Hvala vam što ste posjetili Nature.com. Verzija preglednika koju koristite ima ograničenu podršku za CSS. Za najbolje iskustvo preporučujemo da koristite ažurirani preglednik (ili isključite način rada kompatibilnosti u Internet Exploreru). U međuvremenu, kako biste osigurali nastavak podrške, web mjesto ćemo prikazati bez stilova i JavaScripta.
Emisije žive iz zanatskog i malog iskopavanja zlata diljem južne hemisfere nadmašuju izgaranje ugljena kao najveći izvor žive na svijetu. Ispitujemo taloženje i skladištenje žive u peruanskoj Amazoni, koja je uvelike pogođena zanatskim iskopavanjem zlata. Netaknute šume u peruanskoj Amazoniji blizu rudnici zlata primili su iznimno visoke unose žive, s povišenom ukupnom i metil-živom u atmosferi, krošnjama i tlu. Ovdje po prvi put pokazujemo da netaknute šumske krošnje u blizini obrtničkih rudnika zlata hvataju velike količine čestica i plinovite žive po stopama proporcionalnim na ukupnu lisnu površinu. Dokumentiramo značajno nakupljanje žive u tlu, biomasi i pticama pjevicama u nekim od najzaštićenijih i bioraznolikošću najbogatijih regija Amazone, postavljajući važna pitanja o tome kako onečišćenje živom ograničava moderne i buduće napore za očuvanje ovih tropskih ekosustava. .
Rastući izazov za ekosustave tropskih šuma je obrtničko i malo rudarenje zlata (ASGM). Ovaj oblik rudarenja zlata događa se u više od 70 zemalja, često neformalno ili ilegalno, i čini oko 20% svjetske proizvodnje zlata1. Dok ASGM važan je izvor života za lokalne zajednice, rezultira raširenim krčenjem šuma2,3, opsežnom pretvorbom šuma u jezera4, visokim sadržajem sedimenta u obližnjim rijekama5,6 i glavni je doprinos globalnoj atmosferi. Otpuštanje žive (Hg) emisije i najveća izvori slatkovodne žive 7. Mnoga intenzivirana ASGM mjesta nalaze se u žarištima globalne bioraznolikosti, što rezultira gubitkom raznolikosti8, gubitkom osjetljivih vrsta9 i ljudi10,11,12 i vrhunskih predatora13,14 visokom izloženošću živi. Procjenjuje se da je 675–1000 tona Hg yr-1 godišnje ispari i otpusti u globalnu atmosferu zbog ASGM operacija7. Korištenje velikih količina žive u zanatskom i malom rudarenju zlata promijenilo je glavne izvoreatmosferskih emisija žive od globalnog sjevera do globalnog juga, s implikacijama na uzorke sudbine, transporta i izloženosti žive. Međutim, malo se zna o sudbini tih atmosferskih emisija žive i obrascima njihovog taloženja i nakupljanja u krajolicima pod utjecajem ASGM-a.
Međunarodna Minamata konvencija o živi stupila je na snagu 2017., a članak 7. posebno se bavi emisijama žive iz zanatskog i malog rudarenja zlata. U ASGM-u, tekuća elementarna živa dodaje se sedimentima ili rudi kako bi se odvojilo zlato. Amalgam se zatim zagrijava, koncentriranje zlata i ispuštanje plinovite elementarne žive (GEM; Hg0) u atmosferu. To je unatoč naporima grupa kao što su Globalno partnerstvo za živu Programa Ujedinjenih naroda za okoliš (UNEP), Organizacije Ujedinjenih naroda za industrijski razvoj (UNIDO) i nevladinih organizacija da potaknu rudari kako bi smanjili emisije žive. Od pisanja ovog teksta 2021., 132 zemlje, uključujući Peru, potpisale su Minamata konvenciju i počele razvijati nacionalne akcijske planove za konkretno rješavanje smanjenja emisija žive povezanih s ASGM. Akademici su pozvali da se ti nacionalni akcijski planovi biti uključiv, održiv i holistički, uzimajući u obzir socioekonomske pokretače i opasnosti za okoliš15,16,17,18.Trenutačni planovi za rješavanje posljedica žive u okolišu usmjereni su na rizike od žive povezane s zanatskim i malim iskopavanjem zlata u blizini vodenih ekosustava, uključujući rudare i ljude koji žive u blizini spaljivanja amalgama i zajednice koje konzumiraju velike količine grabežljive ribe. Profesionalna izloženost živi kroz udisanje živinih para od sagorijevanja amalgama, izloženost živi u ishrani putem konzumacije ribe i bioakumulacija žive u vodenim hranidbenim mrežama bili su u fokusu većine znanstvenih istraživanja vezanih uz ASGM, uključujući i Amazonu.Ranije studije (npr. vidi Lodenius i Malm19).
Zemaljski ekosustavi također su u opasnosti od izloženosti živi iz ASGM-a. Atmosferska Hg oslobođena iz ASGM-a kao GEM može se vratiti u kopneni krajolik kroz tri glavna puta20 (Sl. 1): GEM se može adsorbirati na čestice u atmosferi, koje zatim presreću površine;GEM mogu izravno apsorbirati biljke i ugraditi u svoja tkiva;konačno, GEM se može oksidirati u Hg(II) vrste, koje se mogu suho taložiti, adsorbirati u atmosferske čestice ili uvući u kišnicu. Ovi putovi dovode živu u tlo kroz padavine (tj. oborine preko krošnje drveća), stelju i padalina. Mokro taloženje može se odrediti protokom žive u sedimentu sakupljenom na otvorenim prostorima. Suho taloženje može se odrediti kao zbroj protoka žive u stelji i protoka žive u jesen minus protok žive u oborinama. Niz studija su dokumentirali obogaćivanje žive u kopnenim i vodenim ekosustavima u neposrednoj blizini ASGM aktivnosti (vidi, na primjer, sažetak tablice u Gerson et al. 22), vjerojatno kao rezultat unosa žive u sedimente i izravnog otpuštanja žive. Međutim, dok je pojačano taloženje žive u blizini ASGM-a može biti posljedica izgaranja amalgama žive i zlata, nejasno je kako se ovaj Hg prenosi u regionalnom krajoliku i relativna važnost različitih taloženjaal staze u blizini ASGM.
Živa koja se emitira kao plinovita elementarna živa (GEM; Hg0) može se taložiti u krajolik kroz tri atmosferska puta. Prvo, GEM se može oksidirati u ionsku Hg (Hg2+), koja se može uvući u kapljice vode i taložiti na površini lišća kao mokra ili suhe naslage. Drugo, GEM mogu adsorbirati atmosferske čestice (Hgp), koje presreće lišće i ispire u krajolik kroz slapove zajedno s presretnutim ionskim Hg. Treće, GEM se može apsorbirati u tkivo lišća, dok se Hg taloži u krajolik kao otpad. Zajedno s padajućom vodom i otpadom smatra se procjenom ukupnog taloženja žive. Iako GEM također može difundirati i adsorbirati izravno na tlo i otpad77, to možda nije primarni put za ulazak žive u kopnene ekosustave.
Očekujemo da će se koncentracije plinovite elementarne žive smanjivati s udaljenošću od izvora emisije žive. Budući da dva od tri puta taloženja žive u krajoliku (putem pada i smeća) ovise o interakcijama žive s površinama biljaka, također možemo predvidjeti brzinu kojom se živa taloženo u ekosustavima i koliko je opasno za životinje. Rizik od utjecaja određen je strukturom vegetacije, kao što pokazuju promatranja u borealnim i umjerenim šumama na sjevernim geografskim širinama23. Međutim, također prepoznajemo da se aktivnost ASGM često pojavljuje u tropima, gdje struktura krošnje i relativno obilje izložene površine lišća uvelike varira. Relativna važnost putova taloženja žive u ovim ekosustavima nije jasno kvantificirana, posebno za šume u blizini izvora emisije žive, čiji se intenzitet rijetko opaža u borealnim šumama. Stoga, u ovom studija, postavljamo sljedeća pitanja: (1) Kako se plinovite elementarne koncentracije žive iputovi taloženja variraju ovisno o blizini ASGM-a i indeksu lisne površine regionalne krošnje? (2) Je li skladištenje žive u tlu povezano s atmosferskim unosom? (3) Postoje li dokazi o povišenoj bioakumulaciji žive kod ptica pjevica koje žive u šumama u blizini ASGM-a? Ova studija je prvi koji je ispitao unose taloženja žive u blizini aktivnosti ASGM i kako pokrov krošnjama korelira s tim obrascima, i prvi koji je izmjerio koncentracije metil žive (MeHg) u peruanskom krajoliku Amazone. Mjerili smo GEM u atmosferi, a ukupne oborine, prodor, ukupnu živa i metil-živa u lišću, smeću i tlu u šumskim i iskrčenim staništima duž 200 kilometara dugog poteza rijeke Madre de Dios u jugoistočnom Peruu. Pretpostavili smo da bi blizina ASGM-a i rudarskih gradova koji spaljuju amalgam Hg-zlata bili najvažniji čimbenici koji pokreću atmosferske koncentracije Hg (GEM) i mokro taloženje Hg (velike oborine). Budući da je suho taloženje žive (prodor + stelja) povezano s tree strukturu krošnje,21,24 također očekujemo da će šumska područja imati veći unos žive od susjednih iskrčenih područja, što, s obzirom na visok indeks lisne površine i potencijal hvatanja žive, Jedna točka je posebno zabrinjavajuća. Netaknuta šuma Amazonije. Nadalje smo pretpostavili da fauna koji žive u šumama blizu rudarskih gradova imali su više razine žive od faune koja živi daleko od rudarskih područja.
Naša su se istraživanja odvijala u pokrajini Madre de Dios u jugoistočnoj peruanskoj Amazoni, gdje je više od 100 000 hektara šuma iskrčeno da bi se formirao aluvijalni ASGM3 u blizini, a ponekad i unutar, zaštićenih zemljišta i nacionalnih rezervata. Zanatsko i malo zlato rudarenje uz rijeke u ovoj zapadnoj amazonskoj regiji dramatično se povećalo tijekom prošlog desetljeća25 i očekuje se da će porasti s visokim cijenama zlata i povećanom povezanošću s urbanim središtima prekooceanskim autocestama Aktivnosti će se nastaviti 3. Odabrali smo dva mjesta bez ikakvog rudarenja (Boca Manu i Chilive , otprilike 100 odnosno 50 km od ASGM) – u daljnjem tekstu „udaljene lokacije” – i tri lokacije unutar rudarskog područja – u daljnjem tekstu „udaljene lokacije” rudarske lokacije” (Sl. 2A). Dva od rudarskih nalazišta se nalaze u sekundarnoj šumi u blizini gradova Boca Colorado i La Bellinto, a jedno rudarsko nalazište nalazi se u netaknutoj staroj šumi na Los Amigos Conservation Koncesija. Imajte na umu da se u rudnicima rudnika Boca Colorado i Laberinto često pojavljuju živine pare koje se oslobađaju izgaranjem amalgama živa-zlato, ali točna lokacija i količina nisu poznati jer su te aktivnosti često neformalne i tajne;kombinirat ćemo rudarstvo i živinu Izgaranje legure zajednički se naziva "aktivnost ASGM". Na svakom smo mjestu instalirali uzorkivače sedimenta u sušnoj i kišnoj sezoni na čistinama (područja krčenja šuma potpuno lišena drvenastih biljaka) i ispod krošnji drveća (šuma područjima) za ukupno tri sezonska događaja (svaki je trajao 1- 2 mjeseca) ) Mokro taloženje i pad prodora prikupljeni su odvojeno, a pasivni uzorkivači zraka raspoređeni su na otvorenom prostoru za prikupljanje GEM-a. Sljedeće godine, na temelju visokog taloženja stope izmjerene u prvoj godini, postavili smo kolektore na šest dodatnih šumskih parcela u Los Amigosu.
Karte pet točaka uzorkovanja prikazane su kao žuti krugovi. Dva mjesta (Boca Manu, Chilive) nalaze se u područjima daleko od zanatskog rudarenja zlata, a tri mjesta (Los Amigos, Boca Colorado i Laberinto) nalaze se u područjima zahvaćenim rudarstvom , s rudarskim gradovima prikazanim kao plavi trokuti. Ilustracija prikazuje tipično udaljeno pošumljeno i iskrčeno područje pogođeno rudarenjem. Na svim slikama, isprekidana linija predstavlja liniju razdvajanja između dva udaljena mjesta (lijevo) i tri mjesta pogođena rudarstvom ( desno).B Koncentracije plinovite elementarne žive (GEM) na svakom mjestu u sušnoj sezoni 2018. (n = 1 neovisni uzorak po mjestu; kvadratni simboli) i vlažnoj sezoni (n = 2 neovisna uzorka; kvadratni simboli) sezonama.C Ukupne koncentracije žive u oborinama prikupljenim u šumama (zeleni okvir) i područjima krčenja šuma (smeđi okvir) tijekom sušne sezone 2018. Za sve okvire linije predstavljaju medijane, okviri prikazuju Q1 i Q3, brkovi predstavljaju 1,5 puta interkvartilni raspon (n =5 neovisnih uzoraka po šumskom području, n = 4 neovisna uzorka po uzorku mjesta krčenja šuma).D Ukupne koncentracije žive u lišću prikupljenom iz krošnje Ficus insipida i Inga feuillei tijekom sušne sezone 2018. (lijeva os;simboli tamnozelenog kvadrata i svijetlozelenog trokuta) i iz skupnog otpada na tlu (desna os; simboli maslinastozelenog kruga). Vrijednosti su prikazane kao srednje vrijednosti i standardna devijacija (n = 3 neovisna uzorka po mjestu za živo lišće, n = 1 neovisni uzorak za stelju).E Ukupne koncentracije žive u površinskom sloju tla (vrh 0-5 cm) prikupljene u šumama (zeleni okvir) i područjima krčenja šuma (smeđi okvir) tijekom sušne sezone 2018. (n = 3 neovisna uzorka po mjestu ).Podaci za ostala godišnja doba prikazani su na slici 1.S1 i S2.
Koncentracije žive u atmosferi (GEM) bile su u skladu s našim predviđanjima, s visokim vrijednostima oko aktivnosti ASGM—posebice oko gradova koji spaljuju amalgam Hg-gold—i niskim vrijednostima u područjima daleko od aktivnih rudarskih područja (Slika 2B). udaljenim područjima, koncentracije GEM-a su ispod globalne prosječne pozadinske koncentracije na južnoj hemisferi od oko 1 ng m-326. Nasuprot tome, koncentracije GEM-a u sva tri rudnika bile su 2-14 puta veće nego u udaljenim rudnicima, a koncentracije u obližnjim rudnicima ( do 10,9 ng m-3) bili su usporedivi s onima u urbanim i urbanim područjima, a ponekad su premašivali one u SAD-u, industrijskim zonama u Kini i Koreji 27. Ovaj GEM uzorak u Madre de Diosu dosljedan je sa gorenjem amalgama žive i zlata kao glavni izvor povišene atmosferske žive u ovoj udaljenoj regiji Amazone.
Dok su koncentracije GEM-a na čistinama pratile blizinu rudarenja, ukupna koncentracija žive u prodornim vodopadima ovisila je o blizini rudarstva i strukturi šumskih krošnji. Ovaj model sugerira da same koncentracije GEM-a ne predviđaju gdje će se visoka količina žive taložiti u krajoliku. Izmjerili smo najviši koncentracije žive u netaknutim starim šumama unutar rudarskog područja (Sl. 2C). Los Amigos Conservation Conservation imao je najviše prosječne koncentracije ukupne žive u sušnoj sezoni (raspon: 18-61 ng L-1) prijavljene u literaturi i bile su usporedive do razina izmjerenih na mjestima zagađenim rudarenjem cinobarita i industrijskim izgaranjem ugljena.Difference, 28 u Guizhouu, Kina. Prema našim saznanjima, ove vrijednosti predstavljaju maksimalnu godišnju propusnost tokova žive izračunatu korištenjem koncentracije žive u sušnoj i vlažnoj sezoni i stope padalina (71 µg m-2 god-1; Dodatna tablica 1). Druga dva rudarska mjesta nisu imala povišene razine ukupne žive u usporedbi s udaljenim mjestima (raspon: 8-31 ng L-1; 22-34 µg m-2 god-1). Uz iznimku Hg, samo aluminij i mangan je imao povećanu propusnost u rudarskom području, vjerojatno zbog čišćenja zemljišta povezanog s rudarenjem;svi ostali izmjereni glavni elementi i elementi u tragovima nisu varirali između rudarskih i udaljenih područja (Datoteka s dodatnim podacima 1), što je nalaz u skladu s dinamikom žive u listovima 29 i izgaranjem amalgama ASGM, a ne prašinom u zraku, kao glavnim izvorom žive u prodornom padu .
Osim što služe kao adsorbenti za čestice i plinovitu živu, listovi biljaka mogu izravno apsorbirati i integrirati GEM u tkiva30,31. Zapravo, na mjestima blizu ASGM aktivnosti, smeće je glavni izvor taloženja žive. Srednje koncentracije Hg (0,080 –0,22 µg g−1) izmjereno u živom lišću krošnje sa sva tri rudarska mjesta premašilo je objavljene vrijednosti za umjerene, borealne i alpske šume u Sjevernoj Americi, Europi i Aziji, kao i druge amazonske šume u Južnoj Americi, nalazi se u Južnoj Americi.Udaljena područja i bliski točkasti izvori 32, 33, 34. Koncentracije su usporedive s onima prijavljenima za folijarnu živu u suptropskim mješovitim šumama u Kini i atlantskim šumama u Brazilu (Sl. 2D) 32,33,34. Slijedeći GEM model, najviša ukupne koncentracije žive u smeću i krošnjama lišća izmjerene su u sekundarnim šumama unutar rudarskog područja. Međutim, procijenjeni tokovi otpadne žive bili su najveći u netaknutoj primarnoj šumi u rudniku Los Amigos, vjerojatno zbog veće mase otpada. Prethodno smo pomnožili izvijestio peruansku Amazonu 35 pomoću Hg izmjerenog u stelji (prosjek između vlažne i suhe sezone) (Sl. 3A). Ovaj unos sugerira da blizina rudarskih područja i pokrov drveća značajno doprinose opterećenju žive u ASGM u ovoj regiji.
Podaci su prikazani u A šumi i B području deforestacije. Iskrčena područja Los Amigosa su čistine na terenskim postajama koje čine mali dio ukupne površine. Tokovi su prikazani strelicama i izraženi kao µg m-2 god-1. gornjih 0-5 cm tla, bazeni su prikazani kao krugovi i izraženi u μg m-2. Postotak predstavlja postotak žive prisutne u bazenu ili protoku u obliku metil žive. Prosječne koncentracije između sušnih sezona (2018. i 2019.) i kišne sezone (2018.) za ukupnu živu kroz oborine, skupne oborine i otpad, za uvećane procjene opterećenja živom. Podaci o metil-živi temelje se na sušnoj sezoni 2018., jedinoj godini za koju su izmjereni. Vidi "Metode" za informacije o udruživanju i izračunima toka.C Odnos između ukupne koncentracije žive i indeksa lisne površine u osam ploha Los Amigos Conservation Conservation, na temelju uobičajene regresije najmanjih kvadrata.D Odnos između ukupne koncentracije žive u oborini i totalkoncentracija žive na površini tla za svih pet mjesta u šumskim (zeleni krugovi) i deforestacijskim (smeđi trokuti) regijama, prema uobičajenoj regresiji najmanjih kvadrata (stupci pogrešaka pokazuju standardnu devijaciju).
Koristeći dugoročne podatke o padalinama i otpadu, uspjeli smo skalirati mjerenja prodora i sadržaja žive u otpadu iz tri kampanje kako bismo dali procjenu godišnjeg protoka žive u atmosferi za koncesiju za očuvanje Los Amigos (penetracija + količina otpada + oborina) za preliminarna procjena. Otkrili smo da su atmosferski tokovi žive u šumskim rezervatima u blizini ASGM aktivnosti bili više od 15 puta veći nego u okolnim iskrčenim područjima (137 naspram 9 µg Hg m-2 god-1; Slika 3 A,B). Ovaj preliminarni procjena razine žive u Los Amigosu premašuje prethodno prijavljene tokove žive u blizini točkastih izvora žive u šumama u Sjevernoj Americi i Europi (npr. spaljivanje ugljena), te je usporediva s vrijednostima u industrijskoj Kini 21,36. Sve u svemu, približno 94 % ukupnog taloženja žive u zaštićenim šumama Los Amigosa nastaje suhim taloženjem (prodor + stelja – oborinska živa), doprinos koji je mnogo veći od doprinosa većine drugih područjast krajolika diljem svijeta. Ovi rezultati naglašavaju povišene razine žive koja ulazi u šume suhim taloženjem iz ASGM-a i važnost šumskih krošnji u uklanjanju žive dobivene iz ASGM-a iz atmosfere. Predviđamo da će visoko obogaćeni obrazac taloženja Hg primijećen u šumovitim područjima u blizini ASGM-a aktivnost nije jedinstvena za Peru.
Nasuprot tome, iskrčena područja u rudarskim područjima imaju niže razine žive, uglavnom zbog jakih oborina, s malim unosom žive kroz jesen i otpad. Koncentracije ukupne žive u masovnim sedimentima u području rudnika bile su usporedive s onima izmjerenima u udaljenim područjima (Sl. 2C ). Srednje koncentracije (raspon: 1,5–9,1 ng L-1) ukupne žive u velikim oborinama u sušnoj sezoni bile su niže od prethodno prijavljenih vrijednosti u Adirondacksu u New Yorku37 i općenito su bile niže od onih u udaljenim amazonskim regijama38. Stoga, ukupni unos oborina Hg bio je niži (8,6-21,5 µg Hg m-2 god-1) u susjednom deforestiranom području u usporedbi s GEM-om, obrascima koncentracije padavina i otpada na lokaciji rudarenja, i ne odražava blizinu rudarstva .Budući da ASGM zahtijeva krčenje šuma,2,3 očišćena područja gdje su koncentrirane rudarske aktivnosti imaju niži unos žive iz atmosferskog taloženja nego obližnja šumska područja, iako izravna neatmosferska ispuštanja ASGM (kao što jeizlijevanje elementarne žive ili jalovine) vjerojatno će biti vrlo visoke.Visoko 22.
Promjene u tokovima žive opažene u peruanskoj Amazoni potaknute su velikim razlikama unutar i između lokacija tijekom sušne sezone (šuma i krčenje šuma) (Sl. 2). Nasuprot tome, vidjeli smo minimalne razlike unutar i između lokacija, kao i niski tokovi Hg tijekom kišne sezone (dopunska slika 1). Ova sezonska razlika (slika 2B) može biti posljedica većeg intenziteta rudarenja i proizvodnje prašine u sušnoj sezoni. Povećano krčenje šuma i smanjena količina oborina tijekom sušnih sezona može povećati prašinu proizvodnja, čime se povećava količina atmosferskih čestica koje apsorbiraju živu. Proizvodnja žive i prašine tijekom sušne sezone može pridonijeti obrascima protoka žive unutar krčenja šuma u usporedbi sa šumovitim područjima Koncesije za očuvanje Los Amigosa.
Budući da se unosi žive iz ASGM u peruanskoj Amazoni talože u kopnene ekosustave prvenstveno kroz interakcije sa šumskim krošnjama, testirali smo hoće li veća gustoća krošnji drveća (tj. indeks lisne površine) dovesti do većeg unosa žive. U netaknutoj šumi Los Amigos Conservation Concession, prikupili smo padavine sa 7 šumskih parcela s različitim gustoćama krošnji. Otkrili smo da je indeks lisne površine snažan prediktor ukupnog unosa žive kroz jesen, a srednja ukupna koncentracija žive kroz jesen povećavala se s indeksom lisne površine (Sl. 3C ).Mnoge druge varijable također utječu na unos žive kroz ispuštanje, uključujući starost lišća34, hrapavost lišća, gustoću stomaka, brzinu vjetra39, turbulencije, temperaturu i pretsušna razdoblja.
U skladu s najvećim stopama taloženja žive, gornji sloj tla (0-5 cm) šumskog područja Los Amigos imao je najveću ukupnu koncentraciju žive (140 ng g-1 u sušnoj sezoni 2018.; slika 2E). Nadalje, koncentracije žive bile su obogaćen po cijelom izmjerenom vertikalnom profilu tla (raspon 138–155 ng g-1 na dubini od 45 cm; Dodatna slika 3). Jedino mjesto koje je pokazalo visoke površinske koncentracije žive u tlu tijekom sušne sezone 2018. bilo je mjesto krčenja šuma blizu rudarski grad (Boca Colorado). Na ovom mjestu pretpostavili smo da bi ekstremno visoke koncentracije mogle biti posljedica lokalizirane kontaminacije elementarne žive tijekom fuzije, budući da koncentracije nisu rasle na dubini (>5 cm). Frakcija taloženja žive u atmosferi gubitak zbog bijega iz tla (tj. žive otpuštene u atmosferu) zbog pokrova krošnjama također može biti mnogo niži u šumskim područjima nego u deforestiranim područjima40, što sugerira da se značajan udio žive taloži radi očuvanja.Područje ostaje u tlu. Ukupni bazeni žive u tlu u primarnoj šumi Los Amigos Conservation Conservation iznosili su 9100 μg Hg m-2 unutar prvih 5 cm i preko 80 000 μg Hg m-2 unutar prvih 45 cm.
Budući da lišće primarno apsorbira atmosfersku živu, a ne živu iz tla,30,31 i potom prenosi tu živu u tlo padom, moguće je da visoka stopa taloženja žive uzrokuje obrasce uočene u tlu. Pronašli smo snažnu korelaciju između prosječne ukupne koncentracije žive u gornjem sloju tla i ukupne koncentracije žive u svim šumskim područjima, dok nije bilo veze između žive u gornjem sloju tla i ukupne koncentracije žive u obilnim oborinama u iskrčenim područjima (Sl. 3D). Slični obrasci također su bili vidljivi u odnosu između bazena žive u gornjem sloju tla i ukupni tokovi žive u šumskim područjima, ali ne iu područjima deforestacije (baze žive u gornjem sloju tla i ukupni tokovi žive u oborinama).
Gotovo sve studije kopnenog onečišćenja živom povezane s ASGM-om ograničene su na mjerenja ukupne žive, ali koncentracije metilžive određuju bioraspoloživost žive i kasniju akumulaciju hranjivih tvari i izloženost. U kopnenim ekosustavima živu metiliraju mikroorganizmi u anoksičnim uvjetima41,42, pa je općenito se vjeruje da planinska tla imaju niže koncentracije metil žive. Međutim, po prvi smo put zabilježili mjerljive koncentracije MeHg u amazonskim tlima u blizini ASGM-a, što sugerira da se povišene koncentracije MeHg protežu izvan vodenih ekosustava i u kopnena okruženja unutar ovih područja zahvaćenih ASGM-om , uključujući one koje su potopljene tijekom kišne sezone.Tlo i oni koji ostaju suhi tijekom cijele godine. Najveće koncentracije metil žive u površinskom sloju tla tijekom sušne sezone 2018. dogodile su se u dva šumovita područja rudnika (Boca Colorado i Los Amigos Reserve; 1,4 ng MeHg g−1, 1,4% Hg kao MeHg i 1,1 ng MeHg g−1, redom, na 0,79% Hg (kao MeHg). Budući da su ovi postoci žive u obliku metil žive usporedivi s drugim zemaljskim lokacijama diljem svijeta (dopunska slika 4), čini se da visoke koncentracije metil žive biti zbog visokog ukupnog unosa žive i velikog skladištenja ukupne žive u tlu, a ne zbog neto pretvorbe dostupne anorganske žive u metil živu (dopunska slika 5). Naši rezultati predstavljaju prva mjerenja metil žive u tlima blizu ASGM u peruanskoj Amazoni. Prema drugim studijama zabilježena je veća proizvodnja metil žive u poplavljenim i sušnim krajolicima43,44 i očekujemo veće koncentracije metil žive u obližnjim šumskim sezonskim i trajnim močvarama koje doživljavajuslična opterećenja živom.Iako metil-živa Postoji li rizik od toksičnosti za kopnene divlje životinje u blizini rudarskih aktivnosti zlata tek treba utvrditi, ali te šume u blizini aktivnosti ASGM-a mogu biti žarišta bioakumulacije žive u kopnenim hranidbenim mrežama.
Najvažnija i nova implikacija našeg rada je dokumentiranje prijenosa velikih količina žive u šume u blizini ASGM-a. Naši podaci sugeriraju da je ta živa dostupna u kopnenim hranidbenim mrežama i da se kreće kroz njih. Osim toga, značajne količine žive pohranjuju se u biomasu i tlo i vjerojatno će biti ispušteni s promjenom korištenja zemljišta4 i šumskim požarima45,46. Jugoistočna peruanska Amazona jedan je od biološki najraznolikijih ekosustava svojti kralježnjaka i insekata na Zemlji. Visoka strukturna složenost unutar netaknutog drevnog tropskog šume promiču bioraznolikost ptica48 i osiguravaju niše za širok raspon vrsta koje žive u šumi49. Kao rezultat toga, više od 50% područja Madre de Dios označeno je kao zaštićeno zemljište ili nacionalni rezervat50. Međunarodni pritisak da se kontroliraju ilegalne aktivnosti ASGM-a u Nacionalni rezervat Tambopata znatno je porastao u proteklom desetljeću, što je dovelo do velike prisilne mjere (Operación Mercurio) od strane peruanske vladeu 2019. Međutim, naša otkrića sugeriraju da složenost šuma koje su temelj amazonske bioraznolikosti čini regiju vrlo ranjivom na opterećenje i skladištenje žive u krajolicima s povećanim emisijama žive povezane s ASGM-om, što dovodi do globalnog protoka žive kroz vodu.Najveće prijavljeno mjerenje količine temelji se na našim preliminarnim procjenama povišenih protoka žive u otpadu u netaknutim šumama u blizini ASGM-a. Iako su se naša istraživanja odvijala u zaštićenim šumama, obrazac povećanog unosa i zadržavanja žive primjenjivao bi se na bilo koju staru primarnu šumu u blizini ASGM aktivnosti, uključujući tampon zone, tako da su ovi rezultati u skladu sa zaštićenim i nezaštićenim šumama.Zaštićene šume su slične. Stoga rizici ASGM-a za živine krajolike nisu povezani samo s izravnim uvozom žive putem atmosferskih emisija, izlijevanja i jalovine, već i sa sposobnošću krajolika da hvata, skladišti i pretvara živu u biodostupniju oblicima.povezan s potencijalom.metil žive, pokazujući različite učinke na globalne bazene žive i kopnene divlje životinje ovisno o šumskom pokrivaču u blizini rudarstva.
Odvajanjem atmosferske žive, netaknute šume u blizini zanatskih i malih rudnika zlata mogu smanjiti rizike od žive za obližnje vodene ekosustave i globalne atmosferske rezervoare žive. Ako se te šume iskrče za prošireno rudarstvo ili poljoprivredne aktivnosti, zaostala živa može se prenijeti s kopna u vodu ekosustava kroz šumske požare, bijeg i/ili otjecanje45, 46, 51, 52, 53. U peruanskoj Amazoni godišnje se koristi oko 180 tona žive u ASGM54, od čega se oko četvrtina emitira u atmosferu55, s obzirom na koncesiju za očuvanje u Los Amigos. Ovo područje je otprilike 7,5 puta veće od ukupne površine zaštićenog zemljišta i prirodnih rezervata u regiji Madre de Dios (oko 4 milijuna hektara), koja ima najveći udio zaštićenog zemljišta u bilo kojoj drugoj peruanskoj pokrajini, a ove velike površine netaknutog šumskog zemljišta.Djelomično izvan radijusa taloženja ASGM-a i žive. Prema tome, sekvestracija žive u netaknutim šumama nije dovoljna da spriječi ulazak žive iz ASGM-a u regionalne i globalne atmosferske bazene žive, što ukazuje na važnost smanjenja emisija ASGM žive. Sudbina velikih količina živa pohranjena u zemaljskim sustavima uvelike je pod utjecajem politika očuvanja. Buduće odluke o tome kako upravljati netaknutim šumama, posebno u područjima u blizini aktivnosti ASGM-a, stoga imaju implikacije na mobilizaciju žive i bioraspoloživost sada i u narednim desetljećima.
Čak i kad bi šume mogle pokupiti svu živu oslobođenu u tropskim šumama, to ne bi bio lijek za onečišćenje živom, budući da bi kopnene mreže hrane također mogle biti osjetljive na živu. Znamo vrlo malo o koncentracijama žive u bioti unutar ovih netaknutih šuma, ali ovo prvo mjerenja kopnenih naslaga žive i metil-žive u tlu sugeriraju da visoke razine žive u tlu i visoke razine metil-žive mogu povećati izloženost onih koji žive u ovim šumama.Rizici za potrošače visoke prehrambene kvalitete.Podaci iz prethodnih studija o kopnenoj bioakumulaciji žive u umjerenim šumama otkrili su da su koncentracije žive u krvi ptica u korelaciji s koncentracijama žive u sedimentima, a ptice pjevice koje jedu hranu isključivo kopnenu mogu pokazivati koncentracije žive povišene 56,57. Povećana izloženost živi kod ptica pjevica povezana je sa smanjenom reproduktivnom izvedbom i uspjehom, smanjenim preživljavanjem potomaka, oslabljenim razvojem, promjenama u ponašanju, fiziološkim stresom i smrtnošću58,59. Ako ovaj model vrijedi za peruansku Amazonu, visoki tokovi žive koji se javljaju u netaknutim šumama mogli bi dovesti do visokih koncentracija žive u pticama i drugim biotama, s mogućim štetnim učincima. Ovo je posebno zabrinjavajuće jer je regija globalna žarišna točka bioraznolikosti60. Ovi rezultati naglašavaju važnost sprječavanja zanatskog i malog rudarenja zlata unutar nacionalnih zaštićenih područja i tampon zona oko njima.Formaliziranje ASGM aktivnosties15,16 može biti mehanizam koji osigurava da se zaštićena zemljišta ne iskorištavaju.
Kako bismo procijenili ulazi li živa taložena u tim šumovitim područjima u kopnenu hranidbenu mrežu, izmjerili smo repna pera nekoliko domaćih ptica pjevica iz rezervata Los Amigos (pogođenog rudarenjem) i biološke postaje Cocha Cashu (nepogođene stare ptice).ukupna koncentracija žive.šuma rasta), 140 km od našeg najuzvodnijeg mjesta uzorkovanja Bokamanu. Za sve tri vrste gdje je uzorkovano više jedinki na svakom mjestu, Hg je bio povišen kod ptica Los Amigosa u usporedbi s Cocha Cashu (Sl. 4). uzorak se zadržao bez obzira na prehrambene navike, budući da je naš uzorak uključivao antijeda Myrmotherula axillaris, antijeda Phlegopsis nigromaculata kojeg prate mravi i voćojeda Pipra fasciicauda (1,8 [n = 10] naspram 0,9 μg g− 1 [n = 2], 4,1 [n = 10] u odnosu na 1,4 μg g-1 [n = 2], 0,3 [n = 46] u odnosu na 0,1 μg g-1 [n = 2]). Od 10 Phlegopsis nigromaculata jedinke uzorkovane u Los Amigosu, 3 su premašile EC10 (učinkovita koncentracija za 10% smanjenje reproduktivnog uspjeha), 3 su premašile EC20, 1 je premašila EC30 (vidi EC kriterije u Evers58), a nijedan pojedinac Cocha Bilo koja vrsta Cashu ne prelazi EC10. Ovi preliminarni nalazi, s prosječnom koncentracijom žive 2-3 puta većom u ptica pjevčica iz zaštićenih šuma u blizini ASGM aktivnosti,i pojedinačne koncentracije žive do 12 puta veće, izazivaju zabrinutost da bi kontaminacija živom iz ASGM-a mogla ući u kopnene prehrambene mreže.stupanj značajne zabrinutosti. Ovi rezultati naglašavaju važnost sprječavanja aktivnosti ASGM u nacionalnim parkovima i njihovim okolnim zaštitnim zonama.
Podaci su prikupljeni u Los Amigos Conservation Concessions (n = 10 za Myrmotherula axillaris [podzemni invertivore] i Phlegopsi nigromaculata [mravi koji slijede invertivore], n = 46 za Pipra fasciicauda [frugivore]; simbol crvenog trokuta) i udaljenim lokacijama u Cochi Biološka postaja Kashu (n = 2 po vrsti; simboli zelenog kruga). Pokazalo se da učinkovite koncentracije (EC) smanjuju reproduktivni uspjeh za 10%, 20% i 30% (vidi Evers58). Fotografije ptica modificirane iz Schulenberg65.
Od 2012. godine opseg ASGM-a u peruanskoj Amazoni povećao se za više od 40% u zaštićenim područjima i 2,25 ili više u nezaštićenim područjima. Kontinuirana upotreba žive u zanatskom i malom rudarenju zlata može imati razorne učinke na divlje životinje koji nastanjuju ove šume. Čak i ako rudari odmah prestanu koristiti živu, učinci ovog onečišćivača u tlu mogu trajati stoljećima, s potencijalom povećanja gubitaka od krčenja šuma i šumskih požara61,62. Stoga, onečišćenje živom od ASGM-a može imati dugotrajan učinci na biotu netaknutih šuma u blizini ASGM-a, trenutni rizici i budući rizici zbog ispuštanja žive u starim šumama s najvećom vrijednošću očuvanja.i reaktivacija kako bi se maksimizirao potencijal kontaminacije. Naše otkriće da bi kopnena biota mogla biti izložena značajnom riziku od kontaminacije žive iz ASGM-a trebalo bi dati daljnji poticaj za kontinuirane napore da se smanji ispuštanje žive iz ASGM-a. Ti napori uključuju različite pristupe, od relativno jednostavnog hvatanja žive destilacijskih sustava do izazovnijih gospodarskih i društvenih ulaganja koja će formalizirati djelatnost i smanjiti ekonomske poticaje za nezakonitu ASGM.
Imamo pet postaja unutar 200 km od rijeke Madre de Dios. Mjesta za uzorkovanje odabrali smo na temelju njihove blizine intenzivnim aktivnostima ASGM, otprilike 50 km između svakog mjesta za uzorkovanje, dostupnih preko rijeke Madre de Dios (Sl. 2A). Imamo odabrali smo dva mjesta bez ikakvog rudarenja (Boca Manu i Chilive, otprilike 100 odnosno 50 km od ASGM-a), u daljnjem tekstu "udaljena mjesta". Odabrali smo tri mjesta unutar rudarskog područja, u daljnjem tekstu "Rudarska mjesta", dva rudarska nalazišta u sekundarnoj šumi u blizini gradova Boca Colorado i Laberinto i jedno rudarsko mjesto u netaknutoj primarnoj šumi. Koncesije za zaštitu Los Amigosa. Imajte na umu da su na nalazištima Boca Colorado i Laberinto u ovom rudarskom području živine pare oslobođene izgaranjem amalgama žive i zlata česta je pojava, no točna lokacija i količina nisu poznati jer su te aktivnosti često ilegalne i tajne;kombinirat ćemo rudarstvo i živinu Izgaranje legure zajednički se naziva "aktivnost ASGM". Tijekom sušne sezone 2018. (srpanj i kolovoz 2018.) i kišne sezone 2018. (prosinac 2018.) na čistinama (područja krčenja šuma potpuno bez drvenastih biljaka) i ispod krošnji drveća (šumske površine), mi smo uzorkivači sedimenta postavljeni na pet lokacija iu siječnju 2019.) za prikupljanje mokrog taloženja (n = 3) odnosno pada prodora (n = 4). Uzorci oborine prikupljani su tijekom četiri tjedna u sušnoj sezoni i dva do tri tjedna u kišnoj sezoni. Tijekom druge godine uzorkovanja sušne sezone (srpanj i kolovoz 2019.), instalirali smo kolektore (n = 4) u šest dodatnih šumskih parcela u Los Amigosu na pet tjedana, na temelju visoke stope taloženja izmjerene u prvoj godini, Postoji ukupno 7 šumskih parcela i 1 parcela za krčenje šuma za Los Amigos. Udaljenost između parcela bila je 0,1 do 2,5 km. Prikupili smo jednu GPS putnu točku po parceli pomoću ručnog Garmin GPS-a.
Postavili smo pasivne uzorkivače zraka za živu na svakoj od naših pet lokacija tijekom sušne sezone 2018. (srpanj-kolovoz 2018.) i kišne sezone 2018. (prosinac 2018.-siječanj 2019.) na dva mjeseca (PAS). Jedan PAS uzorkivač raspoređen je po lokaciji tijekom sušne sezone, a dva PAS uzorkivača bila su postavljena tijekom kišne sezone. PAS (razvio McLagan et al. 63) skuplja plinovitu elementarnu živu (GEM) pasivnom difuzijom i adsorpcijom na ugljični sorbent impregniran sumporom (HGR-AC) putem Radiello© difuzijska barijera. Difuzijska barijera PAS-a djeluje kao barijera protiv prolaska plinovitih organskih vrsta žive;stoga se samo GEM adsorbira na ugljik 64. Koristili smo plastične kabelske vezice za pričvršćivanje PAS-a na stup oko 1 m iznad tla. Svi uzorkivači bili su zapečaćeni parafilmom ili pohranjeni u dvoslojne plastične vrećice koje se mogu ponovno zatvoriti prije i nakon postavljanja. prikupljeni terenski slijepi uzorak i putni slijepi uzorak PAS za procjenu kontaminacije unesene tijekom uzorkovanja, skladištenja na terenu, laboratorijskog skladištenja i transporta uzorka.
Tijekom postavljanja svih pet mjesta uzorkovanja postavili smo tri oborinska kolektora za analizu žive i dva kolektora za ostale kemijske analize, te četiri prolazna kolektora za analizu žive na mjestu sječe šuma.kolektor i dva kolektora za druge kemijske analize. Kolektori su udaljeni jedan metar jedan od drugog. Imajte na umu da iako imamo konstantan broj kolektora instaliranih na svakoj lokaciji, tijekom nekih razdoblja prikupljanja imamo manje veličine uzoraka zbog poplave lokacije, ljudskih smetnje s kolektorima i kvarovi veze između cijevi i boca za sakupljanje. U svakoj šumi i mjestu krčenja šuma, jedan kolektor za analizu žive sadržavao je bocu od 500 mL, dok je drugi sadržavao bocu od 250 mL;svi ostali kolektori za kemijsku analizu sadržavali su bocu od 250 mL. Ovi su uzorci držani u hladnjaku do oslobađanja od zamrzivača, zatim su otpremljeni u Sjedinjene Države na ledu, a zatim su držani zamrznuti do analize. Sakupljač za analizu žive sastoji se od staklenog lijevka koji prolazi kroz novu cijev od stiren-etilen-butadien-stiren blok polimera (C-Flex) s novom bocom od polietilen tereftalata ester kopoliester glikola (PETG) s petljom koja djeluje kao parna brava. Prilikom postavljanja, sve 250 mL PETG boce su zakiseljene s 1 mL klorovodične kiseline (HCl) u tragovima metala i sve PETG boce od 500 mL zakiseljene su s 2 mL HCl u tragovima metala. Sakupljač za druge kemijske analize sastoji se od plastičnog lijevka spojenog na polietilensku bocu preko nove C-Flex cijevi s petlja koja djeluje kao parna brava. Svi stakleni lijevci, plastični lijevci i polietilenske boce isprani su kiselinom prije postavljanja. Prikupili smo uzorke koristeći protokol čiste ruke-prljave ruke (EPA metoda 1669), čuvali smošto je moguće hladnije do povratka u Sjedinjene Države, a zatim pohranjene uzorke na 4°C do analize. Prethodne studije koje su koristile ovu metodu pokazale su 90-110% oporavka za laboratorijske slijepe uzorke ispod granice detekcije i standardnih skokova37.
Na svakoj od pet lokacija prikupili smo lišće kao lišće krošnje, uzeli uzorke lišća, svježe stelje i rasute stelje koristeći protokol čiste ruke-prljave ruke (EPA metoda 1669). Svi uzorci prikupljeni su prema licenci za sakupljanje SERFOR-a , Peru, i uvezeno u Sjedinjene Države pod uvoznom dozvolom USDA. Prikupili smo krošnje lišća dviju vrsta drveća pronađenih na svim lokacijama: vrste drveća u nastajanju (Ficus insipida) i stabla srednje veličine (Inga feuilleei). Prikupili smo lišće iz krošnji drveća pomoću praćke Notch Big Shot tijekom sušne sezone 2018., kišne sezone 2018. i sušne sezone 2019. (n = 3 po vrsti). Prikupili smo uzorke lišća (n = 1) prikupljanjem lišća sa svake parcele od grane manje od 2 m iznad tla tijekom sušne sezone 2018., kišne sezone 2018. i sušne sezone 2019. Godine 2019. prikupili smo i uzorke lišća (n = 1) sa 6 dodatnih šumskih parcela u Los Amigosu. Prikupili smo svježa stelja („rasuta stelja“) u plastičnim mrežastim košarama(n = 5) tijekom kišne sezone 2018. na svih pet šumskih lokacija i tijekom sušne sezone 2019. na parceli Los Amigos (n = 5). Imajte na umu da iako smo instalirali dosljedan broj košara na svakoj lokaciji, tijekom nekih razdoblja sakupljanja , veličina našeg uzorka bila je manja zbog poplave mjesta i ljudskog uplitanja u sakupljače. Sve košare za smeće postavljene su unutar jednog metra od kolektora za vodu. Prikupili smo skupni otpad kao uzorke prizemnog otpada tijekom sušne sezone 2018., kišne sezone 2018. i sušne sezone 2019. Tijekom sušne sezone 2019. također smo prikupili veliku količinu otpada na svim našim parcelama Los Amigosa. Hladili smo sve uzorke lišća dok se nisu mogli zamrznuti pomoću zamrzivača, a zatim ih poslali u SAD na ledu, a zatim se smrznuto čuva do prerade.
Prikupili smo uzorke tla u tri primjerka (n = 3) sa svih pet mjesta (otvoreno i nadstrešnica) i parcele Los Amigos tijekom sušne sezone 2019. tijekom sva tri sezonska događaja. Svi uzorci tla prikupljeni su unutar jednog metra od kolektora oborine. prikupili uzorke tla kao gornji sloj tla ispod sloja stelje (0–5 cm) pomoću uređaja za uzorkovanje tla. Osim toga, tijekom sušne sezone 2018. prikupili smo jezgre tla do 45 cm dubine i podijelili ih u pet dubinskih segmenata. U Laberintu smo mogli sakupite samo jedan profil tla jer je podzemna voda blizu površine tla. Prikupili smo sve uzorke koristeći protokol čista ruka-prljava ruka (EPA metoda 1669). Hladili smo sve uzorke tla dok se nisu mogli zamrznuti u zamrzivaču, a zatim poslali na ledu u Sjedinjene Države, a zatim pohranjeni smrznuti do obrade.
Upotrijebite gnijezda za maglu postavljena u zoru i sumrak kako biste uhvatili ptice u najhladnije doba dana. U rezervatu Los Amigos postavili smo pet gnijezda za maglu (1,8 × 2,4) na devet lokacija. Na biostanici Cocha Cashu postavili smo 8 do 10 gnijezda za maglu (12 x 3,2 m) na 19 lokacija. Na oba mjesta prikupili smo prvo središnje repno pero svake ptice, ili ako nije, sljedeće najstarije pero. Perje pohranjujemo u čiste Ziploc vrećice ili manila omotnice sa silikonom. Prikupili smo fotografske zapise i morfometrijska mjerenja za identifikaciju vrsta prema Schulenbergu65. Obje studije je podržao SERFOR i dopuštenje Vijeća za istraživanje životinja (IACUC). Kada smo uspoređivali koncentracije Hg u ptičjem perju, ispitivali smo one vrste čije je perje sakupljeno u Los Amigos Conservation Concession i biološka stanica Cocha Cashu (Myrmotherula axillaris, Phlegopsis nigromaculata, Pipra fasciicauda).
Kako bi se odredio indeks lisne površine (LAI), lidarski podaci prikupljeni su pomoću GatorEye Unmanned Aerial Laboratory, bespilotnog zračnog sustava za fuziju senzora (pogledajte www.gatoreye.org za detalje, također dostupno putem poveznice “2019 Peru Los Friends” lipanj” ) 66. Lidar je prikupljen u Los Amigos Conservation Conservation u lipnju 2019., s nadmorskom visinom od 80 m, brzinom leta od 12 m/s i udaljenosti od 100 m između susjednih ruta, tako da je stopa pokrivenosti bočnim odstupanjem dosegla 75 %. Gustoća točaka raspoređenih po vertikalnom šumskom profilu prelazi 200 točaka po kvadratnom metru. Područje leta preklapa se sa svim područjima uzorkovanja u Los Amigosu tijekom sušne sezone 2019.
Kvantificirali smo ukupnu koncentraciju Hg PAS-sakupljenih GEM-ova toplinskom desorpcijom, fuzijom i atomskom apsorpcijskom spektroskopijom (USEPA metoda 7473) pomoću instrumenta Hydra C (Teledyne, CV-AAS). Kalibrirali smo CV-AAS pomoću Nacionalnog instituta za standarde i tehnologiju (NIST) standardni referentni materijal 3133 (Hg standardna otopina, 10,004 mg g-1) s granicom detekcije od 0,5 ng Hg. Proveli smo kontinuiranu kalibracijsku verifikaciju (CCV) koristeći NIST SRM 3133 i standarde kontrole kvalitete (QCS) koristeći NIST 1632e (bitumenski ugljen, 135,1 mg g-1). Svaki uzorak smo podijelili u različite čamce, stavili ga između dva tanka sloja praha natrijevog karbonata (Na2CO3) i prekrili tankim slojem aluminijevog hidroksida (Al(OH) 3) prah67. Izmjerili smo ukupni sadržaj HGR-AC svakog uzorka kako bismo uklonili sve nehomogenosti u distribuciji Hg u sorbentu HGR-AC. Stoga smo izračunali koncentraciju žive za svaki uzorak na temelju zbroja ukupne žive izmjerene pomoću svaka posuda icjelokupni sadržaj sorbenta HGR-AC u PAS-u. S obzirom na to da je sa svakog mjesta za mjerenje koncentracije tijekom sušne sezone 2018. prikupljen samo jedan uzorak PAS-a, kontrola i osiguranje kvalitete metode provedeno je grupiranjem uzoraka sa slijepim probama postupka praćenja, internim standardima i matricom -podudarni kriteriji. Tijekom kišne sezone 2018. ponovili smo mjerenja PAS uzoraka. Vrijednosti su se smatrale prihvatljivima kada je relativna postotna razlika (RPD) CCV i mjerenja standarda usklađenih s matricom bila unutar 5% od prihvatljivih vrijednost, a sve proceduralne slijepe probe bile su ispod granice detekcije (BDL). Ispravili smo slijepu probu ukupnu živu izmjerenu u PAS koristeći koncentracije određene iz polja i slijepih proba (0,81 ± 0,18 ng g-1, n = 5). Izračunali smo GEM koncentracije koristeći ukupnu masu adsorbirane žive ispravljenu slijepom probom podijeljenu s vremenom postavljanja i brzinom uzorkovanja (količina zraka za uklanjanje plinovite žive po jedinici vremena);0,135 m3 dan-1)63,68, prilagođeno za temperaturu i vjetar iz World Weather Online. Prosječna mjerenja temperature i vjetra dobivena za regiju Madre de Dios68. Standardna pogreška prijavljena za izmjerene koncentracije GEM-a temelji se na pogrešci vanjskog standarda pokrenuti prije i poslije uzorka.
Analizirali smo uzorke vode na ukupni sadržaj žive oksidacijom s brom kloridom tijekom najmanje 24 sata, nakon čega je uslijedila redukcija kositrenog klorida te analiza pročišćavanja i zamke, atomska fluorescentna spektroskopija hladne pare (CVAFS) i odvajanje plinskom kromatografijom (GC) (EPA metoda) 1631 Tekran 2600 automatskog analizatora ukupne žive, Rev. E). Proveli smo CCV na uzorcima sušne sezone 2018. koristeći Ultra Scientific certificirane vodene standarde žive (10 μg L-1) i verifikaciju početne kalibracije (ICV) koristeći NIST certificirani referentni materijal 1641D (živa u vodi, 1,557 mg kg-1) ) s granicom detekcije od 0,02 ng L-1. Za uzorke vlažne sezone 2018. i suhe sezone 2019. koristili smo Brooks Rand Instruments Total Mercury Standard (1,0 ng L−1 ) za kalibraciju i CCV i višeelementnu SPEX Centriprep induktivno spregnutu plazma spektrometriju mase (ICP-MS) za standardnu otopinu ICV 2 A s granicom detekcije od 0,5 ng L-1. Svi standardi dobiveni su unutar 15% od prihvatljivih vrijednosti. FielD slijepe probe, slijepe probave digestije i slijepe analitičke probe su BDL.
Sušili smo zamrzavanjem uzorke tla i lišća pet dana. Homogenizirali smo uzorke i analizirali ih na ukupnu živu toplinskom razgradnjom, katalitičkom redukcijom, fuzijom, desorpcijom i atomskom apsorpcijskom spektroskopijom (EPA metoda 7473) na Milestone Direct Mercury Analyzer (DMA) -80). Za uzorke sušne sezone 2018. proveli smo DMA-80 testove koristeći NIST 1633c (leteći pepeo, 1005 ng g-1) i referentni materijal MESS-3 certificiran od strane Nacionalnog istraživačkog vijeća Kanade (morski sediment, 91 ng g -1).Kalibriranje.Koristili smo NIST 1633c za CCV i MS i MESS-3 za QCS s granicom detekcije od 0,2 ng Hg. Za uzorke vlažne sezone 2018. i suhe sezone 2019. kalibrirali smo DMA-80 pomoću Brooks Rand Instruments Total Mercury Standard (1.0 ng L−1). Koristili smo NIST standardni referentni materijal 2709a (tlo San Joaquin, 1100 ng g-1) za CCV i MS i DORM-4 (riblji protein, 410 ng g-1) za QCS s granicom detekcije od 0,5 ng Hg. Za sva godišnja doba, analizirali smo sve uzorke u duplikatu i prihvatili vrijednosti kada je RPD između dva uzorka bio unutar 10%. Prosječni povrati za sve standarde i skokove matrice bili su unutar 10% od prihvatljivih vrijednosti, a sve slijepe probe su bile BDL. Sve navedene koncentracije su suha težina.
Analizirali smo metil živu u uzorcima vode iz sve tri sezonske aktivnosti, uzorcima lišća iz sušne sezone 2018. i uzorcima tla iz sve tri sezonske aktivnosti. Ekstrahirali smo uzorke vode sumpornom kiselinom u tragovima najmanje 24 sata, 69 digestirano lišće s 2 % kalijevog hidroksida u metanolu tijekom najmanje 48 h na 55°C tijekom najmanje 70 h, i digestirano tlo mikrovalnom s HNO3 kiselinom u tragovima metala 71,72.Analizirali smo uzorke sušne sezone 2018. etilacijom vode korištenjem natrijevog tetraetilborata, pročišćavanja i zamke te CVAFS na spektrometru Tekran 2500 (EPA metoda 1630). Koristili smo MeHg standarde akreditiranog laboratorija Frontier Geosciences i QCS sedimenta koristeći ERM CC580 za kalibraciju i CCV s granica detekcije metode od 0,2 ng L-1. Analizirali smo uzorke sušne sezone 2019. koristeći natrijev tetraetilborat za etilaciju vode, pročišćavanje i zamku, CVAFS, GC i ICP-MS na Agilentu 770 (EPA metoda 1630)73. Koristili smo Standardi Brooks Rand Instruments metil žive (1 ng L−1) za kalibraciju i CCV s granicom detekcije metode od 1 pg. Svi standardi su pronađeni unutar 15% od prihvatljivih vrijednosti za sva godišnja doba i sve slijepe probe bile su BDL.
U našem toksikološkom laboratoriju Instituta za bioraznolikost (Portland, Maine, SAD), granica detekcije metode bila je 0,001 μg g-1. Kalibrirali smo DMA-80 pomoću DOLT-5 (jetra morskog psa, 0,44 μg g-1), CE-464 (5,24 μg g-1) i NIST 2710a (Montana tlo, 9,888 μg g-1). Koristimo DOLT-5 i CE-464 za CCV i QCS. Prosječni povrati za sve standarde bili su unutar 5% od prihvatljivih vrijednosti, a sve prazne probe bile su BDL. Svi replikati bili su unutar 15% RPD. Sve prijavljene ukupne koncentracije žive u perju su svježa težina (fw).
Koristimo membranske filtere od 0,45 μm za filtriranje uzoraka vode za dodatnu kemijsku analizu. Analizirali smo uzorke vode na anione (klorid, nitrat, sulfat) i katione (kalcij, magnezij, kalij, natrij) ionskom kromatografijom (EPA metoda 4110B) [USEPA, 2017a] korištenjem ionskog kromatografa Dionex ICS 2000. Svi standardi dobiveni su unutar 10% od prihvatljivih vrijednosti i svi slijepi uzorci bili su BDL. Koristimo Thermofisher X-Series II za analizu elemenata u tragovima u uzorcima vode induktivno spregnutom plazma spektrometrijom mase. Instrument kalibracijski standardi pripremljeni su serijskim razrjeđivanjem certificiranog vodenog standarda NIST 1643f. Svi razmaci su BDL.
Svi fluksevi i bazeni navedeni u tekstu i na slikama koriste srednje vrijednosti koncentracije za suhu i kišnu sezonu. Vidi dodatnu tablicu 1 za procjene bazena i flukseva (prosječni godišnji tokovi za obje sezone) koristeći minimalne i maksimalne izmjerene koncentracije tijekom sušne i kišne sezone. Izračunali smo tokove žive u šumi iz Los Amigos Conservation Concession kao zbroj unosa žive kroz kap i otpad. Izračunali smo tokove Hg od krčenja šuma iz taloženja žive oborinama. Koristeći dnevna mjerenja padalina iz Los Amigosa (prikupljenih kao dio EBLA i dostupno od ACCA na zahtjev), izračunali smo prosječnu kumulativnu godišnju količinu oborina u proteklom desetljeću (2009.-2018.) na približno 2500 mm godišnje-1. Imajte na umu da je u kalendarskoj godini 2018. godišnja količina oborina blizu ovog prosjeka ( 2468 mm), dok najkišovitiji mjeseci (siječanj, veljača i prosinac) iznose oko polovicu godišnje količine padalina (1288 mm od 2468 mm).Stoga koristimo prosjek koncentracija vlažne i suhe sezone u svim izračunima toka i bazena. To nam također omogućuje da uzmemo u obzir ne samo razliku u oborinama između vlažne i suhe sezone, već i razliku u razinama aktivnosti ASGM između ove dvije sezone. Budući da literaturne vrijednosti prijavljenih godišnjih tokova žive iz tropskih šuma variraju između rastućih koncentracija žive iz sušnih i kišnih sezona ili samo iz sušnih sezona, kada uspoređujemo naše izračunate tokove s literaturnim vrijednostima, izravno uspoređujemo naše izračunate tokove žive, dok je druga studija uzela uzorke i u sušnoj i u vlažnoj sezoni, te smo ponovno procijenili naše tokove koristeći samo koncentracije žive u sušnoj sezoni kada je druga studija uzela uzorke samo u sušnoj sezoni (npr. 74).
Kako bismo odredili ukupni godišnji sadržaj žive u svim oborinama, velikim količinama oborina i smeću u Los Amigosu, upotrijebili smo razliku između prosječne ukupne količine sušne sezone (prosjek svih lokacija Los Amigosa 2018. i 2019.) i kišne sezone (prosjek 2018.). koncentracija žive. Za ukupne koncentracije žive na drugim lokacijama korištene su prosječne koncentracije između sušne sezone 2018. i kišne sezone 2018. Za opterećenja metil-živom korišteni su podaci iz sušne sezone 2018., jedine godine za koju je izmjerena metil-živa. Kako bismo procijenili tokove žive u otpad, upotrijebili smo literaturne procjene stopa otpada i koncentracije žive prikupljene iz lišća u košarama za smeće na 417 g m-2 god-1 u peruanskoj Amazoni. Za bazen Hg u tlu u gornjih 5 cm tla, upotrijebili smo izmjerenu ukupnu Hg u tlu (sušne sezone 2018. i 2019., kišna sezona 2018.) i koncentracije MeHg u sušnoj sezoni 2018., s procijenjenom nasipnom gustoćom od 1,25 g cm-3 u brazilskoj Amazoni75. Možemo samo pizvršite ove proračunske izračune na našem glavnom studijskom mjestu, Los Amigosu, gdje su dostupni skupovi podataka o dugoročnim padalinama i gdje kompletna struktura šume dopušta korištenje prethodno prikupljenih procjena otpada.
Obrađujemo lidarske letne linije koristeći GatorEye multiscale naknadnu obradu, koja automatski izračunava čiste spojene oblake točaka i rasterske proizvode, uključujući digitalne elevacijske modele (DEM) u rezoluciji 0,5 × 0,5 m. Koristili smo DEM i očišćene lidar oblake točaka (WGS-84, UTM 19S metara) kao ulaz u tijek rada GatorEye Leaf Area Density (G-LAD), koji izračunava kalibrirane procjene lisne površine za svaki voxel (m3) ( m2) preko tla na vrhu krošnje u rezoluciji od 1 × 1 × 1 m, i izvedeni LAI (zbroj LAD unutar svakog okomitog stupca od 1 × 1 m). LAI vrijednost svake ucrtane GPS točke se zatim izdvaja.
Izvršili smo sve statističke analize pomoću statističkog softvera R verzije 3.6.176 i sve vizualizacije pomoću ggplot2. Izvršili smo statističke testove koristeći alfu od 0,05. Odnos između dviju kvantitativnih varijabli procijenjen je pomoću obične regresije najmanjih kvadrata. Izveli smo usporedbe između stranica pomoću neparametarski Kruskalov test i parni Wilcoxov test.
Svi podaci uključeni u ovaj rukopis mogu se pronaći u Dodatnim informacijama i povezanim podatkovnim datotekama. Conservación Amazónica (ACCA) daje podatke o oborinama na zahtjev.
Vijeće za obranu prirodnih resursa. 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. Ubrzani gubitak zaštićenih šuma zbog iskopavanja zlata u peruanskoj Amazoniji.environment.reservoir.Wright.12, 9 (2017).
Espejo, JC et al. Krčenje šuma i degradacija šuma uslijed iskopavanja zlata u peruanskoj Amazoniji: 34-godišnji izgledi. Daljinsko očitavanje 10, 1–17 (2018).
Gerson, Jr. et al. Širenje umjetnih jezera pogoršava onečišćenje živom od rudarenja zlata.science.Advanced.6, eabd4953 (2020).
Dethier, EN, Sartain, SL & Lutz, DA Povišene razine vode i sezonske inverzije riječnih suspendiranih sedimenata u vrućim točkama tropske bioraznolikosti zbog zanatskog rudarenja zlata. Process.National Academy of Sciences.science.US 116, 23936–23941 (2019).
Abe, CA et al. Modeliranje učinaka promjene zemljišnog pokrova na koncentracije sedimenta u amazonskom bazenu gdje se vadi zlato.register.environment.often.19, 1801–1813 (2019).
Vrijeme objave: 24. veljače 2022