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Quecksilberemissionen aus handwerklichem und kleinem Goldbergbau in der südlichen Hemisphäre übertreffen die Kohleverbrennung als weltweit größte Quecksilberquelle. Wir untersuchen die Quecksilberablagerung und -speicherung im peruanischen Amazonasgebiet, das stark vom handwerklichen Goldbergbau betroffen ist Goldminen erhielten extrem hohe Quecksilbereinträge, mit erhöhtem Gesamt- und Methylquecksilber in der Atmosphäre, den Blättern der Überdachung und dem Boden. Hier zeigen wir zum ersten Mal, dass intakte Waldüberdachungen in der Nähe von handwerklichen Goldminen große Mengen an partikulärem und gasförmigem Quecksilber mit proportionalen Raten abfangen zur gesamten Blattfläche. Wir dokumentieren eine beträchtliche Quecksilberakkumulation im Boden, in der Biomasse und in einigen der am besten geschützten und an Biodiversität reichen Regionen des Amazonasgebiets und werfen wichtige Fragen darüber auf, wie die Quecksilberverschmutzung moderne und zukünftige Schutzbemühungen in diesen tropischen Ökosystemen einschränkt Frage .
Eine wachsende Herausforderung für tropische Waldökosysteme ist der artisanale Goldabbau in kleinem Maßstab (ASGM). Diese Form des Goldabbaus findet in mehr als 70 Ländern statt, oft informell oder illegal, und macht etwa 20 % der weltweiten Goldproduktion aus ist eine wichtige Lebensgrundlage für lokale Gemeinschaften, führt zu weit verbreiteter Entwaldung2,3, umfangreicher Umwandlung von Wäldern in Teiche4, hohem Sedimentgehalt in nahe gelegenen Flüssen5,6 und trägt wesentlich zur Freisetzung von Quecksilber (Hg) in die globale Atmosphäre bei und ist die größte Quellen von Süßwasser-Quecksilber 7. Viele Standorte mit intensivierter ASGM befinden sich in globalen Biodiversitäts-Hotspots, was zu einem Verlust an Vielfalt8, einem Verlust empfindlicher Arten9 und einer hohen Quecksilberexposition bei Menschen10,11,12 und Spitzenprädatoren13, 14 führt. Schätzungsweise 675–1000 Tonnen Hg yr-1 werden verflüchtigt und jährlich durch ASGM-Betriebe in die globale Atmosphäre freigesetzt7. Die Verwendung großer Quecksilbermengen durch den handwerklichen und kleinen Goldbergbau hat die Hauptquellen verlagertder atmosphärischen Quecksilberemissionen vom globalen Norden bis zum globalen Süden, mit Auswirkungen auf das Schicksal, den Transport und die Expositionsmuster von Quecksilber. Über das Schicksal dieser atmosphärischen Quecksilberemissionen und ihre Ablagerungs- und Akkumulationsmuster in ASGM-beeinflussten Landschaften ist jedoch wenig bekannt.
Das Internationale Minamata-Übereinkommen über Quecksilber trat 2017 in Kraft, und Artikel 7 befasst sich speziell mit Quecksilberemissionen aus dem handwerklichen Goldabbau und dem Kleinbergbau. Bei ASGM wird flüssiges elementares Quecksilber zu Sedimenten oder Erzen hinzugefügt, um Gold zu trennen. Das Amalgam wird dann erhitzt, Konzentration des Goldes und Freisetzung von gasförmigem elementarem Quecksilber (GEM; Hg0) in die Atmosphäre. Dies trotz der Bemühungen von Gruppen wie dem Umweltprogramm der Vereinten Nationen (UNEP), der Global Mercury Partnership, der Organisation der Vereinten Nationen für industrielle Entwicklung (UNIDO) und NGOs, dies zu fördern Bergleute, um die Quecksilberemissionen zu reduzieren. Zum Zeitpunkt dieses Schreibens im Jahr 2021 haben 132 Länder, darunter Peru, die Minamata-Konvention unterzeichnet und mit der Entwicklung nationaler Aktionspläne begonnen, um speziell die Reduzierung der Quecksilberemissionen im Zusammenhang mit ASGM anzugehen. Akademiker haben diese nationalen Aktionspläne gefordert inklusiv, nachhaltig und ganzheitlich sein und dabei sozioökonomische Faktoren und Umweltgefahren berücksichtigen15,16,17,18.Aktuelle Pläne zur Bekämpfung der Folgen von Quecksilber in der Umwelt konzentrieren sich auf Quecksilberrisiken im Zusammenhang mit handwerklichem und kleinem Goldabbau in der Nähe von aquatischen Ökosystemen, an denen Bergleute und Menschen beteiligt sind, die in der Nähe von Amalgamverbrennungen leben, und Gemeinden, die große Mengen Raubfische konsumieren. Berufsbedingte Quecksilberbelastung B. durch Einatmen von Quecksilberdämpfen aus der Verbrennung von Amalgam, Quecksilberbelastung in der Nahrung durch den Verzehr von Fisch und die Bioakkumulation von Quecksilber in aquatischen Nahrungsnetzen standen im Mittelpunkt der meisten ASGM-bezogenen wissenschaftlichen Forschungen, einschließlich im Amazonasgebiet.Frühere Studien (zB siehe Lodenius und Malm19).
Terrestrische Ökosysteme sind ebenfalls dem Risiko einer Quecksilberbelastung durch ASGM ausgesetzt. Von ASGM als GEM freigesetztes atmosphärisches Hg kann über drei Hauptwege in die terrestrische Landschaft zurückkehren20 (Abb. 1): GEM kann an Partikel in der Atmosphäre adsorbiert werden, die dann von diesen abgefangen werden Oberflächen;GEM kann direkt von Pflanzen aufgenommen und in ihr Gewebe eingebaut werden;schließlich kann GEM zu Hg(II)-Spezies oxidiert werden, die trocken abgelagert, in atmosphärischen Partikeln adsorbiert oder in Regenwasser mitgerissen werden können Niederschläge. Die Nassablagerung kann durch Quecksilberflüsse in Sedimenten bestimmt werden, die auf offenen Flächen gesammelt wurden. Die Trockenablagerung kann als Summe des Quecksilberflusses in der Streu und des Quecksilberflusses im Herbst abzüglich des Quecksilberflusses im Niederschlag bestimmt werden. Eine Reihe von Studien haben eine Quecksilberanreicherung in terrestrischen und aquatischen Ökosystemen in unmittelbarer Nähe der ASGM-Aktivität dokumentiert (siehe z. B. die zusammenfassende Tabelle in Gerson et al. 22), wahrscheinlich als Ergebnis sowohl des sedimentären Quecksilbereintrags als auch der direkten Quecksilberfreisetzung Die Quecksilberablagerung in der Nähe des ASGM kann auf das Verbrennen von Quecksilber-Gold-Amalgam zurückzuführen sein, es ist unklar, wie dieses Hg in der regionalen Landschaft transportiert wird und welche relative Bedeutung die unterschiedlichen Ablagerung habenal Wege in der Nähe des ASGM.
Quecksilber, das als gasförmiges elementares Quecksilber (GEM; Hg0) emittiert wird, kann über drei atmosphärische Wege in der Landschaft abgelagert werden. Erstens kann GEM zu ionischem Hg (Hg2+) oxidiert werden, das in Wassertröpfchen eingeschlossen und als nasses oder nasses Blatt auf Blattoberflächen abgelagert werden kann Trockenablagerungen. Zweitens können GEMs atmosphärische Partikel (Hgp) adsorbieren, die von Laub abgefangen und zusammen mit dem abgefangenen ionischen Hg durch Wasserfälle in die Landschaft gespült werden. Drittens kann GEM in Blattgewebe absorbiert werden, während Hg in der Landschaft als Abfall. Zusammen mit herabfallendem Wasser und Abfall gilt dies als Schätzung der gesamten Quecksilberablagerung. Obwohl GEM auch direkt in Boden und Abfall diffundieren und adsorbieren kann77, ist dies möglicherweise nicht der Hauptweg für den Eintritt von Quecksilber in terrestrische Ökosysteme.
Wir erwarten, dass die Konzentrationen von gasförmigem elementarem Quecksilber mit der Entfernung von Quecksilberemissionsquellen abnehmen. Da zwei der drei Wege der Quecksilberablagerung in Landschaften (durch Fall und Abfall) von Quecksilberwechselwirkungen mit Pflanzenoberflächen abhängen, können wir auch die Rate vorhersagen, mit der Quecksilber ist in Ökosysteme abgelagert und wie schwerwiegend sie für Tiere sind. Das Risiko der Auswirkungen wird durch die Vegetationsstruktur bestimmt, wie Beobachtungen in borealen und gemäßigten Wäldern in nördlichen Breiten gezeigt haben23. Wir erkennen jedoch auch an, dass ASGM-Aktivität häufig in den Tropen auftritt, wo Baumkronenstrukturen auftreten und die relative Häufigkeit der exponierten Blattfläche variieren stark. Die relative Bedeutung der Quecksilberablagerungspfade in diesen Ökosystemen wurde nicht eindeutig quantifiziert, insbesondere für Wälder in der Nähe von Quecksilberemissionsquellen, deren Intensität in borealen Wäldern selten beobachtet wird Studie stellen wir folgende Fragen: (1) Wie wirken sich gasförmige elementare Quecksilberkonzentrationen undAblagerungspfade variieren mit der Nähe von ASGM und dem Blattflächenindex der regionalen Baumkronen? (2) Steht die Quecksilberspeicherung im Boden im Zusammenhang mit atmosphärischen Einträgen? (3) Gibt es Hinweise auf eine erhöhte Bioakkumulation von Quecksilber bei waldbewohnenden Singvögeln in der Nähe von ASGM? Diese Studie ist das erste, das Quecksilberablagerungseinträge in der Nähe von ASGM-Aktivitäten untersucht und wie die Baumkronenbedeckung mit diesen Mustern korreliert, und das erste, das Methylquecksilber (MeHg)-Konzentrationen in der peruanischen Amazonaslandschaft misst Quecksilber und Methylquecksilber in Blättern, Abfall und Erde in Wäldern und abgeholzten Lebensräumen entlang einer 200 Kilometer langen Strecke des Flusses Madre de Dios im Südosten Perus. Wir stellten die Hypothese auf, dass die Nähe zu ASGM und Bergbaustädten, die Hg-Gold-Amalgam verbrennen, am wichtigsten wäre Faktoren, die die atmosphärischen Hg-Konzentrationen (GEM) und die feuchte Hg-Ablagerung (hohe Niederschläge) antreibenee Baldachinstruktur,21,24 erwarten wir auch, dass bewaldete Gebiete einen höheren Quecksilbereintrag aufweisen als benachbarte abgeholzte Gebiete, was angesichts des hohen Blattflächenindex und des Quecksilberabscheidungspotenzials besonders besorgniserregend ist. Intakter Amazonaswald In Wäldern in der Nähe von Bergbaustädten lebende Tiere hatten höhere Quecksilberwerte als Tiere, die weit entfernt von Bergbaugebieten lebten.
Unsere Untersuchungen fanden in der Provinz Madre de Dios im südöstlichen peruanischen Amazonas statt, wo mehr als 100.000 Hektar Wald abgeholzt wurden, um alluviale ASGM3 neben und manchmal innerhalb von Schutzgebieten und nationalen Reservaten zu bilden.Artisanal und Kleingold Der Bergbau entlang der Flüsse in dieser westlichen Amazonasregion hat in den letzten zehn Jahren dramatisch zugenommen25 und wird voraussichtlich mit hohen Goldpreisen und einer zunehmenden Anbindung an städtische Zentren über transozeanische Autobahnen zunehmen. Die Aktivitäten werden fortgesetzt. 3. Wir haben zwei Standorte ohne Bergbau ausgewählt (Boca Manu und Chilive , etwa 100 bzw. 50 km von ASGM entfernt) – im Folgenden als „entfernte Standorte“ bezeichnet – und drei Standorte innerhalb des Bergbaugebiets – im Folgenden als „entfernte Standorte“ Bergbaustandort bezeichnet“ (Abb. 2A). Zwei der Abbaustätten Standorte befinden sich im Sekundärwald in der Nähe der Städte Boca Colorado und La Bellinto, und ein Bergbaustandort befindet sich in einem intakten Urwald auf dem Los Amigos Conservation Konzession. Beachten Sie, dass in den Minen Boca Colorado und Laberinto häufig Quecksilberdampf aus der Verbrennung von Quecksilber-Gold-Amalgam freigesetzt wird, aber der genaue Ort und die Menge unbekannt sind, da diese Aktivitäten oft informell und heimlich sind;Wir werden Bergbau und Quecksilberlegierungsverbrennung zusammenfassend als „ASGM-Aktivität“ bezeichnet Bereichen) für insgesamt drei saisonale Ereignisse (jeweils 1-2 Monate)) Nassablagerung und Penetrationsabfall wurden separat gesammelt, und passive Luftsammler wurden im Freien eingesetzt, um GEM zu sammeln. Im folgenden Jahr, basierend auf der hohen Ablagerung Im ersten Jahr gemessene Werte installierten wir Kollektoren auf sechs weiteren Waldparzellen in Los Amigos.
Die Karten der fünf Probenahmestellen sind als gelbe Kreise dargestellt. Zwei Standorte (Boca Manu, Chilive) befinden sich in Gebieten weit entfernt vom handwerklichen Goldabbau, und drei Standorte (Los Amigos, Boca Colorado und Laberinto) befinden sich in Gebieten, die vom Bergbau betroffen sind , wobei Bergbaustädte als blaue Dreiecke dargestellt sind. Die Abbildung zeigt ein typisches abgelegenes bewaldetes und entwaldetes Gebiet, das vom Bergbau betroffen ist. In allen Abbildungen stellt die gestrichelte Linie die Trennlinie zwischen den beiden abgelegenen Standorten (links) und den drei vom Bergbau betroffenen Standorten dar ( rechts).B Konzentrationen von gasförmigem elementarem Quecksilber (GEM) an jedem Standort in der Trockenzeit 2018 (n = 1 unabhängige Probe pro Standort; quadratische Symbole) und Regenzeit (n = 2 unabhängige Proben; quadratische Symbole).C Gesamtquecksilberkonzentrationen in Niederschlägen, die während der Trockenzeit 2018 in Wald- (grüner Boxplot) und Entwaldungsgebieten (brauner Boxplot) gesammelt wurden. Bei allen Boxplots stellen die Linien Mediane dar, die Kästchen zeigen Q1 und Q3, Schnurrhaare stellen das 1,5-fache des Quartilabstands dar (n =5 unabhängige Proben pro Waldstandort, n = 4 unabhängige Proben pro Entwaldungsstandortprobe).D Gesamtquecksilberkonzentrationen in Blättern, die während der Trockenzeit im Jahr 2018 von den Baumkronen von Ficus insipida und Inga feuillei gesammelt wurden (linke Achse;dunkelgrünes Quadrat bzw. hellgrünes Dreieck) und von Massenstreu auf dem Boden (rechte Achse; olivgrüne Kreissymbole). Die Werte sind als Mittelwert und Standardabweichung dargestellt (n = 3 unabhängige Proben pro Standort für lebende Blätter, n = 1 unabhängige Probe für Einstreu).E Gesamtquecksilberkonzentrationen im Oberboden (oberste 0-5 cm), die in Waldgebieten (grüner Boxplot) und Entwaldungsgebieten (brauner Boxplot) während der Trockenzeit 2018 gesammelt wurden (n = 3 unabhängige Proben pro Standort). ).Daten für andere Jahreszeiten sind in Abbildung 1.S1 und S2 dargestellt.
Die atmosphärischen Quecksilberkonzentrationen (GEM) entsprachen unseren Vorhersagen, mit hohen Werten um die ASGM-Aktivität – insbesondere in der Nähe von Städten, in denen Hg-Gold-Amalgam verbrannt wird – und niedrigen Werten in Gebieten, die weit entfernt von aktiven Bergbaugebieten liegen (Abb. 2B). in abgelegenen Gebieten liegen die GEM-Konzentrationen unter der globalen durchschnittlichen Hintergrundkonzentration in der südlichen Hemisphäre von etwa 1 ng m-326. bis zu 10,9 ng m-3) waren vergleichbar mit denen in städtischen und städtischen Gebieten und übertrafen manchmal die in den USA, Industriezonen in China und Korea 27. Dieses GEM-Muster in Madre de Dios stimmt mit dem Brennen von Quecksilber-Gold-Amalgam überein die Hauptquelle für erhöhtes atmosphärisches Quecksilber in dieser abgelegenen Amazonasregion.
Während GEM-Konzentrationen in Lichtungen die Nähe zum Bergbau verfolgten, hingen die gesamten Quecksilberkonzentrationen in durchdringenden Wasserfällen von der Nähe zum Bergbau und der Baumkronenstruktur ab. Dieses Modell legt nahe, dass die GEM-Konzentrationen allein nicht vorhersagen, wo hohe Quecksilbermengen in der Landschaft abgelagert werden. Wir haben die höchsten gemessen Quecksilberkonzentrationen in intakten, reifen Wäldern innerhalb des Bergbaugebiets (Abb. 2C). Los Amigos Conservation Conservation hatte die höchsten durchschnittlichen Gesamtquecksilberkonzentrationen in der Trockenzeit (Bereich: 18-61 ng L-1), über die in der Literatur berichtet wurde, und war vergleichbar auf Werte, die an Standorten gemessen wurden, die durch Zinnoberabbau und industrielle Kohleverbrennung kontaminiert waren.Unterschied, 28 in Guizhou, China. Unseres Wissens stellen diese Werte die maximalen jährlichen Quecksilberflüsse dar, die unter Verwendung der Quecksilberkonzentrationen und Niederschlagsraten in der Trocken- und Regenzeit berechnet wurden (71 µg m-2 yr-1; Ergänzungstabelle 1). Die anderen beiden Bergbaustandorte wiesen im Vergleich zu den abgelegenen Standorten keine erhöhten Gesamtquecksilberwerte auf (Bereich: 8-31 ng L-1; 22-34 µg m-2 Jahr-1). Mit Ausnahme von Hg wurden nur Aluminium und Mangan hatte im Bergbaugebiet einen erhöhten Durchsatz, wahrscheinlich aufgrund von bergbaubedingter Landrodung;Alle anderen gemessenen Haupt- und Spurenelemente variierten nicht zwischen Bergbaugebieten und abgelegenen Gebieten (Supplementary Data File 1 ), ein Befund, der eher mit der Blattquecksilberdynamik 29 und der ASGM-Amalgamverbrennung als der Hauptquecksilberquelle im durchdringenden Fall als mit Luftstaub übereinstimmt .
Pflanzenblätter dienen nicht nur als Adsorptionsmittel für partikuläres und gasförmiges Quecksilber, sondern können GEM direkt absorbieren und in Gewebe integrieren30,31. Tatsächlich ist Müll an Standorten in der Nähe von ASGM-Aktivitäten eine Hauptquelle für Quecksilberablagerung. Mittlere Konzentrationen von Hg (0,080 –0,22 µg g−1), gemessen in lebenden Kronenblättern aller drei Bergbaustandorte, übertrafen die veröffentlichten Werte für gemäßigte, boreale und alpine Wälder in Nordamerika, Europa und Asien sowie andere Amazonaswälder in Südamerika, befindet sich in Südamerika.Abgelegene Gebiete und nahe Punktquellen 32, 33, 34. Die Konzentrationen sind vergleichbar mit denen, die für Blattquecksilber in subtropischen Mischwäldern in China und atlantischen Wäldern in Brasilien (Abb. 2D) berichtet wurden (Abb. 2D) 32, 33, 34. Nach dem GEM-Modell die höchsten Die gesamten Quecksilberkonzentrationen in Schüttgut und Blätterdach wurden in Sekundärwäldern innerhalb des Bergbaugebiets gemessen. Die geschätzten Quecksilberflüsse im Abfall waren jedoch im intakten Primärwald in der Mine Los Amigos am höchsten, wahrscheinlich aufgrund der größeren Abfallmasse. Wir haben die zuvor multipliziert berichtete der peruanische Amazonas 35 anhand des im Abfall gemessenen Hg (Durchschnitt zwischen Regen- und Trockenzeit) (Abb. 3A). Dieser Input legt nahe, dass die Nähe zu Bergbaugebieten und die Baumkronenbedeckung einen wesentlichen Beitrag zu den Quecksilberbelastungen in ASGM in dieser Region leisten.
Die Daten werden in A Wald und B Entwaldungsgebiet gezeigt. Die entwaldeten Gebiete von Los Amigos sind Lichtungen von Feldstationen, die einen kleinen Teil des gesamten Landes ausmachen Obere 0-5 cm des Bodens, die Pools werden als Kreise dargestellt und in μg m-2 ausgedrückt. Der Prozentsatz stellt den Prozentsatz des im Pool vorhandenen Quecksilbers oder Flussmittels in Form von Methylquecksilber dar. Durchschnittliche Konzentrationen zwischen Trockenzeiten (2018 und 2019) und Regenzeiten (2018) für Gesamtquecksilber durch Niederschlag, Massenniederschlag und Abfall, für Schätzungen der Quecksilberbelastung im Maßstab 1:1.Methylquecksilberdaten basieren auf der Trockenzeit 2018, dem einzigen Jahr, für das sie gemessen wurden. Siehe „Methoden“ für Informationen zu Pooling- und Flussberechnungen.C Beziehung zwischen Gesamtquecksilberkonzentration und Blattflächenindex in acht Parzellen von Los Amigos Conservation Conservation, basierend auf gewöhnlicher Regression der kleinsten Quadrate.D Beziehung zwischen Gesamtquecksilberkonzentration im Niederschlag und gesal-Oberflächen-Boden-Quecksilberkonzentration für alle fünf Standorte in Wald- (grüne Kreise) und Entwaldungsregionen (braune Dreiecke), gemäß gewöhnlicher Regression der kleinsten Quadrate (Fehlerbalken zeigen Standardabweichung).
Anhand langfristiger Niederschlags- und Abfalldaten konnten wir die Messungen des Penetrations- und Abfall-Quecksilbergehalts aus den drei Kampagnen skalieren, um eine Schätzung des jährlichen atmosphärischen Quecksilberflusses für die Los Amigos Conservation Concession (Penetration + Abfallmenge + Niederschlag) bereitzustellen eine vorläufige Schätzung. Wir fanden heraus, dass die atmosphärischen Quecksilberflüsse in Waldreservaten neben ASGM-Aktivitäten mehr als 15-mal höher waren als in umliegenden entwaldeten Gebieten (137 gegenüber 9 µg Hg m-2 Jahr-1; Abbildung 3 A, B). Diese vorläufige Die Schätzung der Quecksilberwerte in Los Amigos übersteigt die zuvor gemeldeten Quecksilberflüsse in der Nähe von Quecksilberquellen in Wäldern in Nordamerika und Europa (z. B. Kohleverbrennung) und ist vergleichbar mit Werten im industriellen China 21,36. Insgesamt ungefähr 94 % der gesamten Quecksilberablagerung in den geschützten Wäldern von Los Amigos wird durch Trockenablagerung (Penetration + Abfall – Niederschlagsquecksilber) verursacht, ein Beitrag, der viel höher ist als der der meisten anderen Forest Landschaften weltweit. Diese Ergebnisse heben erhöhte Quecksilberkonzentrationen hervor, die durch trockene Ablagerung von ASGM in Wälder gelangen, und die Bedeutung der Waldkronen bei der Entfernung von ASGM-abgeleitetem Quecksilber aus der Atmosphäre Aktivitäten gibt es nicht nur in Peru.
Im Gegensatz dazu weisen entwaldete Gebiete in Bergbaugebieten niedrigere Quecksilberwerte auf, hauptsächlich durch starke Niederschläge, mit geringem Quecksilbereintrag durch Stürze und Abfälle. Die Konzentrationen des gesamten Quecksilbers in Massensedimenten im Bergbaugebiet waren vergleichbar mit denen, die in abgelegenen Gebieten gemessen wurden (Abb. 2C ).Die mittleren Konzentrationen (Bereich: 1,5–9,1 ng L-1) des gesamten Quecksilbers in Massenniederschlägen in der Trockenzeit waren niedriger als zuvor gemeldete Werte in den Adirondacks von New York37 und im Allgemeinen niedriger als in abgelegenen Amazonasregionen38. Der Massenniederschlagseintrag von Hg war im angrenzenden abgeholzten Gebiet niedriger (8,6-21,5 µg Hg m-2 Jahr-1) im Vergleich zu den GEM-, Tröpfchen- und Abfallkonzentrationsmustern des Bergbaustandorts und spiegelt nicht die Nähe zum Bergbau wider .Da ASGM Entwaldung erfordert,2,3 weisen gerodete Gebiete, in denen Bergbauaktivitäten konzentriert sind, geringere Quecksilbereinträge aus der atmosphärischen Ablagerung auf als nahe gelegene bewaldete Gebiete, obwohl nicht-atmosphärische direkte Freisetzungen von ASGM (wie zs Auslaufen von elementarem Quecksilber oder Rückstände) sind wahrscheinlich sehr hoch.Hoch 22.
Die im peruanischen Amazonas beobachteten Änderungen der Quecksilberflüsse werden durch große Unterschiede innerhalb und zwischen den Standorten während der Trockenzeit (Wald und Entwaldung) verursacht (Abb. 2). Im Gegensatz dazu haben wir sowohl innerhalb als auch zwischen Standorten minimale Unterschiede festgestellt niedrige Hg-Flüsse während der Regenzeit (Ergänzende Abb. 1). Dieser saisonale Unterschied (Abb. 2B) kann auf die höhere Intensität des Bergbaus und der Staubproduktion in der Trockenzeit zurückzuführen sein. Zunehmende Entwaldung und geringere Niederschläge während der Trockenzeit können den Staub erhöhen Produktion, wodurch die Menge an atmosphärischen Partikeln erhöht wird, die Quecksilber absorbieren. Die Quecksilber- und Staubproduktion während der Trockenzeit kann im Vergleich zu den bewaldeten Gebieten der Los Amigos Conservation Concession zu Quecksilberflussmustern innerhalb der Entwaldung beitragen.
Da Quecksilbereinträge aus ASGM im peruanischen Amazonas in terrestrische Ökosysteme hauptsächlich durch Wechselwirkungen mit dem Walddach abgelagert werden, haben wir getestet, ob eine höhere Baumkronendichte (dh Blattflächenindex) zu höheren Quecksilbereinträgen führen würde. Im intakten Wald von Los Amigos Conservation Concession haben wir Tropfentropfen von 7 Waldparzellen mit unterschiedlicher Baumkronendichte gesammelt. Wir fanden heraus, dass der Blattflächenindex ein starker Prädiktor für den gesamten Quecksilbereintrag durch den Herbst war und die mittlere Gesamtquecksilberkonzentration durch den Herbst mit dem Blattflächenindex zunahm (Abb. 3C ).Viele andere Variablen beeinflussen ebenfalls den Quecksilbereintrag durch Tropfen, einschließlich Blattalter34, Blattrauhigkeit, Spaltöffnungsdichte, Windgeschwindigkeit39, Turbulenzen, Temperatur und Vortrockenperioden.
In Übereinstimmung mit den höchsten Quecksilberablagerungsraten wies der Oberboden (0–5 cm) des Waldstandorts Los Amigos die höchste Gesamtquecksilberkonzentration auf (140 ng g-1 in der Trockenzeit 2018; Abb. 2E). angereichert über das gesamte gemessene vertikale Bodenprofil (Bereich 138–155 ng g-1 in 45 cm Tiefe; ergänzende Abb. 3). einer Bergbaustadt (Boca Colorado). An diesem Standort stellten wir die Hypothese auf, dass die extrem hohen Konzentrationen auf eine lokalisierte Kontamination von elementarem Quecksilber während der Fusion zurückzuführen sein könnten, da die Konzentrationen in der Tiefe (> 5 cm) nicht anstiegen. Der Anteil der atmosphärischen Quecksilberablagerung Der Verlust durch Austreten aus dem Boden (dh in die Atmosphäre freigesetztes Quecksilber) aufgrund der Überdachung kann in bewaldeten Gebieten ebenfalls viel geringer sein als in abgeholzten Gebieten40, was darauf hindeutet, dass ein erheblicher Anteil des Quecksilbers zum Schutz abgelagert wird.Das Gebiet verbleibt im Boden. Die gesamten Quecksilberpools im Boden im Primärwald der Los Amigos Conservation Conservation betrugen 9100 μg Hg m-2 innerhalb der ersten 5 cm und über 80.000 μg Hg m-2 innerhalb der ersten 45 cm.
Da Blätter hauptsächlich atmosphärisches Quecksilber und nicht Bodenquecksilber absorbieren30,31 und dieses Quecksilber dann durch Fallen in den Boden transportieren, ist es möglich, dass die hohe Ablagerungsrate von Quecksilber die im Boden beobachteten Muster antreibt. Wir fanden eine starke Korrelation zwischen der mittleren Gesamtmenge Quecksilberkonzentrationen im Oberboden und Gesamtquecksilberkonzentrationen in allen Waldgebieten, während es keine Beziehung zwischen dem Quecksilber im Oberboden und den Gesamtquecksilberkonzentrationen bei Starkniederschlägen in abgeholzten Gebieten gab (Abb. 3D). Ähnliche Muster zeigten sich auch in der Beziehung zwischen Quecksilberpools im Oberboden und Gesamt-Quecksilberflüsse in bewaldeten Gebieten, aber nicht in Entwaldungsgebieten (oberirdische Quecksilberpools und Gesamtniederschlags-Gesamtquecksilberflüsse).
Fast alle Studien zur terrestrischen Quecksilberbelastung im Zusammenhang mit ASGM waren auf Messungen des Gesamtquecksilbers beschränkt, aber die Methylquecksilberkonzentrationen bestimmen die Bioverfügbarkeit von Quecksilber und die anschließende Anreicherung und Exposition von Nährstoffen. In terrestrischen Ökosystemen wird Quecksilber von Mikroorganismen unter anoxischen Bedingungen methyliert41,42, so ist es allgemein angenommen, dass Böden im Hochland geringere Konzentrationen von Methylquecksilber aufweisen. Wir haben jedoch zum ersten Mal messbare MeHg-Konzentrationen in Amazonas-Böden in der Nähe von ASGM aufgezeichnet, was darauf hindeutet, dass sich erhöhte MeHg-Konzentrationen über aquatische Ökosysteme hinaus und in terrestrische Umgebungen innerhalb dieser ASGM-betroffenen Gebiete erstrecken , einschließlich derjenigen, die während der Regenzeit untergetaucht sind.Boden und solche, die das ganze Jahr über trocken bleiben. Die höchsten Methylquecksilberkonzentrationen im Oberboden während der Trockenzeit 2018 traten in zwei bewaldeten Gebieten der Mine auf (Boca Colorado und Los Amigos Reserve; 1,4 ng MeHg g−1, 1,4 % Hg als MeHg bzw. 1,1 ng MeHg g-1 bei 0,79 % Hg (als MeHg) Da diese Prozentsätze von Quecksilber in Form von Methylquecksilber mit anderen terrestrischen Orten weltweit vergleichbar sind (ergänzende Abb. 4), scheinen die hohen Konzentrationen von Methylquecksilber dies zu sein eher auf eine hohe Gesamtquecksilberzufuhr und eine hohe Speicherung von Gesamtquecksilber im Boden als auf eine Nettoumwandlung von verfügbarem anorganischem Quecksilber in Methylquecksilber zurückzuführen sein (ergänzende Abb. 5). Unsere Ergebnisse stellen die ersten Messungen von Methylquecksilber in Böden in der Nähe von ASGM im peruanischen Amazonasgebiet dar. Anderen Studien zufolge wurde von einer höheren Methylquecksilberproduktion in überschwemmten und trockenen Landschaften43,44 berichtet, und wir erwarten höhere Methylquecksilberkonzentrationen in nahe gelegenen Wäldern, die saisonale und permanente Feuchtgebiete erfahrenähnliche Quecksilberbelastungen.Obwohl Methylquecksilber Ob ein Toxizitätsrisiko für terrestrische Wildtiere in der Nähe von Goldminenaktivitäten besteht, muss noch ermittelt werden, aber diese Wälder in der Nähe von ASGM-Aktivitäten können Hotspots für die Bioakkumulation von Quecksilber in terrestrischen Nahrungsnetzen sein.
Die wichtigste und neuste Implikation unserer Arbeit ist die Dokumentation des Transports großer Quecksilbermengen in die an ASGM angrenzenden Wälder. Unsere Daten deuten darauf hin, dass dieses Quecksilber in terrestrischen Nahrungsnetzen verfügbar ist und sich durch diese bewegt. Außerdem erhebliche Mengen an Quecksilber werden in Biomasse und Böden gespeichert und werden wahrscheinlich bei Landnutzungsänderungen4 und Waldbränden45,46 freigesetzt. Der südöstliche peruanische Amazonas ist eines der biologisch vielfältigsten Ökosysteme von Wirbeltier- und Insektentaxa auf der Erde Wälder fördern die Biodiversität von Vögeln48 und bieten Nischen für eine Vielzahl von Waldarten49. Infolgedessen sind mehr als 50 % des Madre de Dios-Gebiets als geschütztes Land oder nationales Reservat ausgewiesen50. Internationaler Druck zur Kontrolle illegaler ASGM-Aktivitäten in der Das Tambopata-Nationalreservat ist in den letzten zehn Jahren erheblich gewachsen, was zu einer umfassenden Durchsetzungsmaßnahme (Operación Mercurio) der peruanischen Regierung geführt hatim Jahr 2019. Unsere Ergebnisse deuten jedoch darauf hin, dass die Komplexität der Wälder, die der Biodiversität des Amazonas zugrunde liegen, die Region sehr anfällig für die Quecksilberbelastung und -speicherung in Landschaften mit erhöhten ASGM-bedingten Quecksilberemissionen macht, was zu globalen Quecksilberflüssen durch das Wasser führt.Die höchste gemeldete Messung der Menge basiert auf unseren vorläufigen Schätzungen der erhöhten Quecksilberflüsse in der Streu in intakten Wäldern in der Nähe von ASGM. Während unsere Untersuchungen in geschützten Wäldern stattfanden, würde das Muster der erhöhten Quecksilberzufuhr und -rückhaltung auf jeden Primärwald mit altem Wachstum zutreffen in der Nähe von ASGM-Aktivitäten, einschließlich Pufferzonen, sodass diese Ergebnisse mit geschützten und ungeschützten Wäldern übereinstimmen.Geschützte Wälder sind ähnlich. Daher hängen die Risiken von ASGM für Quecksilberlandschaften nicht nur mit dem direkten Import von Quecksilber durch atmosphärische Emissionen, Verschüttungen und Rückstände zusammen, sondern auch mit der Fähigkeit der Landschaft, Quecksilber einzufangen, zu speichern und in bioverfügbareres umzuwandeln Formen.im Zusammenhang mit potenziellem Methylquecksilber, das je nach Waldbedeckung in der Nähe des Bergbaus unterschiedliche Auswirkungen auf globale Quecksilbervorräte und terrestrische Wildtiere zeigt.
Durch die Sequestrierung von atmosphärischem Quecksilber können intakte Wälder in der Nähe von handwerklichen und kleinen Goldminen die Quecksilberrisiken für nahe gelegene aquatische Ökosysteme und globale atmosphärische Quecksilberreservoirs verringern. Wenn diese Wälder für den erweiterten Bergbau oder landwirtschaftliche Aktivitäten gerodet werden, kann restliches Quecksilber vom Land in die Gewässer übertragen werden Ökosysteme durch Waldbrände, Flucht und/oder Abfluss45, 46, 51, 52, 53. Im peruanischen Amazonasgebiet werden jährlich etwa 180 Tonnen Quecksilber in ASGM verwendet54, wovon etwa ein Viertel in die Atmosphäre emittiert wird55, angesichts der Conservation Concession bei Los Amigos. Dieses Gebiet ist etwa das 7,5-fache der Gesamtfläche der geschützten Flächen und Naturschutzgebiete in der Region Madre de Dios (etwa 4 Millionen Hektar), die den größten Anteil an geschütztem Land in jeder anderen peruanischen Provinz hat, und diese große Flächen intakter Waldflächen.Teilweise außerhalb des Ablagerungsradius von ASGM und Quecksilber. Daher reicht die Quecksilberbindung in intakten Wäldern nicht aus, um zu verhindern, dass aus ASGM stammendes Quecksilber in regionale und globale atmosphärische Quecksilberpools gelangt, was darauf hindeutet, wie wichtig es ist, die ASGM-Quecksilberemissionen zu reduzieren. Das Schicksal großer Mengen von Quecksilber, das in terrestrischen Systemen gespeichert wird, wird weitgehend von der Naturschutzpolitik beeinflusst. Zukünftige Entscheidungen zur Bewirtschaftung intakter Wälder, insbesondere in Gebieten in der Nähe von ASGM-Aktivitäten, haben daher Auswirkungen auf die Mobilisierung und Bioverfügbarkeit von Quecksilber jetzt und in den kommenden Jahrzehnten.
Selbst wenn Wälder das gesamte in tropischen Wäldern freigesetzte Quecksilber binden könnten, wäre dies kein Allheilmittel für die Quecksilberverschmutzung, da terrestrische Nahrungsnetze ebenfalls anfällig für Quecksilber sein können. Wir wissen sehr wenig über Quecksilberkonzentrationen in Biota innerhalb dieser intakten Wälder, aber diese zuerst Messungen von terrestrischen Quecksilbervorkommen und Methylquecksilber im Boden deuten darauf hin, dass ein hoher Quecksilbergehalt im Boden und ein hoher Methylquecksilbergehalt die Exposition der in diesen Wäldern lebenden Menschen erhöhen können.Risiken für Verbraucher mit hohem Nährwert.Daten aus früheren Studien zur terrestrischen Bioakkumulation von Quecksilber in gemäßigten Wäldern haben ergeben, dass die Quecksilberkonzentrationen im Blut von Vögeln mit Quecksilberkonzentrationen in Sedimenten korrelieren, und Singvögel, die ausschließlich vom Land stammende Nahrung fressen, können erhöhte Quecksilberkonzentrationen aufweisen 56,57. Eine erhöhte Quecksilberbelastung bei Singvögeln ist damit verbunden mit reduzierter Fortpflanzungsleistung und -erfolg, reduziertem Überleben der Nachkommen, beeinträchtigter Entwicklung, Verhaltensänderungen, physiologischem Stress und Sterblichkeit58,59. Wenn dieses Modell für den peruanischen Amazonas gilt, könnten die hohen Quecksilberflüsse, die in intakten Wäldern auftreten, zu hohen Quecksilberkonzentrationen führen bei Vögeln und anderen Biota, mit möglichen nachteiligen Auswirkungen. Dies ist besonders besorgniserregend, da die Region ein globaler Biodiversitäts-Hotspot ist60. Diese Ergebnisse unterstreichen, wie wichtig es ist, zu verhindern, dass handwerklicher und kleinräumiger Goldabbau innerhalb nationaler Schutzgebiete und der umgebenden Pufferzonen stattfindet ihnen. Formalisierung von ASGM-Aktivitätenes15,16 kann ein Mechanismus sein, um sicherzustellen, dass geschütztes Land nicht ausgebeutet wird.
Um zu beurteilen, ob in diesen Waldgebieten abgelagertes Quecksilber in das terrestrische Nahrungsnetz gelangt, haben wir die Schwanzfedern mehrerer ansässiger Singvögel aus dem Los Amigos-Reservat (betroffen vom Bergbau) und der biologischen Station Cocha Cashu (nicht betroffene alte Vögel) gemessen.Gesamtquecksilberkonzentration.Wachstumswald), 140 km von unserem am weitesten stromaufwärts gelegenen Probenahmeort Bokamanu entfernt Das Muster blieb unabhängig von den Ernährungsgewohnheiten bestehen, da unsere Stichprobe den Unterholz-Anti-Esser Myrmotherula axillaris, den von Ameisen gefolgten Anti-Esser Phlegopsis nigromaculata und den Früchtefresser 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]). Von den 10 Phlegopsis nigromaculata Individuen, die in Los Amigos beprobt wurden, 3 überstiegen EC10 (effektive Konzentration für eine 10%ige Verringerung des Fortpflanzungserfolgs), 3 überstiegen EC20, 1 übertrafen EC30 (siehe EC-Kriterien in Evers58) und keine einzelne Cocha-Art von Cashu übersteigt EC10. Diese vorläufigen Ergebnisse mit 2- bis 3-mal höheren durchschnittlichen Quecksilberkonzentrationen bei Singvögeln aus geschützten Wäldern in der Nähe von ASGM-Aktivitäten,und einzelne Quecksilberkonzentrationen, die bis zu 12-mal höher sind, geben Anlass zur Sorge, dass eine Quecksilberkontamination durch ASGM in terrestrische Nahrungsnetze gelangen könnte.Grad erheblicher Besorgnis. Diese Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung der Verhinderung von ASGM-Aktivitäten in Nationalparks und den sie umgebenden Pufferzonen.
Die Daten wurden bei Los Amigos Conservation Concessions (n = 10 für Myrmotherula axillaris [Unterholz-Invertivore] und Phlegopsi nigromaculata [Ameisen-folgender Invertivore], n = 46 für Pipra fasciicauda [Frugivore]; rotes Dreieckssymbol) und abgelegenen Orten in Cocha gesammelt Kashu Biological Station (n = 2 pro Art; grüne Kreissymbole). Effektive Konzentrationen (ECs) verringern nachweislich den Fortpflanzungserfolg um 10 %, 20 % und 30 % (siehe Evers58). Vogelfotos modifiziert von Schulenberg65.
Seit 2012 hat das Ausmaß von ASGM im peruanischen Amazonas um mehr als 40 % in geschützten Gebieten und um 2,25 oder mehr in ungeschützten Gebieten zugenommen. Die fortgesetzte Verwendung von Quecksilber im handwerklichen und kleinen Goldbergbau kann verheerende Auswirkungen auf die Tierwelt haben die diese Wälder bewohnen. Selbst wenn Bergleute sofort aufhören, Quecksilber zu verwenden, können die Auswirkungen dieser Verunreinigung im Boden Jahrhunderte andauern, mit dem Potenzial, die Verluste durch Abholzung und Waldbrände zu erhöhen61,62. Daher kann die Quecksilberverschmutzung durch ASGM lange anhalten Auswirkungen auf die Biota intakter Wälder in der Nähe von ASGM, aktuelle Risiken und zukünftige Risiken durch Quecksilberfreisetzungen in Urwäldern mit dem höchsten Schutzwert.und Reaktivierung, um das Kontaminationspotenzial zu maximieren. Unsere Erkenntnis, dass terrestrische Biota möglicherweise einem erheblichen Risiko einer Quecksilberkontamination durch ASGM ausgesetzt sind, sollte weitere Impulse für weitere Bemühungen zur Reduzierung der Quecksilberfreisetzungen aus ASGM geben. Diese Bemühungen umfassen eine Vielzahl von Ansätzen, angefangen bei der relativ einfachen Quecksilberabscheidung Destillationssysteme hin zu anspruchsvolleren wirtschaftlichen und sozialen Investitionen, die die Tätigkeit formalisieren und die wirtschaftlichen Anreize für illegales ASGM verringern.
Wir haben fünf Stationen im Umkreis von 200 km um den Fluss Madre de Dios. Wir haben Probenahmestellen basierend auf ihrer Nähe zu intensiven ASGM-Aktivitäten ausgewählt, etwa 50 km zwischen den einzelnen Probenahmestellen, die über den Fluss Madre de Dios zugänglich sind (Abb. 2A). Das haben wir zwei Standorte ohne Bergbau ausgewählt (Boca Manu und Chilive, etwa 100 bzw. 50 km von ASGM entfernt), im Folgenden als „entlegene Standorte“ bezeichnet. Wir haben drei Standorte innerhalb des Bergbaugebiets ausgewählt, im Folgenden als „Abbaustandorte“ bezeichnet. zwei Bergbaustandorte im Sekundärwald in der Nähe der Städte Boca Colorado und Laberinto und ein Bergbaustandort im intakten Primärwald.Los Amigos Protection Concessions.Bitte beachten Sie, dass an den Standorten Boca Colorado und Laberinto in diesem Bergbaugebiet Quecksilberdampf aus der Verbrennung freigesetzt wird Quecksilber-Gold-Amalgam ist ein häufiges Vorkommen, aber der genaue Ort und die Menge sind unbekannt, da diese Aktivitäten oft illegal und heimlich sind;Wir werden den Bergbau und die Verbrennung von Quecksilberlegierungen zusammenfassend als „ASGM-Aktivität“ bezeichnen Unter Baumkronen (Waldflächen) wurden wir Sedimentprobennehmer an fünf Standorten und im Januar 2019 installiert, um Nassablagerungen (n = 3) bzw. Penetrationstropfen (n = 4) zu sammeln. Niederschlagsproben wurden während vier Wochen im gesammelt Trockenzeit und zwei bis drei Wochen in der Regenzeit. Im zweiten Jahr der Probenahme in der Trockenzeit (Juli und August 2019) installierten wir fünf Wochen lang Kollektoren (n = 4) in sechs zusätzlichen Waldparzellen in Los Amigos, basierend auf der hohe Ablagerungsraten im ersten Jahr gemessen. Es gibt insgesamt 7 Waldparzellen und 1 Entwaldungsparzelle für Los Amigos. Die Entfernung zwischen den Parzellen betrug 0,1 bis 2,5 km. Wir sammelten einen GPS-Wegpunkt pro Parzelle mit einem Garmin-GPS-Handgerät.
Wir haben an jedem unserer fünf Standorte während der Trockenzeit 2018 (Juli-August 2018) und der Regenzeit 2018 (Dezember 2018-Januar 2019) für zwei Monate (PAS) passive Luftkeimsammler für Quecksilber eingesetzt. Pro Standort wurde ein PAS-Probenahmegerät eingesetzt Während der Trockenzeit wurden zwei PAS-Probennehmer eingesetzt eine Radiello©-Diffusionsbarriere. Die Diffusionsbarriere von PAS wirkt als Barriere gegen den Durchgang gasförmiger organischer Quecksilberspezies;Daher wird nur GEM an Kohlenstoff 64 adsorbiert. Wir haben das PAS mit Kabelbindern aus Kunststoff an einem Pfosten etwa 1 m über dem Boden befestigt gesammelte Feldblind- und Reiseblind-PAS zur Beurteilung der Kontamination, die während der Probenahme, der Feldlagerung, der Laborlagerung und des Probentransports eingeführt wurde.
Während des Einsatzes aller fünf Probenahmestellen platzierten wir drei Niederschlagssammler für die Quecksilberanalyse und zwei Sammler für andere chemische Analysen sowie vier Durchgangssammler für die Quecksilberanalyse an der Entwaldungsstelle.Kollektor und zwei Kollektoren für andere chemische Analysen. Die Kollektoren sind einen Meter voneinander entfernt. Beachten Sie, dass wir zwar an jedem Standort eine konstante Anzahl von Kollektoren installiert haben, während einiger Sammelperioden jedoch aufgrund von Überschwemmungen am Standort kleinere Probengrößen haben Interferenzen mit Sammlern und Verbindungsfehler zwischen Schläuchen und Sammelflaschen. An jedem Wald- und Entwaldungsstandort enthielt ein Sammler für die Quecksilberanalyse eine 500-ml-Flasche, während der andere eine 250-ml-Flasche enthielt;alle anderen Sammler für die chemische Analyse enthielten eine 250-ml-Flasche. Diese Proben wurden gekühlt aufbewahrt, bis sie gefrierfrei waren, dann auf Eis in die Vereinigten Staaten versandt und dann bis zur Analyse eingefroren gehalten. Der Sammler für die Quecksilberanalyse besteht aus einem Glastrichter, der passiert wurde durch einen neuen Schlauch aus Styrol-Ethylen-Butadien-Styrol-Blockpolymer (C-Flex) mit einer neuen Flasche aus Polyethylenterephthalat-Ester-Copolyester-Glykol (PETG) mit einer Schlaufe, die als Dampfsperre fungiert. Bei der Bereitstellung wurden alle 250-ml-PETG-Flaschen angesäuert mit 1 ml metallhaltiger Salzsäure (HCl) und alle 500-ml-PETG-Flaschen wurden mit 2 ml metallhaltiger HCl angesäuert. Der Sammler für andere chemische Analysen besteht aus einem Kunststofftrichter, der über einen neuen C-Flex-Schlauch mit einer Polyethylenflasche verbunden ist eine Schleife, die als Dampfsperre dient. Alle Glastrichter, Plastiktrichter und Polyethylenflaschen wurden vor dem Einsatz mit Säure gewaschenbis zur Rückkehr in die Vereinigten Staaten so kalt wie möglich aufbewahrt und die Proben dann bis zur Analyse bei 4 °C gelagert. Frühere Studien mit dieser Methode haben eine Wiederfindung von 90–110 % für Laborblindproben unterhalb der Nachweisgrenze und Standard-Spikes gezeigt37.
An jedem der fünf Standorte sammelten wir Blätter als Baumkronenblätter, gegriffene Blattproben, frische Einstreu und Massenstreu unter Verwendung des Clean-Hands-Dirty-Hands-Protokolls (EPA-Methode 1669). Alle Proben wurden unter einer Sammellizenz von SERFOR gesammelt , Peru, und unter einer USDA-Importlizenz in die Vereinigten Staaten importiert. Wir sammelten Kronenblätter von zwei Baumarten, die an allen Standorten zu finden sind: eine aufstrebende Baumart (Ficus insipida) und ein mittelgroßer Baum (Inga feuilleei). Wir sammelten Blätter aus Baumkronen mit der Notch Big Shot Schleuder während der Trockenzeit 2018, der Regenzeit 2018 und der Trockenzeit 2019 (n = 3 pro Art). Wir sammelten Blattgreifproben (n = 1), indem wir Blätter von jeder Parzelle sammelten Äste weniger als 2 m über dem Boden während der Trockenzeit 2018, der Regenzeit 2018 und der Trockenzeit 2019. Im Jahr 2019 haben wir auch Blattgreifproben (n = 1) von 6 zusätzlichen Waldparzellen in Los Amigos gesammelt. Wir haben gesammelt frische Einstreu („Masseneinstreu“) in mit Kunststoffgittern ausgekleideten Körben(n = 5) während der Regenzeit 2018 an allen fünf Waldstandorten und während der Trockenzeit 2019 auf der Parzelle Los Amigos (n = 5). Beachten Sie, dass wir während einiger Sammelperioden zwar eine konstante Anzahl von Körben an jedem Standort installiert haben , unsere Probengröße war aufgrund von Überschwemmungen vor Ort und menschlicher Eingriffe in die Sammler kleiner. Alle Müllkörbe werden innerhalb eines Meters vom Wassersammler aufgestellt. Wir sammelten Massenstreu als Bodenstreuproben während der Trockenzeit 2018, der Regenzeit 2018 und während der Trockenzeit 2019. Während der Trockenzeit 2019 haben wir auch eine große Menge Abfall auf allen unseren Parzellen von Los Amigos gesammelt. Wir haben alle Blattproben gekühlt, bis sie mit einem Gefrierschrank eingefroren werden konnten, und dann auf Eis in die USA verschifft, und dann bis zur Verarbeitung tiefgefroren gelagert.
Wir haben Bodenproben in dreifacher Ausfertigung (n = 3) von allen fünf Standorten (offen und überdacht) und dem Grundstück Los Amigos während der Trockenzeit 2019 während aller drei saisonalen Ereignisse gesammelt. Alle Bodenproben wurden innerhalb eines Meters vom Niederschlagssammler gesammelt. Wir sammelten Bodenproben als Oberboden unter der Einstreuschicht (0–5 cm) mit einem Bodenprobennehmer. Zusätzlich haben wir während der Trockenzeit 2018 bis zu 45 cm tiefe Bodenkerne gesammelt und sie in fünf Tiefensegmente unterteilt. Bei Laberinto konnten wir das Sammeln Sie nur ein Bodenprofil, da der Grundwasserspiegel nahe an der Bodenoberfläche liegt. Wir haben alle Proben nach dem Clean-Hand-Dirty-Hand-Protokoll (EPA-Methode 1669) gesammelt. Wir haben alle Bodenproben gekühlt, bis sie mit einem Gefrierschrank eingefroren werden konnten, und dann versendet auf Eis in die Vereinigten Staaten und dann bis zur Verarbeitung gefroren gelagert.
Verwenden Sie Nebelnester, die in der Morgen- und Abenddämmerung aufgestellt werden, um Vögel während der kühlsten Tageszeiten zu fangen. Im Los Amigos-Reservat haben wir fünf Nebelnester (1,8 × 2,4) an neun Orten platziert. In der Cocha Cashu Bio Station platzierten wir 8 to 10 Nebelnester (12 x 3,2 m) an 19 Standorten. An beiden Standorten haben wir die erste zentrale Schwanzfeder jedes Vogels gesammelt, oder wenn nicht, die nächstälteste Feder. Wir lagern Federn in sauberen Ziploc-Beutel oder Manila-Umschlägen mit Silikon. Wir haben gesammelt fotografische Aufzeichnungen und morphometrische Messungen zur Identifizierung von Arten nach Schulenberg65. Beide Studien wurden von SERFOR unterstützt und vom Animal Research Council (IACUC) genehmigt. Beim Vergleich der Hg-Konzentrationen in Vogelfedern haben wir die Arten untersucht, deren Federn in der Los Amigos Conservation Concession gesammelt wurden und die Biologische Station Cocha Cashu (Myrmotherula axillaris, Phlegopsis nigromaculata, Pipra fasciicauda).
Zur Bestimmung des Blattflächenindex (LAI) wurden Lidar-Daten mit dem GatorEye Unmanned Aerial Laboratory, einem unbemannten Sensorfusionssystem, gesammelt (Details siehe www.gatoreye.org, auch verfügbar über den Link „2019 Peru Los Friends“ June“. ) 66. Das LIDAR wurde im Juni 2019 bei Los Amigos Conservation Conservation in einer Höhe von 80 m, einer Fluggeschwindigkeit von 12 m/s und einem Abstand von 100 m zwischen benachbarten Routen gesammelt, sodass die Abdeckungsrate für seitliche Abweichungen 75 erreichte %. Die Dichte der über das vertikale Waldprofil verteilten Punkte übersteigt 200 Punkte pro Quadratmeter. Das Fluggebiet überschneidet sich während der Trockenzeit 2019 mit allen Probenahmegebieten in Los Amigos.
Wir quantifizierten die Hg-Gesamtkonzentration von PAS-gesammelten GEMs durch thermische Desorption, Fusion und Atomabsorptionsspektroskopie (USEPA-Methode 7473) mit einem Hydra C-Instrument (Teledyne, CV-AAS). Wir kalibrierten CV-AAS mit dem National Institute of Standards and Technology (NIST) Standard Reference Material 3133 (Hg-Standardlösung, 10,004 mg g-1) mit einer Nachweisgrenze von 0,5 ng Hg. Wir haben eine kontinuierliche Kalibrierungsüberprüfung (CCV) unter Verwendung von NIST SRM 3133 und Qualitätskontrollstandards (QCS) unter Verwendung von NIST durchgeführt 1632e (Steinkohle, 135,1 mg g-1). Wir teilten jede Probe in ein anderes Schiffchen, legten es zwischen zwei dünne Schichten Natriumcarbonat (Na2CO3)-Pulver und bedeckten es mit einer dünnen Schicht Aluminiumhydroxid (Al(OH)) 3) Pulver67. Wir haben den HGR-AC-Gesamtgehalt jeder Probe gemessen, um jegliche Inhomogenität in der Hg-Verteilung im HGR-AC-Sorbens zu beseitigen. Daher haben wir die Quecksilberkonzentration für jede Probe basierend auf der Summe des gemessenen Gesamtquecksilbers berechnet jedes Schiff und diegesamten HGR-AC-Sorbensgehalt im PAS. Da während der Trockenzeit 2018 nur eine PAS-Probe von jedem Standort für Konzentrationsmessungen entnommen wurde, wurde die Qualitätskontrolle und -sicherung der Methode durchgeführt, indem Proben mit Blindproben, internen Standards und Matrix für das Überwachungsverfahren gruppiert wurden -übereinstimmende Kriterien. Während der Regenzeit 2018 wiederholten wir die Messungen der PAS-Proben. Die Werte wurden als akzeptabel angesehen, wenn die relative prozentuale Differenz (RPD) der CCV- und Matrix-angepassten Standardmessungen beide innerhalb von 5 % des akzeptablen Werts lagen Wert, und alle Verfahrensblindwerte lagen unter der Nachweisgrenze (BDL). Wir haben das in PAS gemessene Gesamtquecksilber unter Verwendung von Konzentrationen, die aus Feld- und Reiseleerwerten bestimmt wurden (0,81 ± 0,18 ng g-1, n = 5), leer korrigiert. Wir haben GEM berechnet Konzentrationen unter Verwendung der Blindwert-korrigierten Gesamtmasse an adsorbiertem Quecksilber dividiert durch Einsatzzeit und Probenahmerate (Luftmenge zur Entfernung von gasförmigem Quecksilber pro Zeiteinheit;0,135 m3 Tag-1)63,68, angepasst an Temperatur und Wind von World Weather Online Durchschnittliche Temperatur- und Windmessungen für die Region Madre de Dios68. Der für die gemessenen GEM-Konzentrationen angegebene Standardfehler basiert auf dem Fehler eines externen Standards vor und nach der Probe laufen lassen.
Wir analysierten Wasserproben auf den Gesamtquecksilbergehalt durch Oxidation mit Bromchlorid für mindestens 24 Stunden, gefolgt von Zinnchloridreduktion und Purge-and-Trap-Analyse, Kaltdampf-Atomfluoreszenzspektroskopie (CVAFS) und Gaschromatographie (GC)-Trennung (EPA-Methode). 1631 des Tekran 2600 Automatic Total Mercury Analyzer, Rev. E). Wir haben CCV an Proben aus der Trockenzeit 2018 unter Verwendung von Ultra Scientific-zertifizierten wässrigen Quecksilberstandards (10 μg L-1) und Erstkalibrierungsüberprüfung (ICV) unter Verwendung von NIST-zertifiziertem Referenzmaterial durchgeführt 1641D (Quecksilber in Wasser, 1,557 mg kg-1) ) mit einer Nachweisgrenze von 0,02 ng L-1. Für die Proben der Regenzeit 2018 und der Trockenzeit 2019 verwendeten wir den Gesamtquecksilberstandard von Brooks Rand Instruments (1,0 ng L-1 ) für Kalibrierung und CCV und die SPEX Centriprep Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-MS) Multielement für ICV-Lösungsstandard 2 A mit einer Nachweisgrenze von 0,5 ng L-1. Alle Standards wurden innerhalb von 15 % der akzeptablen Werte wiedergefunden.Field-Leerwerte, Aufschlussleerwerte und analytische Leerwerte sind alle BDLs.
Wir haben Boden- und Blattproben fünf Tage lang gefriergetrocknet. Wir homogenisierten die Proben und analysierten sie auf Gesamtquecksilber durch thermische Zersetzung, katalytische Reduktion, Fusion, Desorption und Atomabsorptionsspektroskopie (EPA-Methode 7473) auf einem Milestone Direct Mercury Analyzer (DMA). -80).Für die Proben aus der Trockenzeit 2018 führten wir DMA-80-Tests mit NIST 1633c (Flugasche, 1005 ng g-1) und dem vom National Research Council of Canada zertifizierten Referenzmaterial MESS-3 (Meeressediment, 91 ng g) durch -1).Kalibrierung.Wir haben NIST 1633c für CCV und MS und MESS-3 für QCS mit einer Nachweisgrenze von 0,2 ng Hg verwendet. Für die Proben der Regenzeit 2018 und der Trockenzeit 2019 haben wir das DMA-80 mit dem Brooks Rand Instruments Total Mercury Standard (1.0 ng L−1). Wir verwendeten NIST-Standardreferenzmaterial 2709a (San Joaquin-Erde, 1100 ng g-1) für CCV und MS und DORM-4 (Fischprotein, 410 ng g-1) für QCS mit einer Nachweisgrenze von 0,5 ng Hg. Für alle Jahreszeiten haben wir alle Proben doppelt analysiert und Werte akzeptiert, wenn die RPD zwischen den beiden Proben innerhalb von 10 % lag BDL. Alle angegebenen Konzentrationen sind Trockengewichte.
Wir analysierten Methylquecksilber in Wasserproben aus allen drei saisonalen Aktivitäten, Blattproben aus der Trockenzeit 2018 und Bodenproben aus allen drei saisonalen Aktivitäten % Kaliumhydroxid in Methanol für mindestens 48 h bei 55 °C für mindestens 70 h und aufgeschlossener Boden durch Mikrowelle mit HNO3-Säure in Spurenmetallqualität71,72.Wir analysierten die Proben der Trockenzeit 2018 durch Wasserethylierung mit Natriumtetraethylborat, Purge and Trap und CVAFS auf einem Tekran 2500-Spektrometer (EPA-Methode 1630). Wir verwendeten von Frontier Geosciences akkreditierte Labor-MeHg-Standards und Sediment-QCS mit ERM CC580 zur Kalibrierung und CCV mit eine Nachweisgrenze der Methode von 0,2 ng L-1. Wir analysierten die Proben der Trockenzeit 2019 mit Natriumtetraethylborat für die Wasserethylierung, Purge and Trap, CVAFS, GC und ICP-MS auf einem Agilent 770 (EPA-Methode 1630)73. Wir verwendeten Brooks Rand Instruments Methylquecksilber-Standards (1 ng L−1) für die Kalibrierung und CCV mit einer Nachweisgrenze der Methode von 1 pg. Alle Standards wurden innerhalb von 15 % der akzeptablen Werte für alle Jahreszeiten wiedergefunden, und alle Leerwerte waren BDL.
In unserem Toxikologielabor des Biodiversity Institute (Portland, Maine, USA) betrug die Nachweisgrenze der Methode 0,001 μg g-1 μg g-1) und NIST 2710a (Montana-Boden, 9,888 μg g-1). Wir verwenden DOLT-5 und CE-464 für CCV und QCS. Die durchschnittlichen Wiederfindungen für alle Standards lagen innerhalb von 5 % der akzeptablen Werte und aller Leerwerte waren BDL. Alle Wiederholungen lagen innerhalb von 15 % RPD. Alle gemeldeten Gesamtquecksilberkonzentrationen in Federn beziehen sich auf das Frischgewicht (FG).
Wir verwenden 0,45-μm-Membranfilter, um Wasserproben für zusätzliche chemische Analysen zu filtern. Wir analysierten Wasserproben auf Anionen (Chlorid, Nitrat, Sulfat) und Kationen (Kalzium, Magnesium, Kalium, Natrium) durch Ionenchromatographie (EPA-Methode 4110B) [USEPA, 2017a] unter Verwendung eines Dionex ICS 2000 Ionenchromatographen. Alle Standards wurden innerhalb von 10 % der akzeptablen Werte wiedergefunden und alle Leerwerte waren BDL. Wir verwenden den Thermofisher X-Series II, um Spurenelemente in Wasserproben durch Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma zu analysieren. Instrument Kalibrierungsstandards wurden durch Reihenverdünnung des zertifizierten Wasserstandards NIST 1643f hergestellt. Alle Leerzeichen sind BDL.
Alle im Text und in den Abbildungen angegebenen Flüsse und Pools verwenden mittlere Konzentrationswerte für die Trocken- und Regenzeit. Siehe Ergänzungstabelle 1 für Schätzungen von Pools und Flüssen (durchschnittliche jährliche Flüsse für beide Jahreszeiten) unter Verwendung der minimalen und maximalen gemessenen Konzentrationen während der Trocken- und Regenzeiten. Wir haben die Quecksilberflüsse im Wald aus der Los Amigos Conservation Concession als summierten Quecksilbereintrag durch Tropfen und Abfall berechnet. Wir haben die Hg-Flüsse aus der Entwaldung durch die Hg-Ablagerung von Massenniederschlägen berechnet. Unter Verwendung täglicher Niederschlagsmessungen von Los Amigos (erfasst als Teil von EBLA und auf Anfrage bei ACCA erhältlich) haben wir den durchschnittlichen kumulativen jährlichen Niederschlag über das letzte Jahrzehnt (2009-2018) mit etwa 2500 mm pro Jahr berechnet. Beachten Sie, dass im Kalenderjahr 2018 der jährliche Niederschlag nahe an diesem Durchschnitt liegt ( 2468 mm), während die feuchtesten Monate (Januar, Februar und Dezember) etwa die Hälfte des jährlichen Niederschlags ausmachen (1288 mm von 2468 mm).Wir verwenden daher den Durchschnitt der Konzentrationen in der Regen- und Trockenzeit in allen Fluss- und Poolberechnungen. Dies ermöglicht es uns auch, nicht nur den Unterschied im Niederschlag zwischen Regen- und Trockenzeit zu berücksichtigen, sondern auch den Unterschied im ASGM-Aktivitätsniveau zwischen diesen beiden Jahreszeiten Literaturwerte der gemeldeten jährlichen Quecksilberflüsse aus tropischen Wäldern variieren zwischen zunehmenden Quecksilberkonzentrationen aus Trocken- und Regenzeiten oder nur aus Trockenzeiten. Wenn wir unsere berechneten Flüsse mit Literaturwerten vergleichen, vergleichen wir unsere berechneten Quecksilberflüsse direkt, während eine andere Studie Proben nahm sowohl in der Trockenzeit als auch in der Regenzeit, und haben unsere Flüsse neu geschätzt, indem nur die Quecksilberkonzentrationen in der Trockenzeit verwendet wurden, als in einer anderen Studie Proben nur in der Trockenzeit genommen wurden (z. B. 74).
Um den jährlichen Gesamtquecksilbergehalt von Niederschlag, Massenniederschlag und Abfall in Los Amigos zu bestimmen, haben wir die Differenz zwischen der Trockenzeit (Durchschnitt aller Los Amigos-Standorte in den Jahren 2018 und 2019) und der Regenzeit (Durchschnitt von 2018) verwendet Quecksilberkonzentration. Für die gesamten Quecksilberkonzentrationen an anderen Orten wurden die durchschnittlichen Konzentrationen zwischen der Trockenzeit 2018 und der Regenzeit 2018 verwendet. Für die Methylquecksilberfrachten verwendeten wir Daten aus der Trockenzeit von 2018, dem einzigen Jahr, in dem Methylquecksilber gemessen wurde. Um die Quecksilberflüsse in der Streu abzuschätzen, haben wir Literaturschätzungen von Streuraten und Quecksilberkonzentrationen verwendet, die aus Blättern in Müllkörben mit 417 g m-2 pro Jahr im peruanischen Amazonasgebiet gesammelt wurden. Für den Hg-Pool im Boden in den oberen 5 cm des Bodens Wir haben die gemessenen Hg-Gesamtkonzentrationen im Boden (Trockenzeiten 2018 und 2019, Regenzeit 2018) und MeHg-Konzentrationen in der Trockenzeit 2018 mit einer geschätzten Schüttdichte von 1,25 g cm-3 im brasilianischen Amazonas verwendet75. Wir können nur pFühren Sie diese Budgetberechnungen an unserem Hauptstudienstandort Los Amigos durch, wo Langzeit-Niederschlagsdatensätze verfügbar sind und wo die vollständige Waldstruktur die Verwendung von zuvor gesammelten Abfallschätzungen ermöglicht.
Wir verarbeiten Lidar-Fluglinien mit dem GatorEye Multiscale Postprocessing-Workflow, der automatisch sauber zusammengeführte Punktwolken- und Rasterprodukte berechnet, einschließlich digitaler Höhenmodelle (DEMs) mit einer Auflösung von 0,5 × 0,5 m. Wir haben DEM verwendet und Lidar-Punktwolken gereinigt (WGS-84, UTM 19S Meter) als Eingabe für den GatorEye Leaf Area Density (G-LAD)-Workflow, der kalibrierte Schätzungen der Blattfläche für jedes Voxel (m3) (m2) über dem Boden an der Spitze des Blätterdachs mit einer Auflösung von 1 × 1 × berechnet 1 m und der abgeleitete LAI (Summe von LAD innerhalb jeder vertikalen 1 × 1 m-Spalte). Der LAI-Wert jedes gezeichneten GPS-Punkts wird dann extrahiert.
Wir haben alle statistischen Analysen mit der Statistiksoftware R Version 3.6.176 und alle Visualisierungen mit ggplot2 durchgeführt. Wir haben statistische Tests mit einem Alpha von 0,05 durchgeführt. Die Beziehung zwischen zwei quantitativen Variablen wurde mit der gewöhnlichen Regression der kleinsten Quadrate bewertet nichtparametrischer Kruskal-Test und paarweiser Wilcox-Test.
Alle in diesem Manuskript enthaltenen Daten finden Sie in den ergänzenden Informationen und den zugehörigen Datendateien. Die Conservación Amazónica (ACCA) stellt auf Anfrage Niederschlagsdaten zur Verfügung.
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).
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Postzeit: 24. Februar 2022