Köszönjük, hogy meglátogatta a Nature.com webhelyet. Az Ön által használt böngészőverzió korlátozott mértékben támogatja a CSS-t. A legjobb élmény érdekében javasoljuk, hogy használjon frissített böngészőt (vagy kapcsolja ki a kompatibilitási módot az Internet Explorerben). Addig is, hogy biztosítsa folyamatos támogatással, stílusok és JavaScript nélkül jelenítjük meg az oldalt.
A déli féltekén a kézműves és kisüzemi aranybányászatból származó higanykibocsátás meghaladja a szénégetést, mivel ez a világ legnagyobb higanyforrása. Megvizsgáljuk a higany lerakódását és tárolását a perui Amazonasban, amelyet erősen érint a kézműves aranybányászat. Ép erdők a perui Amazonas közelében az aranybányák rendkívül magas higanybevitelt kaptak, a légkörben, a lombkoronalevelekben és a talajban megnövekedett össz- és metilhiganytartalommal. Itt mutatjuk be először, hogy a kézműves aranybányák közelében lévő sértetlen erdei lombkorona arányos arányban felfogja a nagy mennyiségű szemcsés és gáznemű higanyt. Dokumentáltuk a higany jelentős felhalmozódását a talajban, a biomasszában és az Amazonas legvédettebb és biodiverzitásban leggazdagabb régióiban élő énekesmadarakban, ami fontos kérdéseket vet fel azzal kapcsolatban, hogy a higanyszennyezés hogyan korlátozza a modern és jövőbeli védelmi erőfeszítéseket ezekben a trópusi ökoszisztémákban. .
A trópusi erdők ökoszisztémái számára egyre nagyobb kihívást jelent a kézműves és kis léptékű aranybányászat (ASGM). Az aranybányászat ezen formája több mint 70 országban fordul elő, gyakran informálisan vagy illegálisan, és a világ aranytermelésének körülbelül 20%-át teszi ki.1 Míg az ASGM a helyi közösségek fontos megélhetési forrása, kiterjedt erdőirtáshoz2,3, az erdők kiterjedt tóvá alakulásához4, a közeli folyók magas hordaléktartalmához5,6, és jelentős mértékben hozzájárul a globális légkörhöz Higany (Hg) kibocsátás és a legnagyobb édesvízi higanyforrások 7. Sok felerősödött ASGM helyszín a globális biodiverzitás gócpontjain található, ami a diverzitás csökkenéséhez8, az érzékeny fajok9 elvesztéséhez, valamint az emberi10,11,12 és csúcsragadozók13,14 nagymértékű higanynak való kitettségéhez vezet. Becslések szerint 675–1000 tonna A Hg yr-1 évente elpárolog és a globális légkörbe kerül az ASGM-műveletek során7. A nagy mennyiségű higany kézműves és kisüzemi aranybányászat általi felhasználása jelentős forrásokat váltott át.A légköri higanykibocsátás a globális északi részektől a globális déli részig, ami hatással van a higany sorsára, szállítására és expozíciós szokásaira. Azonban keveset tudunk ezeknek a légköri higanykibocsátásoknak a sorsáról, valamint lerakódásuk és felhalmozódásuk mintáiról az ASGM által befolyásolt tájakon.
A higanyról szóló nemzetközi minamatai egyezmény 2017-ben lépett hatályba, és a 7. cikk kifejezetten a kézműves és kisüzemi aranybányászatból származó higanykibocsátással foglalkozik. Az ASGM során folyékony elemi higanyt adnak az üledékekhez vagy ércet az arany elkülönítésére. Az amalgámot ezután felmelegítik, az arany koncentrálása és gáznemű elemi higany (GEM; Hg0) kibocsátása a légkörbe. Ez annak ellenére történt, hogy olyan csoportok igyekeztek ösztönözni, mint az Egyesült Nemzetek Környezetvédelmi Programja (UNEP) Global Mercury Partnership, az ENSZ Iparfejlesztési Szervezete (UNIDO) és a civil szervezetek. bányászok a higanykibocsátás csökkentésére. 2021-ben a jelen pillanatban 132 ország, köztük Peru is aláírta a Minamatai Egyezményt, és megkezdte a nemzeti cselekvési tervek kidolgozását az ASGM-hez kapcsolódó higanykibocsátás csökkentésére. Az akadémikusok kérték, hogy ezek a nemzeti cselekvési tervek legyen befogadó, fenntartható és holisztikus, figyelembe véve a társadalmi-gazdasági tényezőket és a környezeti veszélyeket15,16,17,18.A higany környezeti következményeinek kezelésére irányuló jelenlegi tervek a vízi ökoszisztémák közelében végzett kézműves és kisüzemi aranybányászattal kapcsolatos higanykockázatokra összpontosítanak, beleértve a bányászokat és az amalgámégés közelében élő embereket, valamint a nagy mennyiségű ragadozó halat fogyasztó közösségeket. Foglalkozási higanyexpozíció Az amalgám égéséből származó higanygőz belélegzése, a halfogyasztás által a táplálékkal történő higanyexpozíció és a higanynak a vízi táplálékhálókban történő biológiai felhalmozódása áll a legtöbb ASGM-mel kapcsolatos tudományos kutatás középpontjában, beleértve az Amazonast is.Korábbi tanulmányok (pl. lásd Lodenius és Malm19).
A szárazföldi ökoszisztémákat is veszélyezteti az ASGM által okozott higanyexpozíció. Az ASGM-ből felszabaduló légköri Hg, mivel a GEM három fő úton térhet vissza a szárazföldi tájba20 (1. ábra): A GEM adszorbeálódhat a légkör részecskéihez, amelyeket aztán elfog felületek;A GEM közvetlenül felszívódhat a növényekben, és beépülhet a szöveteikbe;végül a GEM Hg(II)-fajtákká oxidálható, amelyek szárazon lerakhatók, légköri részecskékbe adszorbeálhatók vagy esővízbe kerülhetnek. Ezek az utak higanyt juttatnak a talajba az esővízen (azaz a fa lombkoronáján át eső csapadékon), az alomon és az alomon keresztül. csapadék, illetve csapadék. A nedves lerakódás meghatározható a nyílt terekben gyűjtött üledékben lévő higanyáramokkal. A száraz lerakódás az alomban lévő higanyáram és az őszi higanyáram összegeként mínusz a csapadékban lévő higanyáram. Számos tanulmány dokumentálták a higany feldúsulását a szárazföldi és vízi ökoszisztémákban az ASGM aktivitás közvetlen közelében (lásd például az összefoglaló táblázatot Gerson et al. 22-ben), valószínűleg mind az üledékes higanybevitel, mind pedig a közvetlen higanykibocsátás eredményeként. Az ASGM közelében a higany lerakódása a higany-arany amalgám elégetésének tudható be, nem világos, hogy ez a Hg hogyan szállítódik a regionális tájban, és az eltérő lerakódások relatív jelentőségeal utak az ASGM közelében.
A gáznemű elemi higanyként kibocsátott higany (GEM; Hg0) három légköri úton rakódhat le a tájba. Először is, a GEM ionos Hg-má (Hg2+) oxidálható, amely vízcseppekben magával ragadva a levelek felületére nedves, ill. száraz lerakódások.Másodszor, a GEM-ek adszorbeálhatják a légköri részecskéket (Hgp), amelyeket a lombozat felfog, és a vízeséseken keresztül bemosódik a tájba az elfogott ionos Hg-vel együtt. Harmadszor, a GEM felszívódhat a levélszövetbe, míg a Hg lerakódik a levélszövetben. a tájat szemétként. A lehulló vízzel és az alommal együtt a teljes higanylerakódás becsült értékének tekintendő. Bár a GEM közvetlenül a talajhoz és az alomhoz is diffundálhat és adszorbeálódhat77, előfordulhat, hogy nem ez az elsődleges útja a higanynak a szárazföldi ökoszisztémákba való bejutásának.
Arra számítunk, hogy a gáznemű elemi higany koncentrációja csökkenni fog a higanykibocsátó forrásoktól való távolság függvényében. Mivel a higanynak a tájba történő lerakódásának három útja közül kettő (az esés és az alomon keresztül) a higanynak a növények felületével való kölcsönhatásától függ, azt is megjósolhatjuk, hogy a higany milyen sebességgel kerül ki. lerakódik az ökoszisztémákba, és mennyire súlyos az állatokra nézve A hatás kockázatát a növényzet szerkezete határozza meg, amint azt az északi szélességi körök boreális és mérsékelt övi erdőiben végzett megfigyelések is mutatják23. Ugyanakkor azt is elismerjük, hogy az ASGM aktivitás gyakran előfordul a trópusokon, ahol a lombkorona szerkezete és a kitett levélterületek relatív abundanciája széles skálán mozog.A higanylerakódási útvonalak relatív jelentőségét ezekben az ökoszisztémákban nem határozták meg egyértelműen, különösen a higanykibocsátási forrásokhoz közeli erdők esetében, amelyek intenzitása ritkán figyelhető meg boreális erdőkben. tanulmányban a következő kérdéseket tesszük fel: (1) Hogyan alakul a gáznemű elemi higanykoncentráció illa lerakódási útvonalak az ASGM közelségétől és a regionális lombkorona levélterületi indexétől függően változnak?(2) A talaj higanyraktározása összefügg a légköri bemenetekkel?(3) Van-e bizonyíték arra, hogy az ASGM közelében erdőben élő énekesmadarakban megnövekedett a higany bioakkumulációja? az első, amely megvizsgálja a higanylerakódás bemeneteit az ASGM aktivitás közelében, és azt, hogy a lombkorona borítása hogyan korrelál ezekkel a mintázatokkal, és az első, amely megmérte a metilhigany (MeHg) koncentrációját a perui Amazonas tájon. Megmértük a GEM-értéket a légkörben, valamint a teljes csapadékot, penetrációt, összmennyiséget. higany és metilhigany a levelekben, az alomban és a talajban erdőkben és erdőirtott élőhelyeken a Madre de Dios folyó 200 kilométeres szakaszán Peru délkeleti részén. Feltételeztük, hogy az ASGM és a Hg-arany amalgámot égető bányavárosok közelsége lenne a legfontosabb tényezők befolyásolják a légköri Hg-koncentrációt (GEM) és a nedves Hg-lerakódást (nagy csapadék).Mivel a száraz higanylerakódás (penetráció + alom) a tr-hez kapcsolódikee lombkoronaszerkezet,21,24 azt is várjuk, hogy az erdős területek magasabb higanybevitellel rendelkeznek, mint a szomszédos erdőirtott területek, ami a magas levélterület-index és a higanymegkötési potenciál miatt egy pont különösen aggasztó.Érintetlen Amazonas-erdő.Továbbá feltételeztük, hogy a fauna a bányavárosok közelében lévő erdőkben élők higanytartalma magasabb volt, mint a bányaterületektől távol élő állatvilág.
Vizsgálataink a perui Amazonas délkeleti részén fekvő Madre de Dios tartományban zajlottak, ahol több mint 100 000 hektár erdőt irtottak ki, hogy a védett területek és nemzeti rezervátumok szomszédságában, néha azokon belül hordalékos ASGM3 keletkezzen. Kézműves és kisüzemi arany A folyók menti bányászat ebben a nyugati Amazon-régióban drámaian megnövekedett az elmúlt évtizedben25, és várhatóan növekedni fog a magas aranyárak, valamint a városi központokkal való, az óceánon túli autópályákon keresztüli jobb összeköttetések miatt. A tevékenységek folytatódnak , körülbelül 100, illetve 50 km-re az ASGM-től) – a továbbiakban: „távoli helyek” – és három bányaterületen belüli telephely – a továbbiakban: „távoli helyek” bányahely” (2A. ábra). A bányászatból kettő másodlagos erdőkben találhatók Boca Colorado és La Bellinto városok közelében, egy bányatelep pedig a Los Amigos Conservatio egy érintetlen, régi erdőjében található.n Koncesszió. Vegye figyelembe, hogy a bánya Boca Colorado és Laberinto bányáiban a higany-arany amalgám égéséből felszabaduló higanygőz gyakran előfordul, de a pontos hely és mennyiség nem ismert, mivel ezek a tevékenységek gyakran informálisak és titkosak;kombinálni fogjuk a bányászatot és a higanyt. Az ötvözet égetését összefoglalóan „ASGM tevékenységként” emlegetik. Minden telephelyen hordalékmintavevőket telepítettünk száraz és esős évszakban is a tisztásokon (erdőirtás területeken, amelyek teljesen mentesek a fás szárú növényektől) és a lombkoronák alatt (erdő). területek) összesen három szezonális eseményre (mindegyik 1-2 hónapig tart) ) A nedves lerakódást és a penetrációs cseppet külön gyűjtöttük, és passzív levegőmintavevőket telepítettek a nyílt térre a GEM gyűjtésére. A következő évben a magas lerakódás alapján Az első évben mért arányok alapján további hat Los Amigos-i erdőrészletre telepítettünk kollektorokat.
Az öt mintavételi pont térképe sárga körökben látható. Két lelőhely (Boca Manu, Chilive) a kézműves aranybányászattól távol, három lelőhely (Los Amigos, Boca Colorado és Laberinto) pedig a bányászat által érintett területeken található. , a bányavárosokat kék háromszögekkel ábrázolva. Az illusztráción egy tipikus távoli erdős és erdőirtott terület látható, amelyet bányászat érint. Minden ábrán a szaggatott vonal a két távoli terület (balra) és a három bányászat által érintett terület közötti választóvonalat ( jobbra).B A gáznemű elemi higany (GEM) koncentrációja az egyes helyszíneken a 2018-as száraz évszakban (n = 1 független minta telephelyenként; négyzet szimbólumok) és nedves évszakban (n = 2 független minta; négyzet szimbólumok) évszakban.C Összes higanykoncentráció a 2018-as száraz évszakban erdőkben (zöld boxplot) és erdőirtás (barna boxplot) gyűjtött csapadékban. Minden boxplot esetében a vonalak a mediánokat, a dobozok a Q1-et és a Q3-at mutatják, a bajusz az interkvartilis tartomány másfélszeresét (n =)Erdőterületenként 5 független minta, n = 4 független minta erdőirtási területenként).D A Ficus insipida és az Inga feuillei lombkoronájáról gyűjtött levelek teljes higanykoncentrációja a 2018-as száraz évszakban (bal tengely;sötétzöld négyzet és világoszöld háromszög szimbólumok) és a földön lévő ömlesztett alomból (jobb tengely; olajzöld kör szimbólumok) . Az értékek átlagban és szórásban vannak feltüntetve (n = 3 független minta helyenként élő leveleknél, n = 1 független minta az alomhoz.E A teljes higanykoncentráció a termőtalajban (0-5 cm) erdőkben (zöld boxplot) és erdőirtás (barna boxplot) területeken gyűjtött 2018-as száraz évszakban (n = 3 független minta telephelyenként ).A többi évszak adatait az 1.S1 és S2 ábra mutatja.
A légköri higanykoncentráció (GEM) összhangban volt az előrejelzéseinkkel, az ASGM aktivitás körüli értékek magasak – különösen a Hg-arany amalgámot égető városok környékén – és alacsonyak az aktív bányászati területektől távol eső területeken (2B. ábra). távoli területeken a GEM-koncentráció a déli féltekén körülbelül 1 ng m-326 körüli globális háttérkoncentráció alatt van. Ezzel szemben a GEM-koncentrációk mindhárom bányában 2-14-szer magasabbak voltak, mint a távoli bányákban, és a koncentrációk a közeli bányákban ( 10,9 ng m-3-ig hasonlóak voltak a városi és városi területeken tapasztaltakhoz, és néha meghaladták az Egyesült Államokban, Kína ipari zónáiban és Koreában 27. Ez a Madre de Dios-i GEM-mintázat összhangban van a higany-arany amalgám égetésével. a megemelkedett légköri higany fő forrása ebben a távoli Amazonas régióban.
Míg a tisztásokon a GEM-koncentráció a bányászat közelségét követte, a teljes higanykoncentráció a behatoló vízesésekben a bányászat közelségétől és az erdő lombkoronaszerkezetétől függött. Ez a modell azt sugallja, hogy a GEM-koncentrációk önmagukban nem jelzik előre, hogy a tájban hol rakódik le magas higany. Megmértük a legmagasabb értéket. higanykoncentráció a bányaterület érintetlen, érett erdőiben (2C. ábra). A Los Amigos természetvédelmi terület volt a legmagasabb átlagos higanykoncentráció a száraz évszakban (tartomány: 18-61 ng L-1), és összehasonlítható volt a szakirodalomban a cinóberbányászattal és ipari szénégetéssel szennyezett helyeken mért szintekre.Különbség, 28 Guizhouban, Kínában. Tudomásunk szerint ezek az értékek a maximális éves áteresztő higanyáramot jelentik, amelyet a száraz és nedves évszakok higanykoncentrációi és csapadékarányai alapján számítanak ki (71 µg m-2 év-1; 1. kiegészítő táblázat). A másik két bányatelep teljes higanytartalma nem emelkedett a távoli területekhez képest (tartomány: 8-31 ng L-1; 22-34 µg m-2 év-1). A Hg kivételével csak alumínium ill. a mangán megnövekedett áteresztőképességgel rendelkezett a bányaterületen, valószínűleg a bányászattal kapcsolatos talajtisztítás miatt;az összes többi mért fő és nyomelem nem változott a bányászat és a távoli területek között (kiegészítő adatfájl 1 ), ez a megállapítás összhangban van a levélhigany dinamikájával 29 és az ASGM amalgám égésével, nem pedig a levegőben szálló porral, mint a fő higanyforrással a behatoló esésben. .
Amellett, hogy a szemcsés és gáznemű higany adszorbenseiként szolgálnak, a növényi levelek közvetlenül felszívhatják és beépíthetik a GEM-et a szövetekbe30,31. Valójában az ASGM-aktivitáshoz közeli helyeken a szemét a higanylerakódás fő forrása. A Hg átlagos koncentrációja (0,080) –0,22 µg g-1) mindhárom bányaterület élő lombkoronalevelében mérve meghaladta a közzétett értékeket Észak-Amerika, Európa és Ázsia mérsékelt égövi, boreális és alpesi erdőiben, valamint más dél-amerikai amazóniai erdőkben. Dél-Amerikában található.Távoli területek és közeli pontforrások 32, 33, 34. A koncentrációk hasonlóak a kínai szubtrópusi vegyes erdőkben és Brazíliában az atlanti erdőkben található levélhigany koncentrációjához (2D. ábra)32, 33, 34. A GEM modellt követve a legmagasabb Az ömlesztett alomban és lombkoronalevelekben a teljes higanykoncentrációt a bányaterület másodlagos erdőiben mérték. A becsült hulladékhigany-fluxus azonban a Los Amigos-i bánya ép őserdőjében volt a legmagasabb, valószínűleg a nagyobb hulladéktömeg miatt. jelentették a perui Amazon 35-öt az alomban mért Hg alapján (átlagosan a nedves és száraz évszakok között) (3A. ábra). Ez a bemenet arra utal, hogy a bányászati területek közelsége és a fák lombkoronatakarója jelentősen hozzájárul az ASGM higanyterheléséhez ebben a régióban.
Az adatok az A erdőben és a B erdőirtási területen láthatók. Los Amigos erdőirtott területei a teljes földterület kis részét képező terepállomási tisztások. A fluxusokat nyilakkal jelöljük, és µg m-2 év-1-ben fejezzük ki. A talaj felső 0-5 cm-én a medencék körökben jelennek meg, és μg m-2-ben fejezik ki. A százalék a medencében jelenlévő higany százalékos arányát vagy metil-higany formájában áramlását jelenti. Átlagos koncentrációk a száraz évszakok között (2018 és 2019) és esős évszakok (2018) a teljes higanytartalomra a csapadék, az ömlesztett csapadék és az alom révén, a higanyterhelés becsléséhez. A metil-higanyra vonatkozó adatok a 2018-as száraz évszakon alapulnak, amely az egyetlen év, amikor mérték. Lásd a „Módszerek” című részt. az összevonási és fluxusszámításokkal kapcsolatos információkért.C Összefüggés a teljes higanykoncentráció és a levélterület-index között a Los Amigos Conservation Conservation nyolc parcellájában, közönséges legkisebb négyzetek regressziója alapján.D Összefüggés a csapadékban lévő teljes higanykoncentráció és az összhigany között.A talaj felszíni higanykoncentrációja mind az öt helyen az erdőkben (zöld körök) és az erdőirtás (barna háromszögek) régiókban, a közönséges legkisebb négyzetek regressziója szerint (a hibasávok szórást mutatnak).
A hosszú távú csapadék- és alomadatok felhasználásával a három kampány penetrációjának és alomhiganytartalmának méréseit skálázhattuk, hogy becslést adjunk a Los Amigos Conservation Concession (penetráció + alommennyiség + csapadék) éves légköri higanyáramáról. Egy előzetes becslés. Azt találtuk, hogy az ASGM tevékenységgel szomszédos erdőrezervátumokban a légköri higanyáram több mint 15-ször magasabb, mint a környező erdőirtott területeken (137 versus 9 µg Hg m-2 év-1; 3. A, B ábra). Ez az előzetes a Los Amigos-i higanyszintek becsült értéke meghaladja a korábban közölt higanyáramot észak-amerikai és európai erdők pontszerű higanyforrásai közelében (pl. szénégetés), és összevethető az ipari Kínában mért értékekkel 21,36 .Összevetve körülbelül 94 A Los Amigos védett erdeiben a teljes higanylerakódás %-a száraz lerakódásból származik (penetráció + alom – csapadékhigany), ami jóval nagyobb, mint a legtöbb más erdőben.Ezek az eredmények rávilágítanak az ASGM száraz lerakódása miatt az erdőkbe jutó higany megnövekedett szintjére, valamint az erdő lombkorona fontosságára az ASGM-ből származó higany légkörből való eltávolításában. Arra számítunk, hogy az ASGM közelében lévő erdős területeken megfigyelhető erősen dúsított Hg-lerakódási mintázat tevékenység nem csak Perura jellemző.
Ezzel szemben a bányászati területeken az erdőirtott területeken alacsonyabb a higanyszint, főleg a heves csapadék miatt, és csekély a higanybevitel az esés és az alom miatt. A bányaterület ömlesztett üledékeiben a teljes higany koncentrációja hasonló volt a távoli területeken mértekhez (2C. ábra). ).Az összes higany átlagos koncentrációja (tartomány: 1,5–9,1 ng L-1) a száraz évszak tömeges csapadékában alacsonyabb volt, mint a New York-i Adirondacks37 korábban bejelentett értékek, és általában alacsonyabb volt, mint a távoli amazóniai régiókban38. a Hg ömlesztett csapadékbevitele alacsonyabb volt (8,6-21,5 µg Hg m-2 év-1) a szomszédos erdőirtott területen, mint a bányaterület GEM-, átmenő- és alomkoncentrációs mintázata, és nem tükrözi a bányászat közelségét .Mivel az ASGM erdőirtást igényel,2,3 a megtisztított területeken, ahol a bányászati tevékenységek koncentrálódnak, alacsonyabb a légköri lerakódásból származó higanybevitel, mint a közeli erdős területeken, bár az ASGM nem légköri közvetlen kibocsátása (pl.s elemi higanykiömlések vagy meddők) valószínűleg nagyon magas.Magas 22.
A perui Amazonason megfigyelt higanyáram-változásokat a száraz évszakban (erdő és erdőirtás) tapasztalható nagy különbségek okozzák a területeken belül és azok között (2. ábra). Ezzel szemben minimális különbségeket láttunk a telephelyeken belül és a telephelyek között, valamint alacsony Hg fluxusok az esős évszakban (1. kiegészítő ábra). Ez a szezonális különbség (2B. ábra) a száraz évszakban a bányászat és a portermelés nagyobb intenzitásának tudható be. A megnövekedett erdőirtás és a száraz évszakban a csapadék csökkenése növelheti a port termelést, ezáltal növelve a higanyt elnyelő légköri részecskék mennyiségét. A száraz évszakban a higany- és portermelés hozzájárulhat az erdőirtáson belüli higanyáram-mintázatokhoz a Los Amigos Conservation Concession erdős területeihez képest.
Mivel a perui Amazonas ASGM-ből származó higanybevitel elsősorban az erdei lombkoronával való kölcsönhatás révén rakódik le a szárazföldi ökoszisztémákba, megvizsgáltuk, hogy a nagyobb lombkorona-sűrűség (azaz a levélterület-index) magasabb higanybevitelhez vezet-e. Los Amigos érintetlen erdejében A természetvédelmi koncesszióban 7, különböző lombkorona sűrűségű erdőrészletről gyűjtöttük be a csepphullást. Azt találtuk, hogy a levélterület-index erős előrejelzője volt a teljes higanybevitelnek az esés során, és az átlagos teljes higanykoncentráció az esésig nőtt a levélterület indexével (3C. ábra). ).Sok más változó is befolyásolja a leejtés során a higanybevitelt, beleértve a levelek korát34, a levelek érdességét, a sztóma sűrűségét, a szél sebességét39, a turbulenciát, a hőmérsékletet és a száradás előtti időszakokat.
A legmagasabb higanylerakódási arányokkal összhangban a Los Amigos erdőterület felső talajrétegében (0-5 cm) volt a legmagasabb teljes higanykoncentráció (140 ng g-1 a 2018-as száraz évszakban; 2E. ábra). Ezenkívül a higanykoncentráció dúsított a teljes mért függőleges talajprofilon (138–155 ng g-1 tartomány 45 cm mélységben; 3. kiegészítő ábra). Az egyetlen olyan helyszín, amely magas felszíni higanykoncentrációt mutatott a talajban a 2018-as száraz évszakban, egy közeli erdőirtás volt. bányaváros (Boca Colorado). Ezen a helyen azt feltételeztük, hogy a rendkívül magas koncentrációk az elemi higany fúzió közbeni lokális szennyeződésének tudhatók be, mivel a koncentrációk nem emelkedtek a mélységben (>5 cm). A légköri higanylerakódás frakciója A lombkorona borítása miatt a talajból való kiszabadulás miatt elvesztett higany (azaz a légkörbe kerülő higany) szintén jóval alacsonyabb lehet az erdős területeken, mint az erdőirtott területeken40, ami arra utal, hogy a higany jelentős része megőrzésre rakódik le.A terület a talajban marad. A Los Amigos Conservation Conservation őserdőjében a talaj összhiganytartalma 9100 μg Hg m-2 volt az első 5 cm-en, és több mint 80 000 μg Hg m-2 az első 45 cm-en belül.
Mivel a levelek elsősorban a légköri higanyt szívják fel a talajhigany helyett,30,31, majd leeséssel szállítják a higanyt a talajba, lehetséges, hogy a higany magas lerakódási sebessége befolyásolja a talajban megfigyelhető mintákat. Erős korrelációt találtunk az átlagos összmennyiség között. a higanykoncentráció a termőtalajban és a teljes higanykoncentráció az összes erdőterületen, míg a feltalaj higanytartalma és a teljes higanykoncentráció között nem volt összefüggés a nagy mennyiségű csapadékban az erdőirtott területeken (3D. ábra). Hasonló mintázatok mutatkoztak meg a termőtalaj higanymedencéi és a higanykészletek közötti összefüggésben is. összes higanyfluxus az erdős területeken, de nem az erdőirtás területeken (talaj higanymedencéi és a csapadék összes higanyárama).
Szinte minden, az ASGM-hez kapcsolódó szárazföldi higanyszennyezéssel kapcsolatos tanulmány a teljes higany mérésére korlátozódott, de a metil-higany koncentrációja határozza meg a higany biológiai hozzáférhetőségét, valamint az azt követő tápanyag-felhalmozódást és expozíciót. A szárazföldi ökoszisztémákban a higanyt a mikroorganizmusok metilálják anoxikus körülmények között41,42, így van. általában úgy gondolják, hogy a hegyvidéki talajokban alacsonyabb a metilhigany koncentrációja. Először azonban regisztráltunk mérhető MeHg koncentrációt amazóniai talajokban az ASGM közelében, ami arra utal, hogy a megnövekedett MeHg koncentráció túlmutat a vízi ökoszisztémákon és az ASGM által érintett területeken a szárazföldi környezetbe is. , beleértve azokat is, amelyek az esős évszakban víz alá kerülnek.Talaj és azok, amelyek egész évben szárazak maradnak. A metil-higany legmagasabb koncentrációja a termőtalajban a 2018-as száraz évszakban a bánya két erdős területén (Boca Colorado és Los Amigos Reserve; 1,4 ng MeHg g−1, 1,4% Hg MeHg-ban) fordult elő. és 1,1 ng MeHg g-1, 0,79% Hg-nél (MeHg-ban). Mivel a metil-higany formájú higany százalékos aránya hasonló a világ más szárazföldi helyeihez (4. kiegészítő ábra), úgy tűnik, hogy a metil-higany magas koncentrációja Ennek oka a magas teljes higanybevitel és az összes higany nagy mennyiségben való tárolása a talajban, nem pedig a rendelkezésre álló szervetlen higany nettó metil-higanyná való átalakulása (5. kiegészítő ábra). Eredményeink a perui Amazonas ASGM közelében lévő talajokban végzett első metil-higany mérések eredményei. Más tanulmányok magasabb metil-higany-termelésről számoltak be az elárasztott és száraz tájakon43,44, és magasabb metil-higany-koncentrációra számítunk a közeli, szezonális és állandó vizes élőhelyeken.hasonló higanyterhelések.Bár a metil-higany Azt, hogy az aranybányászati tevékenységek közelében van-e toxicitási kockázat a szárazföldi vadon élő állatokra, még mindig meg kell határozni, de ezek az ASGM-tevékenységhez közeli erdők a higany szárazföldi táplálékhálókban történő bioakkumulációjának gócpontjai lehetnek.
Munkánk legfontosabb és újszerű következménye, hogy dokumentáljuk nagy mennyiségű higany szállítását az ASGM-mel szomszédos erdőkbe. Adataink szerint ez a higany a szárazföldi táplálékhálókban is elérhető, és azokon keresztül mozog. Ezenkívül jelentős mennyiségű higany biomasszában és talajban raktározódnak, és valószínűleg a földhasználat megváltozásával4 és erdőtüzekkel együtt szabadulnak fel. A délkelet-perui Amazonas a gerincesek és rovarok taxonjainak egyik biológiailag legváltozatosabb ökoszisztémája a Földön. Nagy szerkezeti összetettség az érintetlen ősi trópusi területen Az erdők elősegítik a madarak biológiai sokféleségét,48 és fülkéket biztosítanak az erdőben élő fajok széles körének49.Ennek eredményeként Madre de Dios területének több mint 50%-a védett területként vagy nemzeti rezervátumként van kijelölve50.Nemzetközi nyomás az illegális ASGM tevékenység ellenőrzésére A Tambopata Nemzeti Rezervátum jelentősen megnőtt az elmúlt évtizedben, ami a perui kormány jelentős végrehajtási intézkedéséhez (Operación Mercurio) vezetettEredményeink azonban azt sugallják, hogy az amazóniai biodiverzitás alapjául szolgáló erdők összetettsége miatt a régió rendkívül érzékeny a higanyterhelésre és -tárolásra olyan tájakon, ahol megnövekedett az ASGM-hez kapcsolódó higanykibocsátás, ami globális higanyáramláshoz vezet a vízen keresztül.A mennyiségre vonatkozó legmagasabb mérési adat az ASGM közelében lévő érintetlen erdőkben megemelkedett avarhiganyáramra vonatkozó előzetes becsléseinken alapul. Míg vizsgálatainkat védett erdőkben végeztük, a megnövekedett higanybevitel és -visszatartás mintája minden őseredetű őserdőre vonatkozna. az ASGM tevékenység közelében, beleértve a pufferzónákat is, így ezek az eredmények összhangban vannak a védett és nem védett erdőkkel.A védett erdők hasonlóak. Ezért az ASGM-nek a higanytartalmú tájakra gyakorolt kockázata nem csak a higany légköri kibocsátáson, kiömlésen és zagyon keresztül történő közvetlen behozatalához kapcsolódik, hanem a táj azon képességéhez is, hogy felfogja, tárolja és biológiailag hozzáférhetőbb higanyt alakítson át. formák.potenciállal kapcsolatos.metil-higany, amely a globális higanymedencékre és a szárazföldi élővilágra gyakorolt eltérő hatásokat mutatja a bányászat közelében lévő erdőborítás függvényében.
A légköri higany megkötésével a kézműves és kisüzemi aranybányászat közelében lévő érintetlen erdők csökkenthetik a közeli vízi ökoszisztémák és a globális légköri higanytározók higanykockázatát. Ha ezeket az erdőket kiterjesztik bányászat vagy mezőgazdasági tevékenység céljából, a maradék higany átkerülhet a szárazföldről a vízi környezetbe. ökoszisztémák erdőtüzek, menekülés és/vagy lefolyás révén45, 46, 51, 52, 53. A perui Amazonasban évente körülbelül 180 tonna higanyt használnak fel az ASGM-ben54, amelynek körülbelül egynegyede kerül a légkörbe55, tekintettel a természetvédelmi koncesszióra. Los Amigosban. Ez a terület körülbelül 7,5-szerese a Madre de Dios régió védett területeinek és természetvédelmi területeinek teljes területének (körülbelül 4 millió hektár), amely a legnagyobb arányú védett területtel rendelkezik bármely másik perui tartományban, és ezek nagy kiterjedésű ép erdőterület.Részben kívül esik az ASGM és a higany lerakódási sugarán. Így az érintetlen erdőkben a higany megkötése nem elegendő ahhoz, hogy megakadályozza az ASGM-ből származó higany regionális és globális légköri higanykészletekbe jutását, ami az ASGM-higanykibocsátás csökkentésének fontosságára utal. A szárazföldi rendszerekben tárolt higanyt nagymértékben befolyásolják a természetvédelmi politikák. Az érintetlen erdők kezelésével kapcsolatos jövőbeli döntések, különösen az ASGM tevékenység közelében lévő területeken, hatással vannak a higany mobilizálására és biológiai hozzáférhetőségére most és az elkövetkező évtizedekben.
Még ha az erdők meg tudnák kötni a trópusi erdőkben felszabaduló összes higanyt, az nem jelentene csodaszert a higanyszennyezésre, mivel a szárazföldi táplálékhálók is érzékenyek lehetnek a higanyra. Nagyon keveset tudunk az érintetlen erdők biótájának higanykoncentrációjáról, de ezek az elsők. a szárazföldi higanylerakódások és a talajban lévő metilhigany mérései arra utalnak, hogy a talajban lévő magas higanyszint és a magas metil-higanytartalom növelheti az ezekben az erdőkben élők expozícióját.Kockázatok a magas tápértékű fogyasztók számára.A mérsékelt övi erdőkben a szárazföldi higany bioakkumulációjával kapcsolatos korábbi tanulmányok adatai azt találták, hogy a madarak vérének higanykoncentrációja korrelál az üledékekben lévő higanykoncentrációval, és a teljes egészében szárazföldi táplálékot fogyasztó énekesmadarak higanykoncentrációt mutathatnak. csökkent szaporodási teljesítménnyel és sikerrel, csökkent utódok túlélésével, gyengébb fejlődéssel, viselkedési változásokkal, fiziológiai stresszel és mortalitással58,59. Ha ez a modell igaz a perui Amazonasra, az érintetlen erdőkben előforduló magas higanyáram magas higanykoncentrációhoz vezethet a madarakban és más élőlényekben, lehetséges káros hatásokkal. Ez különösen azért aggasztó, mert a régió a biodiverzitás globális gócpontja60. Ezek az eredmények aláhúzzák annak fontosságát, hogy megakadályozzák a kézműves és kisüzemi aranybányászatot a nemzeti védett területeken és a környező pufferzónákon belül. őket.Az ASGM tevékenység formalizálásaAz es15,16 olyan mechanizmus lehet, amely biztosítja, hogy a védett területeket ne használják ki.
Annak felmérésére, hogy ezeken az erdős területeken lerakódott higany bekerül-e a szárazföldi táplálékhálózatba, megmértük a Los Amigos-rezervátum (bányászat által érintett) és a Cocha Cashu biológiai állomás (nem érintett öreg madarak) több ott élő énekesmadár farktollait.teljes higanykoncentráció.növő erdő), 140 km-re a legfelsőbb Bokamanu-mintavételi helyünktől. Mindhárom faj esetében, ahol több egyedből vettek mintát minden helyen, a Los Amigos madarakban a Hg emelkedett a Cocha Cashuhoz képest (4. ábra). mintázat megmaradt a táplálkozási szokásoktól függetlenül, mivel mintánkban szerepelt az aljnövényzetű evőellenes Myrmotherula axillaris, a hangyák által követett evőellenes Phlegopsis nigromaculata és a gyümölcsevő 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]). A 10 Phlegopsis nigromaculata közül A Los Amigosban mintavételezett egyedek közül 3 haladta meg az EC10-et (hatékony koncentráció a szaporodási siker 10%-os csökkenéséhez), 3 haladta meg az EC20-at, 1 haladta meg az EC30-at (lásd az Evers58-ban az EK-kritériumokat), és egyetlen Cocha sem haladta meg az EC10-et. Ezek az előzetes az ASGM tevékenységgel szomszédos védett erdőkből származó énekesmadarak átlagos higanykoncentrációja 2-3-szor magasabb,és az akár 12-szer magasabb egyedi higanykoncentráció aggodalomra ad okot, hogy az ASGM-ből származó higanyszennyeződés bejuthat a szárazföldi táplálékhálózatokba.Ezek az eredmények alátámasztják az ASGM tevékenység megelőzésének fontosságát a nemzeti parkokban és a környező pufferzónákban.
Az adatokat a Los Amigos Conservation Concessionsnél gyűjtötték (n = 10 a Myrmotherula axillaris [alulról invertivore] és a Phlegopsi nigromaculata [hangyakövető invertivore] esetében, n = 46 a Pipra fasciicauda [gyümölcsevő] esetében; piros háromszög szimbólum) és távoli helyeken Cocha-ban. Kashu Biológiai Állomás (n = 2 fajonként; zöld kör szimbólumok).Az effektív koncentrációk (EC-k) kimutatták, hogy 10%, 20% és 30%-kal csökkentik a szaporodási sikert (lásd Evers58).Madárfotók módosítva Schulenbergből65.
2012 óta az ASGM kiterjedése a perui Amazonason több mint 40%-kal nőtt a védett területeken, és 2,25-tel vagy még többet a nem védett területeken. A higany kisüzemi és kisüzemi aranybányászatban való folyamatos használata pusztító hatással lehet a vadon élő állatokra. Még ha a bányászok azonnal abbahagyják is a higany használatát, ennek a szennyező anyagnak a talajban lévő hatása évszázadokig tarthat, ami növelheti az erdőirtásból és erdőtüzekből származó veszteségeket61,62. Így az ASGM-ből származó higanyszennyezés hosszú távú lehet. az ASGM-mel szomszédos érintetlen erdők élővilágára gyakorolt hatások, a jelenlegi kockázatok és a jövőbeni kockázatok a legmagasabb természetvédelmi értékű öreg erdőkben a higany kibocsátásából eredően.és újraaktiválás a szennyeződési lehetőség maximalizálása érdekében. Az a megállapításunk, hogy a szárazföldi bióta jelentős veszélynek lehet kitéve az ASGM által okozott higanyszennyeződés kockázatának, további lendületet ad az ASGM-ből származó higanykibocsátás csökkentésére irányuló további erőfeszítéseknek. Ezek az erőfeszítések a viszonylag egyszerű higanybefogástól kezdve számos megközelítést tartalmaznak. a desztillációs rendszereket nagyobb kihívást jelentő gazdasági és társadalmi beruházások felé, amelyek formalizálják a tevékenységet és csökkentik az illegális ASGM gazdasági ösztönzőit.
Öt állomásunk van a Madre de Dios folyó 200 km-es körzetében. A mintavételi helyeket az intenzív ASGM-tevékenységhez való közelségük alapján választottuk ki, körülbelül 50 km-re az egyes mintavételi helyek között, amelyek a Madre de Dios folyón keresztül érhetők el (2A. ábra). kiválasztottunk két bányászat nélküli lelőhelyet (Boca Manu és Chilive, körülbelül 100, illetve 50 km-re az ASGM-től), a továbbiakban „távoli lelőhelyek”. két bányaterület másodlagos erdőben Boca Colorado és Laberinto városok közelében, és egy bányaterület érintetlen őserdőben. Los Amigos védelmi koncessziók. Felhívjuk figyelmét, hogy a bányaterületen található Boca Colorado és Laberinto telephelyeken az égésből higanygőz szabadul fel A higany-arany amalgám használata gyakori előfordulás, de a pontos hely és mennyiség nem ismert, mivel ezek a tevékenységek gyakran illegálisak és titkosak;kombinálni fogjuk a bányászatot és a higanyt. Az ötvözet égetését összefoglalóan „ASGM tevékenységként” emlegetik. A 2018-as száraz évszakban (2018. július és augusztus) és a 2018-as esős évszakban (2018. december) tisztásokon (fás szárú növényektől teljesen mentes erdőirtás területek), ill. fa lombkoronák alatt (erdőterületeken) öt helyen hordalékmintavevőket helyeztünk el, 2019 januárjában pedig a nedves lerakódás (n = 3) és a penetrációs csepp (n = 4) gyűjtésére. A csapadékmintákat négy héten keresztül gyűjtöttük száraz évszakban és két-három hét az esős évszakban. A száraz évszak mintavételének második évében (2019 júliusában és augusztusában) gyűjtőket (n = 4) telepítettünk további hat erdőrészletre Los Amigosban öt hétre, a az első évben mért magas lerakódási arányok, Los Amigosban összesen 7 erdőrészlet és 1 erdőirtási parcella található. A parcellák közötti távolság 0,1-2,5 km volt. Parcellánként egy GPS-útpontot gyűjtöttünk egy kézi Garmin GPS segítségével.
A 2018-as száraz évszakban (2018. július-augusztus) és a 2018-as esős évszakban (2018. december - 2019. január) mind az öt telephelyünkön passzív levegő-mintavevőket telepítettünk a higanyhoz két hónapra (PAS). Telephelyenként egy PAS-mintavevő került telepítésre. a száraz évszakban két PAS mintavevőt telepítettek az esős évszakban. A PAS (McLagan és munkatársai 63) passzív diffúzióval és kénnel impregnált szénszorbensre (HGR-AC) történő adszorpcióval gyűjti össze a gáznemű elemi higanyt (GEM) a Radiello© diffúziós gát. A PAS diffúziós gátja gátként működik a gáznemű szerves higanyfajták átjutása ellen;ezért csak a GEM adszorbeálódik a 64-es szénnel.Műanyag kábelkötegelőkkel rögzítettük a PAS-t a talaj felett körülbelül 1 m-re lévő oszlophoz.Minden mintavevőt parafóliával lezártunk, vagy visszazárható kétrétegű műanyag zacskókban tároltuk a telepítés előtt és után. begyűjtött szabadföldi vakpróba és utazási vak PAS a mintavétel, a szántóföldi tárolás, a laboratóriumi tárolás és a mintaszállítás során bevitt szennyeződés felmérésére.
Mind az öt mintavételi hely kiépítése során három csapadékgyűjtőt helyeztünk el a higanyelemzésekhez és két gyűjtőt az egyéb kémiai elemzésekhez, valamint négy átmenő gyűjtőt a higanyelemzéshez az erdőirtás területén.kollektor és két kollektor egyéb kémiai elemzésekhez.A kollektorok egy méterrel vannak egymástól.Megjegyzendő, hogy bár minden telephelyen azonos számú kollektor van felszerelve, bizonyos gyűjtési időszakokban kisebb mintamérettel rendelkezünk a helyszín elárasztása, az emberiség miatt. a gyűjtők zavarása, valamint a csövek és a gyűjtőpalackok közötti csatlakozási hibák. Minden erdőben és erdőirtásnál az egyik higanyelemző gyűjtő egy 500 ml-es, míg a másik egy 250 ml-es palackot tartalmazott;az összes többi kémiai analízishez használt gyűjtő egy 250 ml-es palackot tartalmazott. Ezeket a mintákat hűtve tároltuk fagyasztásig, majd jégen szállították az Egyesült Államokba, majd az elemzésig fagyasztva tartották. A higanyelemző gyűjtő egy üvegtölcsérből áll, amelyet átengedtek. egy új sztirol-etilén-butadién-sztirol blokkpolimer (C-Flex) csövön keresztül egy új polietilén-tereftalát észter-kopoliészter-glikol (PETG) palackkal, amely párazárként működik. Kihelyezéskor az összes 250 ml-es PETG-palack megsavanyodott 1 ml fémminőségű sósavval (HCl) és az összes 500 ml-es PETG palackot 2 ml fémminőségű HCl-vel savanyítottuk. Az egyéb kémiai elemzésekhez használt gyűjtő egy műanyag tölcsérből áll, amely egy polietilén palackhoz van csatlakoztatva új C-Flex csővel, egy hurok, amely párazárként működik.Minden üvegtölcsért, műanyag tölcsért és polietilén palackot savval kimostak a kihelyezés előtt.Mintákat gyűjtöttünk a tiszta kéz-piszkos kéz protokoll (EPA Method 1669) alkalmazásával, és a sampon tartottuk.a lehető leghidegebbnek kell lennie az Egyesült Államokba való visszatérésig, majd a mintákat 4 °C-on tároltuk az elemzésig. Az ezzel a módszerrel végzett korábbi vizsgálatok azt mutatták, hogy a laboratóriumi vakpróbák 90-110%-a a kimutatási határ alatt volt, és a standard tüskék37.
Mind az öt helyen gyűjtöttük a leveleket lombkoronalevélként, levélmintákat, friss almot és tömeges almot gyűjtöttünk a tiszta kéz-piszkos kéz protokollal (EPA Method 1669). Minden mintát a SERFOR gyűjtési engedélye alapján gyűjtöttünk. , Peru, és az Egyesült Államokba importált USDA importengedéllyel.Két fafaj lombkoronaleveleit gyűjtöttük, amelyek minden helyszínen megtalálhatók: egy feltörekvő fafaj (Ficus insipida) és egy közepes méretű fa (Inga feuilleei). fák lombkoronájából a Notch Big Shot csúzli segítségével a 2018-as száraz évszakban, a 2018-as esős évszakban és a 2019-es száraz évszakban (n = 3 fajonként). Levélfogási mintákat (n = 1) gyűjtöttünk úgy, hogy minden parcelláról gyűjtöttük a leveleket 2 m-nél alacsonyabb ágak a talaj felett a 2018-as száraz évszakban, a 2018-as esős évszakban és a 2019-es száraz évszakban. 2019-ben 6 további erdőrészletről is gyűjtöttünk levélfogó mintákat (n = 1) Los Amigosban. Gyűjtöttünk friss alom („ömlesztett alom”) műanyag hálóval bélelt kosarakban(n = 5) a 2018-as esős évszakban mind az öt erdőterületen, és a 2019-es száraz évszakban a Los Amigos-parcellán (n = 5). Vegye figyelembe, hogy bár minden helyen konzisztens számú kosarat helyeztünk el, bizonyos gyűjtési időszakokban , a mintaméretünk kisebb volt a telephely elárasztása és a gyűjtőkbe való emberi beavatkozás miatt.Minden szemeteskosár a vízgyűjtőtől egy méteren belül van elhelyezve.A 2018-as száraz évszakban, a 2018-as esős évszakban ömlesztett alommintaként gyűjtöttünk alommintát. a 2019-es száraz évszak. A 2019-es száraz évszakban szintén nagy mennyiségű almot gyűjtöttünk az összes Los Amigos parcellánkon. Minden levélmintát lehűtöttünk, amíg le nem fagyasztható fagyasztóval, majd jégen szállítottuk az Egyesült Államokba, majd feldolgozásig fagyasztva tároljuk.
Talajmintákat gyűjtöttünk három példányban (n = 3) mind az öt helyszínről (nyílt és lombkorona) és a Los Amigos parcelláról a 2019-es száraz évszakban mindhárom szezonális esemény során. Minden talajmintát a csapadékgyűjtőtől számított egy méteren belül gyűjtöttünk. talajmintákat gyűjtöttünk az alomréteg (0–5 cm) alatti termőtalajként talajmintavevővel. Ezenkívül a 2018-as száraz évszakban akár 45 cm mély talajmagokat is gyűjtöttünk, és öt mélységi szegmensre osztottuk. A Laberintonál csak egy talajprofilt gyűjtsünk, mert a talajvíz közel van a talajfelszínhez.Minden mintát a tiszta kéz-piszkos kéz protokoll (EPA Method 1669) szerint gyűjtöttünk.Minden talajmintát hűtöttünk, amíg le nem fagyasztható fagyasztóval, majd szállítjuk. jégen az Egyesült Államokba, majd feldolgozásig fagyasztva tárolják.
Hajnalban és alkonyatkor állított ködfészket használjon a madarak befogására a nap leghűvösebb időszakában.A Los Amigos rezervátumban kilenc helyen öt ködfészket (1,8 × 2,4) helyeztünk el. A Cocha Cashu Bio Station állomáson 8-tól 10 ködfészek (12 x 3,2 m) 19 helyen.Mindkét helyen begyűjtöttük minden madár első központi farktollait, vagy ha nem, akkor a következő legrégebbi tollat.A tollakat tiszta Ziploc zacskóban vagy szilikonos manila borítékban tároljuk.Gyűjtöttük fényképes feljegyzések és morfometriai mérések a fajok azonosítására Schulenberg szerint65. Mindkét vizsgálatot a SERFOR támogatta, és az Állatkutatási Tanács (IACUC) engedélyével. A madártollak Hg-koncentrációinak összehasonlításakor azokat a fajokat vizsgáltuk, amelyek tollait a Los Amigos Conservation Concession keretében gyűjtöttük. és a Cocha Cashu Biológiai Állomás (Myrmotherula axillaris, Phlegopsis nigromaculata, Pipra fasciicauda).
A Leaf Area Index (LAI) meghatározásához a lidar adatokat a GatorEye Unmanned Aerial Laboratory nevű, szenzorfúziós pilóta nélküli légirendszerrel gyűjtöttük (a részletekért lásd a www.gatoreye.org webhelyet, amely a „2019 Peru Los Friends” júniusi linken is elérhető ) 66. A lidart a Los Amigos Conservation Conservationnél gyűjtötték 2019 júniusában, 80 m magasságban, 12 m/s repülési sebességgel és 100 m távolsággal a szomszédos útvonalak között, így az oldalirányú eltérés lefedettségi aránya elérte a 75-öt. %.A függőleges erdőprofilon elosztott pontok sűrűsége meghaladja a 200 pontot négyzetméterenként. A repülési terület átfedi a Los Amigos-i összes mintavételi területet a 2019-es száraz évszakban.
A PAS által gyűjtött GEM-ek teljes Hg-koncentrációját termikus deszorpciós, fúziós és atomabszorpciós spektroszkópiával (USEPA Method 7473) határoztuk meg Hydra C műszerrel (Teledyne, CV-AAS). A CV-AAS-t a National Institute of Standards segítségével kalibráltuk. és technológia (NIST) szabványos referenciaanyag 3133 (Hg standard oldat, 10,004 mg g-1) 0,5 ng Hg kimutatási határral. Folyamatos kalibrációs ellenőrzést (CCV) végeztünk a NIST SRM 3133 és minőség-ellenőrzési szabványok (QCS) segítségével NIST segítségével 1632e (bitumenes szén, 135,1 mg g-1). Minden mintát egy másik csónakba osztottunk, két vékony nátrium-karbonát (Na2CO3) por közé helyeztük, és vékony alumínium-hidroxiddal (Al(OH)) fedtük be. 3) Por. minden edény és aA teljes HGR-AC szorbens tartalom a PAS-ban.Tekintettel arra, hogy a 2018-as száraz évszakban minden helyszínről csak egy PAS-mintát gyűjtöttek koncentrációméréshez, a módszer minőség-ellenőrzése és -biztosítása a minták csoportosításával, monitorozási vakpróbákkal, belső standardokkal és mátrixszal történt. -egyeztetett kritériumokkal.A 2018-as esős évszakban megismételtük a PAS minták mérését.Az értékeket akkor tekintettük elfogadhatónak, ha a CCV és a mátrixillesztett standard mérések relatív százalékos különbsége (RPD) az elfogadható érték 5%-án belül volt. érték, és minden eljárási vakpróba a kimutatási határ (BDL) alatt volt. A PAS-ban mért teljes higanyt vakpróbával korrigáltuk a terepi és kioldási vakpróbákból meghatározott koncentrációk felhasználásával (0,81 ± 0,18 ng g-1, n = 5). GEM-et számoltunk koncentrációk az adszorbeált higany vakpróbával korrigált össztömege osztva a kijutási idővel és a mintavételi sebességgel (az egységnyi idő alatt a gáznemű higany eltávolításához szükséges levegő mennyisége;0,135 m3 nap-1)63,68, a World Weather Online-ból a hőmérsékletre és a szélre korrigálva. A Madre de Dios régióra kapott átlagos hőmérséklet- és szélmérések68. A mért GEM-koncentrációkra jelentett standard hiba egy külső szabvány hibáján alapul futtatni a minta előtt és után.
A vízminták teljes higanytartalmát legalább 24 órás bróm-kloridos oxidációval elemeztük, majd ón-klorid redukcióval, öblítéssel és csapda analízissel, hideggőz atomfluoreszcencia spektroszkópiával (CVAFS) és gázkromatográfiás (GC) elválasztással (EPA módszer) követtük. 1631. számú Tekran 2600 Automatic Total Mercury Analyzer, Rev. E). CCV-t végeztünk a 2018-as száraz évszak mintáin Ultra Scientific tanúsított vizes higanystandardok (10 μg L-1) és kezdeti kalibrálási ellenőrzés (ICV) segítségével, NIST tanúsított referenciaanyag használatával. 1641D (higany a vízben, 1,557 mg kg-1) ) 0,02 ng L-1 kimutatási határértékkel. A 2018-as nedves évszak és a 2019-es száraz évszak mintáihoz a Brooks Rand Instruments Total Mercury Standard (1,0 ng L-1) szabványt használtuk. ) a kalibráláshoz és a CCV-hez, valamint a SPEX Centriprep induktív csatolású plazma tömegspektrometriához (ICP-MS) többelemes ICV-oldat standard 2 A-hoz, 0,5 ng L-1 kimutatási határral.Minden standard visszanyerése az elfogadható értékek 15%-án belül van.A d vakpróbák, az emésztési vakok és az analitikai vakok mind BDL-ek.
Öt napig fagyasztva szárítottuk a talaj- és levélmintákat. A mintákat homogenizáltuk, és hőbontással, katalitikus redukcióval, fúzióval, deszorpciós és atomabszorpciós spektroszkópiával (EPA módszer 7473) egy Milestone Direct Mercury Analyzer (DMA) segítségével elemeztük az összes higanyt. -80). A 2018-as száraz évszak mintáihoz DMA-80 teszteket végeztünk NIST 1633c (pernye, 1005 ng g-1) és a Kanadai Nemzeti Kutatási Tanács által tanúsított MESS-3 (tengeri üledék, 91 ng g) referenciaanyag segítségével. -1).Kalibráció.NIST 1633c-t használtunk CCV-hez és MS-hez és MESS-3-at a QCS-hez 0,2 ng Hg kimutatási határértékkel. A 2018-as nedves évszak és a 2019-es száraz évszak mintáihoz a DMA-80-at a Brooks Rand Instruments Total Mercury Standard (1.0) segítségével kalibráltuk. ng L−1). A 2709a NIST szabvány referenciaanyagot (San Joaquin talaj, 1100 ng g-1) használtuk a CCV-hez és MS-hez, a DORM-4-et (halfehérje, 410 ng g-1) pedig a QCS-hez 0,5-ös kimutatási határral. ng Hg. Minden évszakban az összes mintát kétszeres és elfogadott értékekben elemeztük, amikor a két minta közötti RPD 10% között volt. Az összes standard és mátrixcsúcs átlagos visszanyerése az elfogadható értékek 10%-án belül volt, és minden vakminta BDL. Minden jelentett koncentráció száraz tömeg.
Elemeztük a metil-higanyt mindhárom szezonális tevékenységből származó vízmintákban, a 2018-as száraz évszak levélmintáit és mindhárom szezonális tevékenység talajmintáit. A vízmintákat nyomnyi minőségű kénsavval extraháltuk legalább 24 órán keresztül, 69 emésztett levelet 2 db. %-os kálium-hidroxid metanolban legalább 48 órán keresztül 55 °C-on legalább 70 órán át, és a talajt mikrohullámú sütőben emésztjük nyomokban fémminőségű HNO3 savval71,72.A 2018-as száraz évszak mintáit vízetilezéssel nátrium-tetraetilboráttal, öblítéssel és csapdával, valamint CVAFS-sel elemeztük Tekran 2500 spektrométeren (EPA módszer 1630). A Frontier Geosciences által akkreditált laboratóriumi MeHg szabványokat és üledék QCS-t használtunk ERM CC580 kalibrációval és CC580 forV-vel. a módszer kimutatási határa 0,2 ng L-1. A 2019-es száraz évszak mintáit nátrium-tetraetil-boráttal elemeztük víz etilezésre, öblítésre és csapdára, CVAFS-t, GC-t és ICP-MS-t Agilent 770-en (EPA módszer 1630)73. Használtuk. A Brooks Rand Instruments metilhigany-standardok (1 ng L-1) a kalibráláshoz és a CCV-hez 1 pg-os módszer-észlelési határértékkel. Az összes etalon az összes évszakra vonatkozóan az elfogadható értékek 15%-án belül tért vissza, és minden vakpróba BDL volt.
Biodiverzitási Intézetünk Toxikológiai Laboratóriumában (Portland, Maine, USA) a módszer kimutatási határa 0,001 μg g-1 volt. A DMA-80-at DOLT-5 (halmáj, 0,44 μg g-1), CE-464 (5,24) segítségével kalibráltuk. μg g-1) és NIST 2710a (Montana talaj, 9,888 μg g-1) . DOLT-5-öt és CE-464-et használunk a CCV-hez és QCS-hez. Az átlagos visszanyerés minden standard esetében az elfogadható értékek 5%-án belül volt, és minden vakpróba Minden ismétlés 15%-os RPD-n belül volt. A toll összes higanykoncentrációja friss tömegre vonatkozik (fw).
0,45 μm-es membránszűrőket használunk a vízminták szűrésére további kémiai analízishez. A vízminták anionok (klorid, nitrát, szulfát) és kationok (kalcium, magnézium, kálium, nátrium) meghatározását ionkromatográfiával (EPA módszer 4110B) elemeztük [USEPA, 2017a] Dionex ICS 2000 ionkromatográf segítségével .Minden standard az elfogadható értékek 10%-án belül visszanyerhető, és minden vakpróba BDL volt. A Thermofisher X-Series II készüléket használjuk a nyomelemek vízmintákban történő elemzésére induktív csatolású plazma tömegspektrometriával. A kalibrációs standardokat a NIST 1643f tanúsított vízszabvány sorozatos hígításával készítették el. Minden szóköz BDL.
A szövegben és az ábrákban közölt összes fluxus és medence a száraz és esős évszakokra vonatkozó átlagos koncentrációértékeket használja. Lásd az 1. kiegészítő táblázatot a medencék és fluxusok becsléséhez (átlagos éves fluxus mindkét évszakra) a minimális és maximális mért koncentrációk felhasználásával. száraz és esős évszakok.Az erdei higanyfluxusokat a Los Amigos Conservation Concession alapján számítottuk ki a cseppen és az almon keresztül összegzett higanybevitelként.Kiszámítottuk az erdőirtásból származó Hg-fluxusokat tömeges csapadékból származó Hg-lerakódásból.A Los Amigos-tól származó napi csapadékmérések felhasználásával (az EBLA részeként gyűjtöttük össze) és kérésre elérhető az ACCA-tól), az elmúlt évtized (2009-2018) átlagos kumulált éves csapadékmennyiségét körülbelül 2500 mm yr-1-re számoltuk. Vegye figyelembe, hogy a 2018-as naptári évben az éves csapadékmennyiség megközelíti ezt az átlagot ( 2468 mm), míg a legcsapadékosabb hónapok (január, február és december) az éves csapadék körülbelül felét (1288 mm/2468 mm) teszik ki.Ezért minden fluxus- és medenceszámításnál a nedves és száraz évszakok koncentrációinak átlagát használjuk. Ez azt is lehetővé teszi, hogy ne csak a nedves és száraz évszakok közötti csapadékkülönbséget vegyük figyelembe, hanem a két évszak közötti ASGM aktivitási szint különbségét is. A trópusi erdőkből származó éves higanyfluxusok szakirodalmi értékei a száraz és esős évszaktól származó növekvő higanykoncentrációktól függően változnak, vagy csak a száraz évszakoktól függően, amikor a számított fluxusokat összehasonlítjuk a szakirodalmi értékekkel, közvetlenül összehasonlítjuk a számított higanyfluxusokat, míg egy másik tanulmány mintákat vett. mind a száraz, mind a nedves évszakban, és újrabecsültük fluxusainkat csak a száraz évszak higanykoncentrációival, amikor egy másik vizsgálat csak a száraz évszakban vett mintát (pl. 74).
A teljes csapadék, a nagy mennyiségű csapadék és a szemét éves teljes higanytartalmának meghatározásához Los Amigosban a száraz évszak (az összes Los Amigos telephely átlaga 2018-ban és 2019-ben) és az esős évszak (2018-as átlag) közötti különbséget használtuk. higanykoncentráció.A többi helyszín teljes higanykoncentrációjához a 2018-as száraz évszak és a 2018-as esős évszak közötti átlagos koncentrációkat használtuk. A metil-higanyterheléshez a 2018-as száraz évszak adatait használtuk, amely az egyetlen év, amikor metil-higanyt mértek. Az alom higanyáramának becsléséhez a perui Amazonasban 417 g m-2 év/1 szemeteskosarakban lévő levelekről összegyűjtött alomarányra és higanykoncentrációra vonatkozó irodalmi becsléseket használtuk. a mért összes talaj Hg (2018-as és 2019-es száraz évszak, 2018-as esős évszak) és MeHg-koncentrációit használtuk a 2018-as száraz évszakban, a becsült térfogatsűrűség 1,25 g cm-3 a brazil Amazonason75.Ezeket a költségvetési számításokat fő vizsgálati helyszínünkön, a Los Amigos-on végezzük, ahol hosszú távú csapadékadatok állnak rendelkezésre, és ahol a teljes erdőszerkezet lehetővé teszi a korábban összegyűjtött alombecslések felhasználását.
A lidar repülési vonalakat a GatorEye többléptékű utófeldolgozási munkafolyamatával dolgozzuk fel, amely automatikusan kiszámítja a tiszta egyesített pontfelhő- és rasztertermékeket, beleértve a digitális magassági modelleket (DEM) 0,5 × 0,5 m felbontásban. DEM és tisztított lidar pontfelhőket (WGS-84, UTM) használtunk. 19S méter) a GatorEye levélterület sűrűsége (G-LAD) munkafolyamat bemeneteként, amely kiszámítja a kalibrált levélterület-becsléseket minden egyes voxelre (m3) ( m2) a lombkorona tetején, 1 × 1 × felbontással. 1 m, és a származtatott LAI (a LAD összege minden 1 × 1 m-es függőleges oszlopon belül). Ezután az egyes ábrázolt GPS-pontok LAI-értékét kivonják.
Az összes statisztikai elemzést az R 3.6.1-es statisztikai szoftverrel76, az összes vizualizációt pedig a ggplot2 használatával végeztük. Statisztikai teszteket 0,05-ös alfa értékkel végeztünk. A két kvantitatív változó közötti kapcsolatot közönséges legkisebb négyzetek regressziójával értékeltük. A helyek közötti összehasonlítást a nem paraméteres Kruskal teszt és páronkénti Wilcox teszt.
A kéziratban szereplő összes adat megtalálható a Kiegészítő Információban és a kapcsolódó adatfájlokban. A Conservación Amazónica (ACCA) kérésre csapadékadatokat biztosít.
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. A védett erdők felgyorsult elvesztése aranybányászat miatt a perui Amazonasban.environment.reservoir.Wright.12, 9 (2017).
Espejo, JC et al.Forestation and forest degradation from gold bányászat a perui Amazonasban: a 34-year outlook.Remote Sensing 10, 1–17 (2018).
Gerson, Jr. et al.A mesterséges tavak terjeszkedése súlyosbítja az aranybányászatból származó higanyszennyezést.science.Advanced.6, eabd4953 (2020).
Dethier, EN, Sartain, SL & Lutz, DA Megemelkedett vízszint és a folyók lebegő üledékeinek szezonális inverziója a trópusi biodiverzitás gócpontjaiban a kézműves aranybányászat következtében. Process. National Academy of Sciences.science.US 116, 23936–23941 (2019).
Abe, CA et al.A földtakaró változásának hatásainak modellezése az üledékkoncentrációkra az aranybányász Amazon-medencében.register.environment.often.19, 1801–1813 (2019).
Feladás időpontja: 2022.02.24