יער האמזונס לוכד רמות גבוהות של זיהום כספית אטמוספרי מכריית זהב בעבודת יד

תודה שביקרת ב-Nature.com. לגרסת הדפדפן שבה אתה משתמש יש תמיכה מוגבלת ב-CSS. לחוויה הטובה ביותר, אנו ממליצים להשתמש בדפדפן מעודכן (או לכבות את מצב התאימות ב-Internet Explorer). בינתיים, כדי להבטיח המשך תמיכה, נציג את האתר ללא סגנונות ו-JavaScript.
פליטת כספית מכריית זהב בעבודת יד ובקנה מידה קטן על פני חצי הכדור הדרומי עולה על שריפת הפחם כמקור הכספית הגדול בעולם. אנו בוחנים שקיעה ואחסון כספית באמזונס הפרואני, המושפעת מאוד מכריית זהב מלאכתית. יערות שלמים באמזונס הפרואני ליד מכרות זהב קיבלו תשומות כספית גבוהות במיוחד, עם כמות מוגברת של כספית ומתיל כספית באטמוספרה, עלי חופה ואדמה. כאן, אנו מראים לראשונה כי חופות יער שלמות ליד מכרות זהב מלאכותיים מיירטות כמויות גדולות של כספית חלקיקית וגזי בשיעורים פרופורציונליים לשטח העלים הכולל. אנו מתעדים הצטברות כספית משמעותית בקרקע, ביומסה וציפורי שיר תושבות בכמה מהאזורים המוגנים והעשירים ביותר במגוון הביולוגי של האמזונס, ומעוררים שאלות חשובות לגבי האופן שבו זיהום כספית מגביל מאמצי שימור מודרניים ועתידיים בשאלות אלה של מערכות אקולוגיות טרופיות. .
אתגר הולך וגובר עבור מערכות אקולוגיות של יערות טרופיים הוא כריית זהב מלאכותית ובקנה מידה קטן (ASGM). צורה זו של כריית זהב מתרחשת ביותר מ-70 מדינות, לרוב באופן בלתי פורמלי או בלתי חוקי, ומהווה כ-20% מייצור הזהב בעולם1. בעוד ASGM מהווה פרנסה חשובה לקהילות המקומיות, היא מביאה לכריתת יערות נרחבת2,3, הסבה נרחבת של יערות לבריכות4, תכולת משקעים גבוהה בנהרות סמוכים5,6, והיא תורמת מרכזית לאטמוספירה העולמית שחרור של כספית (Hg) ופליטות הגדולות ביותר מקורות כספית של מים מתוקים 7. אתרי ASGM מתוגברים רבים ממוקמים בנקודות חמות של מגוון ביולוגי עולמי, וכתוצאה מכך אובדן מגוון8, אובדן מינים רגישים9 וטורפים אנושיים10,11,12 וקודקודים13, 14 חשיפה גבוהה לכספית. Hg yr-1 מתנדפים ומשתחררים לאטמוספירה העולמית מפעילות ASGM מדי שנה7. השימוש בכמויות גדולות של כספית על ידי כריית זהב בעבודת יד ובקנה מידה קטן העביר את המקורות העיקרייםשל פליטת כספית אטמוספרית מהצפון העולמי לדרום הגלובלי, עם השלכות על גורל הכספית, דפוסי התחבורה והחשיפה. עם זאת, מעט ידוע על גורלן של פליטות כספית אטמוספריות אלו ודפוסי השקיעה וההצטברות שלהן בנופים המושפעים של ASGM.
אמנת Minamata הבינלאומית בנושא כספית נכנסה לתוקף בשנת 2017, וסעיף 7 מתייחס ספציפית לפליטות כספית מכריית זהב בעבודת יד ובקנה מידה קטן. ב-ASGM, כספית יסודית נוזלית מתווספת למשקעים או לעפרות כדי להפריד זהב. לאחר מכן, האמלגם מחומם, ריכוז הזהב ושחרור כספית אלמנטרית גזית (GEM; Hg0) לאטמוספירה. זאת למרות מאמצים של קבוצות כמו שותפות הכספית העולמית של תוכנית הסביבה של האו"ם (UNEP), ארגון לפיתוח תעשייתי של האו"ם (UNIDO) וארגונים לא ממשלתיים לעודד כורים כדי להפחית את פליטת הכספית. נכון לכתיבת שורות אלה בשנת 2021, 132 מדינות, כולל פרו, חתמו על אמנת מינמטה והחלו בפיתוח תוכניות פעולה לאומיות לטיפול ספציפי בהפחתת פליטת כספית הקשורה ל-ASGM. אקדמאים קראו לתוכניות פעולה לאומיות אלו להיות מכיל, בר קיימא והוליסטי, תוך התחשבות במניעים סוציו-אקונומיים ובסיכונים סביבתיים15,16,17,18.התוכניות הנוכחיות לטיפול בהשלכות של כספית בסביבה מתמקדות בסיכוני כספית הקשורים בכריית זהב מלאכתית ובקנה מידה קטן ליד מערכות אקולוגיות מימיות, הכוללות כורים ואנשים החיים ליד שריפת אמלגם וקהילות הצורכות כמויות גדולות של דגים טורפים. חשיפה תעסוקתית לכספית באמצעות שאיפת אדי כספית משריפת אמלגם, חשיפה תזונתית לכספית באמצעות צריכת דגים והצטברות ביולוגית של כספית ברשתות מזון מימיות היו המוקד של רוב המחקרים המדעיים הקשורים ל-ASGM, כולל באמזונס.מחקרים מוקדמים יותר (למשל, ראה לודניוס ומלמ19).
מערכות אקולוגיות יבשתיות נמצאות גם בסיכון לחשיפה לכספית מ-ASGM. Hg אטמוספרי המשתחרר מ-ASGM כמו GEM יכול לחזור לנוף היבשתי דרך שלושה מסלולים עיקריים20 (איור 1): GEM יכול להיספג לחלקיקים באטמוספרה, אשר יורטים לאחר מכן על ידי משטחים;GEM יכול להיספג ישירות על ידי צמחים ולשלב אותם ברקמותיהם;לבסוף, ניתן לחמצן GEM למיני Hg(II), אשר יכולים להיות מושקעים יבשים, להיספג לחלקיקים אטמוספריים או להיסחף במי גשמים. מסלולים אלו מספקים כספית לאדמה דרך מי השלכת (כלומר, משקעים על חופת העץ), פסולת, ו כמות גשמים בהתאמה. ניתן לקבוע שיקוע רטוב ע"י שטפי כספית במשקעים שנאספו בשטחים פתוחים. שיקוע יבש ניתן לקבוע כסכום שטף הכספית במלטה ושטף הכספית בסתיו פחות שטף הכספית במשקעים. מספר מחקרים תיעדו העשרת כספית במערכות אקולוגיות יבשתיות ומימיות בסמיכות לפעילות ASGM (ראה, למשל, טבלת סיכום ב-Gerson et al. 22), ככל הנראה כתוצאה הן מכניסת כספית משקע והן משחרור ישיר של כספית. ייתכן שמשקע כספית ליד ASGM נובע משריפת אמלגם כספית-זהב, לא ברור כיצד מועבר Hg זה בנוף האזורי והחשיבות היחסית של שקיעה שונהכל המסלולים ליד ASGM.
כספית הנפלטת ככספית אלמנטרית גזית (GEM; Hg0) יכולה להיות מופקדת בנוף דרך שלושה מסלולים אטמוספריים. ראשית, ניתן לחמצן GEM ל-Hg יוני (Hg2+), אשר יכול להיסחף בטיפות מים ולהוצב על משטחי העלים כמו רטוב או משקעים יבשים. שנית, GEMs יכולים לספוג חומר חלקיקי אטמוספרי (Hgp), אשר יורט על ידי העלווה ונשטף אל הנוף דרך מפלים יחד עם Hg היוני היורט. שלישית, GEM יכול להיספג ברקמת העלים, בעוד Hg מושקע ב-Hg נוף כפסולת. יחד עם מים נופלים ופסולת נחשבת לאומדן של תצהיר כספית הכולל. למרות ש- GEM עשוי גם להתפזר ולספוג ישירות לאדמה ולפסולת77, ייתכן שזה לא הנתיב העיקרי לכניסת כספית למערכות אקולוגיות יבשתיות.
אנו מצפים שריכוזי כספית אלמנטריים גזיים יפחת עם המרחק ממקורות פליטת כספית. מאחר ששניים משלושת המסלולים של שקיעת כספית לנופים (דרך נפילה והמלטה) תלויים באינטראקציות של כספית עם משטחי צמחים, אנו יכולים גם לחזות את הקצב שבו הכספית נמצאת מופקד במערכות אקולוגיות ועד כמה הוא חמור עבור בעלי חיים הסיכון להשפעה נקבע על ידי מבנה הצמחייה, כפי שמוצג מתצפיות ביערות בוריאליים וממוזגים בקווי הרוחב הצפוניים.23 עם זאת, אנו גם מכירים בכך שפעילות ASGM מתרחשת לעתים קרובות באזורים הטרופיים, שבהם מבנה החופה והשפע היחסי של שטח העלים החשופים משתנים במידה רבה. החשיבות היחסית של מסלולי שקיעת כספית במערכות אקולוגיות אלה לא נכמתה בבירור, במיוחד עבור יערות הקרובים למקורות פליטת כספית, שעוצמתם נצפית רק לעתים נדירות ביערות בוריאליים. מחקר, אנו שואלים את השאלות הבאות: (1) כיצד ריכוזי כספית אלמנטריים גזיים ומסלולי השקיעה משתנים עם הקרבה של ASGM ומדד שטח העלים של החופה האזורית? (2) האם אגירת כספית בקרקע קשורה לתשומות אטמוספריות? (3) האם יש עדויות להצטברות ביולוגית מוגברת של כספית בציפורי שיר השוכנות ביער ליד ASGM? מחקר זה היא הראשונה שבדקה תשומות של שקיעת כספית בסמוך לפעילות ASGM וכיצד מתאם כיסוי החופה עם דפוסים אלה, והראשונה למדוד ריכוזי מתיל כספית (MeHg) בנוף האמזונס הפרואני. מדדנו GEM באטמוספרה, ואת סך המשקעים, החדירה, סך הכל כספית ומתיל כספית בעלים, פסולת ואדמה ביער ובבתי גידול כרותים לאורך קטע של 200 ק"מ של נהר מדר דה דיוס בדרום מזרח פרו. שיערנו שהקרבה ל-ASGM ולעיירות כרייה השורפות אמלגם Hg-זהב תהיה החשובה ביותר. גורמים המניעים ריכוזי Hg אטמוספריים (GEM) ותצהיר Hg רטוב (משקעים גבוהים). מאחר ששקע כספית יבשה (חדירה + המלטה) קשורה ל-tr.מבנה חופה,21,24 אנו מצפים גם שאזורים מיוערים יהיו בעלי תשומות כספית גבוהות יותר מאשר אזורים כרותים סמוכים, אשר בהינתן מדד שטח העלים הגבוה ופוטנציאל לכידת הכספית, נקודה אחת מדאיגה במיוחד. יער אמזונס שלם. עוד שיערנו שבעלי החיים החיים ביערות ליד עיירות כרייה היו בעלי רמות כספית גבוהות יותר מבעלי חיים החיים הרחק מאזורי כרייה.
החקירות שלנו התרחשו במחוז מדר דה דיוס בדרום מזרח האמזונס הפרואני, שם נכרתו יותר מ-100,000 דונם של יערות ליצירת סחף ASGM3 בסמוך לקרקעות מוגנות ולעתודות לאומיות, ולעתים גם בהן. זהב מלאכותי ובקנה מידה קטן הכרייה לאורך נהרות באזור האמזונס המערבי הזה גדלה באופן דרמטי במהלך העשור האחרון25 וצפויה לעלות עם מחירי זהב גבוהים וקישוריות מוגברת למרכזים עירוניים דרך כבישים מהירים חוצה אוקיינוסים הפעילות תימשך 3. בחרנו שני אתרים ללא כל כרייה (Boca Manu ו-Chilive , כ-100 ו-50 ק"מ מ-ASGM, בהתאמה) - יכונו להלן "אתרים מרוחקים" - ושלושה אתרים בתוך אזור הכרייה - יכונו להלן אתר כרייה "אתרים מרוחקים" (איור 2א). שניים מהכרייה אתרים ממוקמים ביער משני ליד העיירות בוקה קולורדו ולה בלינטו, ואתר כרייה אחד ממוקם ביער עתיק שלם ב-Los Amigos Conservation זיכיון.שימו לב שבמכרות בוקה קולורדו ולברינטו של המכרה, אדי כספית המשתחררים משריפת אמלגם כספית-זהב מתרחשים לעתים קרובות, אך המיקום והכמות המדויקים אינם ידועים מכיוון שפעילויות אלו הן לרוב לא רשמיות וחשאיות;נשלב כרייה וכספית בעירת סגסוגת מכונה ביחד "פעילות ASGM". בכל אתר התקנו דגמי משקעים בעונות היבשה והגשומות בקרחות (אזורי כריתת יערות ללא צמחי עץ) ומתחת לחופות עצים (יער). שטחים) בסך הכל שלושה אירועים עונתיים (כל אחד נמשך 1-2 חודשים) ) משקעים רטובים וירידה בחדירה נאספו בנפרד, ודגמי אוויר פסיביים נפרסו בשטח הפתוח לאיסוף GEM. בשנה שלאחר מכן, בהתבסס על התצהיר הגבוה התעריפים שנמדדו בשנה הראשונה, התקנו אספנים בשש חלקות יער נוספות בלוס אמיגוס.
המפות של חמש נקודות הדגימה מוצגות כעיגולים צהובים. שני אתרים (בוקה מאנו, צ'ילייב) ממוקמים באזורים הרחוקים מכריית זהב מלאכותית, ושלושה אתרים (לוס אמיגוס, בוקה קולורדו ולברינטו) ממוקמים באזורים המושפעים מכרייה , עם עיירות כרייה מוצגות כמשולשים כחולים. האיור מציג אזור טיפוסי מיוער ומכורה מרוחק המושפע מכרייה. בכל האיורים, הקו המקווקו מייצג את קו ההפרדה בין שני האתרים המרוחקים (משמאל) לשלושת האתרים המושפעים מהכרייה ( מימין).B ריכוזי כספית אלמנטרית גזית (GEM) בכל אתר בעונות היבשה של 2018 (n = דגימה עצמאית אחת לאתר; סמלים מרובעים) ובעונה הרטובה (n = 2 דגימות עצמאיות; סמלים מרובעים). C סך ריכוזי הכספית במשקעים שנאספו באזורי יער (חלקת קופסה ירוקה) וכריתת יערות (חלקה חומה) במהלך העונה היבשה של 2018. עבור כל חלקות הקופסאות, קווים מייצגים חציונים, תיבות מציגות Q1 ו- Q3, שפם מייצגים פי 1.5 מהטווח הבין-רבעוני (n =5 דגימות עצמאיות לכל אתר יער, n = 4 דגימות עצמאיות לכל דגימת אתר כריתת יערות).D סך ריכוזי הכספית בעלים שנאספו מחופת פיקוס אינסיפידה ו-Inga feuillei במהלך העונה היבשה ב-2018 (ציר שמאל;סמלים של ריבוע ירוק כהה ומשולש ירוק בהיר, בהתאמה) ומתוך פסולת בתפזורת על הקרקע (ציר ימין; סמלי עיגול ירוק זית). הערכים מוצגים כממוצע וסטיית תקן (n = 3 דגימות עצמאיות לכל אתר עבור עלים חיים, n = דגימה עצמאית אחת להמלטה).E סך ריכוזי הכספית בקרקע העליונה (0-5 ס"מ העליונים) שנאספו באזורי יער (חלקה ירוקה) וכריתת יערות (חלקה חומה) במהלך העונה היבשה של 2018 (n = 3 דגימות עצמאיות לאתר ).נתונים לעונות אחרות מוצגים באיור 1.S1 ו-S2.
ריכוזי כספית אטמוספריים (GEM) היו בהתאם לתחזיות שלנו, עם ערכים גבוהים סביב פעילות ASGM - במיוחד סביב ערים השורפות אמלגם Hg-זהב - וערכים נמוכים באזורים רחוקים מאזורי כרייה פעילים (איור 2B). באזורים מרוחקים, ריכוזי GEM הם מתחת לריכוז הרקע הממוצע העולמי בחצי הכדור הדרומי של כ-1 ng m-326. לעומת זאת, ריכוזי GEM בכל שלושת המכרות היו גבוהים פי 2-14 מאשר במכרות מרוחקים, וריכוזים במכרות סמוכים ( עד 10.9 ng m-3) היו דומים לאלו באזורים עירוניים ועירוניים, ולפעמים חרגו מאלה בארה"ב, אזורי תעשייה בסין וקוריאה 27. דפוס GEM זה במדר דה דיוס עולה בקנה אחד עם שריפת אמלגם כספית-זהב המקור העיקרי של כספית אטמוספרית מוגבהת באזור האמזונס המרוחק הזה.
בעוד שריכוזי GEM בקרחות עקבו אחר קרבה לכרייה, ריכוזי הכספית הכוללים במפלים חודרים היו תלויים בקרבה למבנה כרייה וחופת היער. מודל זה מציע שריכוזי GEM לבדם אינם מנבאים היכן תושקע כספית גבוהה בנוף. מדדנו את הגבוה ביותר ריכוזי כספית ביערות בוגרים שלמים בתוך אזור הכרייה (איור 2C). לשימור שימור לוס אמיגוס היו הריכוזים הממוצעים הגבוהים ביותר של סך הכספית בעונה היבשה (טווח: 18-61 ng L-1) שדווחו בספרות והיה בר השוואה לרמות הנמדדות באתרים המזוהמים על ידי כריית צינבר ושריפת פחם תעשייתית.הבדל, 28 בגוויג'ואו, סין. למיטב ידיעתנו, ערכים אלה מייצגים את שטפי הכספית התפוקה השנתית המקסימלית המחושבת באמצעות ריכוזי הכספית ושיעורי המשקעים בעונה היבשה והרטובה (71 מיקרוגרם m-2 yr-1; טבלה משלימה 1). בשני אתרי הכרייה האחרים לא היו רמות גבוהות של סך כספית בהשוואה לאתרים המרוחקים (טווח: 8-31 ng L-1; 22-34 מיקרוגרם m-2 yr-1). למעט Hg, אלומיניום בלבד למנגן היה תפוקה מוגברת באזור הכרייה, ככל הנראה עקב פינוי קרקע הקשור לכרייה;כל שאר היסודות העיקריים והקורטים שנמדדו לא השתנו בין כרייה ואזורים מרוחקים (קובץ נתונים משלים 1), ממצא התואם עם דינמיקת כספית העלים 29 ושריפת אמלגם ASGM, ולא אבק הנישא באוויר, כמקור הכספית העיקרי בנפילה החודרת. .
בנוסף לשמש כסופחים לכספית חלקיקית וגזי, עלי צמחים יכולים לספוג ישירות ולשלב GEM ברקמות -0.22 מיקרוגרם g−1) שנמדד בעלים חיים מכל שלושת אתרי הכרייה חרגו מהערכים שפורסמו עבור יערות ממוזגים, בוריאליים ואלפיניים בצפון אמריקה, אירופה ואסיה, כמו גם יערות אמזונס אחרים בדרום אמריקה, ממוקם בדרום אמריקה.אזורים מרוחקים ומקורות נקודתיים קרובים 32, 33, 34. ריכוזים דומים לאלה שדווחו עבור כספית עלים ביערות מעורבים סובטרופיים בסין וביערות האטלנטיים בברזיל (איור 2D)32,33,34.לפי מודל GEM, הגבוה ביותר ריכוזי הכספית הכוללים בפסולת בתפזורת ובעלי חופה נמדדו ביערות משניים בתוך אזור הכרייה. עם זאת, שטפי הפסולת המשוערים היו הגבוהים ביותר ביער ראשוני שלם במכרה לוס אמיגוס, ככל הנראה בגלל מסת הפסולת הגדולה יותר. דיווח על אמזון פרואני 35 לפי Hg שנמדד בהמלטה (ממוצע בין עונות רטיבות ויבשות) (איור 3A). קלט זה מצביע על כך שקרבה לאזורי כרייה וכיסוי חופת עצים תורמים משמעותיים לעומסי הכספית ב-ASGM באזור זה.
הנתונים מוצגים באזור כריתת יער A ו-B באזור כריתת יערות. האזורים הכרותים של לוס אמיגוס הם קרחות תחנות שדה המהוות חלק קטן מכלל האדמה. השטפים מוצגים בחצים ומבוטאים כ- µg m-2 yr-1. עבור 0-5 ס"מ עליונים של אדמה, הבריכות מוצגות כמעגלים ומבוטאות במיקרוגרם מ-2. האחוז מייצג את אחוז הכספית הקיימת בבריכה או שטף בצורת מתיל כספית. ריכוזים ממוצעים בין עונות יבשות (2018 ו-2019) ועונות גשומות (2018) עבור כספית הכוללת באמצעות גשמים, משקעים בתפזורת והמלטה, להגדלת הערכות של עומסי כספית. נתוני מתיל כספית מבוססים על העונה היבשה של 2018, השנה היחידה עבורה היא נמדדה. ראה "שיטות" למידע על חישובי איגום ושטף.C קשר בין ריכוז הכספית הכולל ומדד שטח העלים בשמונה חלקות של שימור שימור לוס אמיגוס, מבוסס על רגרסיה רגילה של הריבועים הקטנים ביותר.D קשר בין ריכוז הכספית הכולל במשקעים לטוטריכוז כספית בקרקע על פני השטח עבור כל חמשת האתרים באזורי יער (עיגולים ירוקים) וכריתת יערות (משולשים חומים), לפי רגרסיה רגילה של הריבועים הקטנים ביותר (פסי שגיאה מראים סטיית תקן).
בעזרת נתוני משקעים והמלטה ארוכי טווח, הצלחנו להתאים מדידות של חדירה ותכולת כספית פסולת משלושת הקמפיינים כדי לספק אומדן של שטף הכספית השנתי האטמוספרי עבור זיכיון השימור של לוס אמיגוס (חדירה + כמות המלטה + משקעים) עבור הערכה ראשונית. מצאנו כי שטפי הכספית האטמוספריים בשמורות יער הסמוכות לפעילות ASGM היו גבוהים ביותר מפי 15 מאשר באזורים כרותים מסביב (137 לעומת 9 מיקרוגרם כספית מ-2 שנה-1; איור 3 A,B). אומדן רמות הכספית בלוס אמיגוס עולה על שטפי הכספית שדווחו בעבר ליד מקורות נקודתיים של כספית ביערות בצפון אמריקה ואירופה (למשל, שריפת פחם), והיא דומה לערכים בסין התעשייתית 21,36. בסך הכל, כ-94 אחוז מסך הכספית ביערות המוגנים של לוס אמיגוס מופק על ידי משקעים יבשים (חדירה + המלטה - כספית משקעים), תרומה גבוהה בהרבה מזו של רוב הפורות האחרות.נופי רחוב ברחבי העולם. תוצאות אלו מדגישות רמות גבוהות של כספית הנכנסת ליערות על ידי שקיעה יבשה מ-ASGM ואת החשיבות של חופת היער בסילוק כספית שמקורה ASGM מהאטמוספרה. אנו צופים שדפוס השקיעה של Hg מועשר מאוד שנצפה באזורים מיוערים ליד ASGM הפעילות אינה ייחודית לפרו.
לעומת זאת, באזורים כרותים באזורי כרייה יש רמות כספית נמוכות יותר, בעיקר בגלל משקעים כבדים, עם מעט כניסת כספית דרך נפילה והמלטה. ריכוזים ממוצעים (טווח: 1.5-9.1 ננוגרם L-1) של סך הכספית במשקעים בתפזורת העונה היבשה היו נמוכים מהערכים שדווחו בעבר באדירונדאק של ניו יורק37 והיו בדרך כלל נמוכים מאלה שבאזורי האמזונס המרוחקים38. לכן, כמות המשקעים בתפזורת של Hg הייתה נמוכה יותר (8.6-21.5 מיקרוגרם Hg m-2 yr-1) באזור כריתת היערות הסמוך בהשוואה לדפוסי ה-GEM, דפוסי ירידה וריכוז פסולת של אתר הכרייה, ואינו משקף קרבה לכרייה מכיוון ש-ASGM מחייב כריתת יערות, 2,3 אזורים מפוקים שבהם מתרכזות פעילויות הכרייה יש תשומות כספית נמוכות יותר מתצהיר אטמוספרי מאשר אזורים מיוערים סמוכים, אם כי שחרורים ישירים של ASGM שאינם אטמוספריים (כגוןסביר להניח שנשפך או זנב כספית אלמנטרי) גבוה מאוד.גבוה 22.
שינויים בשטפי הכספית שנצפו באמזונס הפרואני מונעים מהבדלים גדולים בתוך ובין אתרים במהלך העונה היבשה (יער וכריתת יערות) (איור 2). לעומת זאת, ראינו הבדלים מינימליים בין-אתרים ובין-אתרים, כמו גם שטפי Hg נמוכים בעונת הגשמים (איור משלים. 1). הבדל עונתי זה (איור 2B) עשוי לנבוע מהעצימות הגבוהה יותר של כרייה וייצור אבק בעונה היבשה. כריתת יערות מוגברת והפחתת משקעים בעונות יבשות עלולות להגביר את האבק ייצור, ובכך להגדיל את כמות החלקיקים האטמוספריים שסופגים כספית. ייצור כספית ואבק במהלך העונה היבשה עשוי לתרום לדפוסי שטף כספית בתוך כריתת יערות בהשוואה לאזורים המיוערים של זיכיון השימור של לוס אמיגוס.
כאשר תשומות כספית מ-ASGM באמזונס הפרואני מופקדות למערכות אקולוגיות יבשתיות בעיקר באמצעות אינטראקציות עם חופת היער, בדקנו אם צפיפות גבוהה יותר של חופת העצים (כלומר, מדד שטח העלים) תוביל לתשומות כספית גבוהות יותר. ביער השלם של לוס אמיגוס זיכיון שימור, אספנו ירידה מ-7 חלקות יער עם צפיפות חופה שונה. מצאנו שמדד שטח העלים היה מנבא חזק של כמות הכספית הכוללת דרך נפילה, וריכוז הכספית הכולל הממוצע דרך נפילה גדל עם מדד שטח העלים (איור 3C משתנים רבים אחרים משפיעים גם הם על קלט כספית באמצעות צניחה, כולל גיל העלים34, חספוס העלים, צפיפות הסטומטית, מהירות הרוח39, מערבולות, טמפרטורה ותקופות טרום יבשות.
בהתאם לשיעורי שקיעת הכספית הגבוהים ביותר, הקרקע העליונה (0-5 ס"מ) של אתר יער לוס אמיגוס הייתה בעלת ריכוז הכספית הכולל הגבוה ביותר (140 ng g-1 בעונה היבשה 2018; איור 2E). יתרה מכך, ריכוזי הכספית היו גבוהים ביותר. מועשר על פני כל פרופיל הקרקע האנכי הנמדד (טווח 138-155 ng g-1 בעומק של 45 ס"מ; איור משלים. 3). האתר היחיד שהציג ריכוזי כספית אדמת שטח גבוהים במהלך העונה היבשה של 2018 היה אתר כריתת יערות ליד עיירת כורים (בוקה קולורדו). באתר זה שיערנו שהריכוזים הגבוהים ביותר עשויים לנבוע מזיהום מקומי של כספית אלמנטרית במהלך היתוך, שכן הריכוזים לא עלו בעומק (>5 ס"מ). חלק מהתצהיר של כספית אטמוספרית אובדן בריחה מהאדמה (כלומר כספית המשתחררת לאטמוספירה) עקב כיסוי החופה עשוי להיות גם נמוך בהרבה באזורים מיוערים מאשר באזורים כריתת יערות40, מה שמצביע על כך שחלק ניכר מהכספית מופקד לשימור.השטח נותר באדמה. בריכות הכספית הכוללות של הקרקע ביער הראשוני של שימור שימור Los Amigos היו 9100 מיקרוגרם כספית מ-2 ב-5 הס"מ הראשונים ומעל 80,000 מיקרוגרם כספית מ-2 ב-45 הס"מ הראשונים.
מכיוון שעלים סופגים בעיקר כספית אטמוספרית, ולא כספית קרקע,30,31 ואז מעבירים את הכספית הזו לאדמה על ידי נפילה, ייתכן שקצב השקיעה הגבוה של כספית מניע את הדפוסים שנצפו באדמה. מצאנו מתאם חזק בין הממוצע הכולל ריכוזי כספית בקרקע העליונה וריכוזי הכספית הכוללים בכל אזורי היער, בעוד שלא היה קשר בין כספית הקרקע העליונה לריכוזי הכספית הכוללים במשקעים כבדים באזורים כרותים (איור 3D). דפוסים דומים ניכרו גם בקשר בין בריכות כספית בקרקע העליונה סך שטפי הכספית באזורים מיוערים, אך לא באזורי כריתת יערות (בריכות כספית בקרקע העליונה וסך המשקעים הכולל שטפי כספית).
כמעט כל המחקרים על זיהום כספית יבשתי הקשורים ל-ASGM הוגבלו למדידות של כספית כוללת, אך ריכוזי מתיל כספית קובעים את הזמינות הביולוגית של כספית ואת הצטברות וחשיפה של חומרים מזינים לאחר מכן. במערכות אקולוגיות יבשתיות, כספית עוברת מתילציה על ידי מיקרואורגניזמים בתנאים אנוקסיים41,42, אז זה האמינו בדרך כלל שבקרקעות גבוהות יש ריכוזים נמוכים יותר של מתיל כספית. עם זאת, בפעם הראשונה, תיעדנו ריכוזים מדידים של MeHg בקרקעות האמזונס ליד ASGMs, מה שמצביע על כך שריכוזי MeHg מוגברים משתרעים מעבר למערכות אקולוגיות מימיות ולתוך סביבות יבשתיות בתוך אזורים אלה מושפעי ASGM. , כולל אלו שקועים במהלך העונה הגשומה.אדמה ואלה שנשארות יבשות כל השנה. הריכוזים הגבוהים ביותר של מתיל כספית בקרקע העליונה במהלך העונה היבשה של 2018 התרחשו בשני אזורים מיוערים במכרה (בוקה קולורדו ושמורת לוס אמיגוס; 1.4 ng MeHg g−1, 1.4% כספית כ-MeHg ו-1.1 ng MeHg g−1, בהתאמה, ב-0.79% Hg (כמו MeHg). מאחר שאחוזים אלו של כספית בצורה של מתיל כספית דומים למיקומים יבשתיים אחרים ברחבי העולם (איור משלים. 4), נראה כי הריכוזים הגבוהים של מתיל כספית נובע מתשמת כספית כוללת גבוהה ואחסון גבוה של סך כספית באדמה, במקום המרה נטו של כספית אנאורגנית זמינה ל-methyl-כספית (איור משלים. 5). התוצאות שלנו מייצגות את המדידות הראשונות של מתיל כספית בקרקעות ליד ASGM באמזונס הפרואני. על פי מחקרים אחרים דיווחו על ייצור מתיל כספית גבוה יותר בנופים מוצפים וצחיחים43,44 ואנו מצפים לריכוזי מתיל כספית גבוהים יותר ביער הסמוך באזורי ביצות עונתיים וקבועים שחוויםעומסי כספית דומים.אמנם מתיל כספית האם יש סיכון לרעילות לחיות בר יבשתיות בסמוך לפעילויות כריית זהב עדיין לא נקבע, אבל יערות אלה הקרובים לפעילויות ASGM עשויים להיות נקודות חמות להצטברות ביולוגית של כספית במארגי מזון יבשתיים.
ההשלכה החשובה והחדשנית ביותר של עבודתנו היא תיעוד הובלה של כמויות גדולות של כספית ליערות הסמוכים ל-ASGM. הנתונים שלנו מצביעים על כך שכספית זו זמינה, ועוברת דרך, קורי מזון יבשתיים. בנוסף, כמויות משמעותיות של כספית מאוחסנים בביומסה ובקרקעות וצפויים להשתחרר עם שינוי שימושי קרקע4 ושריפות יער45,46. האמזונס הדרום מזרחי של פרו היא אחת המערכות האקולוגיות המגוונות ביותר מבחינה ביולוגית של טקסות חוליות וחרקים על פני כדור הארץ. מורכבות מבנית גבוהה בתוך טרופי עתיקים ללא פגע יערות מקדמים את המגוון הביולוגי של ציפורים48 ומספקים גומחות למגוון רחב של מינים שוכני יער49. כתוצאה מכך, יותר מ-50% מאזור מדר דה דיוס מוגדר כאדמה מוגנת או כשמורה לאומית50. לחץ בינלאומי לשלוט בפעילות ASGM בלתי חוקית ב-ASGM השמורה הלאומית טמבופאטה גדלה באופן משמעותי בעשור האחרון, מה שהוביל לפעולת אכיפה גדולה (Operación Mercurio) על ידי ממשלת פרועם זאת, הממצאים שלנו מצביעים על כך שהמורכבות של היערות העומדים בבסיס המגוון הביולוגי של האמזונס הופכת את האזור לפגיע מאוד להעמסת כספית ואחסון בנופים עם פליטת כספית מוגברת הקשורה ל-ASGM, מה שמוביל לשטפי כספית עולמיים במים.המדידה הגבוהה ביותר המדווחת של הכמות מבוססת על אומדנים ראשוניים שלנו לגבי זרימת כספית מוגברת של פסולת ביערות שלמים ליד ASGM. בעוד שהחקירות שלנו התרחשו ביערות מוגנים, הדפוס של קלט כספית ושימור מוגבר יחול על כל יער ראשוני עתיק יומין ליד פעילות ASGM, כולל אזורי חיץ, כך שתוצאות אלו תואמות ליערות מוגנים ולא מוגנים.יערות מוגנים דומים. לפיכך, הסיכונים של ASGM לנופי כספית אינם קשורים רק לייבוא ​​ישיר של כספית באמצעות פליטות אטמוספריות, דליפות וזנב, אלא גם ליכולת הנוף ללכוד, לאחסן ולהמיר כספית לזמינה יותר ביולוגית. טפסים.קשור לפוטנציאל.מתיל כספית, מראה השפעות שונות על בריכות כספית גלובליות וחיות בר יבשתיות בהתאם לכיסוי היער ליד כרייה.
על ידי שיבוץ כספית אטמוספרית, יערות שלמים ליד כריית זהב מלאכתית ובקנה מידה קטן יכולים להפחית את סיכוני הכספית למערכות אקולוגיות מימיות סמוכות ולמאגרי כספית אטמוספריים עולמיים. אם יערות אלה יפונו לפעילויות כרייה או חקלאות מורחבות, שארית כספית יכולה לעבור מקרקע למים. מערכות אקולוגיות באמצעות שריפות יער, בריחה ו/או מי נגר45, 46, 51, 52, 53. באמזונס הפרואני משתמשים ב-ASGM54 בכ-180 טון כספית מדי שנה, מתוכם כרבע נפלט לאטמוספירה55, בהינתן זיכיון השימור בלוס אמיגוס. אזור זה הוא בערך פי 7.5 מהשטח הכולל של קרקעות ושמורות טבע מוגנות באזור מדרה דה דיוס (כ-4 מיליון הקטרים), שיש לו את השיעור הגדול ביותר של קרקע מוגנת בכל מחוז פרואני אחר, ואלה שטחים גדולים של אדמת יער שלמה.חלקית מחוץ לרדיוס השקיעה של ASGM וכספית. לפיכך, תפיסת כספית ביערות שלמים אינה מספיקה כדי למנוע מכספית שמקורה ASGM להיכנס לבריכות כספית אזוריות וגלובליות באטמוספירה, דבר המעיד על החשיבות של הפחתת פליטת כספית ASGM. גורלן של כמויות גדולות של כספית המאוחסנת במערכות יבשתיות מושפעת במידה רבה ממדיניות שימור. להחלטות עתידיות כיצד לנהל יערות שלמים, במיוחד באזורים הסמוכים לפעילות ASGM, יש לכן השלכות על גיוס כספית וזמינות ביולוגית כעת ובעשורים הקרובים.
גם אם יערות היו יכולים לתפוס את כל הכספית המשתחררת ביערות טרופיים, זה לא יהיה תרופת פלא לזיהום כספית, שכן מארגי מזון יבשתיים עשויים להיות גם פגיעים לכספית. אנחנו יודעים מעט מאוד על ריכוזי כספית בביוטה בתוך יערות שלמים אלה, אבל אלה הראשונים מדידות של מרבצי כספית יבשתיים ומתיל כספית בקרקע מצביעות על כך שרמות גבוהות של כספית בקרקע ומתיל כספית גבוהות עשויות להגביר את החשיפה לאלה החיים ביערות אלה.סיכונים לצרכנים ברמה תזונתית גבוהה.נתונים ממחקרים קודמים על הצטברות ביולוגית של כספית יבשתית ביערות ממוזגים מצאו שריכוזי כספית בדם בציפורים מתואמים עם ריכוזי כספית במשקעים, וציפורי שיר שאוכלות מזון שמקורו כולו מהיבשה עשויות להפגין ריכוזי כספית מוגברים 56,57. חשיפה מוגברת לכספית בציפורי שיר קשורה עם ביצועי רבייה מופחתים והצלחה, הישרדות צאצאים מופחתת, התפתחות לקויה, שינויים התנהגותיים, מתח פיזיולוגי ותמותה58,59. אם מודל זה נכון לגבי האמזונס הפרואני, שטפי הכספית הגבוהים המתרחשים ביערות שלמים עלולים להוביל לריכוזי כספית גבוהים בציפורים ובביוטות אחרות, עם השפעות שליליות אפשריות. זה מדאיג במיוחד מכיוון שהאזור הוא מוקד מגוון ביולוגי עולמי. אותם. פורמליזציה של פעילות ASGMes15,16 עשוי להיות מנגנון להבטיח שאדמות מוגנות לא ינוצלו.
כדי להעריך אם כספית שהופקדה באזורים מיוערים אלה חודרת למארג המזון היבשתי, מדדנו את נוצות הזנב של מספר ציפורי שיר תושבות משמורת לוס אמיגוס (מושפעת מכרייה) ומהתחנה הביולוגית קוצ'ה קשו (ציפורים ישנות שלא מושפעות).ריכוז כספית כולל. יער צמיחה), 140 ק"מ מאתר הדגימה שלנו בוקאמנו במעלה הזרם. עבור כל שלושת המינים שבהם נדגמו פרטים מרובים בכל אתר, Hg היה גבוה בציפורים של לוס אמיגוס בהשוואה לקוצ'ה קשו (איור 4). הדפוס נמשך ללא קשר להרגלי האכלה, כיוון שהדגימה שלנו כללה את האנטי-אוכלי Myrmotherula axillaris, האנטי-אוכלי Myrmotherula axillaris, הנמלים Phlegopsis nigromaculata ואוכלת הפירות Pipra fasciicauda (1.8 [n=10] לעומת 0.9 מיקרוגרם g− 1 [n = 2], 4.1 [n = 10] לעומת 1.4 מיקרוגרם g-1 [n = 2], 0.3 [n = 46] לעומת 0.1 מיקרוגרם g-1 [n = 2]). מתוך 10 Phlegopsis nigromaculata פרטים שנדגמו בלוס אמיגוס, 3 עלו על EC10 (ריכוז יעיל להפחתה של 10% בהצלחת הרבייה), 3 עלו על EC20, 1 חרג מ-EC30 (ראה קריטריונים של EC ב-Evers58), ואין קוצ'ה בודדת. ממצאים, עם ריכוזי כספית ממוצעים גבוהים פי 2-3 בציפורי שיר מיערות מוגנים הסמוכים לפעילות ASGM,וריכוזי כספית בודדים גבוהים עד פי 12, מעלים חשש שזיהום כספית מ-ASGM עלול להיכנס למארגי מזון יבשתיים.מידה של דאגה ניכרת. תוצאות אלו מדגישות את החשיבות של מניעת פעילות ASGM בפארקים הלאומיים ובאזורי החיץ הסובבים אותם.
הנתונים נאספו בזיכיונות השימור של Los Amigos (n=10 עבור Myrmotherula axillaris [אינברטיביור תת-סיפורי] ו-Phlegopsi nigromaculata [אינברטיביור בעקבות נמלים], n = 46 עבור Pipra fasciicauda [frugivore]; סמל משולש אדום) ובמקומות מרוחקים בקוצ'ה התחנה הביולוגית של קאשו (n = 2 לכל מין; סמלי עיגול ירוק). הוכח כי ריכוזים יעילים (ECs) מפחיתים את הצלחת הרבייה ב-10%, 20% ו-30% (ראה Evers58). תמונות ציפורים שונו מ-Schulenberg65.
מאז 2012, היקף ה-ASGM באמזונס הפרואני גדל ביותר מ-40% באזורים מוגנים וב-2,25 או יותר באזורים לא מוגנים. שימוש מתמשך בכספית בכריית זהב בעבודת יד ובקנה מידה קטן עלול להיות בעל השפעות הרסניות על חיות הבר. המאכלסים את היערות הללו. גם אם הכורים יפסיקו להשתמש בכספית באופן מיידי, ההשפעות של מזהם זה בקרקעות יכולות להימשך מאות שנים, עם פוטנציאל להגדיל את ההפסדים מכריתת יערות ושריפות יער61,62. לפיכך, זיהום כספית מ-ASGM עשוי להיות ארוך טווח השפעות על הביוטה של ​​יערות שלמים הסמוכים ל-ASGM, סיכונים נוכחיים וסיכונים עתידיים באמצעות שחרור כספית ביערות עתיקים עם ערך השימור הגבוה ביותר.והפעלה מחדש כדי למקסם את פוטנציאל הזיהום. הממצא שלנו שהביוטה היבשתית עשויה להיות בסיכון ניכר לזיהום כספית מ-ASGM אמור לספק תנופה נוספת למאמצים המתמשכים לצמצם את פליטות הכספית מ-ASGM. מאמצים אלה כוללים מגוון גישות, החל מלכידת כספית פשוטה יחסית מערכות זיקוק להשקעות כלכליות וחברתיות מאתגרות יותר שימיסו את הפעילות ויפחיתו את התמריצים הכלכליים ל-ASGM בלתי חוקי.
יש לנו חמש תחנות בטווח של 200 ק"מ מנהר מדר דה דיוס. בחרנו אתרי דגימה על סמך קרבתם לפעילות ASGM אינטנסיבית, כ-50 ק"מ בין כל אתר דגימה, נגישים דרך נהר מדר דה דיוס (איור 2A). בחרנו שני אתרים ללא כל כרייה (בוקה מאנו וצ'ילייב, כ-100 ו-50 ק"מ מ-ASGM, בהתאמה), להלן "אתרים מרוחקים". בחרנו שלושה אתרים בתוך אזור הכרייה, להלן "אתרי כרייה", שני אתרי כרייה ביער משני ליד העיירות בוקה קולורדו ולברינטו, ואתר כרייה אחד ביער ראשוני שלם. זיכיונות הגנה על לוס אמיגוס. שימו לב שבאתרי בוקה קולורדו ולברינטו באזור כרייה זה, אדי כספית השתחררו מהבעירה של אמלגם כספית-זהב היא תופעה שכיחה, אך המיקום והכמות המדויקים אינם ידועים מכיוון שפעילויות אלו אינן חוקיות וחשאיות לרוב;נשלב כרייה וכספית בעירת סגסוגת מכונה ביחד "פעילות ASGM". במהלך העונה היבשה של 2018 (יולי ואוגוסט 2018) ובעונת הגשמים של 2018 (דצמבר 2018) בקרחות (אזורי כריתת יערות נקיים לחלוטין מצמחי עצים) ו מתחת לחופות עצים (שטחי יער), הותקנו דגמי משקעים בחמישה אתרים ובינואר 2019) לאיסוף משקעים רטובים (n=3) וירידת חדירה (n=4), בהתאמה. דגימות משקעים נאספו במהלך ארבעה שבועות העונה היבשה ושבועיים-שלושה בעונה הגשומה. במהלך השנה השנייה של דגימת העונה היבשה (יולי ואוגוסט 2019), התקנו קולטים (n=4) בשש חלקות יער נוספות בלוס אמיגוס למשך חמישה שבועות, בהתבסס על שיעורי השקיעה גבוהים שנמדדו בשנה הראשונה, יש בסך הכל 7 חלקות יער וחלקת כריתת יערות אחת עבור Los Amigos. המרחק בין החלקות היה 0.1 עד 2.5 ק"מ. אספנו נקודת ציון GPS אחת לכל חלקה באמצעות מכשיר GPS של Garmin כף יד.
פרסנו דגמי אוויר פסיביים לכספית בכל אחד מחמשת המקומות שלנו במהלך העונה היבשה של 2018 (יולי-אוגוסט 2018) ובעונת הגשמים של 2018 (דצמבר 2018-ינואר 2019) למשך חודשיים (PAS). במהלך העונה היבשה ושני דגמי PAS נפרסו במהלך העונה הגשומה. PAS (שפותח על ידי McLagan וחב' 63) אוספת כספית אלמנטרית גזית (GEM) על ידי דיפוזיה וספיחה פסיבית על גבי חומר סופג פחמן ספוג בגופרית (HGR-AC) דרך מחסום דיפוזיה של Radiello©. מחסום הדיפוזיה של PAS פועל כמחסום נגד מעבר מיני כספית אורגניים גזיים;לכן, רק GEM נספג לפחמן 64. השתמשנו בקשרי כבלים מפלסטיק כדי לחבר את ה-PAS לעמוד בגובה של כ-1 מ' מעל פני הקרקע. כל הדגימות נאטמו בפארפילם או אוחסנו בשקיות ניילון דו-שכבתיות שניתנות לסגירה חוזרת לפני ואחרי הפריסה. אסף שדה ריק ו-PAS ריק כדי להעריך זיהום שהוכנס במהלך דגימה, אחסון בשטח, אחסון מעבדה והובלת דגימות.
במהלך הפריסה של כל חמשת אתרי הדגימה, הצבנו שלושה קולטי משקעים לניתוח כספית ושני קולטים לניתוחים כימיים אחרים, וארבעה קולטי מעבר לניתוח כספית באתר כריתת היערות.אספן, ושני אספנים לניתוחים כימיים אחרים. האספנים מרוחקים מטר אחד אחד מהשני. שימו לב שבעוד שיש לנו מספר קבוע של אספנים מותקנים בכל אתר, במהלך חלק מתקופות האיסוף יש לנו דגימות קטנות יותר עקב הצפה באתר, אנושי הפרעה לאספנים, וכשלים בחיבור בין צינורות לבקבוקי איסוף. בכל יער ואתר כריתת יערות, קולט אחד לניתוח כספית הכיל בקבוק של 500 מ"ל, בעוד השני הכיל בקבוק של 250 מ"ל;כל האספנים האחרים לניתוח כימי הכילו בקבוק של 250 מ"ל. דגימות אלה נשמרו בקירור עד ללא מקפיא, לאחר מכן נשלחו לארצות הברית על קרח, ולאחר מכן נשמרו קפואות עד לניתוח. הקולט לניתוח כספית מורכב ממשפך זכוכית שעבר דרך צינור חדש של סטירן-אתילן-בוטדיאן-סטירן בלוק פולימר (C-Flex) עם בקבוק חדש של פוליאתילן טרפתלט אסטר קופוליאסטר גליקול (PETG) עם לולאה הפועלת כנעילת אדים. בעת הפריסה, כל בקבוקי ה-PETG בנפח 250 מ"ל חומציו עם חומצה של 1 מ"ל חומצה הידרוכלורית (HCl) וכל בקבוקי PETG בגודל 500 מ"ל חומציו עם 2 מ"ל HCl בדרגת מתכת קורט. הקולט לניתוחים כימיים אחרים מורכב ממשפך פלסטיק המחובר לבקבוק פוליאתילן באמצעות צינורות C-Flex חדשים עם לולאה הפועלת כמנעול אדים. כל משפכי הזכוכית, משפכי הפלסטיק ובקבוקי הפוליאתילן נשטפו בחומצה לפני הפריסה. אספנו דגימות באמצעות פרוטוקול נקי ידיים מלוכלכות (EPA Method 1669), שמר סםples קר ככל האפשר עד החזרה לארצות הברית, ולאחר מכן אחסנו דגימות ב-4 מעלות צלזיוס עד לניתוח. מחקרים קודמים המשתמשים בשיטה זו הראו התאוששות של 90-110% עבור ריקים במעבדה מתחת לגבול הזיהוי וספייקים סטנדרטיים37.
בכל אחד מחמשת האתרים, אספנו עלים כעלי חופה, תפסנו דגימות עלים, פסולת טריה והמלטה בתפזורת באמצעות פרוטוקול נקי-ידיים-מלוכלכות-ידיים (EPA Method 1669). כל הדגימות נאספו ברישיון איסוף מ-SERFOR , פרו, ויובאו לארה"ב ברישיון יבוא של USDA. אספנו עלי חופה משני מיני עצים שנמצאו בכל האתרים: זן עץ עולה (Ficus insipida) ועץ בינוני (Inga feuilleei). אספנו עלים. מחופות עצים באמצעות הקלע Notch Big Shot במהלך העונה היבשה 2018, עונת הגשמים של 2018 והעונה היבשה של 2019 (n = 3 לכל מין). אספנו דגימות תפיסת עלים (n = 1) על ידי איסוף עלים מכל חלקה מ ענפים בגובה של פחות מ-2 מ' מעל הקרקע במהלך העונה היבשה 2018, עונת הגשמים של 2018 והעונה היבשה של 2019. בשנת 2019, אספנו גם דגימות תפיסת עלים (n=1) מ-6 חלקות יער נוספות בלוס אמיגוס. פסולת טריה ("מלטה בתפזורת") בסלסילות מרופדות ברשת פלסטיק(n = 5) במהלך עונת הגשמים של 2018 בכל חמשת אתרי היער ובמהלך העונה היבשה של 2019 בחלקת לוס אמיגוס (n = 5). שים לב שבעוד שהתקנו מספר קבוע של סלים בכל אתר, במהלך כמה תקופות איסוף , גודל המדגם שלנו היה קטן יותר עקב הצפה באתר והפרעה אנושית לאוספים. כל סלי האשפה ממוקמים בטווח של מטר אחד מאוסף המים. אספנו פסולת בתפזורת כדגימות פסולת טחונה במהלך העונה היבשה של 2018, עונת הגשמים של 2018, וכן העונה היבשה של 2019. במהלך העונה היבשה של 2019, אספנו גם כמות גדולה של פסולת בכל חלקות לוס אמיגוס שלנו. קיררנו את כל דגימות העלים עד שניתן היה להקפיא אותן באמצעות מקפיא, ולאחר מכן נשלח לארה"ב על קרח, ולאחר מכן נשמר קפוא עד לעיבוד.
אספנו דגימות קרקע בשלושה עותקים (n=3) מכל חמשת האתרים (פתוח וחופה) ומחלקת לוס אמיגוס במהלך העונה היבשה 2019 במהלך כל שלושת האירועים העונתיים. כל דגימות הקרקע נאספו בטווח של מטר אחד מאוסף המשקעים. אספנו דגימות קרקע כאדמה עליונה מתחת לשכבת הפסולת (0-5 ס"מ) באמצעות דוגם אדמה. בנוסף, במהלך העונה היבשה 2018, אספנו ליבות אדמה בעומק של עד 45 ס"מ וחילקנו אותן לחמישה מקטעי עומק. ב-Laberinto, יכולנו אספנו רק פרופיל אדמה אחד מכיוון ששולחן המים קרוב לפני הקרקע. אספנו את כל הדגימות באמצעות פרוטוקול יד מלוכלכת נקייה ביד (EPA Method 1669). קיררנו את כל דגימות האדמה עד שניתן היה להקפיא אותן באמצעות מקפיא, ולאחר מכן שלחנו על קרח לארצות הברית, ולאחר מכן מאוחסן קפוא עד לעיבוד.
השתמשו בקיני ערפל שנקבעו עם עלות השחר ובשעות הערב כדי לתפוס ציפורים בזמנים הקרירים ביותר של היום. בשמורת לוס אמיגוס, הצבנו חמישה קיני ערפל (1.8 × 2.4) בתשעה מקומות. בתחנת Cocha Cashu Bio, הצבנו 8 ל 10 קני ערפל (12 על 3.2 מ') ב-19 מקומות. בשני האתרים, אספנו את נוצת הזנב המרכזית הראשונה של כל ציפור, או אם לא, הנוצה העתיקה הבאה אחריה. אנו מאחסנים נוצות בשקיות זיפלוק נקיות או מעטפות מנילה עם סיליקון. אספנו רישומים צילומיים ומדידות מורפומטריות לזיהוי מינים לפי שולנברג65. שני המחקרים נתמכו על ידי SERFOR ואישור מהמועצה לחקר בעלי חיים (IACUC). בהשוואה של ריכוזי נוצות ציפורים Hg, בדקנו את המינים שנוצותיהם נאספו בזיכיון השימור של לוס אמיגוס והתחנה הביולוגית Cocha Cashu (Myrmotherula axillaris, Phlegopsis nigromaculata, Pipra fasciicauda).
כדי לקבוע את מדד שטח העלים (LAI), נתוני לידאר נאספו באמצעות המעבדה האווירית הבלתי מאוישת של GatorEye, מערכת אווירית בלתי מאוישת של היתוך חיישנים (ראה www.gatoreye.org לפרטים, זמינה גם באמצעות הקישור "2019 Peru Los Friends" יוני" ) 66. הלידר נאסף בשימור שימור לוס אמיגוס ביוני 2019, בגובה של 80 מ', מהירות טיסה של 12 מ' לשנייה ומרחק של 100 מ' בין מסלולים סמוכים, כך ששיעור כיסוי הסטייה הצידית הגיע ל-75 %.צפיפות הנקודות המפוזרות על פני פרופיל היער האנכי עולה על 200 נקודות למ"ר. אזור הטיסה חופף לכל אזורי הדגימה בלוס אמיגוס במהלך העונה היבשה של 2019.
כימתנו את ריכוז ה-Hg הכולל של GEMs שנאספו על ידי ספיגה תרמית, היתוך וספקטרוסקופיה של ספיגה אטומית (USEPA Method 7473) באמצעות מכשיר Hydra C (Teledyne, CV-AAS). כיילנו את CV-AAS באמצעות המכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה (NIST) חומר התייחסות סטנדרטי 3133 (תמיסה סטנדרטית, 10.004 מ"ג g-1) עם מגבלת זיהוי של 0.5 ng Hg. ביצענו אימות כיול מתמשך (CCV) באמצעות NIST SRM 3133 ותקני בקרת איכות (QCS) באמצעות NIST 1632e (פחם ביטומני, 135.1 מ"ג g-1). חילקנו כל דגימה לסירה אחרת, הנחנו אותה בין שתי שכבות דקות של אבקת נתרן קרבונט (Na2CO3), וכיסינו אותה בשכבה דקה של אלומיניום הידרוקסיד (Al(OH) 3) אבקה67. מדדנו את תכולת ה-HGR-AC הכוללת של כל דגימה כדי להסיר כל אי-הומוגניות בהתפלגות Hg בסופח HGR-AC. לפיכך, חישבנו את ריכוז הכספית עבור כל דגימה על סמך סכום סך הכספית שנמדד על ידי כל כלי והכל תכולת הסופג HGR-AC ב-PAS. בהתחשב בכך שרק דגימת PAS אחת נאספה מכל אתר למדידת ריכוז במהלך העונה היבשה של 2018, בקרת איכות ואבטחת השיטה בוצעה על ידי קיבוץ דגימות עם ריקים של נוהל ניטור, תקנים פנימיים ומטריצה -קריטריונים תואמים.במהלך עונת הגשמים של 2018, חזרנו על המדידות של דגימות ה-PAS. הערכים נחשבו מקובלים כאשר ההפרש האחוז היחסי (RPD) של מדידות ה-CCV והתאמת המטריצה ​​היו שניהם בטווח של 5% מהמקובל ערך, וכל החסרים הפרוצדורליים היו מתחת לגבול הגילוי (BDL). אנחנו תיקנו את סך הכספית הכוללת שנמדדה ב-PAS באמצעות ריכוזים שנקבעו מחסרי שטח ונסיעה (0.81 ± 0.18 ng g-1, n = 5). חישבנו GEM ריכוזים תוך שימוש במסה הכוללת מתוקנת החסר של כספית נספחת חלקי זמן הפריסה וקצב הדגימה (כמות האוויר להסרת כספית גזית ליחידת זמן;0.135 מ"ק יום-1)63,68, מותאם לטמפרטורה ולרוח מ-World Weather Online מדידות טמפרטורה ורוח ממוצעות שהתקבלו עבור אזור Madre de Dios68. שגיאת התקן המדווחת עבור ריכוזי GEM שנמדדו מבוססת על טעות של תקן חיצוני לרוץ לפני ואחרי הדגימה.
ניתחנו דגימות מים עבור תכולת כספית הכוללת על ידי חמצון עם ברום כלוריד למשך 24 שעות לפחות, ולאחר מכן הפחתת כלוריד סטאנוס וניתוח טיהור ומלכודת, ספקטרוסקופיה אטומית אטומית קרה (CVAFS), והפרדת גז כרומטוגרפיה (GC) (שיטת EPA) 1631 של Tekran 2600 Automatic Total Mercury Analyzer, Rev. E). ביצענו CCV על דגימות העונה היבשה של 2018 תוך שימוש בתקני כספית מימית מאושרים Ultra Scientific (10 מיקרוגרם L-1) ואימות כיול ראשוני (ICV) באמצעות חומר עזר מוסמך NIST 1641D (כספית במים, 1.557 מ"ג ק"ג-1) ) עם מגבלת זיהוי של 0.02 ng L-1. עבור דגימות העונה הרטובה 2018 ו-2019 העונה היבשה, השתמשנו בתקן Brooks Rand Instruments Total Mercury Standard (1.0 ng L-1 ) עבור כיול ו-CCV ו-SPEX Centriprep Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS) מרובה אלמנטים עבור תקן ICV פתרון 2 A עם מגבלת זיהוי של 0.5 ng L-1. כל התקנים שוחזרו בתוך 15% מהערכים המקובלים.Fielד ריקים, ריקים לעיכול וחסר אנליטיים הם כולם BDLs.
ייבושנו בהקפאה של דגימות אדמה ועלים במשך חמישה ימים. עשינו הומוגניות של הדגימות וניתחנו אותן עבור כספית כוללת על ידי פירוק תרמי, הפחתה קטליטית, היתוך, ספיגה וספקטרוסקופיה של ספיגה אטומית (שיטת EPA 7473) על מנתח מילסטון ישיר כספית (DMA) -80). עבור דגימות העונה היבשה 2018, ביצענו בדיקות DMA-80 באמצעות NIST 1633c (אפר טוס, 1005 ng g-1) וחומר עזר מוסמך MESS-3 (משקע ימי, 91 ng g) של מועצת המחקר הלאומית של קנדה. -1).כִּיוּל.השתמשנו ב-NIST 1633c עבור CCV ו-MS ו-MESS-3 עבור QCS עם מגבלת זיהוי של 0.2 ng Hg. עבור דגימות העונה הרטובה 2018 ו-2019 העונה היבשה, כיילנו את ה-DMA-80 באמצעות תקן מרקורי כולל של Brooks Rand Instruments (1.0) ng L−1). השתמשנו בחומר התייחסות סטנדרטי של NIST 2709a (אדמה בסן חואקין, 1100 ng g-1) עבור CCV ו-MS ו-DORM-4 (חלבון דגים, 410 ng g-1) עבור QCS עם מגבלת זיהוי של 0.5 ng Hg. במשך כל העונות, ניתחנו את כל הדגימות בערכים כפולים ומקובלים כאשר ה-RPD בין שתי הדגימות היה בטווח של 10%. ממוצע התאוששות עבור כל הסטנדרטים והקוצים של המטריצה ​​היו בטווח של 10% מהערכים המקובלים, וכל החסר היו BDL. כל הריכוזים המדווחים הם משקל יבש.
ניתחנו מתיל כספית בדגימות מים מכל שלוש הפעילויות העונתיות, דגימות עלים מהעונה היבשה של 2018 ודגימות קרקע מכל שלוש הפעילויות העונתיות. חילצנו דגימות מים עם חומצה גופרתית בדרגת עקבות למשך 24 שעות לפחות, 69 עלים מעוכלים עם 2 אחוז אשלגן הידרוקסיד במתנול למשך 48 שעות לפחות ב-55 מעלות צלזיוס למשך 70 שעות לפחות, ואדמה מעוכלת במיקרוגל עם חומצה HNO3 בדרגת עקבות מתכת71,72.ניתחנו את דגימות העונה היבשה של 2018 על ידי אתילציה במים באמצעות נתרן טטראאתילבוראט, טיהור ומלכודת, ו-CVAFS על ספקטרומטר Tekran 2500 (שיטת EPA 1630). השתמשנו בתקני MeHg מעבדתיים מוסמכים של Frontier Geosciences ומשקעים ב-QCS באמצעות ERM CC5 לכיול וכיול. מגבלת זיהוי שיטה של ​​0.2 ng L-1. ניתחנו את דגימות העונה היבשה של 2019 באמצעות נתרן טטרה-אתילבוראט לאתילציה במים, טיהור ומלכודת, CVAFS, GC ו-ICP-MS על Agilent 770 (שיטת EPA 1630)73. השתמשנו תקני מתיל כספית של Brooks Rand Instruments (1 ng L−1) לכיול ו-CCV עם מגבלת זיהוי שיטה של ​​1 pg. כל התקנים התאוששו תוך 15% מהערכים המקובלים לכל העונות וכל החסר היו BDL.
במעבדה שלנו לטוקסיקולוגיה במכון המגוון הביולוגי (פורטלנד, מיין, ארה"ב), מגבלת זיהוי השיטה הייתה 0.001 מיקרוגרם g-1. כיילנו את DMA-80 באמצעות DOLT-5 (כבד כלב, 0.44 מיקרוגרם g-1), CE-464 (5.24 מיקרוגרם g-1), ו-NIST 2710a (אדמת מונטנה, 9.888 מיקרוגרם g-1). אנו משתמשים ב-DOLT-5 וב-CE-464 עבור CCV ו-QCS. התאוששות ממוצעת עבור כל התקנים היו בטווח של 5% מהערכים המקובלים, וכל החסר היו BDL. כל המשכפלים היו בטווח של 15% RPD. כל ריכוזי הכספית הכוללים של הנוצות שדווחו הם במשקל טרי (fw).
אנו משתמשים במסנני ממברנה בגודל 0.45 מיקרומטר לסינון דגימות מים לצורך ניתוח כימי נוסף. ניתחנו דגימות מים לאניונים (כלוריד, ניטראט, סולפט) וקטיונים (סידן, מגנזיום, אשלגן, נתרן) על ידי כרומטוגרפיית יונים (שיטת EPA 4110B) [USEPA, 2017a] באמצעות כרומטוגרף יונים Dionex ICS 2000. כל התקנים התאוששו בטווח של 10% מהערכים המקובלים וכל החסר היו BDL. אנו משתמשים ב-Thermofisher X-Series II כדי לנתח יסודות קורט בדגימות מים על ידי ספקטרומטריית מסה פלזמה בשילוב אינדוקטיבי. תקני כיול הוכנו על ידי דילול סדרתי של תקן מים מאושר NIST 1643f. כל הרווחים הלבנים הם BDL.
כל השטפים והבריכות המדווחים בטקסט ובאיורים משתמשים בערכי ריכוז ממוצעים לעונות היבשות והגשומות. ראה טבלה משלימה 1 להערכות של בריכות ושטפים (שטפים שנתיים ממוצעים לשתי העונות) תוך שימוש בריכוזים המינימליים והמקסימליים שנמדדו במהלך עונות יבשות וגשומות. חישבנו את שטפי כספית היער מהזיכיון לשימור לוס אמיגוס כמסכמת תשומות כספית דרך ירידה והמלטה. חישבנו שטפי Hg מכריתת יערות ממשקעים בכמויות גדולות. שימוש במדידות גשם יומיות מלוס אמיגוס (נאסף כחלק מ-EBLA וזמין מ-ACCA לפי בקשה), חישבנו את כמות המשקעים השנתית הממוצעת המצטברת בעשור האחרון (2009-2018) לערך של כ-2500 מ"מ בשנה-1. שימו לב שבשנה הקלנדרית 2018, כמות המשקעים השנתית קרובה לממוצע זה ( 2468 מ"מ), בעוד שהחודשים הרטובים ביותר (ינואר, פברואר ודצמבר) מהווים כמחצית מכמות המשקעים השנתית (1288 מ"מ של 2468 מ"מ).לכן אנו משתמשים בממוצע של ריכוזי העונה הרטובה והיבשה בכל חישובי השטף והבריכה. זה גם מאפשר לנו לשקול לא רק את ההבדל במשקעים בין עונות רטיבות ויבשות, אלא גם את ההבדל ברמות פעילות ASGM בין שתי העונות הללו. ערכי ספרות של שטפי כספית שנתיים מדווחים מיערות טרופיים משתנים בין ריכוזי כספית מתרחבים מעונות יבשות וגשומות או רק מעונות יבשות, כאשר משווים את השטפים המחושבים שלנו לערכי ספרות, אנו משווים ישירות את שטפי הכספית המחושבים שלנו, בעוד מחקר אחר לקח דוגמאות הן בעונות היבשה והן בעונה הרטובה, והעריכו מחדש את השטפים שלנו תוך שימוש בריכוזי כספית בעונה היבשה בלבד כאשר מחקר אחר לקח דגימות רק בעונה היבשה (למשל, 74).
כדי לקבוע את תכולת הכספית הכוללת השנתית של כמות המשקעים, כמות המשקעים בתפזורת והמלטה בלוס אמיגוס, השתמשנו בהבדל בין העונה היבשה (ממוצע של כל אתרי לוס אמיגוס בשנים 2018 ו-2019) לבין העונה הגשומה (ממוצע של 2018) הכוללת הממוצעת. ריכוז כספית. עבור סך ריכוזי הכספית במקומות אחרים, נעשה שימוש בריכוזים הממוצעים בין עונת היבשה 2018 לעונת הגשמים 2018. לעומסי מתיל כספית, השתמשנו בנתונים מהעונה היבשה של 2018, השנה היחידה עבורה נמדדה מתיל כספית. כדי להעריך את שטפי הכספית של המלטה, השתמשנו בהערכות ספרותיות של שיעורי הפסולת וריכוזי הכספית שנאספו מעלים בסלסילות אשפה ב-417 גרם m-2 yr-1 באמזונס הפרואני. עבור בריכת הקרקע Hg ב-5 ס"מ העליונים של האדמה, השתמשנו בריכוזי הקרקע הכוללת Hg (2018 ו-2019 עונות יבשות, עונת הגשמים של 2018) וריכוזי MeHg בעונה היבשה 2018, עם צפיפות צבר משוערת של 1.25 גרם ס"מ-3 באמזונס הברזילאי75.בצע את חישובי התקציב הללו באתר המחקר הראשי שלנו, לוס אמיגוס, בו זמינים מערכי נתונים ארוכי טווח של גשמים, ושם מבנה היער השלם מאפשר שימוש בהערכות פסולת שנאספו בעבר.
אנו מעבדים קווי תעופה של lidar באמצעות זרימת העבודה שלאחר עיבוד רב-קנה מידה GatorEye, אשר מחשבת אוטומטית מוצרי ענן נקודות ורסטר נקיים ממוזגים, כולל מודלים דיגיטליים של גובה (DEMs) ברזולוציה של 0.5 × 0.5 מ'. השתמשנו ב-DEM ובענני נקודות לידר מנוקים (WGS-84, UTM 19S Meters) כקלט לזרימת העבודה GatorEye Leaf Area Density (G-LAD), אשר מחשבת אומדני שטח עלים מכוילים עבור כל ווקסל (m3) (m2) על פני הקרקע בחלק העליון של החופה ברזולוציה של 1 × 1 × 1 מ', וה-LAI הנגזר (סכום של LAD בתוך כל עמודה אנכית של 1 × 1 מ'). לאחר מכן חולץ ערך ה-LAI של כל נקודת GPS משורטטת.
ביצענו את כל הניתוחים הסטטיסטיים באמצעות תוכנת R גרסה 3.6.1 סטטיסטית76 וכל ההדמיות באמצעות ggplot2. ביצענו בדיקות סטטיסטיות באמצעות אלפא של 0.05. הקשר בין שני משתנים כמותיים הוערך באמצעות רגרסיה רגילה של הריבועים הקטנים ביותר. ביצענו השוואות בין אתרים באמצעות מבחן Kruskal לא פרמטרי ומבחן Wilcox בזוגיות.
ניתן למצוא את כל הנתונים הכלולים בכתב יד זה במידע המשלים ובקבצי הנתונים המשויכים. The Conservación Amazónica (ACCA) מספק נתוני משקעים לפי בקשה.
מועצת ההגנה על משאבי הטבע. זהב מלאכותי: הזדמנויות להשקעה אחראית – סיכום. סיכום השקעה בזהב מלאכותי v8 https://www.nrdc.org/sites/default/files/investing-artisanal-gold-summary.pdf (2016).
Asner, GP & Tupayachi, R. אובדן מואץ של יערות מוגנים עקב כריית זהב באמזונס הפרואני.environment.reservoir.Wright.12, 9 (2017).
Espejo, JC et al. כריתת יערות והשפלת יער כתוצאה מכריית זהב באמזונס הפרואני: תחזית של 34 שנים. חישה מרחוק 10, 1-17 (2018).
Gerson, Jr. et al.הרחבת אגמים מלאכותיים מחמירה את זיהום הכספית מכריית זהב. Science.Advanced.6, eabd4953 (2020).
Dethier, EN, Sartain, SL & Lutz, DA מפלס מים גבוה והיפוכים עונתיים של משקעים תלויי נהרות בנקודות חמות של מגוון ביולוגי טרופי עקב כריית זהב בעבודת יד. Process.National Academy of Sciences.science.US 116, 23936–23941 (2019).
Abe, CA et al. מודלים את ההשפעות של שינוי כיסוי הקרקע על ריכוזי משקעים באמזון כריית זהב באמזון.register.environment.often.19, 1801–1813 (2019).