Gràcies per visitar Nature.com. La versió del navegador que utilitzeu té un suport limitat per a CSS. Per obtenir la millor experiència, us recomanem que utilitzeu un navegador actualitzat (o desactiveu el mode de compatibilitat a Internet Explorer). Mentrestant, per assegurar-vos suport continuat, mostrarem el lloc sense estils ni JavaScript.
Les emissions de mercuri de la mineria d'or artesanal i a petita escala a tot l'hemisferi sud superen la combustió del carbó com a font de mercuri més gran del món. Examinem la deposició i l'emmagatzematge de mercuri a l'Amazònia peruana, molt afectada per la mineria d'or artesanal. Boscos intactes a l'Amazònia peruana a prop les mines d'or van rebre aportacions de mercuri extremadament altes, amb un total elevat i de metilmercuri a l'atmosfera, fulles del dosser i sòl. Aquí, mostrem per primera vegada que les marquesines forestals intactes a prop de les mines d'or artesanals intercepten grans quantitats de partícules i mercuri gasós a taxes proporcionals. Documentem l'acumulació substancial de mercuri al sòl, la biomassa i els ocells cantors residents en algunes de les regions més protegides i riques en biodiversitat de l'Amazònia, plantejant preguntes importants sobre com la contaminació per mercuri limita els esforços de conservació moderns i futurs en aquests ecosistemes tropicals. .
Un repte creixent per als ecosistemes de boscos tropicals és la mineria d'or artesanal i a petita escala (ASGM). Aquesta forma d'extracció d'or es produeix a més de 70 països, sovint de manera informal o il·legal, i representa al voltant del 20% de la producció mundial d'or1. és un mitjà de subsistència important per a les comunitats locals, provoca una desforestació generalitzada2,3, una conversió extensiva de boscos en estanys4, un alt contingut de sediments als rius propers5,6 i és un contribuent important a l'atmosfera global Alliberament d'emissions de mercuri (Hg) i majors fonts de mercuri d'aigua dolça 7. Molts llocs d'ASGM intensificats es troben en punts calents de biodiversitat global, la qual cosa provoca pèrdua de diversitat8, pèrdua d'espècies sensibles9 i humans10,11,12 i depredadors13,14 alta exposició al mercuri. Es calcula que entre 675 i 1000 tones de mercuri. El Hg yr-1 es volatilitza i s'allibera a l'atmosfera global a partir de les operacions ASGM anualment7. L'ús de grans quantitats de mercuri per la mineria d'or artesanal i a petita escala ha canviat les principals fonts.de les emissions de mercuri atmosfèric del nord global al sud global, amb implicacions per al destí del mercuri, els patrons de transport i d'exposició. No obstant això, se sap poc sobre el destí d'aquestes emissions de mercuri a l'atmosfera i els seus patrons de deposició i acumulació en paisatges influenciats per l'ASGM.
La Convenció Internacional de Minamata sobre el mercuri va entrar en vigor el 2017, i l'article 7 tracta específicament de les emissions de mercuri de la mineria d'or artesanal i a petita escala. A l'ASGM, el mercuri elemental líquid s'afegeix als sediments o al mineral per separar l'or. A continuació, l'amalgama s'escalfa, concentrar l'or i alliberar mercuri elemental gasós (GEM; Hg0) a l'atmosfera. Això malgrat els esforços de grups com el Programa de les Nacions Unides per al Medi Ambient (UNEP) Global Mercury Partnership, l'Organització de les Nacions Unides per al Desenvolupament Industrial (ONUDI) i les ONG per fomentar miners per reduir les emissions de mercuri. A partir d'aquest escrit el 2021, 132 països, inclòs el Perú, han signat la Convenció de Minamata i han començat a desenvolupar plans d'acció nacionals per abordar específicament les reduccions d'emissions de mercuri relacionades amb l'ASGM. Els acadèmics han demanat que aquests plans d'acció nacionals ser inclusiu, sostenible i holístic, tenint en compte els factors socioeconòmics i els perills ambientals15,16,17,18.Els plans actuals per abordar les conseqüències del mercuri en el medi ambient se centren en els riscos del mercuri associats a la mineria d'or artesanal i a petita escala prop dels ecosistemes aquàtics, que inclouen miners i persones que viuen a prop de la crema d'amalgama i comunitats que consumeixen grans quantitats de peixos depredadors. Exposició ocupacional al mercuri a través de la inhalació de vapor de mercuri de la combustió de l'amalgama, l'exposició al mercuri en la dieta mitjançant el consum de peix i la bioacumulació de mercuri a les xarxes tròfiques aquàtiques han estat el focus de la majoria de la investigació científica relacionada amb l'ASGM, inclosa l'Amazònia.Estudis anteriors (per exemple, vegeu Lodenius i Malm19).
Els ecosistemes terrestres també corren el risc d'exposició al mercuri per l'ASGM. El Hg atmosfèric alliberat per l'ASGM com a GEM pot tornar al paisatge terrestre per tres vies principals20 (Fig. 1): el GEM es pot adsorbir a les partícules de l'atmosfera, que després són interceptades per superfícies;La GEM pot ser absorbida directament per les plantes i incorporada als seus teixits;finalment, el GEM es pot oxidar a espècies de Hg(II), que es poden dipositar en sec, adsorbir-se en partícules atmosfèriques o arrossegar-se a l'aigua de pluja. precipitacions, respectivament. La deposició humida es pot determinar mitjançant els fluxos de mercuri en sediments recollits en espais oberts. La deposició seca es pot determinar com la suma del flux de mercuri a la brossa i el flux de mercuri a la tardor menys el flux de mercuri a la precipitació. Diversos estudis han documentat l'enriquiment de mercuri en ecosistemes terrestres i aquàtics molt propers a l'activitat MAPE (vegeu, per exemple, la taula resum a Gerson et al. 22), probablement com a resultat tant de l'entrada de mercuri sedimentari com de l'alliberament directe de mercuri. No obstant això, mentre que la millora La deposició de mercuri a prop de l'ASGM pot ser deguda a la crema d'amalgama de mercuri-or, no està clar com es transporta aquest Hg al paisatge regional i la importància relativa de les diferents deposicions.tots els camins propers a l'ASGM.
El mercuri emès com a mercuri elemental gasós (GEM; Hg0) es pot dipositar al paisatge a través de tres vies atmosfèriques. En primer lloc, el GEM es pot oxidar a Hg iònic (Hg2+), que es pot arrossegar en gotes d'aigua i dipositar-se a la superfície de les fulles com a humit o humit. dipòsits secs. En segon lloc, els GEM poden adsorbir partícules atmosfèriques (Hgp), que són interceptades pel fullatge i arrossegada al paisatge a través de cascades juntament amb l'Hg iònic interceptat. En tercer lloc, el GEM es pot absorbir al teixit de les fulles, mentre que el Hg es diposita al El paisatge com a escombraries. Juntament amb la caiguda d'aigua i escombraries es considera una estimació de la deposició total de mercuri. Tot i que el GEM també pot difondre i adsorbir-se directament al sòl i a les escombraries77, és possible que aquesta no sigui la via principal d'entrada de mercuri als ecosistemes terrestres.
Esperem que les concentracions de mercuri elemental gasós disminueixin amb la distància de les fonts d'emissió de mercuri. Atès que dues de les tres vies de deposició de mercuri als paisatges (a través de la tardor i la deixalleria) depenen de les interaccions del mercuri amb les superfícies de les plantes, també podem predir la velocitat a la qual el mercuri es troba. dipositat als ecosistemes i com de greu és per als animals El risc d'impacte està determinat per l'estructura de la vegetació, tal com mostren les observacions en boscos boreals i temperats de latituds nord23. No obstant això, també reconeixem que l'activitat MAPE es produeix amb freqüència als tròpics, on l'estructura del dosser i l'abundància relativa de la superfície foliar exposada varien àmpliament. La importància relativa de les vies de deposició de mercuri en aquests ecosistemes no s'ha quantificat clarament, especialment per als boscos propers a fonts d'emissió de mercuri, la intensitat dels quals rarament s'observa als boscos boreals. Per tant, en aquest estudi, ens fem les següents preguntes: (1) Com fan les concentracions de mercuri elemental gasós iLes vies de deposició varien amb la proximitat de l'ASGM i l'índex d'àrea foliar del dosser regional?(2) L'emmagatzematge de mercuri al sòl està relacionat amb les aportacions atmosfèriques?(3) Hi ha proves d'una elevada bioacumulació de mercuri en els ocells cantors que viuen als boscos prop de l'ASGM? Aquest estudi és el primer a examinar les entrades de deposició de mercuri prop de l'activitat de l'ASGM i com la coberta de la coberta es correlaciona amb aquests patrons, i el primer a mesurar les concentracions de metilmercuri (MeHg) al paisatge amazònic peruà. Hem mesurat GEM a l'atmosfera i la precipitació total, la penetració, el total mercuri i metilmercuri en fulles, escombraries i sòls en boscos i hàbitats desforestats al llarg d'un tram de 200 quilòmetres del riu Madre de Dios al sud-est del Perú. Vam plantejar la hipòtesi que la proximitat a l'ASGM i les ciutats mineres que cremen amalgama Hg-or seria la més important. factors que impulsen les concentracions atmosfèriques de Hg (GEM) i la deposició humida de Hg (precipitació elevada). Atès que la deposició de mercuri sec (penetració + escombraries) està relacionada amb el tree estructura del dosser,21,24 també esperem que les zones boscoses tinguin més aportacions de mercuri que les zones desforestades adjacents, cosa que, donat l'alt índex de superfície foliar i el potencial de captura de mercuri, un punt és especialment preocupant. Bosc amazònic intacte. que vivien als boscos prop de les ciutats mineres tenien nivells de mercuri més alts que la fauna que vivia lluny de les zones mineres.
Les nostres investigacions van tenir lloc a la província de Madre de Dios, al sud-est de l'Amazònia peruana, on s'han deforestat més de 100.000 hectàrees de bosc per formar ASGM3 al·luvials adjacents i de vegades dins de terres protegides i reserves nacionals. Or artesanal i a petita escala. la mineria al llarg dels rius d'aquesta regió de l'Amazones occidental ha augmentat espectacularment durant l'última dècada25 i s'espera que augmenti amb els alts preus de l'or i l'augment de la connectivitat amb els centres urbans a través de les carreteres transoceàniques Les activitats continuaran 3. Hem seleccionat dos llocs sense cap mena (Boca Manu i Chilive). , a aproximadament 100 i 50 km de l'ASGM, respectivament) -en endavant denominats "llocs remots" - i tres llocs dins de l'àrea minera, d'ara endavant denominats jaciment miner de "llocs remots" (Fig. 2A). Dos de les mines els jaciments es troben en un bosc secundari a prop de les ciutats de Boca Colorado i La Bellinto, i un jaciment miner es troba en un bosc vell intacte a Los Amigos Conservation Concessió. Tingueu en compte que a les mines Boca Colorado i Laberinto de la mina, el vapor de mercuri alliberat per la combustió de l'amalgama de mercuri-or es produeix amb freqüència, però es desconeix la ubicació i la quantitat exactes ja que aquestes activitats solen ser informals i clandestines;combinarem la mineria i el mercuri La combustió d'aliatges s'anomena col·lectivament "activitat ASGM". A cada lloc, vam instal·lar mostrejos de sediments tant en època seca com plujosa en clarianes (zones de desforestació completament desproveïdes de plantes llenyoses) i sota les copes dels arbres (bosc). zones) per a un total de tres esdeveniments estacionals (cadascun d'entre 1 i 2 mesos) ) La deposició humida i la caiguda de penetració es van recollir per separat, i es van desplegar mostrejos passius d'aire a l'espai obert per recollir GEM. L'any següent, basant-se en l'alta deposició. taxes mesurades el primer any, vam instal·lar col·lectors en sis parcel·les forestals addicionals a Los Amigos.
Els mapes dels cinc punts de mostreig es mostren com a cercles grocs. Dos jaciments (Boca Manu, Chilive) es troben en zones allunyades de la mineria d'or artesanal, i tres jaciments (Los Amigos, Boca Colorado i Laberinto) es troben en zones afectades per la mineria. , amb les ciutats mineres mostrades com a triangles blaus. La il·lustració mostra una zona boscosa i desforestada remota típica afectada per la mineria. En totes les xifres, la línia discontínua representa la línia divisòria entre els dos llocs remots (esquerra) i els tres llocs afectats per la mineria ( dreta).B Concentracions de mercuri elemental gasós (GEM) a cada lloc durant l'estació seca de 2018 (n = 1 mostra independent per lloc; símbols quadrats) i l'estació humida (n = 2 mostres independents; símbols quadrats). C Concentracions totals de mercuri a les precipitacions recollides a les zones de bosc (caixa verda) i de desforestació (caixa marró) durant l'estació seca del 2018. Per a totes les trames de caixa, les línies representen les mitjanes, els quadres mostren Q1 i Q3, els bigotis representen 1,5 vegades el rang interquartil (n =5 mostres independents per lloc forestal, n = 4 mostres independents per mostra de lloc de desforestació).D Concentracions totals de mercuri a les fulles recollides de la copa de Ficus insipida i Inga feuillei durant l'estació seca del 2018 (eix esquerre;símbols quadrats verd fosc i triangle verd clar, respectivament) i de la deixalleria a granel a terra (eix dret; símbols de cercle verd oliva). Els valors es mostren com a mitjana i desviació estàndard (n = 3 mostres independents per lloc per a fulles vives, n = 1 mostra independent per a les escombraries).E Concentracions totals de mercuri a la capa superior del sòl (0-5 cm superiors) recollides en zones de bosc (parcel·la verda) i de desforestació (parçal de caixa marró) durant l'estació seca del 2018 (n = 3 mostres independents per lloc). ).Les dades d'altres estacions es mostren a la figura 1.S1 i S2.
Les concentracions atmosfèriques de mercuri (GEM) estaven en línia amb les nostres prediccions, amb valors alts al voltant de l'activitat de l'ASGM —especialment al voltant de les ciutats que cremen amalgama Hg-or— i valors baixos en zones allunyades de les zones mineres actives (Fig. 2B). Àrees remotes, les concentracions de GEM estan per sota de la concentració de fons mitjana global a l'hemisferi sud d'uns 1 ng m-326. En canvi, les concentracions de GEM a les tres mines eren de 2 a 14 vegades més altes que a les mines remotes i les concentracions a les mines properes ( fins a 10,9 ng m-3) eren comparables als de les zones urbanes i urbanes, i de vegades superaven els dels EUA, les zones industrials de la Xina i Corea 27. Aquest patró GEM a Madre de Dios és coherent amb la crema d'amalgama de mercuri i or com a la principal font de mercuri atmosfèric elevat en aquesta remota regió amazònica.
Tot i que les concentracions de GEM a les clarianes van fer un seguiment de la proximitat a la mineria, les concentracions totals de mercuri a les cascades penetrants depenien de la proximitat a la mineria i l'estructura de la coberta forestal. Aquest model suggereix que les concentracions de GEM per si soles no prediuen on es dipositarà el mercuri alt al paisatge. Hem mesurat el més alt. concentracions de mercuri en boscos madurs intactes dins de l'àrea minera (Fig. 2C). Los Amigos Conservation Conservation va tenir les concentracions mitjanes més altes de mercuri total a l'estació seca (rang: 18-61 ng L-1) informades a la literatura i va ser comparable. a nivells mesurats en llocs contaminats per la mineria de cinabri i la combustió de carbó industrial.Diferència, 28 a Guizhou, Xina. Segons el nostre coneixement, aquests valors representen els fluxos de mercuri de rendiment màxim anual calculats mitjançant les concentracions de mercuri de l'estació seca i humida i les taxes de precipitació (71 µg m-2 any-1; Taula suplementària 1). Els altres dos llocs miners no tenien nivells elevats de mercuri total en comparació amb els llocs remots (rang: 8-31 ng L-1; 22-34 µg m-2 any-1). Amb l'excepció de Hg, només alumini i El manganès tenia uns rendiments elevats a la zona minera, probablement a causa de la neteja de terres relacionada amb la mineria;tots els altres elements principals i oligoelements mesurats no van variar entre la mineria i les zones remotes (Fitxer de dades suplementàries 1), una troballa coherent amb la dinàmica del mercuri de les fulles 29 i la combustió d'amalgama ASGM, en lloc de la pols en l'aire, com a font principal de mercuri a la caiguda penetrant. .
A més de servir com a adsorbents per al mercuri en partícules i gasos, les fulles de les plantes poden absorbir i integrar directament el GEM als teixits30,31. De fet, en llocs propers a l'activitat ASGM, les escombraries són una font important de deposició de mercuri. -0,22 µg g-1) mesurats a les fulles vives del dosser dels tres llocs miners van superar els valors publicats per als boscos temperats, boreals i alpins d'Amèrica del Nord, Europa i Àsia, així com altres boscos amazònics a Amèrica del Sud, situat a Amèrica del Sud.Àrees allunyades i fonts puntuals properes 32, 33, 34. Les concentracions són comparables a les informades per al mercuri foliar als boscos mixtos subtropicals de la Xina i als boscos atlàntics al Brasil (Fig. 2D)32,33,34.Seguint el model GEM, el més alt Les concentracions totals de mercuri a la brossa a granel i les fulles de la coberta es van mesurar als boscos secundaris dins de l'àrea minera. No obstant això, els fluxos de mercuri de residus estimats eren més alts al bosc primari intacte a la mina Los Amigos, probablement a causa de la major massa de residus. Hem multiplicat els anteriors. va informar l'Amazones peruana 35 pel Hg mesurat a la brossa (mitjana entre les estacions humides i seques) (Fig. 3A). Aquesta entrada suggereix que la proximitat a les àrees mineres i la coberta de la copa dels arbres contribueixen significativament a les càrregues de mercuri en ASGM en aquesta regió.
Les dades es mostren al bosc A i l'àrea de desforestació B. Les àrees deforestades de Los Amigos són clarianes d'estacions de camp que constitueixen una petita part de la terra total. Els fluxos es mostren amb fletxes i s'expressen en µg m-2 any-1. superior de 0-5 cm de sòl, les piscines es mostren en cercles i s'expressen en μg m-2. El percentatge representa el percentatge de mercuri present a la piscina o flux en forma de metilmercuri. Concentracions mitjanes entre estacions seques (2018 i 2019) i estacions de pluges (2018) per al mercuri total a través de la pluja, la precipitació a granel i la deixalles, per a estimacions d'augment de les càrregues de mercuri. Les dades de metilmercuri es basen en l'estació seca de 2018, l'únic any per al qual es van mesurar. Vegeu "Mètodes" per obtenir informació sobre càlculs d'agrupació i flux.C Relació entre la concentració total de mercuri i l'índex d'àrea foliar en vuit parcel·les de Los Amigos Conservation Conservation, basada en la regressió ordinària de mínims quadrats.D Relació entre la concentració total de mercuri en precipitació i totLa concentració de mercuri del sòl a la superfície per als cinc llocs de les regions de bosc (cercles verds) i de desforestació (triangles marrons), segons la regressió ordinària de mínims quadrats (les barres d'error mostren la desviació estàndard).
Utilitzant dades de precipitació i escombraries a llarg termini, vam poder escalar les mesures de penetració i contingut de mercuri de deixalles de les tres campanyes per proporcionar una estimació del flux de mercuri atmosfèric anual per a la concessió de conservació de Los Amigos (penetració + quantitat de deixalles + precipitació) per a una estimació preliminar. Vam trobar que els fluxos atmosfèrics de mercuri a les reserves forestals adjacents a l'activitat ASGM eren més de 15 vegades més grans que a les zones deforestades circumdants (137 versus 9 µg Hg m-2 any-1; Figura 3 A,B). L'estimació dels nivells de mercuri a Los Amigos supera els fluxos de mercuri reportats anteriorment a prop de fonts puntuals de mercuri als boscos d'Amèrica del Nord i Europa (per exemple, la combustió de carbó) i és comparable als valors de la Xina industrial 21,36. En total, aproximadament 94 El % de la deposició total de mercuri als boscos protegits de Los Amigos es produeix per deposició seca (penetració + brossa - mercuri de precipitació), una contribució molt superior a la de la majoria d'altres fores.Aquests resultats posen de manifest els nivells elevats de mercuri que entra als boscos per deposició seca de l'ASGM i la importància del dosser forestal per eliminar el mercuri derivat de l'ASGM de l'atmosfera. Preveiem que el patró de deposició de Hg molt enriquit observat a les zones boscoses prop de l'ASGM L'activitat no és exclusiva del Perú.
En canvi, les zones deforestades a les zones mineres tenen nivells de mercuri més baixos, principalment a causa de fortes precipitacions, amb poca aportació de mercuri per caiguda i escombraries. ).Les concentracions mitjanes (rang: 1,5-9,1 ng L-1) de mercuri total a la precipitació a granel de l'estació seca van ser inferiors als valors reportats anteriorment als Adirondacks de Nova York37 i generalment eren inferiors a les de les regions remotes amazòniques38. Per tant, l'entrada de precipitació a granel de Hg va ser menor (8,6-21,5 µg Hg m-2 any-1) a l'àrea deforestada adjacent en comparació amb els patrons de concentració de GEM, caiguda i deixalles del lloc miner, i no reflecteix la proximitat a la mineria. .Com que l'ASGM requereix la desforestació, 2,3 les zones desbrossades on es concentren les activitats mineres tenen menors aportacions de mercuri procedents de la deposició atmosfèrica que les zones boscoses properes, tot i que les emissions directes no atmosfèriques d'ASGM (coms vessaments o residus de mercuri elemental) és probable que sigui molt alt.Alt 22.
Els canvis en els fluxos de mercuri observats a l'Amazònia peruana són motivats per grans diferències dins i entre llocs durant l'estació seca (bosc i desforestació) (Fig. 2). fluxos baixos de Hg durant l'estació de pluges (figura suplementària 1). Aquesta diferència estacional (Fig. 2B) pot ser deguda a la major intensitat de la mineria i la producció de pols a l'estació seca. L'augment de la desforestació i la reducció de les precipitacions durant les estacions seques poden augmentar la pols. producció, augmentant així la quantitat de partícules atmosfèriques que absorbeixen mercuri. La producció de mercuri i pols durant l'estació seca pot contribuir als patrons de flux de mercuri dins de la desforestació en comparació amb les zones boscoses de la concessió de conservació de Los Amigos.
Com que les aportacions de mercuri de l'ASGM a l'Amazònia peruana es dipositen als ecosistemes terrestres principalment a través de les interaccions amb la copa forestal, vam provar si una densitat més alta de la copa d'arbres (és a dir, l'índex d'àrea foliar) donaria lloc a més aportacions de mercuri. Al bosc intacte de Los Amigos Conservation Concession, vam recollir gota de gota de 7 parcel·les forestals amb diferents densitats de dosser. Hem trobat que l'índex d'àrea foliar era un fort predictor de l'entrada total de mercuri durant la tardor, i la concentració total mitjana de mercuri durant la tardor augmentava amb l'índex d'àrea foliar (Fig. 3C). ). Moltes altres variables també afecten l'entrada de mercuri a través de la caiguda, com ara l'edat de la fulla34, la rugositat de la fulla, la densitat estomàtica, la velocitat del vent39, la turbulència, la temperatura i els períodes previs a l'assecat.
D'acord amb les taxes de deposició de mercuri més altes, la terra superior (0-5 cm) del lloc forestal de Los Amigos va tenir la concentració total de mercuri més alta (140 ng g-1 a l'estació seca de 2018; Fig. 2E). A més, les concentracions de mercuri van ser enriquit a tot el perfil del sòl vertical mesurat (rang de 138 a 155 ng g-1 a una profunditat de 45 cm; figura suplementària 3). L'únic lloc que va mostrar concentracions elevades de mercuri en el sòl durant l'estació seca de 2018 va ser un lloc de desforestació a prop. una ciutat minera (Boca Colorado). En aquest lloc, vam plantejar la hipòtesi que les concentracions extremadament altes poden ser degudes a la contaminació localitzada de mercuri elemental durant la fusió, ja que les concentracions no van augmentar a la profunditat (>5 cm). La fracció de la deposició atmosfèrica de mercuri la pèrdua per escapar del sòl (és a dir, el mercuri alliberat a l'atmosfera) a causa de la coberta del dosser també pot ser molt menor a les zones boscoses que a les zones desforestades40, cosa que suggereix que una proporció significativa de mercuri es diposita per a la conservació.L'àrea roman al sòl. Les piscines totals de mercuri del sòl al bosc primari de la Conservació de Conservació de Los Amigos eren de 9100 μg Hg m-2 dins els primers 5 cm i més de 80.000 μg Hg m-2 dins dels primers 45 cm.
Atès que les fulles absorbeixen principalment el mercuri atmosfèric, en lloc del mercuri del sòl,30,31 i després transporten aquest mercuri al sòl caient, és possible que l'alta taxa de deposició de mercuri impulsi els patrons observats al sòl. Hem trobat una forta correlació entre el total mitjà. les concentracions de mercuri a la terra superior i les concentracions totals de mercuri a totes les zones forestals, mentre que no hi havia cap relació entre el mercuri de la capa vegetal i les concentracions totals de mercuri en precipitacions abundants a les zones desforestades (Fig. 3D). fluxos totals de mercuri a les zones boscoses, però no a les zones de desforestació (basses de mercuri de la terra superior i fluxos totals de mercuri de precipitació total).
Gairebé tots els estudis sobre la contaminació terrestre per mercuri associats a l'ASGM s'han limitat a mesurar el mercuri total, però les concentracions de metilmercuri determinen la biodisponibilitat del mercuri i la posterior acumulació i exposició de nutrients. En els ecosistemes terrestres, el mercuri és metilat per microorganismes en condicions anòxiques41,42, així generalment es creu que els sòls de les terres altes tenen concentracions més baixes de metilmercuri. No obstant això, per primera vegada, hem registrat concentracions mesurables de MeHg en sòls amazònics prop de les ASGM, cosa que suggereix que les concentracions elevades de MeHg s'estenen més enllà dels ecosistemes aquàtics i cap a entorns terrestres dins d'aquestes zones afectades per ASGM. , inclosos els que estan submergits durant l'època de pluges.Sòl i aquells que es mantenen secs tot l'any. Les concentracions més altes de metilmercuri a la capa superior del sòl durant l'estació seca de 2018 es van produir en dues zones boscoses de la mina (Boca Colorado i Reserva Los Amigos; 1,4 ng MeHg g−1, 1,4% Hg com MeHg i 1,1 ng MeHg g-1, respectivament, al 0,79% de Hg (com a MeHg) Com que aquests percentatges de mercuri en forma de metilmercuri són comparables a altres ubicacions terrestres del món (figura suplementària 4), les altes concentracions de metilmercuri sembla que Es deu a l'elevada aportació total de mercuri i a l'alt emmagatzematge de mercuri total al sòl, en lloc de la conversió neta del mercuri inorgànic disponible a metilmercuri (figura suplementària 5). Els nostres resultats representen les primeres mesures de metilmercuri en sòls prop de l'ASGM a l'Amazònia peruana. D'acord amb Altres estudis han informat d'una major producció de metilmercuri en paisatges inundats i àrids43,44 i esperem concentracions més altes de metilmercuri als boscos propers, estacionals i aiguamolls permanents que experimentencàrregues de mercuri similars.Tot i que el metilmercuri encara està per determinar si hi ha un risc de toxicitat per a la vida salvatge terrestre prop de les activitats de mineria d'or, però aquests boscos propers a les activitats ASGM poden ser punts calents per a la bioacumulació de mercuri a les xarxes tròfiques terrestres.
La implicació més important i nova del nostre treball és documentar el transport de grans quantitats de mercuri als boscos adjacents a l'ASGM. Les nostres dades suggereixen que aquest mercuri està disponible i es mou a través de les xarxes tròfiques terrestres. A més, hi ha quantitats importants de mercuri. s'emmagatzemen a la biomassa i els sòls i és probable que s'alliberin amb canvis d'ús del sòl4 i incendis forestals45,46. L'Amazònia peruana del sud-est és un dels ecosistemes de tàxons de vertebrats i insectes amb més diversitat biològica de la Terra. Alta complexitat estructural dins de l'antiguitat tropical intacte. boscos promou la biodiversitat d'aus48 i ofereix nínxols per a una àmplia gamma d'espècies forestals49. Com a resultat, més del 50% de l'àrea de Madre de Dios està designada com a terra protegida o reserva nacional50. Pressió internacional per controlar l'activitat il·legal de MAPE a la La Reserva Nacional de Tambopata ha crescut significativament durant l'última dècada, donant lloc a una important acció d'aplicació (Operación Mercurio) del govern peruà.el 2019. No obstant això, les nostres troballes suggereixen que la complexitat dels boscos subjacents a la biodiversitat amazònica fa que la regió sigui molt vulnerable a la càrrega i emmagatzematge de mercuri en paisatges amb un augment de les emissions de mercuri relacionades amb l'ASGM, donant lloc a fluxos globals de mercuri a través de l'aigua.La mesura més alta informada de la quantitat es basa en les nostres estimacions preliminars dels fluxos elevats de mercuri de les escombraries als boscos intactes prop de l'ASGM. Si bé les nostres investigacions es van dur a terme en boscos protegits, el patró d'entrada i retenció de mercuri elevada s'aplicaria a qualsevol bosc primari antic. a prop de l'activitat MAPE, incloses les zones tampó, de manera que aquests resultats són coherents amb els boscos protegits i no protegits.Els boscos protegits són similars. Per tant, els riscos de l'ASGM per als paisatges de mercuri no només estan relacionats amb la importació directa de mercuri a través d'emissions atmosfèriques, vessaments i residus, sinó també amb la capacitat del paisatge per capturar, emmagatzemar i convertir el mercuri en més biodisponible. formes.relacionat amb el potencial.metilmercuri, mostrant efectes diferencials sobre les piscines globals de mercuri i la fauna terrestre en funció de la coberta forestal propera a la mineria.
En segrestar el mercuri atmosfèric, els boscos intactes a prop de la mineria d'or artesanal i a petita escala poden reduir els riscos de mercuri per als ecosistemes aquàtics propers i els dipòsits de mercuri atmosfèric global. Si aquests boscos s'esborren per a activitats mineres o agrícoles expandides, el mercuri residual es pot transferir de la terra a l'aigua. ecosistemes a través d'incendis forestals, fugida i/o escorrentia45, 46, 51, 52, 53.A l'Amazònia peruana s'utilitzen anualment unes 180 tones de mercuri a l'ASGM54, de les quals aproximadament una quarta part s'emet a l'atmosfera55, donada la concessió de conservació. a Los Amigos. Aquesta àrea és aproximadament 7,5 vegades la superfície total de terres protegides i reserves naturals a la regió de Madre de Dios (uns 4 milions d'hectàrees), que té la proporció més gran de sòl protegit a qualsevol altra província peruana, i aquestes grans extensions de terreny forestal intacte.Parcialment fora del radi de deposició de l'ASGM i el mercuri. Per tant, el segrest de mercuri als boscos intactes no és suficient per evitar que el mercuri derivat de l'ASGM entri a les piscines de mercuri atmosfèriques regionals i mundials, cosa que suggereix la importància de reduir les emissions de mercuri de l'ASGM. El destí de grans quantitats de El mercuri emmagatzemat als sistemes terrestres està molt influenciat per les polítiques de conservació. Les decisions futures sobre com gestionar els boscos intactes, especialment a les zones properes a l'activitat de l'ASGM, tenen implicacions per a la mobilització i la biodisponibilitat del mercuri ara i en les properes dècades.
Fins i tot si els boscos poguessin segrestar tot el mercuri alliberat als boscos tropicals, no seria una panacea per a la contaminació per mercuri, ja que les xarxes tròfiques terrestres també poden ser vulnerables al mercuri. Sabem molt poc sobre les concentracions de mercuri a la biota dins d'aquests boscos intactes, però aquests primers Els mesuraments dels dipòsits de mercuri terrestres i del metilmercuri del sòl suggereixen que nivells elevats de mercuri al sòl i un alt metilmercuri poden augmentar l'exposició a les persones que viuen en aquests boscos.Riscos per als consumidors d'alt grau nutricional.Les dades d'estudis anteriors sobre la bioacumulació de mercuri terrestre als boscos temperats han trobat que les concentracions de mercuri en sang als ocells es correlacionen amb les concentracions de mercuri en els sediments, i els ocells que mengen aliments derivats completament de la terra poden presentar concentracions de mercuri augmentades 56,57. amb un rendiment i èxit reproductius reduïts, una supervivència de la descendència reduïda, un desenvolupament deteriorat, canvis de comportament, estrès fisiològic i mortalitat. en aus i altres biota, amb possibles efectes adversos. Això és especialment preocupant perquè la regió és un punt calent de biodiversitat global60. Aquests resultats subratllen la importància d'evitar que l'extracció d'or artesanal i a petita escala tingui lloc a les àrees protegides nacionals i les zones d'amortiment que l'envolten. Formalització de l'activitat ASGMes15,16 pot ser un mecanisme per garantir que les terres protegides no s'explotin.
Per avaluar si el mercuri dipositat en aquestes zones boscoses està entrant a la xarxa tròfica terrestre, vam mesurar les plomes de la cua de diversos ocells cantors residents de la Reserva Los Amigos (afectats per la mineria) i de l'Estació Biològica Cocha Cashu (aus vells no afectats).concentració total de mercuri. bosc de creixement), a 140 km del nostre lloc de mostreig de Bokamanu més aigües amunt. Per a les tres espècies on es van mostrejar diversos individus a cada lloc, el Hg va ser elevat en les aus de Los Amigos en comparació amb Cocha Cashu (Fig. 4). El patró va persistir independentment dels hàbits d'alimentació, ja que la nostra mostra incloïa la Myrmotherula axillaris, l'anti-menjador del sotobosque, la Phlegopsis nigromaculata, l'anti-menjador seguit de formigues, i la fruitera 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]). Dels 10 Phlegopsis nigromaculata individus mostrejats a Los Amigos, 3 van superar l'EC10 (concentració efectiva per a una reducció del 10% de l'èxit reproductiu), 3 van superar l'EC20, 1 va superar l'EC30 (vegeu els criteris d'EC a Evers58) i cap cocha individual Cap espècie de Cashu supera l'EC10. troballes, amb concentracions mitjanes de mercuri 2-3 vegades més altes en ocells cantors de boscos protegits adjacents a l'activitat MAPE,i les concentracions individuals de mercuri fins a 12 vegades més altes, plantegen la preocupació que la contaminació per mercuri de l'ASGM pugui entrar a les xarxes tròfiques terrestres.grau de preocupació considerable. Aquests resultats subratllen la importància de prevenir l'activitat MAPE als parcs nacionals i les seves zones d'amortiment circumdants.
Les dades es van recollir a les concessions de conservació de Los Amigos (n = 10 per a Myrmotherula axillaris [invertívor de sotabosc] i Phlegopsi nigromaculata [invertívor de seguiment de formigues], n = 46 per a Pipra fasciicauda [frugívor]; símbol del triangle vermell) i ubicacions remotes a Cocha Estació Biològica de Kashu (n = 2 per espècie; símbols de cercle verd). Es demostra que les concentracions efectives (EC) redueixen l'èxit reproductiu en un 10%, 20% i 30% (vegeu Evers58).Fotos d'ocells modificades de Schulenberg65.
Des del 2012, l'extensió de l'ASGM a l'Amazònia peruana ha augmentat més d'un 40% a les àrees protegides i un 2,25 o més a les zones no protegides. L'ús continuat de mercuri en la mineria d'or artesanal i a petita escala pot tenir efectes devastadors sobre la fauna salvatge. que habiten aquests boscos. Fins i tot si els miners deixen d'utilitzar mercuri immediatament, els efectes d'aquest contaminant en els sòls poden perdurar durant segles, amb el potencial d'augmentar les pèrdues per la desforestació i els incendis forestals61,62. Així, la contaminació per mercuri de la ASGM pot tenir una llarga durada. efectes sobre la biota dels boscos intactes adjacents a l'ASGM, riscos actuals i futurs a través de l'alliberament de mercuri als boscos antics amb el valor de conservació més alt.i reactivació per maximitzar el potencial de contaminació. La nostra constatació que la biota terrestre pot tenir un risc considerable de contaminació per mercuri per l'ASGM hauria de donar un impuls més als esforços continuats per reduir les emissions de mercuri de l'ASGM. Aquests esforços inclouen una varietat d'enfocaments, des de la captura de mercuri relativament senzilla. sistemes de destil·lació a inversions econòmiques i socials més desafiants que formalitzaran l'activitat i reduiran els incentius econòmics per a la ASGM il·legal.
Tenim cinc estacions a 200 km del riu Madre de Dios. Hem seleccionat els llocs de mostreig en funció de la seva proximitat a l'activitat intensiva d'ASGM, a uns 50 km entre cada lloc de mostreig, accessibles a través del riu Madre de Dios (Fig. 2A). van seleccionar dos llocs sense cap mena (Boca Manu i Chilive, a aproximadament 100 i 50 km d'ASGM, respectivament), d'ara endavant anomenats "llocs remots". Hem seleccionat tres llocs dins de l'àrea minera, d'ara endavant denominats "Llocs miners". dos jaciments miners en boscos secundaris prop de les poblacions de Boca Colorado i Laberinto, i un jaciment miner en bosc primari intacte. l'amalgama de mercuri-or és freqüent, però es desconeix la ubicació i la quantitat exactes, ja que aquestes activitats solen ser il·legals i clandestines;combinarem la mineria i el mercuri La combustió d'aliatges s'anomena col·lectivament "activitat ASGM". Durant l'estació seca de 2018 (juliol i agost de 2018) i l'estació de pluges de 2018 (desembre de 2018) en clarianes (zones de desforestació completament lliures de plantes llenyoses) i sota les marquesines dels arbres (zones forestals), es van instal·lar mostrejos de sediments en cinc llocs i el gener de 2019) per recollir la deposició humida (n = 3) i la caiguda de penetració (n = 4), respectivament. Les mostres de precipitació es van recollir durant quatre setmanes al estació seca i de dues a tres setmanes a l'època de pluges. Durant el segon any de mostreig de l'estació seca (juliol i agost de 2019), vam instal·lar col·lectors (n = 4) en sis parcel·les forestals addicionals a Los Amigos durant cinc setmanes, segons el altes taxes de deposició mesurades el primer any. Hi ha un total de 7 parcel·les forestals i 1 parcel·la de desforestació per a Los Amigos. La distància entre parcel·les era de 0,1 a 2,5 km. Hem recollit un waypoint GPS per parcel·la mitjançant un GPS de mà Garmin.
Hem desplegat mostrejos passius d'aire per al mercuri a cadascuna de les nostres cinc ubicacions durant l'estació seca de 2018 (juliol-agost de 2018) i la temporada de pluges de 2018 (desembre de 2018-gener de 2019) durant dos mesos (PAS). Es va desplegar un mostreig PAS per lloc durant l'estació seca i es van desplegar dos mostrejos de PAS durant l'estació de pluges. El PAS (desenvolupat per McLagan et al. 63) recull mercuri elemental gasós (GEM) per difusió passiva i adsorció sobre un absorbent de carboni impregnat de sofre (HGR-AC) mitjançant una barrera de difusió Radiello©. La barrera de difusió del PAS actua com a barrera contra el pas d'espècies de mercuri orgànic gasós;per tant, només el GEM s'adsorbeix al carboni 64. Hem utilitzat llaços de plàstic per connectar el PAS a un pal a un 1 m per sobre del terra. Tots els mostrejos es van segellar amb parafilm o s'emmagatzemaven en bosses de plàstic de doble capa resegellables abans i després del desplegament. va recollir el PAS en blanc de camp i el blanc de viatge per avaluar la contaminació introduïda durant el mostreig, l'emmagatzematge de camp, l'emmagatzematge al laboratori i el transport de la mostra.
Durant el desplegament dels cinc llocs de mostreig, vam col·locar tres col·lectors de precipitació per a l'anàlisi de mercuri i dos col·lectors per a altres anàlisis químiques, i quatre col·lectors de pas per a l'anàlisi de mercuri al lloc de desforestació.col·lectors i dos col·lectors per a altres anàlisis químiques. Els col·lectors estan a un metre de distància entre ells. Tingueu en compte que, tot i que tenim un nombre constant de col·lectors instal·lats a cada lloc, durant alguns períodes de recollida tenim mides de mostres més petites a causa d'inundacions del lloc, interferències amb col·lectors i fallades de connexió entre tubs i ampolles de recollida. A cada bosc i lloc de desforestació, un col·lector per a l'anàlisi de mercuri contenia una ampolla de 500 ml, mentre que l'altre contenia una ampolla de 250 ml;tots els altres col·lectors per a l'anàlisi química contenien una ampolla de 250 ml. Aquestes mostres es van mantenir refrigerades fins que no es congelaven, després es van enviar als Estats Units amb gel i després es van mantenir congelades fins a l'anàlisi. El col·lector per a l'anàlisi de mercuri consisteix en un embut de vidre passat. a través d'un nou tub de polímer de bloc estirè-etilè-butadiè-estirè (C-Flex) amb una nova ampolla de polietilè tereftalat Ester copolièster glicol (PETG) amb un bucle que actua com a tancament de vapor. En el desplegament, es van acidificar totes les ampolles de PETG de 250 ml. amb 1 ml d'àcid clorhídric (HCl) de grau de metall traça i totes les ampolles de PETG de 500 ml es van acidificar amb HCl de grau de metall traça de 2 ml. El col·lector per a altres anàlisis químiques consisteix en un embut de plàstic connectat a una ampolla de polietilè mitjançant un tub C-Flex nou amb un bucle que actua com a tancament de vapor. Tots els embuts de vidre, embuts de plàstic i ampolles de polietilè es van rentar amb àcid abans del desplegament. Vam recollir mostres mitjançant el protocol de mans netes i mans brutes (Mètode EPA 1669)Els estudis anteriors amb aquest mètode han mostrat recuperacions del 90-110% per a blancs de laboratori per sota del límit de detecció i pics estàndard37.
A cadascun dels cinc llocs, vam recollir fulles com a fulles de dosser, vam agafar mostres de fulles, escombraries fresques i escombraries a granel mitjançant el protocol de mans netes i mans brutes (Mètode EPA 1669). Totes les mostres es van recollir sota una llicència de recollida de SERFOR. , Perú, i importat als Estats Units amb una llicència d'importació de l'USDA. Vam recollir fulles de dosel de dues espècies d'arbres que es troben a tots els llocs: una espècie d'arbre emergent (Ficus insipida) i un arbre de mida mitjana (Inga feuilleei). Vam recollir fulles. de les copes dels arbres utilitzant la fona Notch Big Shot durant l'estació seca de 2018, l'estació plujosa de 2018 i l'estació seca de 2019 (n = 3 per espècie). Vam recollir mostres de fulla (n = 1) recollint fulles de cada parcel·la de branques a menys de 2 m sobre el sòl durant l'estació seca de 2018, l'estació de pluges de 2018 i l'estació seca de 2019. El 2019, també vam recollir mostres de fulla (n = 1) de 6 parcel·les forestals addicionals a Los Amigos. escombraries fresques ("brossa a granel") en cistelles folrades de malla de plàstic(n = 5) durant la temporada de pluges de 2018 als cinc llocs forestals i durant l'estació seca de 2019 a la parcel·la de Los Amigos (n = 5). Tingueu en compte que, tot i que vam instal·lar un nombre constant de cistelles a cada lloc, durant alguns períodes de recollida , la nostra mida de la mostra era més petita a causa de les inundacions del lloc i la interferència humana amb els col·lectors. Totes les cistelles d'escombraries es col·loquen a menys d'un metre del col·lector d'aigua. Vam recollir deixalles a granel com a mostres de terra durant l'estació seca de 2018, la temporada de pluges de 2018 i l'estació seca del 2019. Durant l'estació seca del 2019, també vam recollir una gran quantitat de deixalles a totes les nostres parcel·les de Los Amigos. Vam refrigerar totes les mostres de fulles fins que es poguessin congelar amb un congelador i després les vam enviar als Estats Units amb gel. i després s'emmagatzema congelat fins al seu processament.
Vam recollir mostres de sòl per triplicat (n = 3) dels cinc llocs (obert i coberta) i de la parcel·la Los Amigos durant l'estació seca de 2019 durant els tres esdeveniments estacionals. Totes les mostres de sòl es van recollir a un metre del col·lector de precipitacions. vam recollir mostres de sòl com a terra vegetal sota la capa de brossa (0-5 cm) amb un mostreig de sòl. A més, durant l'estació seca del 2018, vam recollir nuclis de sòl de fins a 45 cm de profunditat i els vam dividir en cinc segments de profunditat. A Laberinto, vam poder Recolliu només un perfil del sòl perquè la capa freàtica està a prop de la superfície del sòl. Hem recollit totes les mostres mitjançant el protocol de mans netes i brutes (Mètode EPA 1669). Hem refrigerat totes les mostres de sòl fins que es poguessin congelar amb un congelador i després les hem enviat. en gel als Estats Units, i després s'emmagatzema congelat fins al seu processament.
Utilitzeu nius de boira posats a l'alba i al capvespre per capturar ocells durant les hores més fresques del dia. A la reserva de Los Amigos, vam col·locar cinc nius de boira (1,8 × 2,4) en nou llocs. A l'estació biològica Cocha Cashu, vam col·locar 8 a 10 nius de boira (12 x 3,2 m) en 19 llocs. En ambdós llocs, vam recollir la primera ploma central de la cua de cada ocell, o si no, la següent ploma més antiga. Emmagatzemem les plomes en bosses Ziploc netes o sobres de manila amb silicona. Hem recollit registres fotogràfics i mesures morfomètriques per identificar espècies segons Schulenberg65. Ambdós estudis van comptar amb el suport de SERFOR i el permís de l'Animal Research Council (IACUC). En comparar les concentracions de Hg de plomes d'aus, vam examinar aquelles espècies les plomes de les quals es van recollir a la concessió de conservació de Los Amigos. i l'Estació Biològica Cocha Cashu (Myrmotherula axillaris, Phlegopsis nigromaculata, Pipra fasciicauda).
Per determinar l'índex d'àrea foliar (LAI), les dades lidar es van recollir mitjançant el GatorEye Unmanned Aerial Laboratory, un sistema aeri no tripulat de fusió de sensors (vegeu www.gatoreye.org per obtenir més informació, també disponible mitjançant l'enllaç "2019 Peru Los Friends" June" ) 66. El lidar es va recollir a Los Amigos Conservation Conservation el juny de 2019, amb una altitud de 80 m, una velocitat de vol de 12 m/s i una distància de 100 m entre rutes adjacents, de manera que la taxa de cobertura de desviació lateral va arribar als 75 %.La densitat de punts distribuïts sobre el perfil forestal vertical supera els 200 punts per metre quadrat. L'àrea de vol es solapa amb totes les zones de mostreig de Los Amigos durant l'estació seca de 2019.
Hem quantificat la concentració total de Hg dels GEM recollits amb PAS mitjançant espectroscòpia de desorció tèrmica, fusió i absorció atòmica (Mètode USEPA 7473) mitjançant un instrument Hydra C (Teledyne, CV-AAS). Hem calibrat CV-AAS mitjançant l'Institut Nacional de Normes Material de referència estàndard de tecnologia (NIST) 3133 (solució estàndard de Hg, 10,004 mg g-1) amb un límit de detecció de 0,5 ng Hg. Hem realitzat la verificació de calibració contínua (CCV) mitjançant NIST SRM 3133 i estàndards de control de qualitat (QCS) mitjançant NIST 1632e (carbó bituminós, 135,1 mg g-1). Vam dividir cada mostra en un vaixell diferent, la vam col·locar entre dues capes fines de pols de carbonat de sodi (Na2CO3) i la vam cobrir amb una fina capa d'hidròxid d'alumini (Al(OH) 3) pols67. Vam mesurar el contingut total de HGR-AC de cada mostra per eliminar qualsevol deshomogeneïtat en la distribució de Hg en el sorbent HGR-AC. Per tant, vam calcular la concentració de mercuri per a cada mostra a partir de la suma del mercuri total mesurat per cada vaixell i eltot el contingut de sorbent HGR-AC al PAS. Atès que només es va recollir una mostra de PAS de cada lloc per mesurar la concentració durant l'estació seca de 2018, el control i la garantia de la qualitat del mètode es van realitzar agrupant les mostres amb els blancs del procediment de control, els estàndards interns i la matriu. -criteris coincidents. Durant l'època de pluges 2018, vam repetir les mesures de les mostres PAS. Els valors es van considerar acceptables quan la diferència de percentatge relatiu (RPD) del CCV i les mesures dels estàndards coincidents amb la matriu estaven ambdues dins del 5% de l'acceptable. valor i tots els blancs de procediment estaven per sota del límit de detecció (BDL). Hem corregit en blanc el mercuri total mesurat en PAS utilitzant concentracions determinades a partir de blancs de camp i de viatge (0,81 ± 0,18 ng g-1, n = 5). Hem calculat GEM. concentracions utilitzant la massa total corregida en blanc de mercuri adsorbit dividida pel temps de desplegament i la taxa de mostreig (quantitat d'aire per eliminar el mercuri gasós per unitat de temps;0,135 m3 dia-1)63,68, ajustat per temperatura i vent de World Weather Online Mesures mitjanes de temperatura i vent obtingudes per a la regió de Madre de Dios68. L'error estàndard reportat per a les concentracions GEM mesurades es basa en l'error d'un estàndard extern. córrer abans i després de la mostra.
Es van analitzar mostres d'aigua per al contingut total de mercuri mitjançant oxidació amb clorur de brom durant almenys 24 hores, seguida de reducció de clorur estannos i anàlisi de purga i trampa, espectroscòpia de fluorescència atòmica de vapor fred (CVAFS) i separació per cromatografia de gasos (GC) (Mètode EPA) 1631 de l'analitzador automàtic de mercuri total Tekran 2600, Rev. E). Hem realitzat CCV a les mostres de l'estació seca de 2018 mitjançant estàndards de mercuri aquós certificats Ultra Scientific (10 μg L-1) i verificació de calibratge inicial (ICV) mitjançant material de referència certificat NIST. 1641D (mercuri a l'aigua, 1,557 mg kg-1) amb un límit de detecció de 0,02 ng L-1. Per a les mostres de l'estació humida de 2018 i l'estació seca de 2019, hem utilitzat l'estàndard de mercuri total de Brooks Rand Instruments (1,0 ng L-1). ) per al calibratge i CCV i el multielement SPEX Centriprep d'espectrometria de masses de plasma acoblat inductiu (ICP-MS) per a la solució ICV estàndard 2 A amb un límit de detecció de 0,5 ng L-1. Tots els estàndards es van recuperar dins del 15% dels valors acceptables.Els blancs d, els blancs de digestió i els blancs analítics són tots BDL.
Hem liofilitzat mostres de sòl i fulles durant cinc dies. Hem homogeneïtzat les mostres i les hem analitzat per al mercuri total per descomposició tèrmica, reducció catalítica, fusió, desorció i espectroscòpia d'absorció atòmica (mètode EPA 7473) en un Milestone Direct Mercury Analyzer (DMA). -80).Per a les mostres de l'estació seca de 2018, vam realitzar proves de DMA-80 utilitzant el NIST 1633c (cendra volant, 1005 ng g-1) i el material de referència certificat MESS-3 del National Research Council de Canadà (sediment marí, 91 ng g). -1).Calibració.Hem utilitzat NIST 1633c per a CCV i MS i MESS-3 per a QCS amb un límit de detecció de 0,2 ng Hg. Per a les mostres de l'estació humida de 2018 i l'estació seca de 2019, vam calibrar el DMA-80 mitjançant l'estàndard de mercuri total de Brooks Rand Instruments (1,0 ng L−1). Hem utilitzat el material de referència estàndard NIST 2709a (sòl de San Joaquin, 1100 ng g-1) per a CCV i MS i DORM-4 (proteïna de peix, 410 ng g-1) per a QCS amb un límit de detecció de 0,5 ng Hg. Per a totes les estacions, vam analitzar totes les mostres per duplicat i valors acceptats quan el RPD entre les dues mostres estava dins del 10%. Les recuperacions mitjanes de tots els estàndards i els pics de matriu es trobaven dins del 10% dels valors acceptables, i tots els blancs estaven BDL. Totes les concentracions informades són de pes sec.
Hem analitzat el metilmercuri en mostres d'aigua de les tres activitats estacionals, mostres de fulles de l'estació seca del 2018 i mostres de sòl de les tres activitats estacionals. Hem extret mostres d'aigua amb àcid sulfúric de grau traça durant almenys 24 h, 69 fulles digerides amb 2 % d'hidròxid de potassi en metanol durant almenys 48 h a 55 °C durant almenys 70 h, i terra digerida per microones amb àcid HNO3 de grau de metall traça71,72.Hem analitzat les mostres de l'estació seca de 2018 mitjançant l'etilació de l'aigua mitjançant tetraetilborat sòdic, purga i trampa i CVAFS en un espectròmetre Tekran 2500 (mètode EPA 1630). Hem utilitzat estàndards MeHg de laboratori acreditats per Frontier Geosciences i QCS de sediments amb ERM CC580 per al calibratge i CCV amb un límit de detecció del mètode de 0,2 ng L-1. Hem analitzat les mostres de l'estació seca del 2019 utilitzant tetraetilborat de sodi per a l'etilació d'aigua, purga i trampa, CVAFS, GC i ICP-MS en un Agilent 770 (mètode EPA 1630)73. Hem utilitzat Estàndards de metilmercuri de Brooks Rand Instruments (1 ng L−1) per al calibratge i CCV amb un límit de detecció del mètode d'1 pg. Tots els estàndards es van recuperar dins del 15% dels valors acceptables per a totes les estacions i tots els blancs eren BDL.
Al nostre Laboratori de Toxicologia de l'Institut de Biodiversitat (Portland, Maine, EUA), el límit de detecció del mètode va ser de 0,001 μg g-1. Hem calibrat DMA-80 amb DOLT-5 (fetge de peix de gos, 0,44 μg g-1), CE-464 (5,24). μg g-1) i NIST 2710a (sòl de Montana, 9,888 μg g-1). Utilitzem DOLT-5 i CE-464 per a CCV i QCS. Les recuperacions mitjanes de tots els estàndards es trobaven dins del 5% dels valors acceptables i tots els blancs eren BDL. Totes les rèpliques es trobaven dins del 15% RPD. Totes les concentracions totals de mercuri de plomes informades són de pes fresc (fw).
Utilitzem filtres de membrana de 0,45 μm per filtrar mostres d'aigua per a anàlisis químiques addicionals. Hem analitzat mostres d'aigua per a anions (clorur, nitrat, sulfat) i cations (calci, magnesi, potassi, sodi) mitjançant cromatografia iònica (mètode EPA 4110B) [USEPA, 2017a] utilitzant un cromatògraf iònic Dionex ICS 2000. Tots els estàndards es van recuperar dins del 10% dels valors acceptables i tots els blancs eren BDL. Utilitzem el Thermofisher X-Series II per analitzar oligoelements en mostres d'aigua mitjançant espectrometria de masses de plasma acoblada inductivament. Instrument. Els estàndards de calibració es van preparar mitjançant la dilució en sèrie de l'estàndard d'aigua certificat NIST 1643f. Tots els espais en blanc són BDL.
Tots els fluxos i piscines informats al text i les figures utilitzen valors de concentració mitjans per a les estacions seques i plujoses. Vegeu la taula suplementària 1 per obtenir estimacions de piscines i fluxos (fluxos anuals mitjans per a ambdues estacions) utilitzant les concentracions mínimes i màximes mesurades durant el període. estacions seques i pluges. Hem calculat els fluxos de mercuri forestal de la concessió de conservació de Los Amigos com a aportació de mercuri sumada a través de gota i escombraries. Hem calculat els fluxos de Hg de la desforestació a partir de la deposició de Hg de precipitació a granel. Utilitzant mesures diàries de pluja de Los Amigos (recollides com a part de l'EBLA). i disponible a l'ACCA a petició), vam calcular que la pluviometria anual acumulada mitjana durant l'última dècada (2009-2018) era d'aproximadament 2.500 mm any-1. Tingueu en compte que l'any natural 2018, la pluja anual és propera a aquesta mitjana ( 2468 mm), mentre que els mesos més plujosos (gener, febrer i desembre) representen aproximadament la meitat de les precipitacions anuals (1288 mm de 2468 mm).Per tant, utilitzem la mitjana de les concentracions de l'estació humida i seca en tots els càlculs de flux i piscines. Això també ens permet considerar no només la diferència de precipitació entre estacions humides i seques, sinó també la diferència en els nivells d'activitat de l'ASGM entre aquestes dues estacions. Els valors de la literatura dels fluxos anuals de mercuri reportats dels boscos tropicals varien entre l'expansió de les concentracions de mercuri de les estacions seques i les pluges o només de les estacions seques, quan comparem els nostres fluxos calculats amb els valors de la literatura, comparem directament els nostres fluxos de mercuri calculats, mentre que un altre estudi va prendre mostres. tant a l'estació seca com a la humida, i vam tornar a estimar els nostres fluxos utilitzant només concentracions de mercuri de l'estació seca quan un altre estudi va prendre mostres només a l'estació seca (per exemple, 74).
Per determinar el contingut total anual de mercuri de la pluja, la pluja a granel i la deixalleria a Los Amigos, hem utilitzat la diferència entre l'estació seca (mitjana de tots els llocs de Los Amigos el 2018 i el 2019) i la mitjana total de l'estació plujosa (mitjana del 2018). concentració de mercuri. Per a les concentracions totals de mercuri en altres indrets, es van utilitzar les concentracions mitjanes entre l'estació seca del 2018 i l'estació plujosa del 2018. Per a les càrregues de metilmercuri, es van utilitzar dades de l'estació seca del 2018, l'únic any per al qual es va mesurar el metilmercuri. Per estimar els fluxos de mercuri de les escombraries, hem utilitzat estimacions bibliogràfiques de les taxes d'escombraries i les concentracions de mercuri recollides de fulles en cistelles d'escombraries a 417 g m-2 any-1 a l'Amazònia peruana. Per a la piscina de Hg del sòl als 5 cm superiors del sòl, hem utilitzat les concentracions de Hg total del sòl mesurades (estacions seques 2018 i 2019, estació plujosa 2018) i les concentracions de MeHg a l'estació seca 2018, amb una densitat aparent estimada d'1,25 g cm-3 a l'Amazones brasilera75. Només podem pRealitzeu aquests càlculs pressupostaris al nostre lloc d'estudi principal, Los Amigos, on es disposa de conjunts de dades de pluja a llarg termini i on l'estructura forestal completa permet l'ús d'estimacions de brossa recollides prèviament.
Processem línies de vol lidar mitjançant el flux de treball de postprocessament multiescala GatorEye, que calcula automàticament els núvols de punts nets combinats i els productes ràster, inclosos els models digitals d'elevació (DEM) a una resolució de 0,5 × 0,5 m. Hem utilitzat DEM i núvols de punts lidar netejats (WGS-84, UTM). 19S Meters) com a entrada al flux de treball GatorEye Leaf Area Density (G-LAD), que calcula les estimacions calibrades de l'àrea foliar per a cada voxel (m3) (m2) a través del sòl a la part superior del dosser amb una resolució d'1 × 1 × 1 m, i el LAI derivat (suma de LAD dins de cada columna vertical d'1 × 1 m). A continuació, s'extreu el valor LAI de cada punt GPS representat.
Hem realitzat totes les anàlisis estadístiques mitjançant el programari estadístic R versió 3.6.176 i totes les visualitzacions amb ggplot2. Hem realitzat proves estadístiques amb un alfa de 0,05. La relació entre dues variables quantitatives es va avaluar mitjançant la regressió de mínims quadrats ordinària. prova de Kruskal no paramètrica i prova de Wilcox per parelles.
Totes les dades incloses en aquest manuscrit es poden trobar a la informació complementària i als fitxers de dades associats. La Conservación Amazónica (ACCA) proporciona dades de precipitació a petició.
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. Accelerated loss of protected forests due to gold mining in the Peruvian Amazon.environment.reservoir.Wright.12, 9 (2017).
Espejo, JC et al.Deforestació i degradació forestal de la mineria d'or a l'Amazònia peruana: una perspectiva de 34 anys. Teledetecció 10, 1–17 (2018).
Gerson, Jr. et al.L'expansió dels llacs artificials agreuja la contaminació per mercuri de la mineria d'or.science.Advanced.6, eabd4953 (2020).
Dethier, EN, Sartain, SL i Lutz, DA Nivells d'aigua elevats i inversions estacionals de sediments en suspensió de rius en punts calents de biodiversitat tropical a causa de la mineria d'or artesanal.Process.National Academy of Sciences.science.US 116, 23936–23941 (2019).
Abe, CA et al. Modelització dels efectes del canvi de coberta del sòl sobre les concentracions de sediments a la conca de l'Amazones de la mineria d'or.register.environment.often.19, 1801–1813 (2019).
Hora de publicació: 24-feb-2022