předpokládali jsme, že nejdůležitější bude blízkost ASGM a těžebních měst spalujících amalgám Hg-zlata. faktory ovlivňující koncentrace rtuti v atmosféře (GEM) a mokrou depozici Hg (vysoké srážky). Protože suchá depozice rtuti (penetrace + smetí) souvisí s trOčekáváme také, že zalesněné oblasti budou mít vyšší přísun rtuti než sousední odlesněné oblasti, což je vzhledem k vysokému indexu listové plochy a potenciálu zachycování rtuti v jednom bodě obzvláště znepokojivé. Neporušený Amazonský prales. Dále jsme předpokládali, že fauna žijící v lesích poblíž hornických měst měla vyšší hladiny rtuti než fauna žijící daleko od těžebních oblastí.
Naše výzkumy probíhaly v provincii Madre de Dios v jihovýchodní peruánské Amazonii, kde bylo odlesněno více než 100 000 hektarů lesa za účelem vytvoření aluviálního ASGM3 přiléhajícího k chráněným územím a národním rezervacím a někdy i uvnitř nich. Umělecké a drobné zlato těžba podél řek v této západní amazonské oblasti za poslední desetiletí dramaticky vzrostla25 a očekává se, že poroste s vysokými cenami zlata a zvýšenou konektivitou do městských center prostřednictvím transoceánských dálnic Činnosti budou pokračovat 3. Vybrali jsme dvě lokality bez jakékoli těžby (Boca Manu a Chilive , přibližně 100 a 50 km od ASGM) – dále označované jako „vzdálené lokality“ – a tři lokality v dobývacím prostoru – dále označované jako těžební lokalita „vzdálené lokality“ (obr. 2A). Dvě z těžby místa se nacházejí v sekundárním lese poblíž měst Boca Colorado a La Bellinto a jedna těžební lokalita se nachází v neporušeném starém lese na Los Amigos Conservation Koncese. Všimněte si, že v dolech Boca Colorado a Laberinto se rtuťové páry uvolňované při spalování amalgámu rtuťového zlata vyskytují často, ale přesné umístění a množství nejsou známy, protože tyto činnosti jsou často neformální a tajné;budeme kombinovat těžbu a rtuť Spalování slitin je souhrnně označováno jako „aktivita ASGM“. Na každém místě jsme instalovali vzorkovače sedimentů v období sucha i dešťů na mýtinách (odlesněné oblasti zcela bez dřevin) a pod korunami stromů (les oblasti) pro celkem tři sezónní události (každá trvá 1-2 měsíce) ) Mokrá depozice a pokles penetrace byly shromažďovány odděleně a pasivní vzorkovače vzduchu byly rozmístěny v otevřeném prostoru pro sběr GEM. Následující rok na základě vysoké depozice míry naměřené v prvním roce jsme instalovali kolektory na šesti dalších lesních pozemcích v Los Amigos.
Mapy pěti míst odběru vzorků jsou zobrazeny jako žluté kruhy. Dvě lokality (Boca Manu, Chilive) se nacházejí v oblastech vzdálených od řemeslné těžby zlata a tři lokality (Los Amigos, Boca Colorado a Laberinto) se nacházejí v oblastech zasažených těžbou. , s hornickými městy zobrazenými jako modré trojúhelníky. Na obrázku je typická vzdálená zalesněná a odlesněná oblast postižená těžbou. Na všech obrázcích představuje přerušovaná čára dělicí čáru mezi dvěma vzdálenými lokalitami (vlevo) a třemi lokalitami postiženými těžbou ( vpravo).B Koncentrace plynné elementární rtuti (GEM) na každém místě v období sucha 2018 (n = 1 nezávislý vzorek na místo; čtvercové symboly) a vlhkém období (n = 2 nezávislé vzorky; čtvercové symboly) sezónách.C Celkové koncentrace rtuti ve srážkách shromážděných v lesních (zelený boxplot) a odlesňování (hnědý boxplot) oblastech během období sucha roku 2018. Pro všechny boxploty představují čáry mediány, boxy Q1 a Q3, vousy představují 1,5násobek mezikvartilového rozsahu (n =5 nezávislých vzorků na lesní lokalitu, n = 4 nezávislé vzorky na vzorek místa odlesňování).D Celkové koncentrace rtuti v listech odebraných z koruny Ficus insipida a Inga feuillei během období sucha v roce 2018 (levá osa;symboly tmavě zeleného čtverce a světle zeleného trojúhelníku) az hromadného steliva na zemi (pravá osa; symboly olivově zeleného kruhu). Hodnoty jsou uvedeny jako průměr a standardní odchylka (n = 3 nezávislé vzorky na místo pro živé listy, n = 1 nezávislý vzorek pro podestýlku.E Celkové koncentrace rtuti v ornici (horní 0–5 cm) odebrané v lesích (zelený boxplot) a odlesňování (hnědý boxplot) během období sucha roku 2018 (n = 3 nezávislé vzorky na lokalitu Údaje pro ostatní roční období jsou uvedeny na obrázku 1.S1 a S2.
Koncentrace atmosférické rtuti (GEM) byly v souladu s našimi předpověďmi, s vysokými hodnotami kolem aktivity ASGM – zejména v okolí měst spalujících amalgám Hg-zlata – a nízkými hodnotami v oblastech daleko od aktivních těžebních oblastí (obr. 2B). ve vzdálených oblastech jsou koncentrace GEM pod celosvětovou průměrnou pozaďovou koncentrací na jižní polokouli asi 1 ng m-326. Naproti tomu koncentrace GEM ve všech třech dolech byly 2-14krát vyšší než ve vzdálených dolech a koncentrace v blízkých dolech ( až 10,9 ng m-3) byly srovnatelné s těmi v městských a městských oblastech a někdy převyšovaly hodnoty v USA, průmyslových zónách v Číně a Koreji 27. Tento model GEM v Madre de Dios je v souladu se spalováním amalgámu rtuťového zlata jako hlavním zdrojem zvýšené atmosférické rtuti v této vzdálené amazonské oblasti.
Zatímco koncentrace GEM v pasekách sledovaly blízkost těžby, celkové koncentrace rtuti v pronikajících vodopádech závisely na blízkosti těžby a struktuře lesního zápoje. Tento model naznačuje, že samotné koncentrace GEM nepředpovídají, kde se v krajině bude ukládat vysoká rtuť. Naměřili jsme nejvyšší koncentrace rtuti v neporušených vzrostlých lesích v těžební oblasti (obr. 2C). Ochrana ochrany Los Amigos měla nejvyšší průměrné koncentrace celkové rtuti v období sucha (rozsah: 18-61 ng L-1) uváděné v literatuře a byla srovnatelná na úrovně naměřené na místech kontaminovaných těžbou rumělky a průmyslovým spalováním uhlí.Rozdíl, 28 v Guizhou, Čína. Pokud je nám známo, tyto hodnoty představují maximální roční průtok rtuti vypočítaný pomocí koncentrací rtuti v suchém a vlhkém období a srážkových rychlostí (71 µg m-2 rok-1; doplňková tabulka 1). Další dvě těžební lokality neměly zvýšené hladiny celkové rtuti ve srovnání se vzdálenými lokalitami (rozsah: 8-31 ng L-1; 22-34 µg m-2 rok-1). mangan měl zvýšené množství v těžební oblasti, pravděpodobně v důsledku čištění půdy související s těžbou;všechny ostatní naměřené hlavní a stopové prvky se mezi těžbou a odlehlými oblastmi nelišily (doplňkový datový soubor 1 ), což je zjištění v souladu s dynamikou listové rtuti 29 a spalováním amalgámu ASGM, spíše než polétavého prachu jako hlavního zdroje rtuti při pronikavém pádu .
Kromě toho, že slouží jako adsorbenty pro částicovou a plynnou rtuť, mohou listy rostlin přímo absorbovat a integrovat GEM do tkání30,31. Ve skutečnosti na místech blízkých aktivitě ASGM jsou odpadky hlavním zdrojem ukládání rtuti. Střední koncentrace Hg (0,080 –0,22 µg g−1) naměřené v živých listech zápoje ze všech tří těžebních lokalit překročily publikované hodnoty pro mírné, boreální a vysokohorské lesy v Severní Americe, Evropě a Asii, stejně jako v dalších amazonských lesích v Jižní Americe, se nachází v Jižní Americe.Odlehlé oblasti a blízké bodové zdroje 32, 33, 34. Koncentrace jsou srovnatelné s koncentracemi hlášenými pro listovou rtuť v subtropických smíšených lesích v Číně a atlantických lesích v Brazílii (obr. 2D)32,33,34.Podle modelu GEM je nejvyšší celkové koncentrace rtuti v hromadném podestýlce a listí klenby byly měřeny v sekundárních lesích v těžební oblasti. Odhadované toky odpadní rtuti však byly nejvyšší v neporušeném primárním lese v dole Los Amigos, pravděpodobně kvůli většímu množství odpadu. Znásobili jsme předchozí uvedl peruánský Amazon 35 pomocí Hg naměřeného ve stelivu (průměr mezi obdobím dešťů a sucha) (obr. 3A). Tento vstup naznačuje, že blízkost těžebních oblastí a pokryv koruny stromů významně přispívají k zatížení rtutí v ASGM v této oblasti.
Údaje jsou uvedeny v oblasti lesa A a oblasti B. Odlesněné oblasti Los Amigos jsou mýtiny polních stanic, které tvoří malou část celkové půdy. Toky jsou znázorněny šipkami a vyjádřeny jako µg m-2 rok-1. horních 0-5 cm půdy, bazény jsou znázorněny jako kroužky a vyjádřeny v μg m-2. Procento představuje procento rtuti přítomné v bazénu nebo toku ve formě methylrtuti. Průměrné koncentrace mezi obdobími sucha (2018 a 2019) a období dešťů (2018) pro celkovou rtuť přes srážky, hromadné srážky a odpadky, pro odhady množství rtuti v měřítku. Údaje o methylrtuti vycházejí z období sucha 2018, jediného roku, pro který byly měřeny. Viz „Metody“ pro informace o sdružování a výpočtech toku.C Vztah mezi celkovou koncentrací rtuti a indexem listové plochy v osmi grafech Los Amigos Conservation Conservation, založený na obyčejné regresi nejmenších čtverců.D Vztah mezi celkovou koncentrací rtuti ve srážkách a celkovoual povrchová koncentrace rtuti v půdě pro všech pět míst v lesích (zelené kroužky) a odlesňování (hnědé trojúhelníky) podle běžné regrese nejmenších čtverců (chybové úsečky ukazují standardní odchylku).
Pomocí dlouhodobých údajů o srážkách a opadech jsme byli schopni škálovat měření penetrace a obsahu rtuti v odpadech ze tří kampaní, abychom poskytli odhad ročního toku rtuti v atmosféře pro koncesi na ochranu Los Amigos (pronikání + množství odpadu + srážky) pro předběžný odhad. Zjistili jsme, že atmosférické toky rtuti v lesních rezervacích sousedících s činností ASGM byly více než 15krát vyšší než v okolních odlesněných oblastech (137 oproti 9 µg Hg m-2 rok-1; obrázek 3 A, B). odhad hladiny rtuti v Los Amigos převyšuje dříve hlášené toky rtuti v blízkosti bodových zdrojů rtuti v lesích v Severní Americe a Evropě (např. spalování uhlí) a je srovnatelný s hodnotami v průmyslové Číně 21,36 .Všechno přibližně 94 % celkové depozice rtuti v chráněných lesích Los Amigos je produkováno suchou depozicí (penetrace + stelivo – srážková rtuť), příspěvek mnohem vyšší než u většiny ostatních foremTyto výsledky zdůrazňují zvýšené hladiny rtuti vstupující do lesů suchou depozicí z ASGM a důležitost lesního zápoje při odstraňování rtuti odvozené z ASGM z atmosféry. Očekáváme, že vysoce obohacený vzorec depozice Hg pozorovaný v zalesněných oblastech poblíž ASGM aktivita není jedinečná pro Peru.
Naproti tomu odlesněné oblasti v těžebních oblastech mají nižší hladiny rtuti, zejména v důsledku silných srážek, s malým přísunem rtuti pádem a odpadky. Koncentrace celkové rtuti v hromadných sedimentech v oblasti dolu byly srovnatelné s koncentracemi naměřenými ve vzdálených oblastech (obr. 2C Průměrné koncentrace (rozmezí: 1,5–9,1 ng L-1) celkové rtuti v hromadných srážkách v období sucha byly nižší než dříve uváděné hodnoty v Adirondacks v New Yorku37 a byly obecně nižší než koncentrace ve vzdálených amazonských oblastech38. objemový srážkový přísun Hg byl nižší (8,6-21,5 µg Hg m-2 rok-1) v přilehlé odlesněné oblasti ve srovnání s GEM, vzorci koncentrace propadu a odpadu v místě těžby a neodráží blízkost těžby Vzhledem k tomu, že ASGM vyžaduje odlesňování,2,3 vykácené oblasti, kde se soustřeďují těžební činnosti, mají nižší vstupy rtuti z atmosférické depozice než blízké zalesněné oblasti, ačkoliv neatmosférické přímé úniky ASGM (jako např.úniky elementární rtuti nebo hlušiny) budou pravděpodobně velmi vysoké.Vysoká 22.
Změny v tocích rtuti pozorované v peruánské Amazonii jsou způsobeny velkými rozdíly uvnitř a mezi lokalitami během období sucha (lesy a odlesňování) (obr. 2). nízké toky Hg během období dešťů (doplňkový obr. 1). Tento sezónní rozdíl (obr. 2B) může být způsoben vyšší intenzitou těžby a produkce prachu v období sucha. Zvýšené odlesňování a snížení srážek během období sucha mohou zvýšit prašnost produkce, čímž se zvyšuje množství atmosférických částic, které absorbují rtuť. Produkce rtuti a prachu během období sucha může přispívat ke vzorcům toku rtuti v rámci odlesňování ve srovnání se zalesněnými oblastmi koncese na ochranu přírody Los Amigos.
Protože vstupy rtuti z ASGM v peruánské Amazonii jsou ukládány do suchozemských ekosystémů primárně prostřednictvím interakcí s korunami lesa, testovali jsme, zda vyšší hustota koruny stromů (tj. index listové plochy) povede k vyšším vstupům rtuti. V neporušeném lese Los Amigos Conservation Concession, shromáždili jsme pokles poklesu ze 7 lesních pozemků s různou hustotou zápoje. Zjistili jsme, že index listové plochy byl silným prediktorem celkového přísunu rtuti během pádu a průměrná celková koncentrace rtuti během pádu se zvyšovala s indexem listové plochy (obr. 3C Přísun rtuti prostřednictvím poklesu ovlivňuje také mnoho dalších proměnných, včetně stáří listů34, drsnosti listů, hustoty průduchů, rychlosti větru39, turbulence, teploty a období předschnutí.
V souladu s nejvyššími rychlostmi depozice rtuti měla horní vrstva půdy (0–5 cm) lesní lokality Los Amigos nejvyšší celkovou koncentraci rtuti (140 ng g-1 v období sucha 2018; obr. 2E). Dále byly koncentrace rtuti obohacené v celém měřeném vertikálním půdním profilu (rozmezí 138–155 ng g-1 v hloubce 45 cm; doplňkový obr. 3). Jedinou lokalitou, která vykazovala vysoké povrchové koncentrace půdní rtuti během období sucha v roce 2018, byla lokalita odlesňování poblíž těžební město (Boca Colorado). Na tomto místě jsme předpokládali, že extrémně vysoké koncentrace mohou být způsobeny lokalizovanou kontaminací elementární rtuti během fúze, protože koncentrace nestoupla v hloubce (>5 cm). Frakce atmosférické depozice rtuti ztráty při úniku z půdy (tj. rtuť uvolněná do atmosféry) v důsledku pokryvu koruny mohou být také mnohem nižší v zalesněných oblastech než v odlesněných oblastech40, což naznačuje, že značná část rtuti se ukládá na ochranu.Oblast zůstává v půdě. Celková hladina rtuti v půdě v primárním lese Los Amigos Conservation Conservation byla 9100 μg Hg m-2 v prvních 5 cm a více než 80 000 μg Hg m-2 v prvních 45 cm.
Protože listy primárně absorbují atmosférickou rtuť, spíše než půdní rtuť,30,31 a poté tuto rtuť transportují do půdy pádem, je možné, že vysoká rychlost depozice rtuti řídí vzory pozorované v půdě. Zjistili jsme silnou korelaci mezi průměrným celkovým koncentrace rtuti v ornici a celkové koncentrace rtuti ve všech lesních oblastech, zatímco mezi množstvím rtuti v ornici a celkovou koncentrací rtuti v těžkých srážkách v odlesněných oblastech nebyl žádný vztah (obr. 3D). celkové toky rtuti v zalesněných oblastech, ale ne v oblastech odlesňování (tzv. ornice rtuti a celkové srážkové úhrny toků rtuti).
Téměř všechny studie znečištění suchozemské rtuti spojené s ASGM byly omezeny na měření celkové rtuti, ale koncentrace methylrtuti určují biologickou dostupnost rtuti a následnou akumulaci živin a expozici. V suchozemských ekosystémech je rtuť methylována mikroorganismy za anoxických podmínek41,42, takže je obecně se věřilo, že vysokohorské půdy mají nižší koncentrace methylrtuti. Poprvé jsme však zaznamenali měřitelné koncentrace MeHg v amazonských půdách poblíž ASGM, což naznačuje, že zvýšené koncentrace MeHg přesahují vodní ekosystémy a do suchozemského prostředí v těchto oblastech postižených ASGM. , včetně těch, které jsou ponořeny v období dešťů.Půda a ty, které zůstávají suché po celý rok. Nejvyšší koncentrace methylrtuti v ornici během období sucha 2018 se vyskytly ve dvou zalesněných oblastech dolu (Boca Colorado a Los Amigos Reserve; 1,4 ng MeHg g−1, 1,4 % Hg jako MeHg a 1,1 ng MeHg g-1, v tomto pořadí, při 0,79 % Hg (jako MeHg). Protože tato procenta rtuti ve formě methylrtuti jsou srovnatelná s jinými pozemskými místy po celém světě (doplňkový obr. 4), zdá se, že vysoké koncentrace methylrtuti být způsobeno vysokým celkovým vstupem rtuti a vysokým ukládáním celkové rtuti v půdě, spíše než čistou konverzí dostupné anorganické rtuti na methylrtuť (doplňkový obr. 5).Naše výsledky představují první měření methylrtuti v půdách poblíž ASGM v peruánské Amazonii. Podle jiných studií byla hlášena vyšší produkce methylrtuti v zaplavených a suchých krajinách43,44 a očekáváme vyšší koncentrace methylrtuti v blízkých lesních sezónních a trvalých mokřadech, které zažívajípodobné zatížení rtutí.Ačkoli methylrtuť Zda existuje riziko toxicity pro suchozemskou divokou zvěř v blízkosti činností těžby zlata, zbývá určit, ale tyto lesy v blízkosti činností ASGM mohou být ohniskem bioakumulace rtuti v suchozemských potravinových sítích.
Nejdůležitějším a novým důsledkem naší práce je zdokumentovat transport velkého množství rtuti do lesů sousedících s ASGM. Naše údaje naznačují, že tato rtuť je dostupná v suchozemských potravinových sítích a pohybuje se jimi. Kromě toho značné množství rtuti jsou uloženy v biomase a půdě a pravděpodobně se uvolní při změně využívání půdy4 a lesních požárech45,46. Jihovýchodní peruánská Amazonie je jedním z biologicky nejrozmanitějších ekosystémů taxonů obratlovců a hmyzu na Zemi. lesy podporují biologickou rozmanitost ptáků48 a poskytují výklenky pro širokou škálu druhů žijících v lesích49. Výsledkem je, že více než 50 % oblasti Madre de Dios je označeno jako chráněná půda nebo národní rezervace50. Mezinárodní tlak na kontrolu nezákonné činnosti ASGM v Národní rezervace Tambopata se za posledních deset let výrazně rozrostla, což vedlo k rozsáhlé donucovací akci (Operación Mercurio) ze strany peruánské vládyv roce 2019. Naše zjištění však naznačují, že složitost lesů, které jsou základem amazonské biologické rozmanitosti, činí region vysoce zranitelným vůči zatížení a skladování rtuti v krajině se zvýšenými emisemi rtuti souvisejícími s ASGM, což vede ke globálnímu toku rtuti vodou.Nejvyšší hlášené měření množství je založeno na našich předběžných odhadech zvýšených toků rtuti v neporušených lesích poblíž ASGM. Zatímco naše šetření probíhala v chráněných lesích, vzorec zvýšeného přísunu a zadržování rtuti by se vztahoval na jakýkoli starý primární les. blízko aktivity ASGM, včetně nárazníkových zón, takže tyto výsledky jsou v souladu s chráněnými a nechráněnými lesy.Chráněné lesy jsou podobné. Rizika ASGM pro rtuťovou krajinu proto nesouvisí pouze s přímým dovozem rtuti prostřednictvím atmosférických emisí, úniků a hlušiny, ale také se schopností krajiny zachycovat, skladovat a přeměňovat rtuť na biologicky dostupnější. formuláře.související s potenciální.methylrtutí, vykazující rozdílné účinky na globální zásoby rtuti a suchozemskou divokou zvěř v závislosti na lesním porostu v blízkosti těžby.
Oddělením atmosférické rtuti mohou nedotčené lesy v blízkosti řemeslné a drobné těžby zlata snížit rizika rtuti pro blízké vodní ekosystémy a globální rezervoáry atmosférické rtuti. Pokud budou tyto lesy vykáceny pro rozšířenou těžbu nebo zemědělskou činnost, zbytková rtuť může být přenesena z půdy do vodních zdrojů. ekosystémy prostřednictvím lesních požárů, úniků a/nebo odtoků45, 46, 51, 52, 53. V peruánské Amazonii se ročně spotřebuje asi 180 tun rtuti v ASGM54, z čehož je asi čtvrtina vypuštěna do atmosféry55, na základě koncese na ochranu v Los Amigos. Tato oblast je přibližně 7,5krát větší než celková plocha chráněné půdy a přírodních rezervací v regionu Madre de Dios (asi 4 miliony hektarů), který má největší podíl chráněné půdy v jakékoli jiné peruánské provincii. velké plochy neporušené lesní půdy.Částečně mimo depoziční rádius ASGM a rtuti. Sekvestrace rtuti v neporušených lesích tedy nestačí k tomu, aby zabránila rtuti odvozené od ASGM proniknout do regionálních a globálních atmosférických zásob rtuti, což naznačuje důležitost snížení emisí ASGM rtuti. Osud velkého množství rtuti rtuť uložená v suchozemských systémech je do značné míry ovlivněna politikami ochrany. Budoucí rozhodnutí o tom, jak hospodařit s nedotčenými lesy, zejména v oblastech blízkých aktivitě ASGM, tak mají důsledky pro mobilizaci a biologickou dostupnost rtuti nyní i v nadcházejících desetiletích.
I kdyby lesy dokázaly sekvestrovat veškerou rtuť uvolněnou v tropických pralesích, nebyl by to všelék na znečištění rtutí, protože suchozemské potravní sítě mohou být také citlivé na rtuť. O koncentracích rtuti v biotě v těchto nedotčených lesích víme velmi málo, ale tyto první měření pozemských ložisek rtuti a půdní methylrtuti naznačují, že vysoké hladiny rtuti v půdě a vysoké hladiny methylrtuti mohou zvýšit expozici obyvatelům těchto lesů.Rizika pro spotřebitele s vysokou nutriční hodnotou.Údaje z předchozích studií o bioakumulaci rtuti na zemi v lesích mírného pásma zjistily, že koncentrace rtuti v krvi u ptáků koreluje s koncentracemi rtuti v sedimentech a pěvci, kteří jedí potraviny pocházející výhradně ze země, mohou vykazovat koncentrace rtuti Zvýšená 56,57. Zvýšená expozice rtuti u zpěvných ptáků je spojena se sníženou reprodukční výkonností a úspěšností, sníženým přežíváním potomků, narušeným vývojem, změnami chování, fyziologickým stresem a úmrtností58,59. Pokud tento model platí pro peruánskou Amazonii, vysoké toky rtuti, které se vyskytují v neporušených lesích, by mohly vést k vysokým koncentracím rtuti. u ptáků a jiné bioty s možnými nepříznivými účinky. To je zvláště znepokojivé, protože region je globálním hotspotem biologické rozmanitosti60. Tyto výsledky podtrhují důležitost prevence řemeslné a drobné těžby zlata v národních chráněných oblastech a okolních nárazníkových zónách. Formalizace ASGM activities15,16 může být mechanismem, který zajistí, že chráněná území nebudou využívána.
Abychom vyhodnotili, zda rtuť uložená v těchto zalesněných oblastech vstupuje do suchozemské potravinové sítě, změřili jsme ocasní pera několika místních pěvců z rezervace Los Amigos (postižené těžbou) a biologické stanice Cocha Cashu (nezasažené staré ptáky).celková koncentrace rtuti. růstový les), 140 km od našeho místa odběru vzorků Bokamanu nejvíce proti proudu. U všech tří druhů, kde bylo na každém místě odebíráno několik jedinců, byla Hg u ptáků Los Amigos ve srovnání s Cocha Cashu (obr. 4) zvýšena. vzorec přetrvával bez ohledu na stravovací návyky, protože náš vzorek zahrnoval podrostový protijedlík Myrmotherula axillaris, mravenčího protijedlíka Phlegopsis nigromaculata a plodožrout Pipra fasciicauda (1,8 [n = 10] vs. 0,9 μg g− 1 [n = 2], 4,1 [n = 10] vs. 1,4 μg g-1 [n = 2], 0,3 [n = 46] vs. 0,1 μg g-1 [n = 2]).Z 10 Phlegopsis nigromaculata jedinci odebraní do vzorků v Los Amigos, 3 překročili EC10 (účinná koncentrace pro 10% snížení reprodukčního úspěchu), 3 překročili EC20, 1 překročil EC30 (viz EC kritéria v Evers58) a žádný jednotlivec Cocha Žádný druh Cashu přesahuje EC10. nálezy s průměrnými koncentracemi rtuti 2–3krát vyššími u pěvců z chráněných lesů sousedících s činností ASGM,a jednotlivé koncentrace rtuti až 12krát vyšší, vyvolávají obavy, že kontaminace rtutí z ASGM může vstoupit do suchozemských potravinových sítí.Tyto výsledky podtrhují důležitost prevence ASGM v národních parcích a jejich okolních nárazníkových zónách.
Údaje byly shromážděny v Los Amigos Conservation Concessions (n = 10 pro Myrmotherula axillaris [podrost invertivore] a Phlegopsi nigromaculata [invertivore sledující mravence], n = 46 pro Pipra fasciicauda [frugivore]; symbol červeného trojúhelníku) a vzdálených lokalitách v Coche Kashu Biological Station (n = 2 na druh; zelené kruhové symboly). Ukázalo se, že efektivní koncentrace (EC) snižují reprodukční úspěch o 10 %, 20 % a 30 % (viz Evers58). Fotografie ptáků upraveny z Schulenberg65.
Od roku 2012 se rozsah ASGM v peruánské Amazonii zvýšil o více než 40 % v chráněných oblastech a o 2,25 nebo více v nechráněných oblastech. Pokračující používání rtuti v řemeslné a drobné těžbě zlata může mít ničivé účinky na divokou zvěř které obývají tyto lesy. I když těžaři okamžitě přestanou používat rtuť, účinky této kontaminanty v půdách mohou trvat staletí s potenciálem zvýšit ztráty z odlesňování a lesních požárů61,62. Znečištění rtutí z ASGM tedy může mít dlouhodobé účinky na biotu nedotčených lesů sousedících s ASGM, současná a budoucí rizika v důsledku uvolňování rtuti ve starých lesích s nejvyšší ochranářskou hodnotou.a reaktivace, aby se maximalizoval potenciál kontaminace. Naše zjištění, že suchozemská biota může být vystavena značnému riziku kontaminace rtutí z ASGM, by mělo poskytnout další impuls pro pokračující úsilí o snížení uvolňování rtuti z ASGM. Tyto snahy zahrnují různé přístupy, od relativně jednoduchého zachycení rtuti destilační systémy k náročnějším ekonomickým a sociálním investicím, které formalizují činnost a sníží ekonomické pobídky pro nelegální ASGM.
Máme pět stanic v okruhu 200 km od řeky Madre de Dios. Místa odběru vzorků jsme vybrali na základě jejich blízkosti k intenzivní aktivitě ASGM, přibližně 50 km mezi každým místem odběru, přístupných přes řeku Madre de Dios (obr. 2A). vybrali dvě lokality bez jakékoli těžby (Boca Manu a Chilive, přibližně 100 a 50 km od ASGM), dále jen „vzdálené lokality“. Vybrali jsme tři lokality v dobývacím prostoru, dále jen „těžební lokality“, dvě těžební místa v sekundárním lese poblíž měst Boca Colorado a Laberinto a jedno těžební místo v neporušeném primárním lese. Ochranné koncese Los Amigos. Vezměte prosím na vědomí, že v lokalitách Boca Colorado a Laberinto v této těžební oblasti se ze spalování uvolňují páry rtuti amalgám rtuťového zlata je častým jevem, ale přesné umístění a množství nejsou známy, protože tyto činnosti jsou často nezákonné a tajné;spojíme těžbu a rtuť Spalování slitin je souhrnně označováno jako „aktivita ASGM“. V období sucha 2018 (červenec a srpen 2018) a období dešťů 2018 (prosinec 2018) na pasekách (odlesněné plochy zcela bez dřevin) a pod korunami stromů (lesní plochy) jsme na pěti místech a v lednu 2019 instalovali vzorkovače sedimentů pro sběr mokré depozice (n = 3) a penetračního poklesu (n = 4). Vzorky srážek byly odebírány během čtyř týdnů v období sucha a dva až tři týdny v období dešťů. Během druhého roku vzorkování v období sucha (červenec a srpen 2019) jsme na pět týdnů nainstalovali kolektory (n = 4) na šesti dalších lesních pozemcích v Los Amigos, na základě vysoká míra depozice naměřená v prvním roce, Pro Los Amigos je celkem 7 lesních pozemků a 1 odlesňovací pozemek. Vzdálenost mezi pozemky byla 0,1 až 2,5 km. Pomocí ručního GPS Garmin jsme shromáždili jeden navigační bod GPS na pozemek.
Během období sucha 2018 (červenec–srpen 2018) a období dešťů 2018 (prosinec 2018–leden 2019) jsme nasadili pasivní vzorkovače vzduchu pro rtuť na každém z našich pěti míst na dva měsíce (PAS). Na každé místo byl nasazen jeden vzorkovač PAS během období sucha a dva vzorkovače PAS byly nasazeny během období dešťů. PAS (vyvinutý McLaganem et al. 63) shromažďuje plynnou elementární rtuť (GEM) pasivní difúzí a adsorpcí na uhlíkový sorbent impregnovaný sírou (HGR-AC) prostřednictvím difuzní bariéra Radiello©. Difuzní bariéra PAS působí jako bariéra proti průchodu plynných organických rtuti;proto se na uhlík 64 adsorbuje pouze GEM. K připevnění PAS ke sloupku asi 1 m nad zemí jsme použili plastové stahovací pásky. Všechny vzorkovače byly před a po nasazení utěsněny parafilmem nebo uloženy v uzavíratelných dvouvrstvých plastových sáčcích. odebraný slepý pokus a cestovní slepý pokus PAS k posouzení kontaminace zavedené během odběru vzorků, skladování v terénu, skladování v laboratoři a přepravy vzorků.
Při rozmístění všech pěti odběrových míst jsme na místě odlesňování umístili tři srážkové kolektory pro analýzu rtuti a dva kolektory pro ostatní chemické analýzy a čtyři průchozí kolektory pro analýzu rtuti.kolektor a dva kolektory pro další chemické analýzy. Kolektory jsou od sebe vzdáleny jeden metr. Všimněte si, že ačkoli máme na každém místě instalován stejný počet kolektorů, v některých obdobích odběru máme menší velikosti vzorků kvůli záplavám, lidskému interference s kolektory a selhání spojení mezi hadičkami a sběrnými lahvemi. V každém lese a místě odlesňování obsahoval jeden sběrač pro analýzu rtuti 500ml láhev, zatímco druhý 250ml láhev;všechny ostatní sběrače pro chemickou analýzu obsahovaly 250ml láhev. Tyto vzorky byly uchovávány v chladu, dokud nebyly zmraženy, poté odeslány do Spojených států na ledu a poté uchovávány zmrazené až do analýzy. Sběrač pro analýzu rtuti se skládá ze skleněné nálevky prostřednictvím nové styren-ethylen-butadien-styrenové blokové polymerové trubice (C-Flex) s novou polyethylentereftalátovou esterovou lahví s kopolyesterglykolem (PETG) se smyčkou, která funguje jako parozábrana. Při nasazení byly všechny 250ml PETG lahve okyseleny s 1 ml kyseliny chlorovodíkové (HCl) se stopovým obsahem kovů a všechny 500 ml PETG lahve byly okyseleny 2 ml HCl se stopovým obsahem kovů. Sběrač pro další chemické analýzy se skládá z plastové nálevky připojené k polyethylenové láhvi pomocí nové hadičky C-Flex s smyčka, která funguje jako parní uzávěr. Všechny skleněné nálevky, plastové nálevky a polyetylenové lahve byly před nasazením omyty kyselinou. Vzorky jsme odebírali pomocí protokolu čistých rukou – špinavé ruce (EPA metoda 1669), uchovávali jsme samvzorky byly uloženy co nejchladněji až do návratu do Spojených států a poté byly vzorky uskladněny při teplotě 4 °C až do analýzy. Předchozí studie využívající tuto metodu ukázaly 90–110 % výtěžnosti pro laboratorní slepé vzorky pod detekčním limitem a standardními špičkami37.
Na každém z pěti míst jsme shromáždili listy jako zápojové listy, odebrali vzorky listů, čerstvou podestýlku a hromadnou podestýlku pomocí protokolu čisté ruce-špinavé ruce (EPA metoda 1669). Všechny vzorky byly odebrány na základě sběrné licence od SERFOR , Peru a dovezené do Spojených států na základě dovozní licence USDA. Sbírali jsme zápojové listy ze dvou druhů stromů nalezených na všech lokalitách: nově vznikajícího stromu (Ficus insipida) a středně velkého stromu (Inga feuilleei). Sbírali jsme listy z korun stromů pomocí praku Notch Big Shot během období sucha 2018, období dešťů 2018 a období sucha 2019 (n = 3 na druh). Odebrali jsme vzorky listů (n = 1) sběrem listů z každého pozemku z větve méně než 2 m nad zemí během období sucha 2018, období dešťů 2018 a období sucha 2019. V roce 2019 jsme také shromáždili vzorky uchopení listů (n = 1) z 6 dalších lesních pozemků v Los Amigos. čerstvá podestýlka („hromadná podestýlka“) v koších s plastovou síťovinou(n = 5) během období dešťů 2018 na všech pěti lesních lokalitách a během období sucha v roce 2019 na pozemku Los Amigos (n = 5). Všimněte si, že ačkoli jsme na každém stanovišti instalovali konzistentní počet košů, během některých sběrných období velikost našeho vzorku byla menší kvůli zaplavení místa a zásahu člověka do sběračů. Všechny odpadkové koše jsou umístěny do jednoho metru od sběrače vody. Odebírali jsme hromadnou podestýlku jako vzorky pozemní podestýlky během období sucha 2018, období dešťů 2018 a období sucha 2019. Během období sucha v roce 2019 jsme také shromáždili velké množství podestýlky na všech našich pozemcích Los Amigos. Všechny vzorky listů jsme zmrazili, dokud je nebylo možné zmrazit pomocí mrazáku, a poté jsme je odeslali do USA na ledu, a poté skladovány zmrazené až do zpracování.
Vzorky půdy jsme odebírali v triplikátech (n = 3) ze všech pěti lokalit (otevřená a zápojová) a z pozemku Los Amigos během období sucha 2019 během všech tří sezónních událostí. Všechny vzorky půdy byly odebrány do jednoho metru od kolektoru srážek. odebírali vzorky půdy jako ornici pod vrstvou steliva (0–5 cm) pomocí půdního vzorkovače. Kromě toho jsme během období sucha v roce 2018 odebírali půdní jádra až do hloubky 45 cm a rozdělili je do pěti hloubkových segmentů. V Laberinto jsme mohli odebírejte pouze jeden půdní profil, protože hladina podzemní vody je blízko povrchu půdy. Všechny vzorky jsme odebrali pomocí protokolu čisté ruky a špinavých rukou (Metoda EPA 1669). Všechny vzorky půdy jsme zmrazili, dokud je nebylo možné zmrazit v mrazničce, a poté odeslali na ledu do Spojených států a poté skladovány zmrazené až do zpracování.
Použijte mlhová hnízda nastavená za svítání a za soumraku k odchytu ptáků v nejchladnějších obdobích dne. V rezervaci Los Amigos jsme umístili pět mlhových hnízd (1,8 × 2,4) na devět míst. Na stanici Cocha Cashu Bio jsme umístili 8 10 mlhových hnízd (12 x 3,2 m) na 19 místech. Na obou stanovištích jsme u každého ptáka odebrali první centrální ocasní pero, nebo pokud ne, další nejstarší pero. Peří ukládáme do čistých Ziploc sáčků nebo manilových obálek se silikonem. fotografické záznamy a morfometrická měření k identifikaci druhů podle Schulenberga65. Obě studie byly podpořeny SERFORem a povolením od Animal Research Council (IACUC). a biologická stanice Cocha Cashu (Myrmotherula axillaris, Phlegopsis nigromaculata, Pipra fasciicauda).
K určení Leaf Area Index (LAI) byla data lidaru shromážděna pomocí GatorEye Unmanned Aerial Laboratory, bezpilotního vzdušného systému pro fúzi senzorů (podrobnosti najdete na www.gatoreye.org, dostupné také pomocí odkazu „2019 Peru Los Friends“ June ) 66.Lidar byl shromážděn v Los Amigos Conservation Conservation v červnu 2019, s výškou 80 m, rychlostí letu 12 m/s a vzdáleností 100 m mezi sousedními trasami, takže míra pokrytí bočních odchylek dosáhla 75 %.Hustota bodů rozmístěných po vertikálním lesním profilu přesahuje 200 bodů na metr čtvereční. Letová plocha se překrývá se všemi vzorkovacími oblastmi v Los Amigos během období sucha 2019.
Kvantifikovali jsme celkovou koncentraci Hg v PAS-shromážděných GEM tepelnou desorpcí, fúzí a atomovou absorpční spektroskopií (USEPA metoda 7473) pomocí přístroje Hydra C (Teledyne, CV-AAS). CV-AAS jsme kalibrovali pomocí National Institute of Standards and Technology (NIST) Standardní referenční materiál 3133 (Hg standardní roztok, 10,004 mg g-1) s detekčním limitem 0,5 ng Hg. Provedli jsme Continuous Calibration Verification (CCV) pomocí NIST SRM 3133 a standardů kontroly kvality (QCS) pomocí NIST 1632e (bituminózní uhlí, 135,1 mg g-1). Každý vzorek jsme rozdělili do jiné lodičky, umístili jsme jej mezi dvě tenké vrstvy práškového uhličitanu sodného (Na2CO3) a pokryli tenkou vrstvou hydroxidu hlinitého (Al(OH) 3) prášek67. Měřili jsme celkový obsah HGR-AC každého vzorku, abychom odstranili jakoukoli nehomogenitu v distribuci Hg v sorbentu HGR-AC. Proto jsme vypočítali koncentraci rtuti pro každý vzorek na základě součtu celkové rtuti naměřené pomocí každé plavidlo acelý obsah sorbentu HGR-AC v PAS. Vzhledem k tomu, že z každého místa byl odebrán pouze jeden vzorek PAS pro měření koncentrace během období sucha 2018, byla kontrola kvality metody a zajištění kvality prováděno seskupením vzorků se slepými vzorky monitorovacího postupu, vnitřními standardy a matricí -odpovídající kritériím. Během období dešťů 2018 jsme opakovali měření vzorků PAS. Hodnoty byly považovány za přijatelné, když relativní procentuální rozdíl (RPD) CCV a měření standardů v matici byly v rámci 5 % přijatelné a všechny procedurální slepé vzorky byly pod mezí detekce (BDL). Slepým pokusem jsme upravili celkovou rtuť měřenou v PAS pomocí koncentrací stanovených z polních a triple slepých pokusů (0,81 ± 0,18 ng g-1, n = 5). Vypočítali jsme GEM koncentrace s použitím slepě opravené celkové hmotnosti adsorbované rtuti dělené dobou rozmístění a rychlostí odběru vzorků (množství vzduchu k odstranění plynné rtuti za jednotku času;0,135 m3 den-1)63,68, upraveno o teplotu a vítr z World Weather Online Průměrná měření teploty a větru získaná pro region Madre de Dios68. Standardní chyba hlášená pro naměřené koncentrace GEM je založena na chybě externího standardu spustit před a po vzorku.
Ve vzorcích vody jsme analyzovali celkový obsah rtuti oxidací bromchloridem po dobu alespoň 24 hodin, následovala redukce chloridu cínatého a analýza proplachování a pasti, atomová fluorescenční spektroskopie za studena (CVAFS) a separace plynovou chromatografií (GC) (metoda EPA). 1631 z Tekran 2600 Automatic Total Mercury Analyzer, Rev. E). Provedli jsme CCV na vzorcích z období sucha 2018 pomocí certifikovaných vodných rtuťových standardů Ultra Scientific (10 μg L-1) a počátečního ověření kalibrace (ICV) s použitím referenčního materiálu s certifikací NIST 1641D (rtuť ve vodě, 1,557 mg kg-1) ) s detekčním limitem 0,02 ng L-1. Pro vzorky z období dešťů 2018 a období sucha 2019 jsme použili standard Brooks Rand Instruments Total Mercury Standard (1,0 ng L−1 ) pro kalibraci a CCV a SPEX Centriprep Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS) multielement pro ICV roztok standard 2 A s detekčním limitem 0,5 ng L-1.Všechny standardy byly získány v rámci 15 % přijatelných hodnot.Field slepé vzorky, slepé vzorky štěpení a analytické slepé vzorky jsou všechny BDL.
Vzorky půdy a listů jsme lyofilizovali po dobu pěti dnů. Vzorky jsme homogenizovali a analyzovali na celkovou rtuť tepelným rozkladem, katalytickou redukcí, fúzí, desorpcí a atomovou absorpční spektroskopií (EPA metoda 7473) na Milestone Direct Mercury Analyzer (DMA -80). U vzorků z období sucha 2018 jsme provedli testy DMA-80 s použitím NIST 1633c (polétavý popílek, 1005 ng g-1) a certifikovaného referenčního materiálu Kanadské národní výzkumné rady MESS-3 (mořský sediment, 91 ng g -1).Kalibrace.Použili jsme NIST 1633c pro CCV a MS a MESS-3 pro QCS s detekčním limitem 0,2 ng Hg. Pro vzorky z období dešťů 2018 a období sucha 2019 jsme kalibrovali DMA-80 pomocí Brooks Rand Instruments Total Mercury Standard (1,0 ng L−1). Použili jsme standardní referenční materiál NIST 2709a (půda San Joaquin, 1100 ng g-1) pro CCV a MS a DORM-4 (rybí protein, 410 ng g-1) pro QCS s detekčním limitem 0,5 ng Hg. Pro všechna období jsme analyzovali všechny vzorky v duplikátech a přijatých hodnotách, když RPD mezi dvěma vzorky bylo v rámci 10 %. Průměrné výtěžnosti pro všechny standardy a hroty matrice byly v rámci 10 % přijatelných hodnot a všechny slepé vzorky byly BDL. Všechny uváděné koncentrace jsou suché hmotnosti.
Analyzovali jsme methylrtuť ve vzorcích vody ze všech tří sezónních aktivit, ve vzorcích listů z období sucha 2018 a ve vzorcích půdy ze všech tří sezónních aktivit. Vzorky vody jsme extrahovali stopovou kyselinou sírovou po dobu nejméně 24 hodin, 69 natrávených listů se 2 % hydroxidu draselného v methanolu po dobu alespoň 48 hodin při teplotě 55 °C po dobu alespoň 70 hodin a trávená půda v mikrovlnné troubě se stopovým množstvím kyseliny HNO3 v kvalitě kovu71,72.Vzorky z období sucha 2018 jsme analyzovali ethylací vody pomocí tetraethylborátu sodného, purge and trap a CVAFS na spektrometru Tekran 2500 (metoda EPA 1630). Ke kalibraci a CCV jsme použili akreditované laboratorní MeHg standardy Frontier Geosciences a sediment QCS pomocí ERM CC580 detekční limit metody 0,2 ng L-1. Vzorky z období sucha 2019 jsme analyzovali pomocí tetraethylborátu sodného pro ethylaci vody, čištění a zachycování, CVAFS, GC a ICP-MS na Agilent 770 (EPA metoda 1630)73. Brooks Rand Instruments standardy methylrtuti (1 ng L−1) pro kalibraci a CCV s detekčním limitem metody 1 pg. Všechny standardy byly získány v rámci 15 % přijatelných hodnot pro všechna období a všechny slepé vzorky byly BDL.
V naší laboratoři Biodiversity Institute Toxicology Laboratory (Portland, Maine, USA) byl limit detekce metody 0,001 μg g-1. Kalibrovali jsme DMA-80 pomocí DOLT-5 (játra psa, 0,44 μg g-1), CE-464 (5,24 μg g-1) a NIST 2710a (půda z Montany, 9,888 μg g-1). Používáme DOLT-5 a CE-464 pro CCV a QCS. Průměrné výtěžnosti pro všechny standardy byly v rozmezí 5 % přijatelných hodnot a všechny slepé pokusy byly BDL. Všechny replikáty byly v rámci 15 % RPD. Všechny uváděné celkové koncentrace rtuti v peří jsou čerstvé hmotnosti (fw).
K filtraci vzorků vody pro další chemickou analýzu používáme membránové filtry 0,45 μm. Ve vzorcích vody jsme analyzovali anionty (chloridy, dusičnany, sírany) a kationty (vápník, hořčík, draslík, sodík) pomocí iontové chromatografie (EPA metoda 4110B) [USEPA, 2017a] pomocí iontového chromatografu Dionex ICS 2000. Všechny standardy byly získány v rámci 10 % přijatelných hodnot a všechny slepé vzorky byly BDL. Používáme Thermofisher X-Series II k analýze stopových prvků ve vzorcích vody pomocí hmotnostní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem. kalibrační standardy byly připraveny sériovým ředěním certifikovaného standardu vody NIST 1643f. Všechny bílé znaky jsou BDL.
Všechny toky a bazény uvedené v textu a na obrázcích používají průměrné hodnoty koncentrací pro období sucha a období dešťů. Odhady bazénů a toků (průměrné roční toky pro obě období) jsou uvedeny v doplňkové tabulce 1 s použitím minimálních a maximálních naměřených koncentrací během období období sucha a dešťů. Vypočítali jsme toky rtuti v lesích z koncese na ochranu přírody Los Amigos jako součtový vstup rtuti prostřednictvím kapek a odpadků. Vypočítali jsme toky rtuti z odlesňování z hromadných srážek ukládání rtuti. Pomocí denních měření srážek z Los Amigos (shromážděných v rámci EBLA a dostupné na vyžádání od ACCA), vypočítali jsme průměrné kumulativní roční srážky za poslední desetiletí (2009–2018) na přibližně 2 500 mm r-1. Všimněte si, že v kalendářním roce 2018 se roční srážky blíží tomuto průměru ( 2468 mm), zatímco nejdeštivější měsíce (leden, únor a prosinec) představují přibližně polovinu ročních srážek (1288 mm z 2468 mm).Ve všech výpočtech toku a bazénu proto používáme průměr koncentrací vlhkého a suchého období. To nám také umožňuje vzít v úvahu nejen rozdíl ve srážkách mezi vlhkým a suchým obdobím, ale také rozdíl v úrovních aktivity ASGM mezi těmito dvěma obdobími. literární hodnoty hlášených ročních toků rtuti z tropických pralesů se liší mezi rozšiřujícími se koncentracemi rtuti z období sucha a dešťů nebo pouze z období sucha, když porovnáváme naše vypočítané toky s hodnotami v literatuře, přímo porovnáváme naše vypočítané toky rtuti, zatímco jiná studie odebrala vzorky v suchém i vlhkém období a znovu odhadli naše toky s použitím pouze koncentrací rtuti v suchém období, když jiná studie odebírala vzorky pouze v suchém období (např. 74).
Ke stanovení celkového ročního obsahu rtuti v průběhu srážek, objemových srážek a odpadků v Los Amigos jsme použili rozdíl mezi obdobím sucha (průměr všech lokalit Los Amigos v letech 2018 a 2019) a obdobím dešťů (průměr roku 2018) průměrným úhrnem koncentrace rtuti. Pro celkové koncentrace rtuti na jiných lokalitách byly použity průměrné koncentrace mezi obdobím sucha 2018 a obdobím dešťů 2018. Pro zatížení methylrtutí jsme použili data ze suchého období roku 2018, jediného roku, pro který byla methylrtuť měřena. K odhadu toků rtuti v podestýlce jsme použili odhady z literatury o množství podestýlky a koncentracích rtuti shromážděné z listů v odpadkových koších na 417 g m-2 rok-1 v peruánské Amazonii. Pro půdní Hg bazén v horních 5 cm půdy, použili jsme naměřené celkové půdní Hg (období sucha 2018 a 2019, období dešťů 2018) a koncentrace MeHg v období sucha 2018 s odhadovanou objemovou hmotností 1,25 g cm-3 v brazilské Amazonii75.proveďte tyto rozpočtové kalkulace na našem hlavním studijním místě, Los Amigos, kde jsou k dispozici dlouhodobé soubory údajů o srážkách a kde úplná struktura lesa umožňuje použití dříve shromážděných odhadů opadu.
Letové linie lidaru zpracováváme pomocí víceškálového postprocesingového workflow GatorEye, který automaticky počítá čisté sloučené mračna bodů a rastrové produkty, včetně digitálních výškových modelů (DEM) v rozlišení 0,5 × 0,5 m. Použili jsme DEM a vyčištěné mračna bodů lidar (WGS-84, UTM 19S Meters) jako vstup do pracovního postupu GatorEye Leaf Area Density (G-LAD), který počítá kalibrované odhady listové plochy pro každý voxel (m3) ( m2) po zemi v horní části vrchlíku v rozlišení 1 × 1 × 1 m, a odvozený LAI (součet LAD v každém vertikálním sloupci 1 × 1 m). Hodnota LAI každého vyneseného bodu GPS je pak extrahována.
Všechny statistické analýzy jsme provedli pomocí statistického softwaru R verze 3.6.176 a všechny vizualizace pomocí ggplot2. Statistické testy jsme provedli s použitím alfa 0,05. Vztah mezi dvěma kvantitativními proměnnými byl hodnocen pomocí obyčejné regrese nejmenších čtverců. Prováděli jsme srovnání mezi místy pomocí neparametrický Kruskalův test a párový Wilcoxův test.
Všechna data obsažená v tomto rukopisu lze nalézt v doplňkových informacích a souvisejících datových souborech. Conservación Amazónica (ACCA) poskytuje na vyžádání údaje o srážkách.
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. Zrychlená ztráta chráněných lesů v důsledku těžby zlata v peruánské Amazon.environment.reservoir.Wright.12, 9 (2017).
Espejo, JC et al. Odlesňování a znehodnocování lesů v důsledku těžby zlata v peruánské Amazonii: výhled na 34 let. Vzdálené snímání 10, 1–17 (2018).
Gerson, Jr. et al. Expanze umělých jezer zhoršuje znečištění rtutí z těžby zlata.science.Advanced.6, eabd4953 (2020).
Dethier, EN, Sartain, SL & Lutz, DA Zvýšené hladiny vody a sezónní inverze říčních suspendovaných sedimentů v horkých místech tropické biodiverzity v důsledku řemeslné těžby zlata. Proces. Národní akademie věd. věda. USA 116, 23936–23941 (2019).
Abe, CA et al. Modelování účinků změny krajinného pokryvu na koncentrace sedimentů v povodí Amazonky pro těžbu zlata.register.environment.often.19, 1801–1813 (2019).
Čas odeslání: 24. února 2022