Bedankt voor uw bezoek aan Nature.com. De browserversie die u gebruikt, biedt beperkte ondersteuning voor CSS. Voor de beste ervaring raden we u aan een bijgewerkte browser te gebruiken (of de compatibiliteitsmodus in Internet Explorer uit te schakelen). voortdurende ondersteuning, we zullen de site weergeven zonder stijlen en JavaScript.
Kwikemissies van ambachtelijke en kleinschalige goudwinning op het zuidelijk halfrond overtreffen de verbranding van steenkool als 's werelds grootste bron van kwik. We onderzoeken de depositie en opslag van kwik in de Peruaanse Amazone, die zwaar wordt getroffen door ambachtelijke goudwinning. Intacte bossen in de Peruaanse Amazone nabij goudmijnen ontvingen extreem hoge kwikinput, met een verhoogd totaal en methylkwik in de atmosfeer, bladeren en bodem. Hier laten we voor het eerst zien dat intacte bosluifels in de buurt van ambachtelijke goudmijnen grote hoeveelheden deeltjes en gasvormig kwik onderscheppen met evenredige snelheden tot het totale bladoppervlak. We documenteren substantiële kwikaccumulatie in de bodem, biomassa en zangvogels in enkele van de meest beschermde en biodiversiteitrijke regio's van de Amazone, wat belangrijke vragen oproept over hoe kwikvervuiling moderne en toekomstige inspanningen voor natuurbehoud in deze tropische ecosystemen beperkt .
Een groeiende uitdaging voor tropische bosecosystemen is artisanale en kleinschalige goudwinning (ASGM). Deze vorm van goudwinning vindt plaats in meer dan 70 landen, vaak informeel of illegaal, en is goed voor ongeveer 20% van de goudproductie in de wereld1.Terwijl ASGM is een belangrijk levensonderhoud voor lokale gemeenschappen, het leidt tot wijdverbreide ontbossing2,3, uitgebreide omvorming van bossen tot vijvers4, een hoog sedimentgehalte in nabijgelegen rivieren5,6, en levert een belangrijke bijdrage aan de mondiale atmosfeer. bronnen van zoetwaterkwik 7. Veel geïntensiveerde ASGM-locaties bevinden zich in hotspots voor biodiversiteit wereldwijd, wat resulteert in verlies van diversiteit8, verlies van gevoelige soorten9 en mensen10,11,12 en toproofdieren13, 14 hoge blootstelling aan kwik. Naar schatting 675-1000 ton Hg yr-1 wordt jaarlijks vervluchtigd en vrijgelaten in de mondiale atmosfeer door ASGM-operaties7. Het gebruik van grote hoeveelheden kwik door ambachtelijke en kleinschalige goudwinning heeft belangrijke bronnen verschovenvan atmosferische kwikemissies van het mondiale noorden naar het mondiale zuiden, met gevolgen voor het lot van kwik, transport en blootstellingspatronen. Er is echter weinig bekend over het lot van deze atmosferische kwikemissies en hun depositie- en accumulatiepatronen in door ASGM beïnvloede landschappen.
Het Internationaal Verdrag van Minamata inzake kwik is in 2017 in werking getreden en artikel 7 heeft specifiek betrekking op kwikemissies van ambachtelijke en kleinschalige goudwinning. In ASGM wordt vloeibaar elementair kwik toegevoegd aan sedimenten of erts om goud te scheiden. Het amalgaam wordt vervolgens verwarmd, het concentreren van het goud en het vrijgeven van gasvormig elementair kwik (GEM; Hg0) in de atmosfeer. Dit ondanks inspanningen van groepen zoals het United Nations Environment Programme (UNEP) Global Mercury Partnership, de United Nations Industrial Development Organization (UNIDO) en NGO's om mijnwerkers om de uitstoot van kwik te verminderen. Op het moment van schrijven in 2021 hebben 132 landen, waaronder Peru, het Minamata-verdrag ondertekend en zijn ze begonnen met het ontwikkelen van nationale actieplannen om specifiek ASGM-gerelateerde kwikemissiereducties aan te pakken. inclusief, duurzaam en holistisch zijn, rekening houdend met sociaaleconomische factoren en gevaren voor het milieu15,16,17,18.De huidige plannen om de gevolgen van kwik in het milieu aan te pakken, zijn gericht op kwikrisico's die samenhangen met ambachtelijke en kleinschalige goudwinning in de buurt van aquatische ecosystemen, waarbij mijnwerkers en mensen die in de buurt van amalgaamverbranding wonen, en gemeenschappen die grote hoeveelheden roofvissen consumeren, betrokken zijn. Beroepsmatige blootstelling aan kwik door inademing van kwikdamp door de verbranding van amalgaam, blootstelling aan kwik via de voeding door consumptie van vis, en kwikbioaccumulatie in aquatische voedselwebben zijn de focus geweest van het meeste ASGM-gerelateerd wetenschappelijk onderzoek, ook in de Amazone.Eerdere studies (zie bijvoorbeeld Lodenius en Malm19).
Terrestrische ecosystemen lopen ook het risico van blootstelling aan kwik door ASGM. Atmosferisch Hg dat vrijkomt uit ASGM, aangezien GEM via drie hoofdroutes naar het terrestrische landschap kan terugkeren20 (Fig. 1): GEM kan worden geadsorbeerd aan deeltjes in de atmosfeer, die vervolgens worden onderschept door oppervlakken;GEM kan direct door planten worden opgenomen en in hun weefsels worden opgenomen;ten slotte kan GEM worden geoxideerd tot Hg (II) -soorten, die droog kunnen worden afgezet, geadsorbeerd in atmosferische deeltjes of meegesleurd in regenwater. Deze routes leveren kwik aan de bodem via valwater (dwz neerslag over het bladerdak), strooisel en respectievelijk regenval. Natte depositie kan worden bepaald door kwikfluxen in sediment verzameld in open ruimten.Droge depositie kan worden bepaald als de som van de kwikflux in zwerfvuil en de kwikflux in de herfst minus de kwikflux in neerslag. Een aantal studies hebben kwikverrijking gedocumenteerd in terrestrische en aquatische ecosystemen in de nabijheid van ASGM-activiteit (zie bijvoorbeeld de samenvattende tabel in Gerson et al. 22), waarschijnlijk als gevolg van zowel sedimentaire kwikinvoer als directe kwikafgifte. Hoewel de verbeterde kwikafzetting nabij de ASGM kan te wijten zijn aan het verbranden van kwik-goud amalgaam, het is onduidelijk hoe dit Hg wordt getransporteerd in het regionale landschap en het relatieve belang van verschillende depositiesalle paden in de buurt van de ASGM.
Kwik dat wordt uitgestoten als gasvormig elementair kwik (GEM; Hg0) kan via drie atmosferische paden in het landschap worden afgezet. Ten eerste kan GEM worden geoxideerd tot ionisch Hg (Hg2+), dat kan worden meegevoerd in waterdruppeltjes en op bladoppervlakken kan worden afgezet als nat of droge afzettingen. Ten tweede kunnen GEM's atmosferische deeltjes (Hgp) adsorberen, dat wordt onderschept door gebladerte en via watervallen in het landschap wordt gespoeld, samen met het onderschepte ionische Hg. Ten derde kan GEM worden geabsorbeerd in bladweefsel, terwijl Hg wordt afgezet in de landschap als zwerfvuil. Samen met vallend water en zwerfvuil wordt beschouwd als een schatting van de totale kwikdepositie. Hoewel GEM ook kan diffunderen en direct aan bodem en zwerfvuil kan adsorberen77, is dit misschien niet de primaire route voor het binnendringen van kwik in terrestrische ecosystemen.
We verwachten dat de gasvormige elementaire kwikconcentraties afnemen met de afstand tot kwikemissiebronnen. Aangezien twee van de drie routes van kwikdepositie in landschappen (door herfst en zwerfvuil) afhankelijk zijn van kwikinteracties met plantoppervlakken, kunnen we ook de snelheid voorspellen waarmee kwik wordt afgezet in ecosystemen en hoe ernstig het is voor dieren Het risico van impact wordt bepaald door de vegetatiestructuur, zoals blijkt uit waarnemingen in boreale en gematigde bossen op noordelijke breedtegraden23. We erkennen echter ook dat ASGM-activiteit vaak voorkomt in de tropen, waar de structuur van het bladerdak en de relatieve hoeveelheid blootgesteld bladoppervlak varieert sterk. Het relatieve belang van kwikdepositieroutes in deze ecosystemen is niet duidelijk gekwantificeerd, vooral voor bossen in de buurt van bronnen van kwikemissie, waarvan de intensiteit zelden wordt waargenomen in boreale bossen. studie stellen we de volgende vragen: (1) Hoe werken gasvormige elementaire kwikconcentraties enafzettingsroutes variëren met de nabijheid van ASGM en de bladoppervlakte-index van het regionale bladerdak? (2) Is de opslag van kwik in de bodem gerelateerd aan atmosferische input? (3) Zijn er aanwijzingen voor verhoogde bioaccumulatie van kwik in in het bos levende zangvogels in de buurt van ASGM? Deze studie is de eerste die de input van kwikdepositie in de buurt van ASGM-activiteit heeft onderzocht en hoe de bedekking van het bladerdak correleert met deze patronen, en de eerste die de concentraties van methylkwik (MeHg) in het Peruaanse Amazonelandschap heeft gemeten. We hebben GEM in de atmosfeer gemeten, en de totale neerslag, penetratie, totaal kwik en methylkwik in bladeren, strooisel en grond in bossen en ontboste habitats langs een 200 kilometer lang stuk van de Madre de Dios-rivier in het zuidoosten van Peru. We veronderstelden dat de nabijheid van ASGM en mijnsteden die Hg-goudamalgaam verbranden het belangrijkste zou zijn factoren die atmosferische Hg-concentraties (GEM) en natte Hg-depositie (hoge neerslag) aansturen. Aangezien droge kwikdepositie (penetratie + strooisel) gerelateerd is aan tree luifelstructuur,21,24 verwachten we ook dat beboste gebieden een hogere kwikinput hebben dan aangrenzende ontboste gebieden, wat, gezien de hoge bladoppervlakte-index en het kwikopnamepotentieel, een punt bijzonder zorgwekkend is. het leven in bossen in de buurt van mijnsteden had een hoger kwikgehalte dan de fauna die ver van mijngebieden woonde.
Ons onderzoek vond plaats in de provincie Madre de Dios in de zuidoostelijke Peruaanse Amazone, waar meer dan 100.000 hectare bos is ontbost om alluviale ASGM3 te vormen, grenzend aan en soms binnen beschermde gebieden en nationale reservaten. Ambachtelijk en kleinschalig goud mijnbouw langs rivieren in dit westelijke Amazonegebied is de afgelopen tien jaar dramatisch toegenomen25 en zal naar verwachting toenemen met de hoge goudprijzen en de toegenomen connectiviteit met stedelijke centra via transoceanische snelwegen. Activiteiten zullen worden voortgezet 3. We hebben twee locaties zonder mijnbouw geselecteerd (Boca Manu en Chilive , respectievelijk ongeveer 100 en 50 km van ASGM) – hierna te noemen “afgelegen locaties” – en drie locaties binnen het mijngebied – hierna te noemen “afgelegen locaties” mijnbouwlocatie” (Fig. 2A). Twee van de mijnbouwlocaties sites bevinden zich in secundair bos in de buurt van de steden Boca Colorado en La Bellinto, en één mijnsite bevindt zich in een intact oud bos aan de Los Amigos Conservation Concessie. Merk op dat in de mijnen van Boca Colorado en Laberinto vaak kwikdamp vrijkomt bij de verbranding van kwik-goudamalgaam, maar de exacte locatie en hoeveelheid zijn onbekend aangezien deze activiteiten vaak informeel en clandestien zijn;we zullen mijnbouw en kwik combineren. Verbranding van legeringen wordt gezamenlijk "ASGM-activiteit" genoemd. Op elke locatie hebben we sedimentmonsternemers geïnstalleerd in zowel het droge als het regenseizoen op open plekken (ontbossingsgebieden die volledig verstoken zijn van houtachtige planten) en onder boomkruinen (bos gebieden) voor in totaal drie seizoensgebeurtenissen (elk met een duur van 1-2 maanden) Natte depositie en penetratiedruppel werden afzonderlijk verzameld en passieve luchtmonsternemers werden in de open ruimte ingezet om GEM te verzamelen. Het volgende jaar, op basis van de hoge depositie In het eerste jaar hebben we collectoren geïnstalleerd op zes extra bospercelen in Los Amigos.
De kaarten van de vijf bemonsteringspunten worden weergegeven als gele cirkels. Twee locaties (Boca Manu, Chilive) bevinden zich in gebieden die ver verwijderd zijn van ambachtelijke goudwinning, en drie locaties (Los Amigos, Boca Colorado en Laberinto) bevinden zich in gebieden die getroffen zijn door mijnbouw , met mijnsteden weergegeven als blauwe driehoeken. De afbeelding toont een typisch afgelegen bebost en ontbost gebied dat is aangetast door mijnbouw. In alle figuren geeft de stippellijn de scheidslijn weer tussen de twee afgelegen locaties (links) en de drie door mijnbouw getroffen locaties ( rechts).B Gasvormig elementair kwik (GEM)-concentraties op elke locatie in het droge seizoen van 2018 (n = 1 onafhankelijk monster per locatie; vierkante symbolen) en natte seizoen (n = 2 onafhankelijke monsters; vierkante symbolen) seizoenen.C Totale kwikconcentraties in neerslag verzameld in bos (groene boxplot) en ontbossing (bruine boxplot) gebieden tijdens het droge seizoen van 2018. Voor alle boxplots vertegenwoordigen lijnen de mediaan, de dozen tonen Q1 en Q3, snorharen vertegenwoordigen 1,5 keer het interkwartielbereik (n =5 onafhankelijke monsters per boslocatie, n = 4 onafhankelijke monsters per ontbossingslocatiemonster).D Totale kwikconcentraties in bladeren verzameld uit het bladerdak van Ficus insipida en Inga feuillei tijdens het droge seizoen in 2018 (linkeras;respectievelijk donkergroene vierkante en lichtgroene driehoeksymbolen) en van bulkafval op de grond (rechteras; olijfgroene cirkelsymbolen). Waarden worden weergegeven als gemiddelde en standaarddeviatie (n = 3 onafhankelijke monsters per locatie voor levende bladeren, n = 1 onafhankelijk monster voor zwerfvuil).E Totale kwikconcentraties in de bovengrond (bovenste 0-5 cm) verzameld in bos- (groene boxplot) en ontbossing (bruine boxplot) gebieden tijdens het droge seizoen van 2018 (n = 3 onafhankelijke monsters per locatie ).Gegevens voor andere seizoenen worden getoond in figuur 1.S1 en S2.
Atmosferische kwikconcentraties (GEM) waren in lijn met onze voorspellingen, met hoge waarden rond ASGM-activiteit - vooral rond steden die Hg-goudamalgaam verbranden - en lage waarden in gebieden ver van actieve mijngebieden (Fig. 2B).In afgelegen gebieden liggen de GEM-concentraties onder de wereldwijde gemiddelde achtergrondconcentratie op het zuidelijk halfrond van ongeveer 1 ng m-326. Daarentegen waren de GEM-concentraties in alle drie de mijnen 2-14 keer hoger dan in afgelegen mijnen, en de concentraties in nabijgelegen mijnen ( tot 10,9 ng m-3) waren vergelijkbaar met die in stedelijke en stedelijke gebieden, en overtroffen soms die in de VS, industriële zones in China en Korea 27. Dit GEM-patroon in Madre de Dios komt overeen met de verbranding van kwik-goud amalgaam als de belangrijkste bron van verhoogd atmosferisch kwik in dit afgelegen Amazonegebied.
Terwijl GEM-concentraties in open plekken de nabijheid van mijnbouw volgden, waren de totale kwikconcentraties in doordringende watervallen afhankelijk van de nabijheid van de mijnbouw en de structuur van het bladerdak. Dit model suggereert dat GEM-concentraties alleen niet voorspellen waar veel kwik in het landschap zal worden afgezet. We maten de hoogste kwikconcentraties in intacte volgroeide bossen binnen het mijngebied (Fig. 2C). Los Amigos Conservation Conservation had de hoogste gemiddelde concentraties van totaal kwik in het droge seizoen (bereik: 18-61 ng L-1) gerapporteerd in de literatuur en was vergelijkbaar tot niveaus gemeten op locaties die zijn verontreinigd door cinnaber-mijnbouw en industriële kolenverbranding.Verschil, 28 in Guizhou, China. Voor zover ons bekend vertegenwoordigen deze waarden de maximale jaarlijkse doorvoer van kwikfluxen berekend met behulp van de kwikconcentraties in het droge en natte seizoen en de neerslagsnelheden (71 µg m-2 jr-1; aanvullende tabel 1). De andere twee mijnsites hadden geen verhoogde niveaus van totaal kwik vergeleken met de afgelegen locaties (bereik: 8-31 ng L-1; 22-34 µg m-2 jr-1). Met uitzondering van Hg, waren alleen aluminium en mangaan had een verhoogde doorvoer in het mijngebied, waarschijnlijk als gevolg van mijnbouwgerelateerde landopruiming;alle andere gemeten hoofd- en sporenelementen varieerden niet tussen mijnbouw en afgelegen gebieden (aanvullend gegevensbestand 1), een bevinding die consistent is met de bladkwikdynamiek 29 en ASGM-amalgaamverbranding, in plaats van stof in de lucht, als de belangrijkste bron van kwik in de doordringende herfst .
Behalve dat ze dienen als adsorbentia voor deeltjesvormig en gasvormig kwik, kunnen plantenbladeren GEM direct absorberen en integreren in weefsels30,31. In feite is afval op locaties dicht bij ASGM-activiteit een belangrijke bron van kwikafzetting. Gemiddelde concentraties van Hg (0,080 –0,22 µg g−1) gemeten in levende kruinbladeren van alle drie mijnsites overschreed de gepubliceerde waarden voor gematigde, boreale en alpiene bossen in Noord-Amerika, Europa en Azië, evenals andere Amazonebossen in Zuid-Amerika, gevestigd in Zuid-Amerika.Afgelegen gebieden en nabije puntbronnen 32, 33, 34. Concentraties zijn vergelijkbaar met die gerapporteerd voor bladkwik in subtropische gemengde bossen in China en Atlantische bossen in Brazilië (Fig. 2D) 32, 33, 34. Volgens het GEM-model, de hoogste totale kwikconcentraties in bulkafval en bladerdak werden gemeten in secundaire bossen in het mijngebied. De geschatte kwikstromen van afval waren echter het hoogst in intact primair bos bij de Los Amigos-mijn, waarschijnlijk vanwege de grotere afvalmassa. We vermenigvuldigden de eerder rapporteerde de Peruaanse Amazone 35 door de Hg gemeten in het strooisel (gemiddelde tussen natte en droge seizoenen) (Fig. 3A). Deze input suggereert dat de nabijheid van mijngebieden en het bladerdek van bomen een belangrijke bijdrage leveren aan de kwikbelasting in ASGM in deze regio.
Gegevens worden weergegeven in bosgebied A en ontbossingsgebied B. De ontboste gebieden van Los Amigos zijn open plekken in veldstations die een klein deel van het totale land uitmaken. Fluxen worden weergegeven met pijlen en uitgedrukt als µg m-2 jaar-1. top 0-5 cm grond, de poelen worden weergegeven als cirkels en uitgedrukt in μg m-2. Percentage vertegenwoordigt het percentage kwik dat aanwezig is in de poel of flux in de vorm van methylkwik. Gemiddelde concentraties tussen droge seizoenen (2018 en 2019) en regenseizoenen (2018) voor totaal kwik door regenval, bulkneerslag en zwerfvuil, voor opschalingsschattingen van kwikbelasting. Methylkwikgegevens zijn gebaseerd op het droge seizoen van 2018, het enige jaar waarvoor het werd gemeten. Zie "Methoden" voor informatie over pooling en fluxberekeningen.C Relatie tussen totale kwikconcentratie en bladoppervlakte-index in acht plots van Los Amigos Conservation Conservation, gebaseerd op gewone kleinste-kwadratenregressie.D Relatie tussen totale kwikconcentratie in neerslag en total de kwikconcentratie in de bodem voor alle vijf locaties in bosgebieden (groene cirkels) en ontbossing (bruine driehoeken), volgens de gewone kleinste-kwadratenregressie (foutbalken tonen standaarddeviatie).
Met behulp van langetermijngegevens over neerslag en strooisel konden we metingen van de penetratie en het kwikgehalte van strooisel uit de drie campagnes schalen om een schatting te maken van de jaarlijkse atmosferische kwikstroom voor de Los Amigos Conservation Concession (penetratie + hoeveelheid strooisel + neerslag) voor een voorlopige schatting. We ontdekten dat atmosferische kwikfluxen in bosreservaten grenzend aan ASGM-activiteit meer dan 15 keer hoger waren dan in omliggende ontboste gebieden (137 versus 9 µg Hg m-2 jr-1; Figuur 3 A,B). schatting van kwikniveaus in Los Amigos overtreft eerder gerapporteerde kwikfluxen nabij puntbronnen van kwik in bossen in Noord-Amerika en Europa (bijv. kolenverbranding), en is vergelijkbaar met waarden in industrieel China 21,36. Alles bij elkaar ongeveer 94 % van de totale kwikdepositie in de beschermde bossen van Los Amigos wordt geproduceerd door droge depositie (penetratie + strooisel – neerslagkwik), een bijdrage die veel hoger is dan die van de meeste andereste landschappen wereldwijd. Deze resultaten benadrukken verhoogde niveaus van kwik die bossen binnendringen door droge depositie van ASGM en het belang van het bladerdak bij het verwijderen van van ASGM afgeleid kwik uit de atmosfeer. activiteit is niet uniek voor Peru.
Daarentegen hebben ontboste gebieden in mijngebieden lagere kwikniveaus, voornamelijk door zware neerslag, met weinig kwikinvoer door herfst en zwerfvuil. Concentraties van totaal kwik in bulksedimenten in het mijngebied waren vergelijkbaar met die gemeten in afgelegen gebieden (Fig. 2C ).De gemiddelde concentraties (bereik: 1,5–9,1 ng L-1) van totaal kwik in bulkneerslag in het droge seizoen waren lager dan eerder gerapporteerde waarden in de Adirondacks van New York37 en waren over het algemeen lager dan die in afgelegen Amazonegebieden38. de bulk-precipitatie-input van Hg was lager (8,6-21,5 µg Hg m-2 jr-1) in het aangrenzende ontboste gebied in vergelijking met de GEM-, doordruppel- en strooiselconcentratiepatronen van de mijnsite, en weerspiegelt niet de nabijheid van mijnbouw .Omdat ASGM ontbossing vereist2,3 hebben ontruimde gebieden waar mijnbouwactiviteiten zijn geconcentreerd een lagere kwikinput door atmosferische depositie dan nabijgelegen beboste gebieden, hoewel niet-atmosferische directe lozingen van ASGM (zoals eengemorste elementaire kwik of residuen) waarschijnlijk zeer hoog zijn.Hoog 22.
Veranderingen in de kwikstromen die in de Peruaanse Amazone worden waargenomen, worden veroorzaakt door grote verschillen binnen en tussen locaties tijdens het droge seizoen (bos en ontbossing) (Fig. 2). Daarentegen zagen we minimale verschillen tussen locaties en tussen locaties. lage Hg-fluxen tijdens het regenseizoen (aanvullende figuur 1). Dit seizoensverschil (figuur 2B) kan te wijten zijn aan de hogere intensiteit van mijnbouw en stofproductie in het droge seizoen. Toegenomen ontbossing en verminderde neerslag tijdens droge seizoenen kunnen stof doen toenemen productie, waardoor de hoeveelheid atmosferische deeltjes die kwik absorberen toeneemt. De productie van kwik en stof tijdens het droge seizoen kan bijdragen aan kwikfluxpatronen binnen ontbossing in vergelijking met de beboste gebieden van de Los Amigos Conservation Concession.
Aangezien de kwikinput van ASGM in het Peruaanse Amazonegebied voornamelijk door interacties met het bladerdak in terrestrische ecosystemen wordt afgezet, hebben we getest of een hogere boomkruindichtheid (dwz bladoppervlakte-index) zou leiden tot een hogere kwikinput. In het intacte bos van Los Amigos Conservation Concession, we verzamelden druppeldruppels van 7 bospercelen met verschillende bladerdichtheden. We ontdekten dat de bladoppervlakte-index een sterke voorspeller was van de totale kwikinvoer door de herfst, en de gemiddelde totale kwikconcentratie door de herfst nam toe met de bladoppervlakte-index (Fig. 3C ). Veel andere variabelen zijn ook van invloed op de kwikinvoer door vallen, waaronder bladleeftijd34, bladruwheid, stomatale dichtheid, windsnelheid39, turbulentie, temperatuur en pre-droge perioden.
In overeenstemming met de hoogste kwikdepositiesnelheden, had de bovengrond (0-5 cm) van het Los Amigos-bosgebied de hoogste totale kwikconcentratie (140 ng g-1 in het droge seizoen van 2018; Fig. 2E). verrijkt over het gehele gemeten verticale bodemprofiel (bereik 138-155 ng g-1 op een diepte van 45 cm; aanvullende figuur 3). een mijnstad (Boca Colorado). Op deze locatie veronderstelden we dat de extreem hoge concentraties te wijten kunnen zijn aan lokale verontreiniging van elementair kwik tijdens fusie, aangezien de concentraties niet op diepte (> 5 cm) stegen. De fractie van atmosferische kwikdepositie verloren gaan door ontsnapping uit de bodem (dwz kwik dat vrijkomt in de atmosfeer) als gevolg van de bedekking van het bladerdak kan ook veel lager zijn in beboste gebieden dan in ontboste gebieden40, wat erop wijst dat een aanzienlijk deel van het kwik wordt afgezet voor instandhouding.Het gebied blijft in de bodem. De totale kwikpoelen in het oerwoud van de Los Amigos Conservation Conservation waren 9100 g Hg m-2 binnen de eerste 5 cm en meer dan 80.000 μg Hg m-2 binnen de eerste 45 cm.
Aangezien bladeren voornamelijk atmosferisch kwik absorberen, in plaats van bodemkwik,30,31 en dit kwik vervolgens naar de bodem transporteren door te vallen, is het mogelijk dat de hoge depositiesnelheid van kwik de patronen in de bodem aanstuurt. We vonden een sterke correlatie tussen de gemiddelde totale kwikconcentraties in de bovengrond en totale kwikconcentraties in alle bosgebieden, terwijl er geen verband was tussen kwik in de bovengrond en totale kwikconcentraties in zware neerslag in ontboste gebieden (Fig. 3D). Soortgelijke patronen waren ook duidelijk in de relatie tussen kwikpoelen in de bovengrond en totale kwikfluxen in beboste gebieden, maar niet in ontbossingsgebieden (kwikbassins in de bovengrond en totale neerslag totale kwikfluxen).
Bijna alle onderzoeken naar terrestrische kwikverontreiniging in verband met ASGM zijn beperkt tot metingen van het totale kwik, maar methylkwikconcentraties bepalen de biologische beschikbaarheid van kwik en de daaropvolgende accumulatie en blootstelling aan voedingsstoffen. In terrestrische ecosystemen wordt kwik gemethyleerd door micro-organismen onder anoxische omstandigheden41,42, dus het is algemeen aangenomen dat hooglandbodems lagere concentraties methylkwik bevatten. Voor het eerst hebben we echter meetbare concentraties van MeHg geregistreerd in bodems in de Amazone in de buurt van ASGM's, wat suggereert dat verhoogde MeHg-concentraties zich uitstrekken buiten aquatische ecosystemen en in terrestrische omgevingen binnen deze door ASGM aangetaste gebieden , inclusief die welke tijdens het regenseizoen onder water staan.Bodem en degenen die het hele jaar door droog blijven. De hoogste concentraties methylkwik in de bovengrond tijdens het droge seizoen van 2018 kwamen voor in twee beboste gebieden van de mijn (Boca Colorado en Los Amigos Reserve; 1,4 ng MeHg g−1, 1,4% Hg als MeHg en 1,1 ng MeHg g−1, respectievelijk, bij 0,79% Hg (als MeHg). Aangezien deze percentages kwik in de vorm van methylkwik vergelijkbaar zijn met andere terrestrische locaties wereldwijd (aanvullende figuur 4), lijken de hoge concentraties methylkwik te wijten zijn aan een hoge totale kwikinput en een hoge opslag van totaal kwik in de bodem, in plaats van de netto-omzetting van beschikbaar anorganisch kwik in methylkwik (aanvullende figuur 5).Onze resultaten vertegenwoordigen de eerste metingen van methylkwik in bodems nabij ASGM in de Peruaanse Amazone. Volgens andere studies is een hogere methylkwikproductie gerapporteerd in overstroomde en droge landschappen43,44 en verwachten we hogere methylkwikconcentraties in nabijgelegen seizoensgebonden en permanente wetlands dievergelijkbare kwikbelastingen.Hoewel methylkwik Of er een toxiciteitsrisico is voor terrestrische dieren in de buurt van goudwinningsactiviteiten, moet nog worden bepaald, maar deze bossen in de buurt van ASGM-activiteiten kunnen hotspots zijn voor bioaccumulatie van kwik in terrestrische voedselwebben.
De belangrijkste en meest nieuwe implicatie van ons werk is het documenteren van het transport van grote hoeveelheden kwik naar bossen naast ASGM. Onze gegevens suggereren dat dit kwik beschikbaar is in, en zich verplaatst door, terrestrische voedselwebben. Bovendien zijn aanzienlijke hoeveelheden kwik worden opgeslagen in biomassa en bodem en zullen waarschijnlijk vrijkomen bij verandering van landgebruik4 en bosbranden45,46. De zuidoostelijke Peruaanse Amazone is een van de biologisch meest diverse ecosystemen van gewervelde en insectentaxa op aarde. Hoge structurele complexiteit binnen intacte oude tropische bossen bevordert de biodiversiteit van vogels48 en biedt niches voor een breed scala aan in het bos levende soorten49. Als gevolg hiervan is meer dan 50% van het Madre de Dios-gebied aangewezen als beschermd land of een nationaal reservaat50. Internationale druk om illegale ASGM-activiteit in de Tambopata National Reserve is het afgelopen decennium aanzienlijk gegroeid, wat heeft geleid tot een grote handhavingsactie (Operación Mercurio) door de Peruaanse regeringin 2019. Onze bevindingen suggereren echter dat de complexiteit van de bossen die ten grondslag liggen aan de Amazone-biodiversiteit de regio zeer kwetsbaar maakt voor het laden en opslaan van kwik in landschappen met verhoogde ASGM-gerelateerde kwikemissies, wat leidt tot wereldwijde kwikstromen door water.De hoogste gerapporteerde meting van de hoeveelheid is gebaseerd op onze voorlopige schattingen van verhoogde kwikfluxen van zwerfvuil in intacte bossen in de buurt van ASGM. Hoewel ons onderzoek plaatsvond in beschermde bossen, zou het patroon van verhoogde kwikinput en -retentie van toepassing zijn op elk oerbos in de buurt van ASGM-activiteit, inclusief bufferzones, dus deze resultaten komen overeen met beschermde en onbeschermde bossen.Beschermde bossen zijn vergelijkbaar. Daarom houden de risico's van ASGM voor kwiklandschappen niet alleen verband met de directe invoer van kwik via atmosferische emissies, lozingen en residuen, maar ook met het vermogen van het landschap om kwik op te vangen, op te slaan en om te zetten in meer biologisch beschikbaar vormen.gerelateerd aan potential.methylmercury, met differentiële effecten op wereldwijde kwikpoelen en terrestrische dieren in het wild, afhankelijk van bosbedekking in de buurt van mijnbouw.
Door atmosferisch kwik vast te leggen, kunnen intacte bossen in de buurt van ambachtelijke en kleinschalige goudwinning de kwikrisico's voor nabijgelegen aquatische ecosystemen en wereldwijde atmosferische kwikreservoirs verminderen. Als deze bossen worden gekapt voor uitgebreide mijnbouw- of landbouwactiviteiten, kan resterend kwik worden overgedragen van land naar water ecosystemen door bosbranden, ontsnapping en/of afvoer45, 46, 51, 52, 53.In het Peruaanse Amazonegebied wordt jaarlijks ongeveer 180 ton kwik gebruikt in ASGM54, waarvan ongeveer een kwart in de atmosfeer wordt uitgestoten55, gezien de Concessie Concessie bij Los Amigos. Dit gebied is ongeveer 7,5 keer de totale oppervlakte aan beschermd land en natuurgebieden in de regio Madre de Dios (ongeveer 4 miljoen hectare), die het grootste aandeel beschermd land heeft in elke andere Peruaanse provincie, en deze grote stukken intact bosgebied.Gedeeltelijk buiten de afzettingsstraal van ASGM en kwik. Kwikvastlegging in intacte bossen is dus niet voldoende om te voorkomen dat van ASGM afgeleid kwik in regionale en mondiale atmosferische kwikpoelen terechtkomt, wat het belang suggereert van het verminderen van ASGM-kwikemissies. Het lot van grote hoeveelheden kwik kwik opgeslagen in terrestrische systemen wordt grotendeels beïnvloed door natuurbeschermingsbeleid. Toekomstige beslissingen over het beheer van intacte bossen, vooral in gebieden in de buurt van ASGM-activiteit, hebben dus gevolgen voor de mobilisatie van kwik en de biologische beschikbaarheid nu en in de komende decennia.
Zelfs als bossen al het kwik dat vrijkomt in tropische bossen zouden kunnen vastleggen, zou het geen wondermiddel zijn voor kwikvervuiling, aangezien terrestrische voedselwebben ook kwetsbaar kunnen zijn voor kwik. We weten heel weinig over kwikconcentraties in biota in deze intacte bossen, maar deze eerste metingen van terrestrische kwikafzettingen en methylkwik in de bodem suggereren dat hoge niveaus van kwik in de bodem en hoog methylkwik de blootstelling van degenen die in deze bossen leven kunnen verhogen.Risico's voor consumenten met een hoge voedingswaarde.Gegevens uit eerdere onderzoeken naar de bioaccumulatie van kwik op het land in gematigde bossen hebben aangetoond dat de kwikconcentraties in het bloed bij vogels correleren met de kwikconcentraties in sedimenten, en dat zangvogels die voedsel eten dat volledig van land afkomstig is, kwikconcentraties kunnen vertonen Verhoogd 56,57. Verhoogde blootstelling aan kwik bij zangvogels is geassocieerd met verminderde reproductieve prestaties en succes, verminderde overleving van nakomelingen, verminderde ontwikkeling, gedragsveranderingen, fysiologische stress en mortaliteit58,59.Als dit model geldt voor de Peruaanse Amazone, kunnen de hoge kwikfluxen die optreden in intacte bossen leiden tot hoge kwikconcentraties in vogels en andere biota, met mogelijke nadelige effecten. Dit is vooral zorgwekkend omdat de regio een wereldwijde hotspot voor biodiversiteit is60. Deze resultaten onderstrepen het belang om te voorkomen dat ambachtelijke en kleinschalige goudwinning plaatsvindt binnen nationale beschermde gebieden en de bufferzones rondom ASGM-activiteiten formaliserenes15,16 kan een mechanisme zijn om ervoor te zorgen dat beschermde gebieden niet worden geëxploiteerd.
Om te beoordelen of kwik afgezet in deze beboste gebieden het aardse voedselweb binnendringt, hebben we de staartveren gemeten van verschillende zangvogels uit het Los Amigos-reservaat (aangetast door mijnbouw) en het Cocha Cashu Biological Station (onaangetaste oude vogels).totale kwikconcentratie.groeibos), 140 km van onze meest stroomopwaartse bemonsteringslocatie in Bokamanu. Voor alle drie de soorten waarbij op elke locatie meerdere individuen werden bemonsterd, was Hg verhoogd bij vogels van Los Amigos in vergelijking met Cocha Cashu (Fig. 4). patroon bleef bestaan, ongeacht de voedingsgewoonten, aangezien onze steekproef de understory-anti-eter Myrmotherula axillaris, de door mieren gevolgde anti-eter Phlegopsis nigromaculata en de fruiteter Pipra fasciicauda omvatte (1,8 [n = 10] versus 0,9 g g− 1 [n = 2], 4,1 [n = 10] vs. 1,4 g g-1 [n = 2], 0,3 [n = 46] vs. 0,1 μg g-1 [n = 2]).Van de 10 Phlegopsis nigromaculata individuen bemonsterd in Los Amigos, 3 overschreden EC10 (effectieve concentratie voor een 10% vermindering van reproductief succes), 3 overschreden EC20, 1 overschreden EC30 (zie EC-criteria in Evers58), en geen enkele individuele Cocha. bevindingen, met gemiddelde kwikconcentraties die 2-3 keer hoger zijn in zangvogels uit beschermde bossen die grenzen aan ASGM-activiteit,en individuele kwikconcentraties die tot 12 keer hoger zijn, wekken bezorgdheid op dat kwikverontreiniging door ASGM de voedselwebben op het land kan binnendringen.mate van grote zorg. Deze resultaten onderstrepen het belang van het voorkomen van ASGM-activiteit in nationale parken en de omliggende bufferzones.
Gegevens werden verzameld bij Los Amigos Conservation Concessions (n = 10 voor Myrmotherula axillaris [understory invertivore] en Phlegopsi nigromaculata [mier volgende invertivore], n = 46 voor Pipra fasciicauda [frugivore]; rood driehoekig symbool) en afgelegen locaties in Cocha Kashu Biological Station (n = 2 per soort; groene cirkel symbolen). Van effectieve concentraties (EC's) wordt aangetoond dat ze het reproductiesucces verminderen met 10%, 20% en 30% (zie Evers58). Vogelfoto's aangepast van Schulenberg65.
Sinds 2012 is de omvang van ASGM in de Peruaanse Amazone met meer dan 40% toegenomen in beschermde gebieden en met 2,25 of meer in onbeschermde gebieden. Voortgezet gebruik van kwik in ambachtelijke en kleinschalige goudwinning kan verwoestende gevolgen hebben voor de natuur die deze bossen bewonen. Zelfs als mijnwerkers onmiddellijk stoppen met het gebruik van kwik, kunnen de effecten van deze verontreinigende stof in de bodem eeuwenlang aanhouden, met het potentieel om verliezen door ontbossing en bosbranden te vergroten61,62. Zo kan kwikverontreiniging door ASGM langdurige gevolgen hebben effecten op de biota van intacte bossen grenzend aan ASGM, huidige risico's en toekomstige risico's door het vrijkomen van kwik in oerbossen met de hoogste instandhoudingswaarde.en reactivering om het besmettingspotentieel te maximaliseren. Onze bevinding dat terrestrische biota een aanzienlijk risico loopt op kwikverontreiniging door ASGM, zou een verdere impuls moeten geven aan voortdurende inspanningen om de kwikafgifte door ASGM te verminderen. Deze inspanningen omvatten een verscheidenheid aan benaderingen, van relatief eenvoudige kwikafvang distillatiesystemen tot meer uitdagende economische en sociale investeringen die de activiteit formaliseren en de economische prikkels voor illegale ASGM verminderen.
We hebben vijf stations binnen 200 km van de Madre de Dios-rivier. We selecteerden bemonsteringslocaties op basis van hun nabijheid tot intensieve ASGM-activiteit, ongeveer 50 km tussen elke bemonsteringslocatie, toegankelijk via de Madre de Dios-rivier (Fig. 2A). We hebben selecteerde twee locaties zonder enige mijnbouw (Boca Manu en Chilive, respectievelijk ongeveer 100 en 50 km van ASGM), hierna "afgelegen locaties" genoemd. We selecteerden drie locaties binnen het mijngebied, hierna "Mijnbouwlocaties" genoemd, twee mijnsites in secundair bos in de buurt van de steden Boca Colorado en Laberinto, en één mijnsite in intact primair bos. Los Amigos Protection Concessions. Houd er rekening mee dat bij de locaties Boca Colorado en Laberinto in dit mijngebied kwikdamp vrijkomt bij de verbranding van kwik-goud amalgaam komt vaak voor, maar de exacte locatie en hoeveelheid zijn onbekend, aangezien deze activiteiten vaak illegaal en clandestien zijn;we zullen mijnbouw en kwik combineren. Verbranding van legeringen wordt gezamenlijk aangeduid als "ASGM-activiteit". Tijdens het droge seizoen van 2018 (juli en augustus 2018) en het regenseizoen van 2018 (december 2018) op open plekken (ontbossingsgebieden die volledig vrij zijn van houtachtige planten) en onder boomluifels (bosgebieden), werden we Sedimentmonsternemers geïnstalleerd op vijf locaties en in januari 2019) om respectievelijk natte depositie (n = 3) en penetratiedruppel (n = 4) te verzamelen. Neerslagmonsters werden verzameld gedurende vier weken in de droge seizoen en twee tot drie weken in het regenseizoen. Tijdens het tweede jaar van bemonstering in het droge seizoen (juli en augustus 2019) hebben we gedurende vijf weken collectoren (n = 4) geïnstalleerd in zes extra bospercelen in Los Amigos, op basis van de hoge depositiesnelheden gemeten in het eerste jaar. Er zijn in totaal 7 bospercelen en 1 ontbossingsperceel voor Los Amigos. De afstand tussen de percelen was 0,1 tot 2,5 km. We verzamelden één GPS-waypoint per perceel met behulp van een handheld Garmin GPS.
Tijdens het droge seizoen van 2018 (juli-augustus 2018) en het regenseizoen van 2018 (december 2018-januari 2019) hebben we op elk van onze vijf locaties passieve luchtmonsternemers voor kwik ingezet gedurende twee maanden (PAS). Per locatie is één PAS-monsternemer ingezet tijdens het droge seizoen en twee PAS-samplers werden ingezet tijdens het regenseizoen. PAS (ontwikkeld door McLagan et al. 63) verzamelt gasvormig elementair kwik (GEM) door passieve diffusie en adsorptie op een met zwavel geïmpregneerd koolstofsorbens (HGR-AC) via een Radiello©-diffusiebarrière. De diffusiebarrière van PAS fungeert als een barrière tegen de doorgang van gasvormige organische kwiksoorten;daarom wordt alleen GEM geadsorbeerd aan koolstof 64. We gebruikten plastic kabelbinders om de PAS te bevestigen aan een paal ongeveer 1 m boven de grond. Alle samplers werden verzegeld met parafilm of bewaard in hersluitbare dubbellaagse plastic zakken voor en na de implementatie. verzamelde veldblanco en reisblanco PAS om de contaminatie te beoordelen die is geïntroduceerd tijdens bemonstering, veldopslag, laboratoriumopslag en monstertransport.
Tijdens de inzet van alle vijf de bemonsteringslocaties hebben we drie neerslagcollectoren voor kwikanalyse en twee collectoren voor andere chemische analyses, en vier doorvoercollectoren voor kwikanalyse op de ontbossingslocatie geplaatst.collector en twee collectoren voor andere chemische analyses. De collectoren bevinden zich één meter uit elkaar. Merk op dat hoewel we een constant aantal collectoren op elke locatie hebben geïnstalleerd, we tijdens sommige verzamelperiodes kleinere steekproefomvang hebben als gevolg van overstroming, menselijke interferentie met collectoren en verbindingsfouten tussen slangen en verzamelflessen. Op elk bos- en ontbossingsgebied bevatte één collector voor kwikanalyse een fles van 500 ml, terwijl de andere een fles van 250 ml bevatte;alle andere verzamelaars voor chemische analyse bevatten een fles van 250 ml. Deze monsters werden gekoeld bewaard tot ze vriezervrij waren, vervolgens op ijs naar de Verenigde Staten verscheept en vervolgens bevroren bewaard tot analyse. De verzamelaar voor kwikanalyse bestaat uit een glazen trechter die door een nieuwe styreen-ethyleen-butadieen-styreen blokpolymeer (C-Flex) buis met een nieuwe polyethyleentereftalaat Ester copolyester glycol (PETG) fles met een lus die fungeert als een dampslot. Bij inzet waren alle 250 ml PETG-flessen aangezuurd met 1 ml zoutzuur van metaalkwaliteit (HCl) en alle PETG-flessen van 500 ml werden aangezuurd met 2 ml HCl van metaalsporen. een lus die fungeert als dampslot. Alle glazen trechters, plastic trechters en polyethyleen flessen werden met zuur gewassen voordat ze werden ingezet. We verzamelden monsters met behulp van het protocol voor schone handen-vuile handen (EPA-methode 1669), bewaardworden zo koud mogelijk gehouden totdat ze naar de Verenigde Staten worden teruggebracht en vervolgens de monsters bij 4°C bewaard tot ze worden geanalyseerd. Eerdere onderzoeken waarbij deze methode werd gebruikt, toonden 90-110% herstel voor laboratoriumblanco's onder de detectielimiet en standaardpieken37.
Op elk van de vijf locaties verzamelden we bladeren als bladerdak, namen we bladmonsters, vers strooisel en bulkafval met behulp van het protocol voor schone handen-vuile handen (EPA-methode 1669). Alle monsters werden verzameld onder een verzamellicentie van SERFOR , Peru, en geïmporteerd in de Verenigde Staten onder een USDA-importvergunning. We verzamelden bladerdekbladeren van twee boomsoorten die op alle locaties werden aangetroffen: een opkomende boomsoort (Ficus insipida) en een middelgrote boom (Inga feuilleei). We verzamelden bladeren van boomkruinen met behulp van de Notch Big Shot-katapult tijdens het droge seizoen van 2018, het regenseizoen van 2018 en het droge seizoen van 2019 (n = 3 per soort). We verzamelden bladmonsters (n = 1) door bladeren te verzamelen van elk perceel van takken minder dan 2 m boven de grond tijdens het droge seizoen van 2018, het regenseizoen van 2018 en het droge seizoen van 2019. In 2019 hebben we ook bladmonsters (n = 1) verzameld van 6 extra bospercelen in Los Amigos. vers strooisel (“bulkstrooisel”) in met plastic gaas beklede manden(n = 5) tijdens het regenseizoen van 2018 op alle vijf boslocaties en tijdens het droge seizoen van 2019 op het perceel Los Amigos (n = 5). Merk op dat hoewel we een constant aantal manden op elke locatie hebben geïnstalleerd, tijdens sommige verzamelperiodes , onze steekproefomvang was kleiner als gevolg van overstromingen van de locatie en menselijke tussenkomst van de verzamelaars. Alle afvalmanden zijn binnen een meter van de watercollector geplaatst. We verzamelden bulkafval als grondafvalmonsters tijdens het droge seizoen van 2018, het regenseizoen van 2018 en het droge seizoen van 2019. Tijdens het droge seizoen van 2019 hebben we ook een grote hoeveelheid zwerfvuil verzameld op al onze Los Amigos-percelen. We hebben alle bladmonsters gekoeld totdat ze konden worden ingevroren met behulp van een vriezer en vervolgens op ijs naar de VS verscheept, en vervolgens bevroren bewaard tot verwerking.
We verzamelden grondmonsters in drievoud (n = 3) van alle vijf locaties (open en luifel) en het Los Amigos-perceel tijdens het droge seizoen van 2019 tijdens alle drie de seizoensgebeurtenissen. Alle grondmonsters werden verzameld binnen een meter van de neerslagcollector. bodemmonsters verzameld als bovengrond onder de strooisellaag (0-5 cm) met behulp van een grondmonsternemer. Bovendien hebben we tijdens het droge seizoen van 2018 bodemkernen tot 45 cm diep verzameld en verdeeld in vijf dieptesegmenten. Bij Laberinto konden we verzamel slechts één bodemprofiel omdat de grondwaterspiegel zich dicht bij het bodemoppervlak bevindt. We verzamelden alle monsters met behulp van het schone hand-vuile hand-protocol (EPA-methode 1669). We hebben alle grondmonsters gekoeld totdat ze konden worden ingevroren met behulp van een vriezer en vervolgens verzonden op ijs naar de Verenigde Staten, en vervolgens bevroren opgeslagen tot verwerking.
Gebruik mistnesten die bij zonsopgang en zonsondergang zijn ingesteld om vogels te vangen tijdens de koelste tijden van de dag.In het Los Amigos-reservaat hebben we vijf mistnesten (1,8 × 2,4) op negen locaties geplaatst. 10 mistnesten (12 x 3,2 m) op 19 locaties. Op beide locaties verzamelden we de eerste centrale staartveer van elke vogel, of zo niet, de volgende oudste veer. We bewaren veren in schone Ziploc-zakken of manilla-enveloppen met siliconen. fotografische gegevens en morfometrische metingen om soorten te identificeren volgens Schulenberg65. Beide studies werden ondersteund door SERFOR en toestemming van de Animal Research Council (IACUC). Bij het vergelijken van de Hg-concentraties van vogelveren, onderzochten we die soorten waarvan de veren werden verzameld bij de Los Amigos Conservation Concession en het biologische station Cocha Cashu (Myrmotherula axillaris, Phlegopsis nigromaculata, Pipra fasciicauda).
Om de Leaf Area Index (LAI) te bepalen, werden lidargegevens verzameld met behulp van het GatorEye Unmanned Aerial Laboratory, een onbemand antennesysteem met sensorfusie (zie www.gatoreye.org voor details, ook beschikbaar via de link "2019 Peru Los Friends" June" ) 66. De lidar werd verzameld bij Los Amigos Conservation Conservation in juni 2019, met een hoogte van 80 m, een vliegsnelheid van 12 m/s en een afstand van 100 m tussen aangrenzende routes, zodat het dekkingspercentage voor laterale afwijkingen 75 bereikte %.De dichtheid van punten verdeeld over het verticale bosprofiel is meer dan 200 punten per vierkante meter. Het vlieggebied overlapt met alle bemonsteringsgebieden in Los Amigos tijdens het droge seizoen van 2019.
We hebben de totale Hg-concentratie van door PAS verzamelde GEM's gekwantificeerd door thermische desorptie, fusie en atomaire absorptiespectroscopie (USEPA-methode 7473) met behulp van een Hydra C-instrument (Teledyne, CV-AAS). We hebben CV-AAS gekalibreerd met behulp van het National Institute of Standards en technologie (NIST) standaardreferentiemateriaal 3133 (Hg-standaardoplossing, 10.004 mg g-1) met een detectielimiet van 0,5 ng Hg. We hebben continue kalibratieverificatie (CCV) uitgevoerd met behulp van NIST SRM 3133 en kwaliteitscontrolenormen (QCS) met behulp van NIST 1632e (bitumineuze kool, 135,1 mg g-1). We verdeelden elk monster in een andere boot, plaatsten het tussen twee dunne lagen natriumcarbonaat (Na2CO3) poeder en bedekten het met een dunne laag aluminiumhydroxide (Al(OH) 3) poeder67. We hebben het totale HGR-AC-gehalte van elk monster gemeten om eventuele inhomogeniteit in de Hg-verdeling in het HGR-AC-sorptiemiddel te verwijderen. Daarom hebben we de kwikconcentratie voor elk monster berekend op basis van de som van het totale kwik gemeten door elk vaartuig en devolledige HGR-AC-sorptiemiddelgehalte in de PAS. Aangezien er op elke locatie slechts één PAS-monster werd verzameld voor concentratiemetingen tijdens het droge seizoen van 2018, werd de kwaliteitscontrole en -borging van de methode uitgevoerd door monsters te groeperen met blanco controleprocedures, interne normen en matrix -gematchte criteria.Tijdens het regenseizoen van 2018 hebben we de metingen van de PAS-monsters herhaald.Waarden werden als acceptabel beschouwd wanneer het relatieve procentuele verschil (RPD) van de CCV- en matrix-gematchte standaardmetingen beide binnen 5% van de acceptabele waarde, en alle procedurele blanco's waren onder de detectielimiet (BDL). We hebben het totale kwik gemeten in PAS blanco gecorrigeerd met behulp van concentraties bepaald op basis van veld- en tripblanco's (0,81 ± 0,18 ng g-1, n = 5). We berekenden GEM concentraties met behulp van de voor blanco gecorrigeerde totale massa geadsorbeerd kwik gedeeld door inzettijd en bemonsteringssnelheid (hoeveelheid lucht om gasvormig kwik per tijdseenheid te verwijderen;0,135 m3 dag-1)63,68, gecorrigeerd voor temperatuur en wind uit World Weather Online Gemiddelde temperatuur- en windmetingen verkregen voor de regio Madre de Dios68. De gerapporteerde standaardfout voor de gemeten GEM-concentraties is gebaseerd op de fout van een externe standaard lopen voor en na het monster.
We analyseerden watermonsters op het totale kwikgehalte door oxidatie met broomchloride gedurende ten minste 24 uur, gevolgd door tin(II)chloride-reductie en purge-and-trap-analyse, koudedamp-atomaire fluorescentiespectroscopie (CVAFS) en gaschromatografie (GC) scheiding (EPA-methode) 1631 van de Tekran 2600 Automatic Total Mercury Analyzer, Rev. E). We hebben CCV uitgevoerd op de monsters van het droge seizoen van 2018 met behulp van Ultra Scientific gecertificeerde waterige kwikstandaarden (10 μg L-1) en initiële kalibratieverificatie (ICV) met behulp van NIST-gecertificeerd referentiemateriaal 1641D (kwik in water, 1.557 mg kg-1)) met een detectielimiet van 0,02 ng L-1. Voor de monsters van het regenseizoen van 2018 en het droge seizoen van 2019 hebben we de Brooks Rand Instruments Total Mercury Standard (1,0 ng L−1 ) voor kalibratie en CCV en de SPEX Centriprep inductief gekoppelde plasmamassaspectrometrie (ICP-MS) multi-element voor ICV-oplossing standaard 2 A met een detectielimiet van 0,5 ng L-1.Alle standaarden hersteld binnen 15% van aanvaardbare waarden.Field-blanco's, digestieve blanco's en analytische blanco's zijn allemaal BDL's.
We hebben grond- en bladmonsters vijf dagen gevriesdroogd. We hebben de monsters gehomogeniseerd en geanalyseerd op totaal kwik door thermische ontleding, katalytische reductie, fusie, desorptie en atoomabsorptiespectroscopie (EPA-methode 7473) op een Milestone Direct Mercury Analyzer (DMA -80). Voor de monsters van het droge seizoen van 2018 hebben we DMA-80-tests uitgevoerd met NIST 1633c (vliegas, 1005 ng g-1) en het door de National Research Council of Canada gecertificeerd referentiemateriaal MESS-3 (zeesediment, 91 ng g -1)Kalibratie.We gebruikten NIST 1633c voor CCV en MS en MESS-3 voor QCS met een detectielimiet van 0,2 ng Hg. Voor de monsters van het natte seizoen van 2018 en het droge seizoen van 2019 hebben we de DMA-80 gekalibreerd met behulp van de Brooks Rand Instruments Total Mercury Standard (1,0 ng L−1). We gebruikten NIST-standaardreferentiemateriaal 2709a (San Joaquin-grond, 1100 ng g-1) voor CCV en MS en DORM-4 (viseiwit, 410 ng g-1) voor QCS met een detectielimiet van 0,5 ng Hg. Voor alle seizoenen hebben we alle monsters in tweevoud geanalyseerd en geaccepteerde waarden wanneer de RPD tussen de twee monsters binnen 10% lag. De gemiddelde terugvorderingen voor alle normen en matrixpieken waren binnen 10% van aanvaardbare waarden, en alle blanco's waren BDL. Alle gerapporteerde concentraties zijn droog gewicht.
We analyseerden methylkwik in watermonsters van alle drie de seizoensactiviteiten, bladmonsters uit het droge seizoen van 2018 en bodemmonsters van alle drie de seizoensactiviteiten. % kaliumhydroxide in methanol gedurende ten minste 48 uur bij 55°C gedurende ten minste 70 uur, en verteerde grond in de magnetron met sporen van HNO3-zuur van metaalkwaliteit71,72.We analyseerden de monsters van het droge seizoen van 2018 door ethylering van water met behulp van natriumtetra-ethylboraat, zuivering en val, en CVAFS op een Tekran 2500-spectrometer (EPA-methode 1630). We gebruikten door Frontier Geosciences geaccrediteerde MeHg-normen voor laboratoria en sediment-QCS met behulp van ERM CC580 voor kalibratie en CCV met een methodedetectielimiet van 0,2 ng L-1. We analyseerden de monsters van het droge seizoen van 2019 met behulp van natriumtetra-ethylboraat voor waterethylering, zuivering en val, CVAFS, GC en ICP-MS op een Agilent 770 (EPA-methode 1630)73. We gebruikten Brooks Rand Instruments methylkwikstandaarden (1 ng L−1) voor kalibratie en CCV met een methodedetectielimiet van 1 pg. Alle standaarden herstelden binnen 15% van acceptabele waarden voor alle seizoenen en alle blanco's waren BDL.
In ons Biodiversity Institute Toxicology Laboratory (Portland, Maine, VS) was de detectielimiet van de methode 0,001 g g-1. We hebben DMA-80 gekalibreerd met DOLT-5 (doornhaailever, 0,44 g g-1), CE-464 (5,24 μg g-1) en NIST 2710a (Montana-grond, 9,888 μg g-1). We gebruiken DOLT-5 en CE-464 voor CCV en QCS. De gemiddelde terugvorderingen voor alle normen lagen binnen 5% van de aanvaardbare waarden en alle blanco's waren BDL. Alle replica's waren binnen 15% RPD. Alle gerapporteerde totale kwikconcentraties in veren zijn vers gewicht (fw).
We gebruiken 0,45 m membraanfilters om watermonsters te filteren voor aanvullende chemische analyse. We hebben watermonsters geanalyseerd op anionen (chloride, nitraat, sulfaat) en kationen (calcium, magnesium, kalium, natrium) door ionchromatografie (EPA-methode 4110B) [USEPA, 2017a] met behulp van een Dionex ICS 2000 ionchromatograaf. Alle standaarden hersteld binnen 10% van aanvaardbare waarden en alle blanco's waren BDL. We gebruiken de Thermofisher X-Series II om sporenelementen in watermonsters te analyseren door middel van inductief gekoppelde plasmamassaspectrometrie. Instrument kalibratiestandaarden werden opgesteld door seriële verdunning van gecertificeerde waterstandaard NIST 1643f. Alle witruimte is BDL.
Alle fluxen en pools die in de tekst en figuren worden vermeld, gebruiken gemiddelde concentratiewaarden voor de droge en regenachtige seizoenen. Zie aanvullende tabel 1 voor schattingen van pools en fluxen (gemiddelde jaarlijkse fluxen voor beide seizoenen) met behulp van de minimaal en maximaal gemeten concentraties tijdens de droge en regenachtige seizoenen. We berekenden de kwikfluxen in het bos van de Los Amigos Conservation Concession als de totale hoeveelheid kwik die via druppel en zwerfvuil werd ingevoerd. We berekenden de Hg-fluxen van ontbossing door bulkneerslag Hg-depositie. en op verzoek verkrijgbaar bij ACCA), hebben we berekend dat de gemiddelde cumulatieve jaarlijkse neerslag in het afgelopen decennium (2009-2018) ongeveer 2500 mm per jaar is. Merk op dat in het kalenderjaar 2018 de jaarlijkse regenval dicht bij dit gemiddelde ligt ( 2468 mm), terwijl de natste maanden (januari, februari en december) goed zijn voor ongeveer de helft van de jaarlijkse regenval (1288 mm of 2468 mm).We gebruiken daarom het gemiddelde van de concentraties in het natte en droge seizoen in alle flux- en poolberekeningen. Hierdoor kunnen we niet alleen rekening houden met het verschil in neerslag tussen natte en droge seizoenen, maar ook met het verschil in ASGM-activiteitsniveaus tussen deze twee seizoenen. literatuurwaarden van gerapporteerde jaarlijkse kwikfluxen uit tropische bossen variëren tussen groeiende kwikconcentraties van droge en regenachtige seizoenen of alleen van droge seizoenen, wanneer we onze berekende fluxen vergelijken met literatuurwaarden, vergelijken we onze berekende kwikfluxen direct, terwijl een andere studie steekproeven nam in zowel het droge als het natte seizoen, en herschatten onze fluxen met alleen kwikconcentraties in het droge seizoen, terwijl een ander onderzoek alleen monsters nam in het droge seizoen (bijv. 74).
Om het jaarlijkse totale kwikgehalte van regenval, bulkregenval en zwerfvuil in Los Amigos te bepalen, hebben we het verschil tussen het droge seizoen (gemiddelde van alle Los Amigos-locaties in 2018 en 2019) en het regenseizoen (gemiddelde van 2018) gebruikt. kwikconcentratie. Voor de totale kwikconcentraties op andere locaties zijn de gemiddelde concentraties tussen het droge seizoen van 2018 en het regenseizoen van 2018 gebruikt. Voor de methylkwikvrachten hebben we gegevens gebruikt van het droge seizoen van 2018, het enige jaar waarvoor methylkwik is gemeten. Om de kwikflux van strooisel te schatten, gebruikten we literatuurschattingen van strooiselsnelheden en kwikconcentraties verzameld uit bladeren in vuilnismanden bij 417 g m-2 jr-1 in de Peruaanse Amazone. Voor de bodem Hg-poel in de bovenste 5 cm van de bodem, we gebruikten de gemeten totale Hg-bodem (2018 en 2019 droge seizoenen, regenseizoen 2018) en MeHg-concentraties in het droge seizoen van 2018, met een geschatte bulkdichtheid van 1,25 g cm-3 in het Braziliaanse Amazonegebied75. We kunnen alleen pvoer deze budgetberekeningen uit op onze hoofdstudielocatie, Los Amigos, waar datasets voor langdurige regenval beschikbaar zijn, en waar de volledige bosstructuur het gebruik van eerder verzamelde zwerfvuilschattingen mogelijk maakt.
We verwerken lidar-vluchtlijnen met behulp van de GatorEye multiscale postprocessing-workflow, die automatisch schone samengevoegde puntenwolk- en rasterproducten berekent, inclusief digitale hoogtemodellen (DEM's) met een resolutie van 0,5 × 0,5 m. We gebruikten DEM en schoongemaakte lidar-puntenwolken (WGS-84, UTM 19S Meters) als invoer voor de GatorEye Leaf Area Density (G-LAD) workflow, die gekalibreerde schattingen van het bladoppervlak berekent voor elke voxel (m3) (m2) over de grond aan de bovenkant van het bladerdak met een resolutie van 1 × 1 × 1 m en de afgeleide LAI (som van LAD binnen elke verticale kolom van 1 × 1 m). De LAI-waarde van elk uitgezet GPS-punt wordt vervolgens geëxtraheerd.
We hebben alle statistische analyses uitgevoerd met behulp van R versie 3.6.1 statistische software76 en alle visualisaties met behulp van ggplot2. We hebben statistische tests uitgevoerd met een alfa van 0,05. De relatie tussen twee kwantitatieve variabelen werd beoordeeld met behulp van gewone kleinste-kwadratenregressie. We hebben vergelijkingen tussen sites uitgevoerd met behulp van de niet-parametrische Kruskal-test en paarsgewijze Wilcox-test.
Alle gegevens in dit manuscript zijn te vinden in de aanvullende informatie en bijbehorende gegevensbestanden. De Conservación Amazónica (ACCA) levert op verzoek neerslaggegevens.
Natural Resources Defense Council.Artisanal Gold: Opportunities for Responsible Investment – Samenvatting.Investing in Artisanal Gold Samenvatting v8 https://www.nrdc.org/sites/default/files/investing-artisanal-gold-summary.pdf (2016).
Asner, GP & Tupayachi, R. Versneld verlies van beschermde bossen als gevolg van goudwinning in het Peruaanse Amazonegebied.environment.reservoir.Wright.12, 9 (2017).
Espejo, JC et al. Ontbossing en bosdegradatie door goudwinning in de Peruaanse Amazone: een 34-jarige vooruitzichten. Remote Sensing 10, 1-17 (2018).
Gerson, Jr. et al.De uitbreiding van kunstmatige meren verergert de kwikvervuiling door goudwinning.science.Advanced.6, eabd4953 (2020).
Dethier, EN, Sartain, SL & Lutz, DA Verhoogde waterstanden en seizoensgebonden inversies van gesuspendeerde riviersedimenten in tropische hotspots van biodiversiteit als gevolg van ambachtelijke goudwinning.Process.National Academy of Sciences.science.US 116, 23936-23941 (2019).
Abe, CA et al. Modellering van de effecten van veranderingen in landbedekking op sedimentconcentraties in het goudwinningsgebied van de Amazone.register.environment.often.19, 1801-1813 (2019).
Posttijd: 24 februari-2022